微生物絮凝
- 格式:doc
- 大小:40.50 KB
- 文档页数:6
微生物絮凝剂的制备方法及其应用、以及相关菌种在制备微生
物絮凝剂上的应用
制备方法:
1.悬浮液制备:将微生物悬浮液加入胶体剂,搅拌均匀,加入絮凝剂,搅拌均匀即可得到微生物絮凝剂。
2.干燥制备:将微生物细胞粉碎成粉末,加入絮凝剂,搅拌均匀,然后经过烘干或冷冻干燥,即可得到微生物絮凝剂。
应用:
微生物絮凝剂可以用于污水处理,石油生产,食品加工,药物分离等领域。
相关菌种在制备微生物絮凝剂上的应用:
1.大肠杆菌:可用于制备氨基酸类微生物絮凝剂。
2.链霉菌:可用于制备多糖类微生物絮凝剂。
3.枯草芽孢杆菌:可用于制备多糖类微生物絮凝剂。
4.细菌:可用于制备蛋白质类微生物絮凝剂。
微生物絮凝剂
简介:
絮凝剂的品种繁多,从低分子到高分子,从单一型到复合型,总的趋势是向廉价实用、无毒高效的方向发展。
无机絮凝剂价格便宜,但对人类健康和生态环境会产生不利影响;有机高分子絮凝剂虽然用量少,浮渣产量少,絮凝能力强,絮体容易分离,除油及除悬浮物效果好,但这类高聚物的残余单体具有“三致”效应(致崎、致癌、致突变),因而使其应用范围受到限制。
微生物絮凝剂因不存在二次污染,使用方便,应用前景诱人。
微生物絮凝剂将可能在未来取代或部分取代传统的无机高分子和合成有机高分子絮凝剂。
微生物絮凝剂是利用生物技术,从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效,且能自然降解的新型水处理剂。
微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷,最终实现无污染排放。
优点:
应用范围广泛、高效、无毒、无二次污染
缺点:
成本高
应用:
处理城市生活污水——合成污水,300mg/LCOD、150mg/LBOD5去除率达到100%(需要曝气20min,细胞浓度20mg/mL),浊度去除率93.5% 处理电镀废水——铬含量44mg/L下降到5mg/L
对印染废水进行脱色——脱色效率超过90%
处理畜产废水——处理10分钟,总有机碳和总氮的去除率为70%和40%,浊度去除率94.5%(15.7变为0.86),出水基本无色澄清
改善活性污泥性能——消除污泥膨胀,SVI从290很快降到50,恢复污泥的沉降能力
对污泥脱水性能的影响——污泥含水率从82.4%降到76.4%。
68·FOOD INDUSTRY 刘云 王琳 河南格瑞德环境检测公司 贾保军 河南理工大学资源环境学院和分离划线法进行菌种的分离。
对培养2-3d的培养皿进行观察,根据形态和颜色的差异,分离得到较纯的微生物菌株。
将分离得到的菌株接种到筛选培养基中,于32±0.5℃,150r/min培养72h,对发酵液进行初步絮凝活性的检测,得到絮凝活性较高的菌株。
絮凝活性的测定。
在50mL具塞比色试管中加入2mLl%CaCl2溶液,0.2g高岭土,定容,调节pH值为9,再加入3mL培养液摇匀,静置10min,吸取上清夜于比色皿中,于紫外可见分光光度计在660nm处测定上清夜的吸光度(OD660),以不加发酵液的培养基为对照。
通过计算确定其絮凝活性。
絮凝率(%)=(A-B)/A×100%式中:A——对照在660nm处的吸光度B—样品在660nm处的吸光度培养条件的优化。
对筛选出来的四株菌株, 分别改变培养条件, 如培养基的成分及初始pH值、培养温度、摇床转速等因素,测定培养液的絮凝活性, 以确定微生物产絮凝剂的最优培养条件。
结果与分析分离筛选结果。
通过菌种的分离,并将纯化后的菌株经初筛和复筛后共获得4株具有较生物絮凝剂是利用微生物技术,通过生物发酵、抽提、精制而得到的一种具有生物分解性和较高安全性的新型、高效、无毒的廉价水处理剂,目前国内外研究者已经筛选到了许多能够产生絮凝剂的微生物。
产生絮凝剂菌分布广泛,在土壤与污水中分布较多,且种类繁多。
目前对微生物絮凝剂的研究还多局限于实验室水平的菌种筛选及特性研究。
获得高活性微生物絮凝剂产生菌, 研究其培养条件, 降低生产成本是后续研究和开发应用的基础。
本文通过对污水处理厂活性污泥的分离筛选,得到4株具有较高絮凝活性的菌株,并分析其最优的培养条件,为高活性微生物絮凝剂的产生及其实际应用提供了基础数据。
材料与方法菌种的来源。
本研究以某污水处理厂的活性污泥为对象,筛选得到4株具有絮凝活性的微生物絮凝剂产生菌,并对其最佳培养条件进行优化实验。
微生物絮凝剂摘要:生物絮凝剂(MBF) 是一种高效、无毒、无二次污染、能自行降解,使用范围广泛的新一代絮凝剂。
本文从絮凝剂的来源和分子组成两方面对生物絮凝剂进行了系统分类, 综述了生物絮凝剂产生菌的筛选模型以及生物絮凝剂在水处理和发酵工业中的应用, 详细阐述了目前国内外提出的几种不同的生物絮凝剂絮凝机理, 进而在此基础上剖析了目前生物絮凝剂研究工作中仍然存在的问题, 并提出生物絮凝剂今后的主要研究方向。
