开发微生物絮凝剂———MBFA9的研究

Posted 2023-01-13 絮凝

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1 概述水是人类社会的宝贵资源，地球上存在的总水量大约为1.37×109km3，其中，人类赖以生存的淡水所占比例很少，而且大部分存在于地球南北极的冰川中。可利用的淡水资源总计不到总量的1%。随着世界人口的增长和工农业生产的发展，用水量也日益增加，同时，由于人类的生产和生活活动所产生的大量污水得不到应有治理而直接排入水体中造成水质污染。因此，治理污水、保护水资源已经迫在眉睫。在众多的水处理技术中，絮凝技术得到了广泛应用，絮凝技术具有工艺简单、操作方便、基建投资少和处理时间短等优点，适用于多种污水的预处理，从而成为水处理过程中应用最普遍的技术之一。微生物絮凝由于克服了传统无机絮凝剂和有机絮凝剂对人体有害和易产生二次污染的缺点，而且产生菌种多，絮凝范围广泛，因而具有广阔的应用前景。
2 微生物絮凝剂———MBFA9简介MBFA9是由絮凝剂产生菌A-9产生的阳离子型生物大分子絮凝剂。A-9菌株系硅酸盐芽孢杆菌新变种，菌体外有很厚的荚膜，培养液具有很高的粘性，絮凝性能优异。
3 试验部分
3.1 絮凝实验本研究中通过高岭土悬浮液的絮凝实验来评价，筛选替代碳源和替代氮源，所选用高岭土(化学纯)为白色细软粉末。实验用絮凝率来定量表示A-9利用各种替代碳源、替代氮源所产生絮凝剂的絮凝性能，通过公式确定絮凝率E：E=(OD1550-OD550)/OD1550×100%E-絮凝率；OD1550-未经絮凝处理上清液的光密度值；OD550-经絮凝处理上清液的光密度值。
3.2 微生物絮凝剂的产生及絮凝条件微生物絮凝剂的产生受到许多因素的影响，主要包括培养基组成、培养基初始pH值、培养温度、通气量和培养时间等。微生物絮凝剂的絮凝过程是一个复杂过程，一般来说，分子量越大，絮凝活性越高。絮凝条件如体系pH值、离子种类、离子强度、温度、絮凝对象的表面性质、絮凝剂用量以及絮凝对象的浓度等都对絮凝活性有一定的影响。
3.3 应用现状微生物絮凝剂作为一种新型絮凝剂，不但具有可生物降解性及应用安全性，而且通常具有广谱的絮凝活性，因此，在水处理、食品加工和发酵等领域具有很好的应用前景。
3.4 黄豆渣与黄豆浆作氮源实验结果利用黄豆浆和黄豆残渣替代酵母膏，其实验结果见图1、图2。

由图1可见，采用黄豆渣替代酵母膏作为A-9的氮源时，所配制的培养基具有良好的生产絮凝剂的性能。
由图2可见，采用黄豆浆作氮源时，絮凝率曲线基本上随着黄豆浆用量增大而增大。实验结果证明利用黄豆浆作为A-9氮源具有生产优质絮凝剂的性能。
3.5 成本分析生产絮凝剂所需的各种原料成本及用量见表1。
由表1可见，使用黄豆浆和黄豆渣作为氮源时，生产每t絮凝剂培养基的原料成本为77 686元。而使用酵母膏为氮源时，生产每t絮凝剂培养基的原料成本为294.4元，使用新培养基比使用原培养基不但提高了絮凝剂的活性，而且使成本降为原来的26%左右。
4 处理粉煤灰模拟废水不同条件下粉煤灰模拟废水的处理指标详见表2。
由表2可见，利用黄豆浆和黄豆渣为氮源所生产的微生物絮凝剂———MBFA9处理粉煤灰模拟废水的效果良好，实验结果表明，调节废水pH为8.0后，在CaCl2的协同作用下，添加絮凝剂———MBFA9能够明显增大絮团，加速沉降，最终大大降低了出水中悬浮物的含量，得到了清澈透明的上清液。MBFA9对粉煤灰模拟废水的絮凝率为97.2%。
5 结语
(1)针对高效絮凝剂产生菌A-9菌株，进行了利用多种廉价原料作为碳源生产微生物絮凝剂的实验研究，发现黄豆浆和黄豆渣替代酵母膏作为氮源具有生产优质絮凝剂的性能。
(2)对使用黄豆浆和黄豆渣作为氮源时MBFA9的生产成本进行了分析，经过分析得知，以黄豆浆和黄豆渣为氮源时，生产每tMBFA9的原料成本不到78元，仅为以酵母膏为氮源时的26%，絮凝剂MBFA9的产品价格为450元/t。
(3)利用黄豆浆和黄豆渣为氮源所生产的微生物絮凝剂———MBFA9处理粉煤灰模拟废水效果良好，得到了清澈透明的上清液，絮凝率为97.2%；CODcr去除率为30.6%，优于传统絮凝剂非离子型PAM。