摘要: 介绍了微生物絮凝剂物质属性和组成，絮凝的几种机理，对产生絮凝的微生物的营养条件进行了简要的说明，对现在微生物絮凝剂的应用范围作了归纳，在此基础上剖析了生物絮凝剂的研究前景和方向。

关键词: 微生物絮凝剂   絮凝机理  絮凝微生物  污水处理

絮凝剂是一类可是水体中不易沉降的悬浮颗粒凝聚沉淀的物质。絮凝剂有三类：一类为有机高分子絮凝剂或助凝剂，如聚丙烯酰胺；二类为无机絮凝剂如硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁等；三类为微生物絮凝剂。生物絮凝剂是利用生物技术，通过微生物发酵、提取、精制而得到的一种新型、高效、廉价的水处理药剂[2]。

1. 微生物絮凝剂的种类

在这里我只介绍一下按化学组成分类

蛋白质：Asp.sojae AJ7002合成的絮凝剂的主要活性成分是蛋白质和已糖胺；生物絮凝剂NOC-1亿是一种蛋白质，并且该蛋白质分子中含有较多的疏水氨基酸。

多糖：目前已经坚定的生物絮凝剂有很多种属于多糖类物质。Alcaligenes cupidus KT201代谢的AL-201

脂类：Kurane首次从R.drythropolis S-1的培养液中分离到了一种脂类絮凝剂。这是目前发现的唯一的脂类絮凝剂[3]。

国外研究者借助各种技术手段对多种絮凝剂组成与性质进行了分析,我选取部分如表1所示DNA：高分子量的天然双链DNA是Pesudomonas C-120菌体细胞凝集的直接原因。

2. 微生物絮凝剂的絮凝机理

在用微生物絮凝剂进行水处理中，往往因机理不清楚，而导致不必要的资源浪费。微生物絮凝剂是带有电荷的生物大分子，下列机理其中以桥联激励学说最为人们接受[4]。

2.1桥联作用

絮凝剂借助离子键、氢键，同时结合了多个颗粒分子，因而在颗粒建立起了桥梁作用，把这些颗粒直接连接在一起，从而使之形成网状结构沉淀下来。有实验表明，絮凝剂絮凝膨润土过程时，通过测定等温线和Zeta电位发现絮凝剂确实是以“桥联方式”絮凝的[5]。

2.2“类外源需凝聚素”假说

“类外源需凝聚素”假说很好地解释了酵母菌的絮凝机理：絮凝酵母细胞壁上的特定表面蛋白与其他酵母细胞表面的甘露糖残基之间的专一性结合引起絮凝。

2.3“菌体外纤维素纤丝”学说

“菌体外纤维素纤丝”学说则主要是针对纤维素类絮凝剂的絮凝机理提出的，由于部分引起絮凝产生菌体外有纤丝，因而该学说认为是由于胞外纤丝聚合形成絮凝物。这两种假说对非游离态生物絮凝剂的作用机理做出了合理解释。

表1 一些絮凝剂产生菌的分子组成和性质

3影响微生物絮凝剂产生的营养因素

3.1碳源

微生物不同，产生絮凝剂所需的碳源也不同。产生NOC-1的红平红球菌以葡萄糖、果糖、山梨糖等水溶性碳源如橄榄油则活性下降[6]，Junji nakamura[7]等报道产絮凝剂的通用发酵培养基中有酪蛋白作为碳源和氮源时效果明显；Alcaligenes cupidus KT201产生絮凝剂时以葡萄糖、半乳糖胺、蔗糖等作为碳源较好；Aspergillus sojae AJ7002对碳源要求条件低；Rhuichiro kurane[8]报导，在工业生产上酒精也是很好的碳源物质。

3.2 氮源

产生NOC-1的红平红球菌所需得无机氮源硫酸铵最好；有机氮源以尿素、酵母糕、酪蛋白、氨基酸为最佳； Aspergillus sojae AJ7002产絮凝剂时以酵母浸液、氨基酸类为最佳氮源。

3.3无机盐及其他

综合来看，无机盐以KH2PO4  、K2HPO4 、Mg SO4等为主[9]。

4微生物絮凝剂的应用现状

4.1废水处理

4.1.1畜产废水  畜产场废水中有含有较高浓度的总有机碳(      TOC)和总氮(TN)，是一类较难处理的有机废水，采用合成高分子絮凝剂处理时效果不好，而用微生物絮凝剂NOC-1处理则效果很好，处理10min后，上清液接近透明，其TOC由1420mg/L降为425mg/L，TN从420mg/L降为215mg/L，废水的澄清度(OD660)从15.7降为0.85[10]。

4.1.2建材废水  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。

4.1.3鞣革废水  在鞣革工业废水中加入C-62菌株产生的絮凝剂，其浊度去除率可达96.7%[11]。

4.1.4废水脱色  目前使用的絮凝剂难以去除废水中的有色物质，而用NOC-1对墨水、糖蜜废水、造纸废水和染料废水等进行了实验，处理后上清夜变成无色透明。用P.alkaligenes8724菌株产生的絮凝剂在实验室对纸浆黑夜和氯霉素等颜色较深的废水进行脱色处理，脱色率分别达95%和98%以上[10]。