关键词:微生物絮凝剂, 絮凝机理,水处理, 应用引言: 絮凝剂是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质。
被广泛应用于化工、矿业、环保等领域,在固液分离和水处理过程中,用以提高微细固体物的沉降和滤效果等 。
随着工业的发展,水污染的情况日益严重,水的净化处理就显得越来越重要。
尽管水处理的方法有许多种,如生化、离子交换、吸附、化学氧化、电渗析等,但目前“絮凝沉淀法”被普遍认为是一种较为有效的预处理方法。
随着科学技术的蓬勃发展,絮凝剂的种类也日益丰富,根据化学成分的不同,可分为无机、有机和微生物絮凝剂。
本文主要论述微生物絮凝剂。
微生物絮凝剂作为一种新型絮凝剂与传统的絮凝剂相比有安全无毒无二次污染而且等特在目前快速发展的絮凝剂市场中有着广阔的发展情景。
它是通过直接利用微生物细胞,或细胞提取物,或代谢产物,发酵提取精制而得到的有絮凝活性的物质。
由于微生物絮凝剂可以克服无剂本身固有的成本高,絮凝效果有限,存在二次污染且对人体有害的缺陷。
目前,国内有不少大学和研究机构纷纷把新型微生物絮凝剂的研发作为今后科研的一个重点方向。
本文主要从生物絮凝剂产生菌的筛选、生物絮凝剂的分子组成、性质、絮凝机理以及应用等方面对国内外已经和正在研究的生物絮凝剂进行系统全面综述, 并在此基础上对目前生物絮凝剂研究中仍然存在的问题进行了分析论证, 提出可能的解决方案①★★。
1.微生物絮凝剂的特点与传统的无机和有机合成高分子絮凝剂相比, 具有很多独特的性质和优点①高效性②无毒无害,安全性高③易被微生物降解,无二次污染④ 应用范围广,脱色效果好⑤ 易于固液分离,形成的沉淀物少⑥有的MBF 还具有不受 PH条件影响,稳定性强,用量少等特点⑦ 产生絮凝剂的微生物绝大多数来自土壤中,资源极其丰富,获得的方法也较简单,成本低廉2微生物絮凝剂的主要成分和类型MBF 的主要成分有:蛋白质、多糖、脂质和 等大分子物质。
各位朋友,各位来宾Good eveningLet we share our speech浅谈微生物絮凝剂主讲人:邀请嘉宾:刁难嘉宾:什么是微生物絮凝剂?由微生物产生的具有絮凝活性的高分子有机物,主要含有糖蛋白、黏多糖、纤维素和核酸等。
微生物絮凝剂的作用?⏹絮凝剂又称沉降剂,是一类可使液体中不易沉淀的固体悬浮颗粒(粒径104~10。
7cm)凝聚、‘沉淀的物质。
⏹微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物,它是利用微生物技术,通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的,是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂。
由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷,最终实现无污染排放,因此微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题。
微生物的研究历史⏹ 1 对产絮凝性物质微生物的研究,最早见诸报道的是1953年,Butterfield从活性污泥中分离出l株细菌,该菌的培养液具有一定絮凝能力。
⏹ 2 1971年Zajic和Knettingf7】从煤油中分离出1株棒状杆菌,该菌可分泌对泥水具有絮凝作用的多聚物。
⏹ 3 1975年,JunjiNakamura等对214株微生物进行了分离筛选,最终得到19株产絮凝剂的微生物,包括细菌5株、放线菌5株、霉菌8株、酵母菌1株。
⏹ 4 1985年HironkiTakagi等对他们分离出的Peacilomyces sp.I.1产生的絮凝剂的研究表明,对各种微生物细胞均有絮凝沉淀作用,并且可以除去溶液中几乎所有的悬浮颗粒,如血红细胞、碳粉、纤维素、硅藻土等。
⏹ 5 1986年,Ryuichiro Kurane等p】发现红平球菌S-1(R.erythropolis S-1)菌株产生的絮凝剂NOC-I,能很有效地去除畜禽废水如猪尿和粪便等。
微生物絮凝剂的应用现状⏹微生物絮凝剂可用于:食品工业,发酵工业,也可广泛用于工业废水处理。
微生物絮凝剂(microbial flocculants,MBF)是微生物在生长发酵过程中产生的具有絮凝能力的高分子有机物,主要成分是粘多糖,蛋白质,纤维素等。
不光具有絮凝剂特性外,其生物降解性良好并且无二次污染等特性引起广泛关注。
