劉明源，錢 佳，沙赟穎

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 藥學(xué)院，江蘇 泰州 225300）

引 言

微生物胞外多糖是微生物在生長繁殖過程中產(chǎn)生并分泌至細(xì)胞外的有機(jī)高分子碳水化合物。胞外多糖是微生物的次級(jí)代謝產(chǎn)物，隨著對(duì)其生物學(xué)功能認(rèn)知的深入，胞外多糖被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、環(huán)保等各個(gè)行業(yè)。在水處理領(lǐng)域，一些胞外多糖具有絮凝和吸附的能力，能夠顯著降低污水的濁度、色度、重金屬離子含量，同時(shí)，相較于化學(xué)絮凝劑和吸附劑，胞外多糖生物絮凝劑具有易降解、無毒、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，因此，諸多學(xué)者聚焦于胞外多糖在生物絮凝劑、重金屬吸附劑等領(lǐng)域的開發(fā)與應(yīng)用研究。[1～3]

生物絮凝劑在絮凝效果、使用成本等方面較化學(xué)絮凝劑仍然不具備明顯的競爭優(yōu)勢，因而未能在生產(chǎn)應(yīng)用中廣泛推廣。將生物絮凝劑與化學(xué)絮凝劑復(fù)配使用，往往可以達(dá)到既提高絮凝效率[4]，又減少絮凝劑使用量的效果，降低了化學(xué)絮凝劑殘留對(duì)水體的不良影響，也節(jié)約了生物絮凝劑的使用成本。

本文以一株根瘤菌CFCC2272為研究對(duì)象，將其所產(chǎn)的胞外多糖粗提并制備成生物絮凝劑，并與化學(xué)絮凝劑聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鋁鐵（PAFC）、聚丙烯酰胺（PAM）復(fù)配，聯(lián)合處理印染廢水，考察最優(yōu)工況條件，為生物絮凝劑的應(yīng)用推廣提供數(shù)據(jù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

PHS-25酸度計(jì)，SW-CJ-VS1超凈工作臺(tái)，SPX-100B-Z生化培養(yǎng)箱，IS-RDV1恒溫培養(yǎng)搖床，UV-1801紫外可見分光光度計(jì)，JJ-4A六聯(lián)攪拌器，移液槍，電子天平等。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

印染廢水：取自某毛紡廠的印染廢水，黑褐色，濁度208～512；

液體菌種培養(yǎng)基：葡萄糖1%，酵母粉0.5%，胰蛋白胨0.5%，pH值調(diào)至7.0；

發(fā)酵培養(yǎng)基：蔗糖5%，酵母粉0.1%，天冬氨酸0.05%，尿嘧啶0.05%，pH值調(diào)至7.4。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 培養(yǎng)與發(fā)酵方法

將菌種接種至液體菌種培養(yǎng)基（50mL）中，在28℃，180 rpm條件下培養(yǎng)24h后得到菌液。取菌液按2%的接種量接種至發(fā)酵培養(yǎng)基，在30℃，180 rpm條件下培養(yǎng)48h后獲得發(fā)酵液。

2.2 生物絮凝劑的制備

將發(fā)酵液于4℃、10000rpm離心分離20min，收集上清液并加入3倍體積的4℃無水乙醇溶液，攪拌均勻后放入4℃冰箱靜置過夜，再次放入離心機(jī)，8000rpm離心20 min，將沉淀物用70%乙醇洗滌三遍后冷凍干燥[5，6]，即得到生物絮凝劑CFCC-P。

2.3 絮凝實(shí)驗(yàn)

（1）取100mL濃度為100mg/L的印染廢水，加入1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的CaCl2溶液作為助凝劑，然后加入不同量的絮凝劑溶液，在六聯(lián)攪拌器上以180rpm的速度快速攪拌30s，再以60rpm的速度慢速攪拌2min，靜置沉淀20min后抽取距液面1cm處的水樣，測定其在565nm處的吸光度，與原水的吸光度對(duì)比，得出脫色率[7，8]，找到不同絮凝劑的最佳投藥量范圍。

脫色率=(A-B)/B×100%

A——原水在波長565nm處的吸光度值；

B——絮凝后上清液在波長565nm處的吸光度值。

（2）量取多份100mL濃度為100mg/L的印染廢水，加入1mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的CaCl2溶液作為助凝劑，先在最佳投藥量范圍內(nèi)分別加入PAC、PAFC、PAM三種絮凝劑，然后分別與不同量的生物絮凝劑CFCC-P復(fù)配，其余步驟參照（1），考察其最佳復(fù)配比例。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同絮凝劑單一處理印染廢水