4.2膨胀污泥处理

在采用活性污泥法处理工业废水过程中，形成的活性污泥容易发生膨胀，从而影响处理效率，若添加微生物絮凝剂，则会取得良好的效果。如甘草制药废水生化处理过程中形成的膨胀活性污泥，当在其中添加NOC-1后，消除了污泥的膨胀，恢复了活性污泥的沉降性能[12]

4.3乳化液油水分离

用Alcaligenue latus培养物可以很容易地将棕搁酸从其乳化液中分离出来。向100mL含体积分数=0.25%的乳化液中假如10mL的Alcaligenue latus培养物和1mL的聚氨基葡萄糖后，在细小均一的乳化液中及形成明显可见的油滴，这些油滴负于废水表面，有明显的分层。下曾清液的COD值从原来的450mg/L下降为235mg/L，去除率为48%。无论是无机絮凝剂还是人工合成的有机高分子絮凝剂都未达到过这样的絮凝效果[13]。

4.4、其他方面应用

以有研究表明，微生物絮凝剂可以包括细菌、真菌、放线菌以及藻类在内的大多数微生物产生的具有絮凝作用的物质。因此，微生物絮凝剂不仅可以应用于废水的处理，还可以成为发酵工业和食品工业中安全有效的絮凝剂，为取代传统工艺中离心和过滤分离细胞的方法提供了可能[10]。

5  总结

微生物絮凝剂是一种有很多优点的絮凝剂，与现在常用的一些絮凝剂相比它是极其高效的，在同样的用量下，微生物絮凝剂对活性污泥的絮凝速度最大，而且絮凝沉淀比较容易用过滤除去。它是没有毒性的，在健康第一的当今社会，天然性是其最大的长处，微生物絮凝剂是微生物菌体或菌体分泌的生物高分子物质，属于天然有机絮凝剂，它不会像无机类等化学絮凝剂一样残留各种有毒离子如铝离（已被证实引起老年痴呆症的最主要元素），也不会像高分子絮凝剂一样有造成二次污染的可能性，不会危害其他的生物和影响到生态环境。微生物絮凝剂的絮凝对象也很广，有活性污泥、粉煤灰、应用水等等而其他的絮凝剂会由于自身的特性而在具体运用时受到限制。微生物絮凝剂还有很大的发展空间，现在国内外对于絮凝剂的研究随着其他科学的发展也得到很多的帮助，可以利用现代分子生物学技术获得的高效絮凝基因，通过转基因技术等，构建高产絮凝剂的工程菌，以实现絮凝剂的大规模生产。微生物絮凝剂的这些特性，以及其广阔的发展前景相信，微生物絮凝剂将越来越广泛的应用于工业废水处理、发酵等工业生产中，并最终取代无机絮凝剂和有机共分子絮凝剂。

参考文献：

[1] 周群英等, 环境工程微生物学, 高等教育出版社, 北京, 2000:281-285

[2] 陈元彩,肖锦,微生物絮凝剂的使用研究,环境科学进展,1999,7(3):84-89

[3] Kurane R, Hatamaochi K, Kakuno T, etal. How to use bioflocculan, Agric Biol. Chem. 1995, 59: 1652-1656

[4] 王猛, 柴晓利, 微生物絮凝剂的研究与应用[J], 化工环保, 2001,21(6):328-332

[5] Leby N., Physico chemical aspects in flocculation of bentonite suspensions by a cyanobacterial bioflocculan[J], Water Research, 1992, 26(2):249-254

[6] 吕向红, 微生物絮凝剂[J], 化工环保, 1995, 15(4): 9-11.

[7] Norio Shimiziu, Floc-forming bacteria isolated from activated sludge in high-BOD loading treatment [J], J Ferment Teachol, 1995, 63(1): 67-71.

[8] 邵青,高校脱色絮凝剂脱色絮凝机理浅谈与其应用[J], 工业水处理, 2000, 20(2):831-836

[9] 李兆龙等, 微生物絮凝剂[J], 上海环境科学, 1991, 10(9): 45-46.

[10] 张彤,朱怀兰,林哲, 微生物絮凝剂的研究与应用进展[J], 应用与环境生物学报, 1996, 2(1): 95-105.

[11] 宫小燕等, 絮凝剂产生菌的筛选及其培养条件的优化[J], 环境科学研究, 1999, 12(4): 9-11.

[12] R Kurane, K Hatamochi, T Kakuno, etal. Kiyohara.production of a bioflocculant byrhodococ-cus erythropolis S-1 grown on alcohols [J]. Biol. Biolchem., 1994, 58(2): 428-492.

[13] Ryjichiro Kurane, Culture condition for production of microbial flocculation bhodococcuserythrpolis [J], Agric. Biol. Chem., 1986,50(9): 2309-2313.