国内外学者筛选的几十种产絮凝剂微生物中,最具有代表性的是Kurane利用红平红球菌(Rhodococcus erythropolis)研制的微生物絮凝剂NOC-1,对河水、粉煤灰水、纸浆废水、泥浆水等均有很好的絮凝和脱色效果,也是目前唯一工业化应用的微生物絮凝剂。
而新型微生物絮凝剂产生菌的筛选、培养条件的优化、絮凝率的提高及用量的降低都是当前微生物絮凝剂研究面临的主要问题。
本研究从新疆达坂城盐湖采集了5份土样进行筛选,将获得的2株产高活性絮凝剂的芽孢杆菌XN-1 XN-2,通过单因素实验设计和均匀实验设计确定碳源、氮源、温度、摇菌时间、接种量、摇床转速等因素来确定该微生物产絮凝剂的适宜条件,以期提高微生物絮凝剂絮凝率并且降低培养成本,为微生物絮凝剂工业化的生产提供参考。
1实验1.1主要设备1.2材料1.2.1菌种来源取自新疆达坂城盐湖底泥及周边林带土壤中筛选出来2株能够产微生物絮凝剂的细菌1.2.2实验所用培养基(1)富集分离培养基蛋白胨10g,酵母浸粉5g,NaCl 5g,蒸馏水1L,pH7.0-7.2,灭菌(121℃, 30min)。
(2)发酵培养基葡萄糖20g,K2HPO45g ,KH2PO42g,NaCl 0.1g,MgSO4·7H2O 0.2g ,(NH4)2SO4 0.1g,尿素0.5g,酵母膏0.5g,蒸馏水1L,pH 7.5~8.5,灭菌121℃20min。
1.2.3高磷土悬浊液:取高岭土4g到1L烧杯中,加1000ml蒸馏水,搅拌均匀。
1.3实验方法1.3.1菌株的筛选将土样用无菌水制作成土壤悬液,采用平板划线分离并纯化菌种,获得纯化菌株,将纯化的菌株接至250ml装液量为50ml的发酵培养基中,放入摇床设定温度30℃、转速150r/min条件下摇培72h。
微生物絮凝剂综述摘要:微生物絮凝剂作为一种安全、高效、无二次污染的新型天然高分子絮凝剂,代表了水处理试剂的新的发展方向。
本文着重介绍了微生物絮凝剂的絮凝机理,进而对絮凝的一些影响因素进行了阐述;并且分析了在给水处理方面的应用及其开发研究的方向及前景。
关键词:微生物絮凝剂;絮凝机理;给水处理;开发前景;一、微生物絮凝剂的特点及絮凝机理微生物絮凝剂(MBF)是某些种类的微生物在特定培养条件下,其生长代谢至一定阶段产生的具有絮凝活性的代谢产物。
一般来说,微生物絮凝剂的生产是以单纯的碳水化合物为原料,经特殊微生物代谢,催化合成的具有絮凝功能的碳水化合物多聚物,是一种取之不尽的自然资源[1]。
1.1 微生物絮凝剂的特点微生物的絮凝作用最先由法国的 Louis Pas2teur 在 1876 年研究酵母菌 Levure casseeuse 时发现。
此后的研究发现能够产生絮凝剂的微生物种类很多 ,广泛分布于细菌、真菌和藻类中 ,有文献报道的絮凝微生物种类已达 50 多种[2] 。
按照来源不同 ,微生物絮凝剂主要可分为 3类[3] : ①直接利用微生物细胞的絮凝剂,如某些细菌、霉菌、放线菌和酵母;②利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂。
如丝状真菌的细胞壁含有一种重要的多糖———几丁质 ,几丁质经碱水解后产生带正电荷、高效无毒的脱乙酰几丁质 ,对许多微生物菌体及其他带负电荷的粒子有极强的絮凝能力。
目前用作絮凝剂的褐藻酸也是某些褐藻细胞壁的成分; ③利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。
微生物细胞产生的具有絮凝活性的代谢产物有的储藏在细胞内作为内源代谢物 ,有的则分泌到细胞外或者粘附在菌细胞表面 ,或者脱离菌体 ,游离于发酵液中。
微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物主要是细菌的荚膜和粘液质 ,除水分外 ,其主要成分为多糖及少量的多肽、蛋白质、脂类及其复合物 ,可用作絮凝剂的主要是多糖[4]。
目前国内外研究的微生物絮凝剂大多为游离于发酵液中的絮凝物质。
生物絮凝法
生物絮凝法是一种通过微生物代谢产生高分子聚合物来促进水中悬浮物颗粒凝聚沉降的技术。
通常,在污水处理过程中,加入一定量的聚合物或其他絮凝剂来帮助颗粒物沉淀,这种方法需要大量的化学物质和能源。
然而,生物絮凝法可以通过利用微生物自然的生长和代谢过程来凝聚颗粒物,消耗少量的能源,减少化学物质的使用。
生物絮凝法基于微生物聚集技术,这种技术利用了某些菌株分泌的胶体物质能够将水中的悬浮颗粒物聚集成团,从而促进颗粒凝聚和沉淀。
这些聚合物可以由单细胞微生物(如细菌)或多细胞微生物(如藻类)产生。
通过生物絮凝法凝聚的颗粒物可以通过沉淀池或机械净水器等设备有效地从水中去除。
生物絮凝法的优点包括:不需要大量的化学物质和能源,减少了对环境的负面影响;生物聚合物具有生物降解性,不污染环境;还可以将污泥转化为有用的资源。
