微生物絮凝剂产生菌的筛选和特性研究

黄晓武，胡勇有，浦跃武
(华南理工大学造纸与环境工程学院，广东 广州 510640)

　　摘　要：从活性污泥中筛选出一株高效的微生物絮凝剂产生菌，初步鉴定为霉菌。该菌产絮凝剂与菌体生长相关，在菌生长的稳定期后，达到最佳的絮凝效果。该絮凝剂主要为胞外产物，只有很少部分存在于菌体中。高岭土絮凝实验结果表明，该菌产絮凝剂在不添加任何助凝剂的情况下，絮凝率达到95.08％。该絮凝剂对城市污水的浊度去除率为88％。
　　关键词：废水处理；絮凝剂；微生物絮凝剂
　　中图分类号：X703.5
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009－2455(2002)03－0005－03

Research on the Screening and Characteristics of A Bio-Flocculant-Producing Bacterium
HUANG Xiao-wu,HU Yon-you, PU Yue-wu
(School of Papermaking and Environmental Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

　　Abstract: A strain which was preliminarily identified as mould screened from the activated sludge can produce a high efficient bio-flocculant. The production of the flocculant correlates with the growth curve of the bacterium. The flocculation reaches its highest after the stationary stage. The main flocculant exists in the extracellular fluid. Experiments on kaolin suspension with produced bio-flocculant show that the flocculation efficiency achieves 95.08% without any aids and those on sewage show 88% of turbidity removal,
　　Key words: wastewater treatment; flocculant; bio-flocculant

　　微生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物。已经知道的微生物絮凝剂有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA等[1--4]，均为分子量高于105的生物大分子，尽管性质各异，但均能快速絮凝各种颗粒物质，尤其具有废水脱色的独特效果。微生物絮凝剂产生菌来源广泛，种类多。此外，微生物絮凝剂具有高效、无毒、无二次污染、使用条件粗放等特点。目前在细菌、霉菌、放线菌、酵母菌中均有发现，种类有数十种之多，其中微生物絮凝剂产品的报道最多的主要是：以酱油曲霉AJ7002(Aspergillus)^[5-6]为原料生产的AJ7002微生物絮凝剂、拟青霉素(Paecilomyces sp.)^[7]微生物生产的PF101絮凝剂、红平红球菌(Rhodococcus erythropo-lis)^[8-9]、微生物生产的NOC－1絮凝剂等。
　　本文从活性污泥中筛选分离到一株高效微生物絮凝剂产生菌，并对该菌产絮凝剂的效率和特性进行了初步研究。

1 材料和方法

1.1 菌种及筛选培养基
　　菌种源液：取自广州市的污水处理厂生活污水。筛选培养基：葡萄糖20g，KH₂PO₄2g，K₂HPO₄5g，(NH₄)SO₄0.2g，NaCl0.1g，脲0.5g，酵母膏0.5g，pH7.5-8。
1.2 筛选方法
　　将样品富集培养后，用平板划线分离方法获得单菌落，将纯化后的菌种编号，各菌30℃摇床培养72h后，通过测定各菌培养液的絮凝活性进行初筛，对初筛获得的菌，采用平行发酵培养，定量测定发酵液的絮凝活性，进行复筛。
1.3 絮凝活性的测定
　　100mL量筒中加入80mL蒸馏水，0.4g高岭土，5mL1％CaCl2溶液，2mL发酵液，然后加蒸馏水至100mL，调节PH至7.5，然后倒入150mL烧杯中，放在磁力搅拌器上搅拌2min，静止5min，吸取上清液50mL处的液体采用722型分光光度计在550nm处测定吸光度(以A表示)，以不加发酵液的吸光率(以B表示)为对照，来计算发酵液的絮凝程度。
　　　　　絮凝率(％)＝(A－B)／A×100 (1)
1.4 菌产絮凝剂的周期
　　在250mL三角瓶中装入50mL培养基，30℃摇床培养，每隔一段时间取样一次，测定培养液的pH值，菌生长量(以OD660表示)及絮凝率。
1.5 不同阳离子对絮凝效果的影响
　　不同阳离子(浓度为1％)分别加到絮凝体系中，测定阳离子对絮凝效果的影响。
1.6 培养液中絮凝活性的分布
　　发酵液在3000r／min下离心30min，移去上清液。菌体用蒸馏水洗涤后悬浮在与培养液等体积的蒸馏水中，得菌细胞悬液。定量测定培养液、去菌细胞上清液及菌细胞悬液对高岭土的絮凝率。

