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徽生物絮凝剂是某些种类的细菌、放线菌、霉菌、酵母等在特定培养条件下,其生长代谢至一定阶段产生的具有絮凝活性的代谢产物。其主要活性成分是具有两性多聚电解质特性的蛋白质、多糖、核酸类生物高分子化合物,它们通过其电荷性质和高分子特性在液体介质中起电荷中和、吸附、桥联、网捕等作用,使胶体脱稳、絮凝沉淀、固液分离。
絮凝沉降法是目前国内外普遍使用的一种水质处理的前置单元操作技术,絮凝效果主要取决于絮凝剂种类。近年来,由于微生物絮凝剂的高效、安全、无污染性,使得对微生物絮凝剂的研究已成为絮凝剂研究方面的一个新的热点。本研究首次筛选出能在最短时间内产生最大絮凝率的细菌(文内编号为B-3),研究发现该菌在培养16h即可获得絮凝率的最大值。在此研究基础上,进行了微生物絮凝剂产生菌培养条件的优化以及微生物絮凝剂的絮凝性能等方面的研究;首次采用粗放式培养方法,并将菌体产生的絮凝剂应用于生活污水和工业废水的处理实验中,获得了相关的数据,为该絮凝剂的工业化应用提供了重要参数。
本研究筛得2株产絮凝活性的微生物,其中一株为絮凝剂产率及活性都很高的细菌,经高岭土絮凝实验测得其絮凝率最高可达97.12%;另一株是霉菌,但其絮凝剂的产率及絮凝活性则远低于细菌。因此本文对细菌进行了深入细致的研究:
(1)采用平板划线法,对采集的菌种经过多次稀释分离,直至获得纯种的单菌株,将单菌株接入发酵培养基中振荡培养,以发酵液对高岭土悬浊液的絮凝率来判断其絮凝活性,当培养时间在3~6h期间,絮凝活性增加很快,此期间是微生物的对数增长期的前半期。当培养时间达到6h时,絮凝率为94.01%,在随后的12h时间内,絮凝率稳定在94%-98%这一范围内,并且在16h到达最大值97.12%。
(2)首先通过观察微生物的形态,分辨出微生物属于细菌、放线菌还是真菌,再通过染色观察和16sRNA等手段确定微生物所属的纲、目、科、属、种。
(3)首先通过设计正交实验,考察培养条件对微生物产絮凝剂的影响程度,在此基础上开展单因素实验,进一步考察培养条件对微生物产生絮凝剂的影响,主要考察温度、初始pH值、转速、碳源和氮源对微生物产絮凝剂的影响,找出最适宜的培养条件。通过实验发现,该絮凝剂产生菌的最佳培养温度、初始pH值、转速分别为35℃、8.0、200r/min。
(4)研究了絮凝剂的投加量、絮凝体系的pH值、高岭土的粒度、浓度以及金属离子的添加等对絮凝效果的影响因素。将本次实验得到的絮凝剂同HPAM(HydrobromicPoly-Acrymide)、PAC(PolyAluminumChloride)进行对比,发现:加入金属离子助凝的MBFB-3培养液对高岭土悬液的最佳絮凝效果为98.72%,和HPAM的98.47%相当,好于PAC的87.99%。
本文研究显示了微生物絮凝剂MBFB-3(Microbial-Flocculant)有着较高的实用价值和良好的开发前景;研究成果对系统地开发和应用微生物絮凝剂具有重要的理论指导意义和实际应用价值。