不过,生物絮凝法的缺点是过程可能会受到温度、pH、营养物质等因素的影响,操作难度较高,需要针对不同的水环境进行调整和优化。
总之,生物絮凝法是一项有前途的水处理技术,有望在未来取代传统的化学絮凝法成为主流技术。
1 微生物絮凝剂概述1 微生物絮凝剂概述絮凝剂是一种可使液体中不易沉降的悬浮颗粒凝聚沉降的物质。
絮凝剂的种类包括:无机絮凝剂、有机合成高分子絮凝剂、天然生物高分子絮凝(生物絮凝剂)等。
在这些絮凝刘中有机合成的高分子絮凝剂因其良好的絮凝效果和低廉的价格而被广泛的应用。
但是,人工合成的絮凝剂如聚丙烯酰胺的单体有神经毒性和”三致”效应(致畸、致癌、致突变),铝盐具有毒性,会影响人类的健康,铁盐会造成处理水中带颜色,高浓度的铁也会对人类健康和生态环境不利影响。
由于传统絮凝剂存在以上种种问题.研究和开发絮凝效果好、适应范围广、易生物降解和对环境无二次污染的新型絮凝剂就成了迫切而有意义的课题,近年来人们越来越关注一种新型的絮凝剂—微生物絮凝剂[1]。
微生物絮凝剂是一类由微生物体产生并分泌到细胞外具有絮凝活性的代谢产物,一般由多糖、蛋白质、纤维素、糖蛋白和聚氨基酸等高分子物质构成,分子中含有多种官能团,使水中胶体悬浮物相互凝聚。
生物絮凝剂具有来源广、种类多、絮凝性能好、培养条件粗放、没有环境毒性、处理效果好、使用范围广和使用受限制较少等优点,正引起了人们的广泛关注[2]。
微生物絮凝剂是天然高分子絮凝剂的一种,主要分为3种类型:直接利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细胞提取物的絮凝剂以及利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。
但是,目前对微生物絮凝剂的研究大多停留在实验室研究阶段,远未达到大规模的应用和工业化生产阶段。
制约微生物絮凝剂发展的关键问题在于生产成本过高和产量过低,因此筛选高效絮凝剂产生菌并提高其絮凝剂产量变得尤为重要,同时也是开发和系统研究微生物絮凝剂关键的第一步。
本文主要采用常规的土壤微生物分离纯化方法,从花园土壤中分离和筛选出具有产絮凝剂功能的细菌、酵母菌、霉菌,并利用高岭土悬浮液对所产微生物絮凝剂进行絮凝活性测定,从而找出分离的土壤微生物中,絮凝活性较高的菌种。
同时,对影响微生物絮凝剂产生和絮凝活性的因素进行分析讨论。
⽣物絮凝法
⽣物絮凝法是利⽤微⽣物或微⽣物产⽣的代谢物进⾏絮凝沉淀的⼀种除污⽅法。
微⽣物絮凝剂是⼀类由微⽣物产⽣并分泌到细胞外,具有絮凝活性的代谢物。
⼀般由多糖、蛋⽩质、DNA、纤维素、糖蛋⽩、聚氨基酸等⾼分⼦物质构成,分⼦中含有多种官能团,能使⽔中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。
⾄⽬前为⽌,对重⾦属有絮凝作⽤的约有⼗⼏个品种,⽣物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重⾦属离⼦形成稳定的鳌合物⽽沉淀下来。
应⽤微⽣物絮凝法处理废⽔安全⽅便⽆毒、不产⽣⼆次污染、絮凝效果好,且⽣长快、易于实现⼯业化等特点。
此外,微⽣物可以通过遗传⼯程、驯化或构造出具有特殊功能的菌株。
因⽽微⽣物絮凝法具有⼴阔的应⽤前景。
本公司专注于天津污⽔处理,有效降低污⽔处理成本。
044海峡科技与产业2021年第2期微生物絮凝剂的研发是以生物技术为基础,通过培养真菌和细菌等,使其发酵,随后再对其进行提取与精制的一种方式。
因为微生物絮凝剂具备生物高效性,可以让高分子和无机高分子絮凝剂的缺陷得到弥补,能够实现无污染排放的目标。
当前,世界各国对絮凝剂的研究还处于深入之中,各国需要结合实际情况,进行深入探究。
1 微生物絮凝剂的概念解读微生物絮凝剂,具有天然生物高分子絮凝剂的属性,微生物产生之后,便分泌到细胞之外,属于絮凝活性的微生物代谢产物。
微生物絮凝剂能够让液体中原本悬浮的固体颗粒以及菌体细胞等产生凝聚和沉淀,因其不会对水质等造成污染,所以被人们视为分解性与安全性高效、无毒,也不会导致二次污染的绿色水处理剂。
不过,因为微生物絮凝剂需要较高的生产成本,且目前的发酵生产工艺还有很多待改善之处,加之絮凝剂的成分与絮凝效果欠缺一定的稳定性,因而会导致微生物絮凝剂发展受限。
2 微生物絮凝剂的研究现状2.1 絮凝机理分析2.1.1 微观絮凝我们现在立足于微观角度分析絮凝剂原理,其指的是当处于微观世界中时,我们可将在水中悬浮的微小颗粒进行不断放大。
当污水经过人工处理之后,就会转变成直径介于10~30微米之间的微型絮凝块。
这些带电的负电粒子彼此排斥,所以几乎一直处于运动状态,不会停下。
因为其体积小于一般物体,因此想要其在短时间内沉淀下来,是很难办到的。
对其进行处理的最佳方式即应用离子型絮凝剂,使其能够转变成更大的絮凝块,加快沉淀或脱水的速度。