2 结果与讨论

2.1 菌种筛选
　　以高岭上悬浊液为测试水样测定从样品中纯化出的菌株培养液絮凝活性。筛选共获得11株有絮凝能力的菌株，分属于细菌和真菌。有3株絮凝活性达到80％以上，其中一株具有较高絮凝活性的真菌HHE₆，根据它的生化和生理特征初步鉴定为霉菌，该菌株产生的絮凝剂对高岭上悬浊液的絮凝率为95％－98％，以下以菌株HHE₆进行一些特性研究。
2.2 菌产絮凝剂的周期测定
　　HHE₆菌株的生长曲线、pH值变化曲线及絮凝率曲线如图1、图2、图3所示。

　　　　

　　图2显示，在培养过程中，HHE₆菌株一直保持在偏酸性的环境中生长，pH值先是下降，然后缓慢升高，并趋于稳定。培养液絮凝率与菌生长量同步升高，在菌生长的稳定期后期达到最佳的絮凝效果。在此培养条件下，絮凝率在第5d左右达到最高值。絮凝活性与菌生长量成正相关性，与有关文献^{[1，7，8，10］}的报道结论相同。
2.3 不同金属离子对絮凝效果的影响
　　不同阳离子(浓度为1％)分别加到用高岭土和培养液配制的水样中，测定阳离子对菌株絮凝效果的影响，结果见表1。由表1显示，不同金属离子对絮凝效果的影响有差异，Ca²⁺的添加有利于菌产絮凝剂的絮凝作用，Al³⁺的添加基本上起不到促进絮凝的作用，而Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、K⁺等阳离子的加入不利于絮凝作用的发生。

表1 阳郭子对絮凝效果的影响 阳离子种类 絮凝率/% 对照 95.08 Al³⁺ 95.15 Ca²⁺ 97.08 Fe²⁺ 62.81 Mn²⁺ 85.86 Cu²⁺ 51.84 K⁺ 79.58

　　菌株发酵液离心分离得完整细胞及上清液。菌体用蒸馏水洗涤后，悬浮在与培养液等体积的蒸馏水中，得菌细胞悬液。测定菌细胞悬液及去菌细胞上清液的絮凝率，并与发酵液的絮凝率比较。絮凝实验表明(见表2)，絮凝剂的絮凝活性主要表现在去菌细胞上清液中(相对絮凝率为96.89％)，菌体细胞基本无絮凝能力。

表2 菌株培养中絮凝活性的分布 絮凝效果 发酵液 去菌细胞上清液 菌细胞悬液 絮凝率/% 95.15 92.19 0 相对絮凝率*/% 100 96.89 0

2.5 培养液对城市污水的絮凝效果
　　取2种不同水质的城市污水，在1L量杯中加入1000mL城市污水，50mL1％CaCl₂溶液，10mL发酵液，在六联搅拌机上进行絮凝实验，用光电比浊仪测定上清液的浊度，实验结果见表3。

表3 培养液对城市污水的絮凝效果 试验用水 pH 浊度/NTU 浊度去除率/% 进水 出水 1# 8.5 117 13.6 88.4 2# 7.5 107 10.5 90.2

　　由表3可看出，发酵培养液加氯化钙对城市污水絮凝效果良好，浊度去除达88％以上。

3 结论

　　实验结果表明，絮凝剂产生菌HHE₆营养要求简单，在菌生长的同时合成胞外高聚物，且絮凝剂的形成与菌体生长正相关。菌株HHE₆产絮凝剂具有良好的絮凝效果，对高岭土悬浮液最高絮凝率可达98％，对城市污水浊度去除率达88％以上，是一种很有应用前景的絮凝剂产生菌。

参考文献：

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　　[10] Kazuki Toeda, Ryuichiro Kurane. Microbial Flocculant from Alcaligenes Cupidus KT201[J]. Agricultural and Biological Chemistry 1991,55(11):2793-2799.

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　　作者简介：黄晓武(1973-)，男，江西宁都人，现为华南理工大学环境工程系99级环境专业硕士研究生，研究方向是水环境与水处理技术，电话:13076795317；胡勇有(1964－)，男，湖南汝成人，教授，博导华南理工大学环境科学与工程系系主任，主要从事水环境污染控制与水处理技术，电话:(020)87114706。