絮凝劑PAC、PAFC、PAM及CFCC-P在不同投加量下，對(duì)印染廢水絮凝率的影響見圖1。隨著絮凝劑的投加量增加，脫色率也逐步增大，PAC、PAFC、PAM及CFCC-P分 別 在 投 加 量 為150mg/L、150mg/L、60mg/L及200mg/L時(shí)，脫色率達(dá)到最大值，投藥量超過后，上升幅度減小或去除率降低。PAC、PAFC和PAM主要是通過電中和和吸附架橋作用進(jìn)行絮凝，因此隨投加量增加，架橋作用顯現(xiàn)，當(dāng)投加量過多，會(huì)出現(xiàn)電性改變?cè)俜€(wěn)現(xiàn)象，脫色率下降，其中，PAM雖然有較好的沉淀網(wǎng)捕能力，但脫色效果較差[9]；而CFCC-P主要是多糖類物質(zhì)，以吸附架橋作用為主，過量的絮凝劑分散在水中，使得絮凝劑包裹膠體，架橋作用減弱，脫色率下降。

圖1 不同絮凝劑單一處理印染廢水的效果Fig.1 Treatment of printing and dyeing wastewater with different flocculants used alone

3.2 CFCC-P與化學(xué)絮凝劑復(fù)配處理印染廢水

3.2.1 CFCC-P與PAC復(fù)配

將CFCC-P與PAC復(fù)配，對(duì)印染廢水的脫色效果影響見圖2。

圖2 CFCC-P與PAC復(fù)配處理印染廢水的效果Fig.2 Effects of CFCC-P and PAC compound on the treatment of printing and dyeing wastewater

圖中，橫坐標(biāo)為PAC的投加量，mc為CFCC-P的投加量?？梢钥闯?，兩種絮凝劑復(fù)配使用，對(duì)印染廢水的脫色率明顯較單獨(dú)使用PAC時(shí)增加。當(dāng)PAC投加100mg/L，CFCC-P投加150mg/L時(shí)，脫色率可達(dá)到83.86%。PAC帶有正電荷，可以發(fā)揮電中和作用，并起到吸附架橋作用，但其形成的絮體較輕，沉淀性能不好，加入CFCC-P后，生物絮凝劑既有吸附架橋作用，同時(shí)也有很好的網(wǎng)捕能力，能夠增大絮體粒徑，加快沉速，提升了脫色效果。但隨著PAC和CFCC-P投加量的增加，高分子絮凝劑包裹在膠體顆粒表面，使顆粒不能聚集沉淀，脫色率反而下降。

3.2.2 CFCC-P與PAFC復(fù)配

將CFCC-P與PAFC復(fù)配，對(duì)印染廢水的脫色效果影響見圖3。

圖3 CFCC-P與PAFC復(fù)配處理印染廢水的效果Fig.3 Effects of CFCC-P and PAFC compound on the treatment of printing and dyeing wastewater

圖中，橫坐標(biāo)為PAFC的投加量，mc為CFCC-P的投加量。兩種絮凝劑復(fù)配使用，較單獨(dú)使用PAFC或CFCC-P時(shí)的脫色率有所增加。當(dāng)PAFC投加100mg/L，CFCC-P投加100mg/L時(shí)，脫色率最大，可達(dá)到87.13%。但PAFC溶液本身呈亮黃色，投加量過大，未反應(yīng)的絮凝劑溶于水中，脫色率反而下降。

3.2.3 CFCC-P與PAM復(fù)配

將CFCC-P與PAM復(fù)配，對(duì)印染廢水的脫色效果影響見圖4。

圖4 CFCC-P與PAM復(fù)配處理印染廢水的效果Fig.4 Effects of CFCC-P and PAM compound on the treatment of printing and dyeing wastewater

圖中，橫坐標(biāo)為PAM的投加量，mc為CFCC-P的投加量。PAM溶液非常粘稠，呈拉絲狀，其架橋網(wǎng)捕能力較強(qiáng)，投藥量較少，但對(duì)于含活性染料的印染廢水，脫色效果并不理想。加入CFCC-P后，脫色效果得到很大提升，在單獨(dú)投加PAM60mg/L時(shí)，脫色率最大為54.75%，在PAM投加60mg/L，CFCC-P投加100mg/L時(shí)，脫色率可達(dá)到75.11%。CFCC-P與PAM復(fù)配使用，共同發(fā)揮聚集網(wǎng)捕和吸附架橋作用，脫色率高于兩者單獨(dú)使用時(shí)的脫色率，絮體增大，沉淀時(shí)間明顯減短。

4 結(jié)論

（1）CFCC-P與化學(xué)絮凝劑復(fù)配使用，明顯增加了絮凝的脫色率，基本可以達(dá)到60%～80%。同時(shí)，也減少了達(dá)到最大脫色率所需要的化學(xué)絮凝劑PAC、PAFC的投藥量。

（2）CFCC-P分別與PAC、PAFC、PAM復(fù)配，其中與PAFC的復(fù)配效果最好。在PAFC投加100mg/L，CFCC-P投加100mg/L時(shí)，對(duì)印染廢水水樣的絮凝效果最好，脫色率可達(dá)到87.13%。