2.1.2 宏观絮凝水质中通常颗粒的直径是大小不一的,针对超过1微米的颗粒,絮凝时的主要措施为水的慢速混合,可以适当应用机械搅拌器。
搅拌产生的速度梯度会造成悬浮的颗粒在空中碰撞,由此被称作是宏观絮凝或是同向絮凝。
但是,从宏观方向来分析絮凝混合过程时,絮体的颗粒还会受到剪切力作用,由此造成部分絮体聚集体的瓦解和破损。
经历过一段时间的混合之后,就会逐渐形成尺寸和分布都很均匀的絮体,絮体颗粒的形成与破碎几乎处于平衡状态[1]。
生物絮凝作用概述:生物絮凝作用是指微生物通过各种生理和生态过程,将悬浮在水体中的颗粒物质聚集成絮凝体,从而促进其沉降和去除的过程。
这一过程在自然界中广泛存在,对维持水体生态平衡和净化水体具有重要作用。
一、生物絮凝作用的机制1. 微生物的絮凝产物:微生物体表面的胞外聚合物和胞内产生的胞内聚合物是生物絮凝作用的主要介导因素。
微生物在生长和代谢过程中产生的胞外聚合物具有良好的絮凝性质,能够吸附和聚集悬浮颗粒物质,形成絮凝体。
同时,微生物的胞内聚合物也能够通过释放到周围环境中,促进絮凝体的形成。
2. 微生物的附着作用:微生物通过附着在悬浮颗粒物质表面,形成生物絮凝体。
微生物的附着作用主要通过胞外聚合物和微生物表面的特定受体结构实现。
微生物通过附着在悬浮颗粒物质表面,能够有效地聚集悬浮颗粒物质,并形成结构稳定的絮凝体。
3. 微生物的协同作用:生物絮凝作用不仅仅是单个微生物的作用,还涉及到微生物之间的协同作用。
不同种类的微生物可以通过相互作用,促进絮凝体的形成。
例如,一些微生物可以产生胞外酶,降解悬浮颗粒物质表面的有机物,从而促进絮凝体的形成。
二、生物絮凝作用的影响因素1. 温度:温度是影响生物絮凝作用的重要因素之一。
适宜的温度可以促进微生物代谢活性和胞外聚合物的产生,从而增强生物絮凝作用的效果。
过高或过低的温度都会抑制生物絮凝作用的进行。
2. pH值:pH值对于生物絮凝作用的影响也很显著。
适宜的pH值可以维持微生物代谢活性和胞外聚合物的产生,从而促进生物絮凝作用的进行。
过高或过低的pH值都会抑制生物絮凝作用的进行。
3. 溶解氧浓度:溶解氧浓度是影响生物絮凝作用的重要因素之一。
适宜的溶解氧浓度可以提供微生物代谢所需的氧气,促进生物絮凝作用的进行。
过高或过低的溶解氧浓度都会抑制生物絮凝作用的进行。
4. 悬浮颗粒物质的浓度和性质:悬浮颗粒物质的浓度和性质也会影响生物絮凝作用的效果。
适宜的悬浮颗粒物质浓度可以提供足够的结合位点,促进微生物附着和絮凝作用的进行。
微生物絮凝剂的研究进展及应用现状微生物絮凝剂的研究进展及应用现状绪论微生物絮凝剂是一种能够促使悬浮液中微小悬浮颗粒结合成较大颗粒的生物产物。
由于其高效、环保、低成本等优点,近年来受到了科研工作者的广泛关注。
本文将从微生物絮凝剂的研究进展、应用现状以及未来的发展方向等方面进行分析和探讨。
一、微生物絮凝剂的研究进展1. 研究方法微生物絮凝剂的研究主要通过从自然环境中分离出具有絮凝能力的微生物菌株,并通过培养和筛选等方法获得原料菌株。
随着分子生物学和生物工程技术的快速发展,研究者们可以通过基因克隆和重组技术来改良和合成新的微生物絮凝剂,提高其絮凝效果和使用寿命。
2. 絮凝机理微生物絮凝剂的絮凝机理主要包括生物胶凝、表面吸附和胞外多糖等。
其中,生物胶凝是指微生物细胞通过分泌胶态物质使悬浮颗粒聚集在一起;表面吸附是指微生物细胞表面的特异性吸附作用,使悬浮颗粒结合在细胞表面上;胞外多糖是微生物细胞分泌的聚合物,能够与悬浮颗粒发生化学反应,形成较大的絮凝群。
二、微生物絮凝剂的应用现状1. 污水处理领域微生物絮凝剂在污水处理中具有较为广泛的应用。
通过加入微生物絮凝剂,可以促使悬浮颗粒聚集成大颗粒,便于沉淀或过滤,从而达到净化水质的目的。
此外,微生物絮凝剂还可以降低处理过程中的能耗和化学药剂的使用量,具有较好的环保效益。
2. 污泥脱水领域污泥脱水是污水处理过程中重要的一环。
微生物絮凝剂作为一种生物脱水剂,可以与污泥中的水分结合形成饼状物,在离心或压滤后将水分从污泥中分离出来。
相比于传统的化学脱水剂,微生物絮凝剂具有较低的成本和较好的环境友好性。
三、微生物絮凝剂的未来发展方向1. 结合纳米技术利用纳米技术来改善微生物絮凝剂的絮凝效果是未来的一个发展趋势。
通过调控微生物絮凝剂中纳米颗粒的形态和结构,可以提高絮凝效率和抗腐蚀性能,拓宽微生物絮凝剂的应用范围。
2. 基于遗传工程的改良通过遗传工程技术,可以改良微生物细胞内的絮凝相关基因,提高微生物絮凝剂的絮凝效果和稳定性。
微生物絮凝是一种利用微生物(通常是细菌)来促使悬浮在水中的微小颗粒物质聚结成较大的絮体,以便更容易被沉淀或过滤除去的处理过程。
这种水处理技术主要用于净化污水、饮用水和工业废水。
