鄧述波¹，余剛¹，蔣展鵬¹，胡筱敏²，羅 茜²
(1.清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，北京100084； 2.東北大學(xué)安全與環(huán)境系，遼寧沈陽(yáng)110006 )

　　摘要：從土壤中分離篩選得到一株能產(chǎn)高效絮凝劑的硅酸鹽芽孢桿菌，該菌產(chǎn)生的絮凝劑MBFA9具有用量少、絮凝效果好等特點(diǎn)。在5000 mg/L的高嶺土懸浮液中使用該絮凝劑，絮凝率高達(dá)99.6%，絮凝劑(培養(yǎng)液)用量?jī)H為0.1 mL/L，約為一般生物絮凝劑用量的1/10～1/200，提純分析發(fā)現(xiàn)絮凝劑MBFA9由含有糖醛酸、中性糖和氨基糖的多糖構(gòu)成。動(dòng)物急毒性試驗(yàn)表明該絮凝劑無(wú)急毒反應(yīng)。
　　關(guān)鍵詞：微生物絮凝劑；絮凝劑MBFA9；給水處理
　　中圖分類號(hào)：TU991.22
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
  　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)02-0005-03

Study on the Application of Microbial Flocculant in Water Trea tment
DENG Shu-bo1,YU Gang1,JIANG Zhan-peng1，HU Xiao -min2，LUO Qian²
(1.Depart.of Environ.Sci.and Eng.,Qinghua Univ.,Beijing 100084,Chin a; 2.Depart.of Security and Environ.,Northeast Univ.,Shenyang 110006,China)

　　Abstract：The bacterium producing bio-flocculant with high flocculating activity was scree ned from soil.The bacterium was identified as Bacillus mucilgnons n.var.The floc culant MBFA9 produced by the bacteria had characteristics of lower dosage,bette r flocculating effect,etc.When the Kaolin suspension of 5 000 mg/L was treated w ith MBFA9,the flocculation efficiency was up to 99.6% and the dosage was 0.1 mL/ L,which is only about 1/10～1/200 of that of common microbial flocculants.The an imal toxicity test showed that MBFA9 had no acute reaction.
　　Keywords: microbial flocculant;flocculant MBFA9;water treatment

　　微生物絮凝劑因其無(wú)毒、可生物降解、無(wú)二次污染等獨(dú)特的性質(zhì)，近年來(lái)受到人們的廣泛關(guān)注。但目前發(fā)現(xiàn)的微生物絮凝劑普遍存在絮凝劑用量大、成本高、對(duì)實(shí)際廢水絮凝性差等問(wèn) 題，限制了其推廣應(yīng)用。本研究經(jīng)篩選得到了一株高效絮凝劑產(chǎn)生菌，該菌產(chǎn)生的絮凝劑絮凝率高、用量低，展示了良好的應(yīng)用前景，尤其是該絮凝劑無(wú)毒無(wú)害，在給水處理中有很好的應(yīng)用潛力。

