一種微生物絮凝劑的制備及在給水處理中的應用研究

楊勁峰，夏 慧，楊 靖

（信陽市環(huán)境監(jiān)測站，河南 信陽464000）

1 引言

微生物絮凝劑是由微生物產(chǎn)生的可使液體中不易沉降的固體懸浮顆粒、菌體細胞及膠體顆粒等凝聚沉降的特殊高分子物質，具有高效、無毒、可生物降解等特點[1]。本研究對一種微生物絮凝劑進行提取及成分分析，將絮凝劑應用于淮河水的絮凝試驗。

2 材料與方法

2.1 材料

2.1.1 試驗菌種

試驗所用微生物絮凝劑產(chǎn)生菌從鄭州市五龍口污水處理廠活性污泥中分離獲得[2]，所產(chǎn)微生物絮凝劑命名為M－7。

2.1.2 培養(yǎng)基

玉米淀粉廢水1L，蔗糖2g，0.2g（NH4）2SO4，pH值7.0，0.1MPa、121℃滅菌20min。

2.1.3 M－7的制備

將菌種接入培養(yǎng)基中，30℃、150r/min搖床培養(yǎng)48h，粘稠的發(fā)酵液于6000r/min離心30min，去除下層菌體和雜物[3]；上清液濃縮至一半體積，再加入預冷的3倍體積的冰乙醇，充分混勻后4℃靜置20h，10000r/min離心15min[4]，沉淀用蒸餾水溶解，靜置10h后10000r/min離心20min以去除不溶物。重復用冰乙醇洗滌2次，用乙醚洗滌1次，沉淀物用少量蒸餾水溶解，冷凍干燥后即得到M－7產(chǎn)品。

2.1.4 M－7的組成分析

將M－7配制成1g/L的水溶液，分別進行Molish反應[5]、Fehling反 應[6]、雙 縮 脲 反 應[7]、碘 － 碘 化 鉀 反應[7]、茚三酮反應[7]等顯色反應，確定 M－7的主要組成成分；采用溴化鉀壓片法，用紅外分光光度計在4000～450cm－1區(qū)間掃描，測定M－7所帶有的特征基團。

2.1.5 試驗用水水質

試驗用水為鄭州市某沉沙池經(jīng)初步沉淀的低濁度淮河水，主要水質指標見表1。

表1 原水水質指標

2.2 方法

2.2.1 絮凝試驗方法

在150mL燒杯中加入100mL原水和2mL微生物絮凝劑，以200r/min攪拌1min，再以60r/min攪拌5min，靜置30min，用吸管在50mL高度處取樣測濁度[8]。

2.2.2 濁度的測定方法

（1）硅藻土濁度標準液的配制。稱取10g硅藻土，按照ISO7027－1984《水質—濃度的測定》配制成濁度為250NTU的硅藻土濁度標準液。

（2）濁度標準曲線的制作。取13個250mL容量瓶，分別加入0～120mL 250NTU的濁度標準儲備液，用去離子水定容后搖勻。以去離子水作參比，用722型分光光度計在340nm波長處測定吸光度，所得結果見圖1。

圖1 濁度標準曲線

（3）濁度的計算。樣品液在波長340nm處（此波長下天然水中存在的淡黃色或淡綠色對測定無干擾）用722型分光光度計測定吸光度值，濁度及濁度去除率由公式（1）及（2）表示。

其中，A為樣品在340nm處的吸光度值；m為不加絮凝劑的樣品的濁度值；n為加入絮凝劑的樣品的濁度值。

3 結果與討論

3.1 M－7的成分分析

3.1.1 顯色反應試驗結果

由表2中的反應現(xiàn)象，可以確定M－7中不含蛋白質、核酸及還原糖，含有單糖或多糖。

表2 顯色反應

3.1.2 紅外掃描分析

由圖2可以看出，該紅外光譜圖具有多糖的特征。3700～3100cm－1有一個強且寬的吸收峰，波峰在3382cm－1處，為多締合體的O－H伸縮振動峰；3000～2900cm－1最大吸收峰在2930cm－1附近，峰較強，為飽和C－H伸縮振動的信號；1720～1600cm－1最大吸收峰在1637cm－1附近，為單一峰，無其他吸收，是由C＝C伸縮振動引起的；1456cm－1處為伯碳上C－H變形振動引起的；1410～1260cm－1最大吸收在1369cm－1附近，由叔碳上的C－H變形振動和O－H振動引起；1170～1150cm－1最大吸收峰出現(xiàn)在1155cm－1處，由吡喃型糖苷鍵C－O－C的非對稱振動引起；1100～1000cm－1最大吸收峰在1080cm－1和1020cm－1附近，是由飽和CO振動引起的；910～650cm－1無強的特征吸收峰，說明樣品中不含芳環(huán)結構。

圖2 M－7的紅外光譜

3.2 M－7投加量對出水濁度的影響

稱取0.1g M－7，溶于100mL蒸餾水中，配制成1.0g/L的溶液。在100mL原水中分別添加0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL M－7溶液，通過對濁度的測定，確定最佳的絮凝劑投加量。試驗結果如圖3所示。當M－7投加量為0.4～1.0mL時，出水濁度值較低，其中，投加量在0.6mL時的出水濁度值為2.90NTU，符合《生活飲用水水源水質標準》的規(guī)定。當投加量為1.0mL時，出水濁度反而上升到5.51NTU，這是因為M－7溶液本身為白色，過多的加入干擾了測定的結果，使得出水濁度值上升。因此，從節(jié)約成本及出水水質兩方面考慮，選擇 M－7的投加量為0.6mL/100mL。

3.3 水力條件對濁度去除的影響

3.3.1 攪拌時間

圖3 M－7投加量對出水濁度的影響

在100mL原水中加入0.6mL M－7溶液，先以200r/min攪拌1min，再以60r/min分別攪拌0、1、2、3、4、5、6min，靜置30min后，測定出水濁度值。圖4顯示，隨著慢速攪拌時間的延長，出水濁度值逐漸下降，3min時濁度值趨于穩(wěn)定，因此，攪拌時間選擇為快速攪拌1min，慢速攪拌3min，在此條件下，濁度值達到2.65 NTU，濁度去除率達93.88%。

圖4 攪拌時間對出水濁度的影響

圖5 靜置時間對出水濁度的影響

3.3.2 靜置時間

在100mL原水中加入0.6mL M－7溶液，先以200r/min攪拌1min，再以60r/min攪拌3min，再靜置不同的時間，測定各時間點時的出水濁度值。由圖5可以看出，在0～15min之間，絮凝體系中的絮團由小到大，沉降速度快，出水濁度值下降速度快；而在15～20min之間，濁度值下降速度明顯減緩；20～60min之間，絮凝體系變得澄清，濁度值均低于3.0NTU，且基本保持不變。因此，最佳靜置時間確定為20min。

4 結語

（1）從活性污泥中篩選得到的微生物絮凝劑產(chǎn)生菌能夠利用玉米淀粉廢水作為培養(yǎng)基生產(chǎn)微生物絮凝劑，初步純化的絮凝劑命名為M－7。對M－7進行組成分析，結果表明 M－7不含蛋白質、核酸，含有單糖或多糖。

（2）將M－7應用于淮河水的絮凝試驗。結果表明M－7最佳投加量6mg/L，在200r/min攪拌1min，60r/min攪拌3min，靜置20min的條件下，M－7對原水的濁度去除率達到93.89%。

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