以下是对微生物絮凝的详细解答:1. 基本原理:微生物絮凝的基本原理是利用微生物产生的生物高聚物(生物胶)或胞外聚合物,将微粒聚结成絮体。
这些生物高聚物通常包括多糖类、蛋白质和胞外聚合物等,具有黏附性,能够将微粒捕获并固定在一起。
2. 微生物的选择:不同类型的微生物对不同种类的颗粒物质有不同的絮凝能力。
常用的絮凝微生物包括某些细菌(如聚草芽孢杆菌、硫酸还原菌等)和蓝藻等。
3. 絮凝剂的生成:微生物在生长繁殖的过程中产生的胞外聚合物或者分泌的絮凝剂是关键的。
这些分泌物质通过形成胶状物质,促使微粒和胞外聚合物发生相互作用,形成絮体。
4. 絮凝过程:微生物絮凝的具体过程包括:•微生物生长:提供适宜的环境条件,让絮凝微生物繁殖生长。
•产生絮凝剂:微生物在生长的过程中产生胞外聚合物或絮凝剂。
•捕获微粒:胞外聚合物黏附在微粒表面,将微粒捕获。
•絮体形成:微粒在胞外聚合物的作用下聚结成较大的絮体。
•沉降或过滤:形成的絮体通过沉降或过滤等方式被除去。
5. 应用领域:微生物絮凝广泛应用于水处理领域,包括:•污水处理:用于去除废水中的悬浮物、有机物和微生物。
•饮用水处理:用于改善水质,去除悬浮物和胶体颗粒。
•工业废水处理:适用于工业废水中的悬浮物和废弃物的去除。
6. 优势与挑战:•优势:相对于传统的化学絮凝剂,微生物絮凝更环保,对环境影响较小。
•挑战:微生物絮凝受到温度、pH值、氧气浓度等环境因素的影响,对操作条件有一定要求。
微生物絮凝是一种可持续、环保的水处理技术,对于提高废水处理的效果和减少对化学絮凝剂的依赖具有重要意义。
微生物絮凝剂在水处理中的应用水资源是生命的源泉,对水资源的环境保护和管理日益受到重视。
水处理也越来越受到重视,其中微生物絮凝剂应用也受到了极大的重视。
微生物絮凝剂是一种溶菌率高,抗化学腐蚀性能强,具有良好的凝聚效果和高分解效果的特殊物质。
微生物絮凝剂有多种类型,可以以自然的方式凝聚多种物质,有效地降低水中悬浮物的溶解度和浓度,以及降低水中重金属的污染程度。
微生物絮凝剂在水处理过程中的应用有多种,其中包括预净化、混凝剂、隔离剂、氧解剂和抗复聚剂等,可以使水处理效果更加便捷和准确。
微生物絮凝剂具有非常优越的性能,它可以在水处理过程中降低多种污染物的浓度。
它可以有效降低污染物的浓度,尤其是有机物的浓度,使水得到有效净化。
另外,它还有效消除微生物的传播,可以快速凝聚水中悬浮物,以达到微生物的控制和净化水体的目的。
此外,微生物絮凝剂还能够有效保护水体,使微生物不易复聚,从而有效减少被污染水体的发生。
因此,微生物絮凝剂在水处理过程中还可以有效抑制水体中有毒物质的形成,以保护水环境。
微生物絮凝剂在水处理过程中的应用,不仅可以有效降低污染物的浓度,还可以有效减少对水质的伤害,以及有效抑制其他污染的形成,从而有效保护水环境。
因此,微生物絮凝剂有着巨大的应用前景,它可以有效改善水环境。
综上所述,微生物絮凝剂是水处理中最受重视的材料之一,它的应用会给水质带来卓越的净化效果,也能够有效保护水环境,从而促进水质的持续改善。
因此,我们应该积极开发和应用微生物絮凝剂,从而促进水资源的安全管理和可持续利用。
本文从微生物絮凝剂的特点出发,结合其在水处理过程中的应用,深入分析了微生物絮凝剂在水处理过程中的应用,指出它在水质净化和水环境保护方面的重要作用,并提出了对微生物絮凝剂的积极开发和应用的建议。
微生物絮凝剂在水处理中的应用摘要:微生物絮凝剂法广泛应用于水处理中。
本文主要论述了微生物絮凝剂的分类,絮凝机理,影响絮凝活性的因素及在水处理中的应用。
关键词:微生物絮凝剂;水处理;应用1 前言随着水处理技术的发展,絮凝剂的研究和应用越来越受到重视。
微生物絮凝剂是某些微生物在特定的培养条件下,生长到一定阶段而产生的有絮凝活性的次生代谢物质,可作为一种新型水处理剂,具有安全、高效、易生物降解等特性[1]。
微生物絮凝剂多数相对分子质量较大(104~106),分离纯化的微生物絮凝剂主要有多聚糖、糖蛋白、糖脂、脂蛋白、DNA、RNA、纤维素等,其中以多聚糖和糖蛋白类物质占绝大多数[2]。
2 微生物絮凝剂的分类1) 直接利用微生物细胞的絮凝剂,如某些细菌。
其中霉菌、放线菌和酵母,它们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中。
2) 利用微生物细胞提取物的絮凝剂,如酵母细胞壁的葡聚菌、甘露聚糖、蛋白质和N-乙酸葡萄糖胶等成分均可以作为絮凝剂。
3) 利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂,微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物,主要有细菌的荚膜和粘液质,除水分外,其余主要成分为多糖及少量的多肽、蛋白质、脂类及复合物,其中多糖在某种程度上可作为絮凝剂[3]。