　　1  材料和方法

　　1.1  菌種來(lái)源
　　從土壤中分離篩選得到經(jīng)鑒定為硅酸鹽芽孢桿菌新變種，該菌產(chǎn)生的絮凝劑命名為MBFA9 ^［1］。
　　1.2   培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件
　　培養(yǎng)基的組分：可溶性淀粉為1.5%，K2HPO4為0.6%，酵母膏為0.3%，MgSO4· 7H2O為0.02%，NaCl為0.01%。接種后在pH為8.0、溫度為30℃、轉(zhuǎn)速為140 r/min的搖 床中培養(yǎng)72h。
　　1.3   絮凝劑的提純
　　培養(yǎng)液稀釋10倍，6000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心10min，去除菌體，然后濃縮、乙醇沉淀、氯仿正丁醇去除游離蛋白，透析后真空冷凍干燥得到絮凝劑MBFA9的提純液。
　　1.4   絮凝劑的成分分析
　　通過(guò)糖的Molish反應(yīng)、蒽酮反應(yīng)，定性判斷絮凝劑MBFA9樣品中是否含有糖類成分^［2］。多糖經(jīng)水解可以測(cè)出中性糖、酸性糖和氨基糖的含量。中性糖的測(cè)定采用酚硫法，己糖醛酸的測(cè)定采用咔唑—硫酸法，氨基糖的測(cè)定方法見(jiàn)參考文獻(xiàn)^［3］。
　　1.5   毒性試驗(yàn)(急性毒性試驗(yàn)測(cè)LD 50)
　　按《國(guó)家食品衛(wèi)生法則》要求進(jìn)行急性毒性試驗(yàn)［4］。取60只小白鼠，體重為( 20±2) g，雌雄隨機(jī)分為兩組，一組為試驗(yàn)組，另一組為對(duì)照組。將絮凝劑MBFA9溶于水中 ，以1g/kg 的劑量均勻配給各鼠，24h內(nèi)喝完，飼養(yǎng)15 d，觀察小白鼠的體態(tài)、飲食、運(yùn) 動(dòng)有無(wú)異常反應(yīng)。
　　1.6  河水的水質(zhì)
　　河水的濁度為106.1NTU，pH為7.06，COD為79.03 mg/L，懸浮物主要為微小的泥土顆粒及少量有機(jī)物。
　　1.7絮凝試驗(yàn)方法
　　向燒杯中加入500 mL水樣，加入10 mL、2%的Al2(SO4)3溶液，以200 r/min快攪1 min，而后加入一定量的絮凝劑，再以60 r/min慢攪10 min，沉降30 min后，在250 mL處取樣測(cè)濁度。

　　2  結(jié)果與討論

　　2.1  MBFA9與其他絮凝劑的用量比較
　　高嶺土懸浮液常用來(lái)作為微生物絮凝劑的絮凝對(duì)象，一般微生物絮凝劑處理高嶺土懸浮液的 用量約為1.0～20mL/L，而且需要添加一定量的CaCl₂或Al₂(SO₄)₃作為助凝劑，絮凝率可達(dá)到90%以上。絮凝劑MBFA9的突出特點(diǎn)是絮凝效果好、絮凝劑用量少。當(dāng)絮凝5000mg/L的高嶺土懸浮液時(shí)，絮凝劑(培養(yǎng)液)的用量?jī)H為0.1mL/L，為一般微生物絮凝劑用量的1/10～1/200，而絮凝率高達(dá)99.6%，且不需添加Ca²⁺及Al³⁺等助凝劑。表1為各菌株產(chǎn)生的絮凝劑與MBFA9處理高嶺土懸浮液的用量比較^[5～7］。

　　2.2  絮凝劑MBFA9的成分分析
　　將培養(yǎng)液提純，對(duì)其進(jìn)行糖、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)，結(jié)果表明，絮凝劑MBFA9有明顯的糖類顏 色反應(yīng)，即Molish反應(yīng)在濃硫酸和樣品液分界面上有清晰的紫環(huán)生成，蒽 酮反應(yīng)呈現(xiàn)為藍(lán)綠色，而沒(méi)有蛋白質(zhì)或氨基酸的特征反應(yīng)。因而，可以定性地判斷 出該絮凝劑的有效成分為多糖。
　　多糖是由多種單糖構(gòu)成的，而單糖又分為中性、酸性和堿性糖。將絮凝劑MBFA9用濃硫酸水解，分別測(cè)定絮凝劑中己糖醛酸、氨基糖和中性糖的含量，結(jié)果見(jiàn)表2，可見(jiàn)絮凝劑MBFA9主 要是由中性糖和己糖醛酸組成。