3 微生物絮凝剂的絮凝机理微生物絮凝剂在液体介质中主要通过其电荷性质和高分子特性使胶体脱稳、絮凝沉淀、固液分离。
研究工作者已经提出多种絮凝机理,其中以“桥联作用”机理最为人们所接受。
3.1 “桥联作用”机理该学说认为微生物絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力,同时吸附多个胶体颗粒,在颗粒间产生“架桥”现象,并形成一种网状的三维结构而沉淀下来。
Lee等以吸附等温线和ζ电位测定表明,环圈项圈藻PCC-6720所产生的絮凝剂对膨润土絮凝过程是以“桥联作用”机理为基础的。
电镜照片显示细菌之间有胞外聚合物搭桥相连,正是这些桥使细胞丧失了胶体的稳定性而紧密聚合并在液体中沉淀下来。
3.2 “电性中和”机理胶体粒子的表面一般带有负电荷,当带有一定正电荷的链状生物大分子或水解产物靠近胶粒表面时,将会中和胶粒表面的一部分负电荷,减少静电斥力,从而使胶粒间因发生碰撞而凝聚。
3.3 “卷扫作用”机理当微生物絮凝剂投加到一定量且可形成小粒聚体时,可以在重力作用下迅速网捕,卷扫水中胶粒而产生沉淀分离,称为“卷扫作用”或“网捕作用”。
“卷扫作用”基本上是一种机械作用。
此外,还有其它的一些絮凝机理,如粘质学说、酯合学说、荚膜学说等也可解释部分絮凝现象。
絮凝的形成是一个复杂的过程,单一的某种机理并不能解释所有的现象,絮凝作用是多种作用的共同结果[4]。
4 影响絮凝活性的因素4.1 分子量絮凝剂分子量大小对其絮凝效果的影响很大,分子量越大,絮凝活性越高。
当絮凝剂的蛋白质成分降解后,分子量减小,絮凝活性明显下降。
一般线性结构的大分子絮凝剂的絮凝效果较好,如果分子结构是交链或支链结构,其絮凝效果就差[5]。
4.2 絮凝剂的投加剂量每一种絮凝剂都有一个最佳投加剂量,过多或过少,絮凝效果均会下降。
据分析,投加剂量的最佳值约是固体颗粒表面吸附大分子化合物达到1/2饱和时的吸附量,此时大分子在固体颗粒上架桥几率最大。
4.3 温度适当提高温度可提高絮凝效率。
絮凝物质结构上含有蛋白质或肽链的絮凝剂一般都是热不稳定的,高温可使这些高分子物质空间结构改变,导致变性,从而使絮凝活性下降。
而由糖类构成的絮凝剂则是热稳定的,它们对温度不敏感,絮凝剂活性不随温度的改变而改变,或者改变较少。
例如R.erythropolis产生的絮凝剂在100℃的水中加热15min后,其絮凝活性下降50%。
4.4 PH微生物絮凝剂的活性随pH值的变化而变化,因为酸碱度的变化影响微生物絮凝剂及其被絮凝物表面电荷、带电状态及中和电荷的能力。
在一定的pH值范围内,微生物絮凝剂表现出良好的絮凝活性。
不同的絮凝剂对pH值变化所表现的效果也不一样,同种絮凝剂对不同的被絮凝物具有不同的pH初始值要求。
4.5 金属离子的种类和浓度金属离子的种类和浓度对微生物絮凝剂的影响较大。
适当浓度的金属离子可以促进微生物絮凝剂分子与悬浮颗粒以离子键结合,从而提高絮凝活性,这对于提高微生物絮凝剂的絮凝活性有重要意义。
但是,金属离子的浓度不能过高,否则,由于大量离子占据了絮凝剂分子的活性位置,把絮凝剂分子与悬浮颗粒隔开而抑制絮凝。
而不同的絮凝剂,其适合的离子种类有所差异,目前研究较多的有二价离子中的Ca2+、Mg2+、Mn2+等,以及三价离子中的Al3+、Fe3+等。
4.6 分子结构单线性结构比交联和支链的结构好。
4.7 微生物的培养期培养后期的产生菌形成的絮凝剂絮凝效果较好[6]。
5 微生物絮凝剂在水处理中的应用5.1 在污水处理中的应用5.1.1 城市生活污水杨开等采用微生物絮凝剂普鲁兰(Pullulan)和聚合氯化铝复合絮凝的方法,对我国南方低浓度城市污水进行了强化一级处理试验研究。
结果表明,在最佳复配比和最佳絮凝动力学条件下,复合絮凝剂对污水浊度、COD、TP、NH3—N等指标的去除率分别达到了95%、58%、91%、15%以上,且具有污泥沉降与脱水性能良好、处理费用低等特点。
尹华等筛选出的菌株GS7,处理城市污水等实际废水时具有用量少、澄清速度快等特点,浊度去除率达93.5%。
5.1.2 建材和焦化废水含有高悬浮物的建筑材料加工废水也是较难处理的一类废水,例如陶瓷厂废水,主要包括胚体废水和釉药废水两种,前者主要含有较多的黏土颗粒,后者除含黏土颗粒外,还有相当数量的釉药。
当添加NOC-1后5min,胚体废水的浊度从原来的1.4降低到0.043;釉药废水的浊度从17.2下降到0.35;浊度去除率分别为96.6%和97.9%,可得到几乎透明的上清液。
有研究表明,微生物絮凝剂的投加量在200 10-16时,就能达到FeCl3浓度超过3000 10-6时的絮凝效果。
5.1.3 染料废水现今用活性污泥法去除废水中的COD并非难事,但对于脱色还缺乏比较有效的办法,特别是可溶性色素很难处理。