　　2.3  絮凝劑MBFA9的急毒試驗(yàn)(急 毒LD₅₀)
　　微生物絮凝劑是微生物在生長(zhǎng)過(guò)程中分泌的代謝產(chǎn)物，作為水處理藥劑，要求無(wú)毒無(wú)害。因此，對(duì)絮凝劑MBFA9進(jìn)行急毒試驗(yàn)，結(jié)果表明，小白鼠一次性吞食1 g/kg的絮凝劑MBFA9后，無(wú)一死亡，體態(tài)、飲食、運(yùn)動(dòng)均無(wú)異常反應(yīng)，初步證明絮凝劑MBFA9無(wú)急毒反應(yīng)。
　　2.4絮凝劑MBFA9處理河水
　　以河水作為絮凝對(duì)象，用Al₂(SO₄)₃作助凝劑，分別以MBFA9、HPAM(320萬(wàn))、海藻酸 鈉、明膠作絮凝劑，以上清液的濁度為絮凝指標(biāo)，所作比較試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

   　　從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用絮凝劑MBFA9，不僅絮團(tuán)大、沉降快、上清液濁度低，而且處理 后COD值最小；采用HPAM、海藻酸鈉、明膠處理后的上清液濁度依次增高，COD值也 隨之增加。
　　另外，絮凝劑HPAM和MBFA9的用量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1、2。從圖中可見(jiàn)MBFA9和HPAM的最佳用量分別為0.10mL/L和2mg/L。

　　為了觀察MBFA9和HPAM的絮凝效果，還進(jìn)行沉降效果試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

　　試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)單獨(dú)用Al₂(SO₄)₃時(shí)，生成微小絮團(tuán)、沉降緩慢、上清液混濁。當(dāng)分別 加入HPAM和MBFA9時(shí)，生成大絮團(tuán)、沉降加快、上清液清澈，4 min后濁度分別達(dá)到2.1、5.6 NTU，而不加高分子絮凝劑的濁度為56.2NTU。沉降30min后，用MBFA9絮凝劑處理的 濁度為0.8 NTU，HPAM的濁度為2.8 NTU，可見(jiàn)絮凝劑MBFA9的絮凝效果 優(yōu)于HPAM，處理后的上清液更加清澈。
　　絮凝劑MBFA9(培養(yǎng)液)的產(chǎn)品價(jià)格約為800元/t，用其處理河水的成本約為0.04元/t，可見(jiàn)絮凝劑MBFA9應(yīng)用于給水處理中，無(wú)論在處理效果和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。

　　3  結(jié)論

   　　①分離篩選得到的硅酸鹽芽孢桿菌產(chǎn)生的絮凝劑MBFA9具有用量少、絮凝效果好等特點(diǎn)。絮凝高嶺土懸浮液的用量為0.1 mL/L，是一般微生物絮凝劑用量的1/10～1/200，且絮凝率高達(dá)99.6%。
　　②絮凝劑MBFA9由多糖組成，動(dòng)物急毒試驗(yàn)表明該絮凝劑無(wú)急毒反應(yīng)。
　　③處理河水的試驗(yàn)表明，用絮凝劑MBFA9處理高濁度河水，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于PAM等常規(guī)絮 凝劑，處理后河水濁度降至0.8 NTU。

　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］ 鄧述波,胡筱敏,羅茜.高效生物絮凝劑的培養(yǎng)條件及特性［J］.東北大學(xué)學(xué)報(bào),1999,20( 5):525-528.
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　　［3］張惟杰.糖復(fù)合物生化研究技術(shù)［M］.浙江大學(xué)出版社,1994，10：23-30.
　　［4］ 李鳳珍，劉瑞君.土壤微生物產(chǎn)生的胞外多糖的研究［A］. 沈陽(yáng)生態(tài)研究所論文集［C］ .1991：85-89.
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　　［7］ 李智良,張本蘭,裴健. 微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選及相關(guān)廢水絮凝效果試驗(yàn)［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),1997,3(1):67-70.

作者簡(jiǎn)介：
鄧述波(1971-)，男，遼寧丹東人，清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系和大慶石油管理局聯(lián)合培養(yǎng)的博士后，研究方向?yàn)橛吞锖臀鬯幚恚?各種絮凝劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
電話：(0459)5903733(O)
E-mail:dengshubo@263.net
收稿日期：2000-08-13