采用微生物絮凝剂NOC-1,对墨水、糖蜜废水、造纸黑液、颜料废水等进行的试验表明,处理后上清液呈无色透明。
李智良等用P.alcaligenes 8724菌株产生的絮凝剂,在实验室对纸浆黑液和氯霉素等色素较深的废水进行脱色处理,脱色率分别达95%和98%以上。
庄源益等用生物絮凝剂对水中染料的脱色进行的大量试验表明,在含有钙离子的条件下,对直接黑染料生产废水稀释液的脱色率达60%左右[7,8]。
5.1.4 畜产废水畜禽废水的BOD较高,是属于较难处理的一类高浓度有机废水。
如猪粪尿废水,采用合成高分子絮凝剂处理效果不好,而采用NOC-1微生物絮凝剂加Ca2+处理,则效果十分显著,处理后10min 废水的上清液变成几乎透明的液体。
废水的TOC由处理前的8200mg/L变为2980mg/L,去除率达63.7%,浊度由处理前的15.7变为0.86,去除率达94.5%。
R.erythropoli培养物与一定浓度的钙离子溶液混合后,对该种废水的TOC去除率将会更高,同时对总氮也有显著的去除作用[9]。
5.1.5 食品工业废水由于微生物絮凝剂具有安全、无毒的特性,逐渐在食品废水处理中被采用,并达到了满意的效果。
如用微生物絮凝剂普鲁兰处理味精废水,其COD和SS的去除率可达到40%左右,其浊度去除率可达99%。
邓述波等用MBFA9处理淀粉厂的黄浆废水,无论是悬浮物还是COD的去除率均高于传统的化学絮凝剂PAM,且可回收蛋白质成分作饲料。
5.1.6 鞣革废水在鞣革工业废水中加入C-62菌株产生的絮凝剂,浊度去除率可达96%。
柴晓利等筛选到的Azomonassp.的发酵液对皮革废水的脱色效果也非常明显。
5.1.7 塑料废水在塑料工业中,酞酸醋作为一种增塑剂被广泛应用,所产生的废水中含量较高,因此比较难处理。
许多微生物不仅能产生絮凝剂,还能降解有机物,如Rhodoccocusn erythropolis能在以酞酸酣为炭源的培养基上生长,并合成一种酶。
该酶将具有不同支链的邻苯二甲酸醋分解成邻苯二甲酸及乙醇,同时产生絮凝剂,达到双重处理效果。
5.1.8 电镀废水电镀废水中的铬,属于重金属,对环境及人体危害较大。
田小光等以硫酸盐还原菌培养液为净化剂,可使水中的Cr6+含量由44.11mg /L下降为5.365ug/L。
5.2 其他方面的应用5.2.1 给水和饮用水水源水中往往含有颗粒物、少量有毒有机物及水中滋生的病原菌等。
微生物絮凝剂在给水中去除浊度、病原菌等方面的效率,高于传统的无机及有机絮凝剂,而且用量少,应用范围广,沉淀物滤过性好,饮用后对人体无毒副作用。
5.2.2 乳化液的油水分离Aguilaw等在乳化液中加入特定的絮凝剂,在一定程度上可使油水分离。
如用Alcaligenes latus 培养物可以很容易地将棕搁酸从其乳化液中分离出来。
试验表明,向100mL的0.25%乳化液中加入10mLAlcaligenes latus培养液和1mL聚合氨基葡聚糖,乳化液中形成明显可见的油滴并浮于表面,下层清液的COD值从原来的450mg/L下降为235mg/L,下清液的COD去除率为48%,远好于无机絮凝剂和人工合成的高分子絮凝剂。
5.2.3 活性污泥沉降性能的改善活性污泥法处理过程中容易发生污泥膨胀,从而影响处理效率。
微生物絮凝剂还能迅速消除污泥膨胀,取得良好效果。
如甘草制药废水生化处理过程中形成的膨胀性污泥,当在其中添加由红平红球菌制得的微生物絮凝剂NOC-1后,污泥的SVI很快从290下降到50,消除了污泥的膨胀,恢复了活性污泥的沉降能力。
微生物絮凝剂还可以改善污泥的沉降性能。
活性污泥处理系统的效率常因污泥沉降性能变差而降低。
某些微生物絮凝剂能有效防止污泥解絮,提高处理系统效率,而不会降低有机物去除率[10]。
5.2.4 发酵产品的固液分离利用絮凝剂对细胞具有优良的沉降性能来去除发酵液中的菌体,可大大减少能耗、降低成本,且操作简单、管理方便。
如在酿酒工业中,有絮凝性能的酵母替代没有絮凝性能的酵母可以酿出质量更好的啤酒;另外,在生物乙醇和面包发酵酵母的生产中也应用了这种絮凝剂。
用絮凝方法可以提高去除固体物的效率,减少处理时间,有助于降解不稳定生物物质以及节省成本。
6 微生物絮凝剂的优点6.1 高效性与现在常用的各类絮凝剂相比,同等用量下,微生物絮凝剂对活性污泥的絮凝速度较快,且絮凝物更容易过滤除去。
6.2 无毒性微生物絮凝剂是一类天然无毒的有机高分子化合物,对环境和人类均无毒无害,可以用于食品、医药等行业的发酵后处理。
6.3 可消除二次污染由于微生物絮凝剂主要成分为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子物质,具有生物优先降解性,可消除对环境造成的二次污染。