微生物絮凝劑MBFA9對(duì)小球藻的沉降作用及其機(jī)理

張佳琪，曹琬，鄭廣泰，姜彬慧

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微生物絮凝劑MBFA9對(duì)小球藻的沉降作用及其機(jī)理

張佳琪，曹琬，鄭廣泰，姜彬慧

(東北大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽，110819)

以小球藻為研究對(duì)象，對(duì)絮凝菌類芽孢桿菌A9(A9)所產(chǎn)生的微生物絮凝劑MBFA9沉降水中微藻的性能進(jìn)行研究。通過Zeta電位、結(jié)合鍵分析和掃描電鏡表征探究MBFA9對(duì)小球藻的沉降機(jī)理。研究結(jié)果表明MBFA9對(duì)小球藻具有較好的沉降作用，其最佳沉降條件為：在小球藻對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期及平穩(wěn)期添加Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH至9.5，MBFA9添加量(體積分?jǐn)?shù))為0.2%(質(zhì)量濃度為6 mg/L)，在此最佳沉降條件下，沉降率為82.67%；隨著pH升高，Zeta電位相應(yīng)上升，在pH=9.5時(shí)達(dá)到最大；投加MBFA9后，分散狀態(tài)的塊狀小球藻細(xì)胞迅速結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成大的凝聚體而沉積，從而增大沉降速率。

小球藻；pH；微生物絮凝劑；沉降作用

藻類被認(rèn)為是很有發(fā)展前景的新型生物燃料，美國能源部(DOE)認(rèn)為污水處理和回用不可避免地會(huì)包含微藻生物燃料的生產(chǎn)。與其他生物燃料相比，藻類作為生物燃料具有以下優(yōu)勢(shì)：生長(zhǎng)率和含油量高；可以產(chǎn)生多種脂類、烴類、復(fù)雜的油類物質(zhì)；不需要利用耕地面積培養(yǎng)[1]。由于許多藻類個(gè)體較小(粒度為5~50 μm)、藻類在培養(yǎng)條件下被稀釋(質(zhì)量濃度為0.5~5.0 g/L)、藻類的密度與水的密度相近、凈負(fù)表面電荷在水中會(huì)形成穩(wěn)定的懸浮物，使藻類收集困難[2]。同樣，在水處理系統(tǒng)中，藻類的去除對(duì)出水懸浮物的控制也很重要。藻類收集的費(fèi)用占藻類生物燃料生產(chǎn)整體費(fèi)用的20%~30%[3?5]，因此，在保證收集效率的同時(shí)，降低成本是關(guān)鍵。目前，藻類收集方法有過濾、離心、溶氣浮選法(DAF)、絮凝。其中，采用電絮凝、微生物絮凝、溶氣浮選、正切流動(dòng)過濾(TFF)的成本相差不大，但微生物絮凝藻類的效率要遠(yuǎn)比其他方法的高[6?16]，隨著新型高效微生物絮凝劑的研制，運(yùn)行成本會(huì)大大降低，因此，在藻類收集方面，微生物絮凝法是較高效、經(jīng)濟(jì)的方法，且具有廣闊的應(yīng)用前景。微生物絮凝劑是一種天然高分子化合物，以其來源廣、高效、無毒、可生物降解、無二次污染等特點(diǎn)近年來在污水處理、醫(yī)藥、食品加工業(yè)應(yīng)用廣泛。目前，國內(nèi)外對(duì)微生物絮凝劑沉降藻類的研究還較少，亓華 等[17]用微生物絮凝劑B-16和PAFC復(fù)配，藻類去除率為60.6%；LIU等[18]從芽孢桿菌C9提取出MBFC9，在質(zhì)量濃度為8 mg/L時(shí)，小球藻的絮凝率為80.63%；LI等[19]從提取出MBFFLC-xn-1，在添加3.0 mmol/L FeCl3作為助凝劑后，小球藻的絮凝率為85.65%。由于無機(jī)和有機(jī)絮凝劑易對(duì)水體造成二次污染，因此，本文通過調(diào)節(jié)pH提高絮凝菌A9產(chǎn)生的微生物絮凝劑(A9，即MBFA9)對(duì)小球藻的沉降作用。在微藻收集的過程中，pH、細(xì)胞表面性質(zhì)、絮凝劑濃度、培養(yǎng)液中的離子強(qiáng)度都會(huì)影響收集效率[20?22]。本文作者研究MBFA9沉降收獲小球藻過程中，不同pH、藻類生長(zhǎng)期、MBFA9用量等因素對(duì)沉降小球藻效率的影響，并分析其影響機(jī)理。

1 材料與方法

1.1 小球藻的培養(yǎng)

將普通小球藻()接種于16 L浮游生物培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)基為水生5號(hào)；(NH4)2SO4質(zhì)量濃度為0.2 g/L，K2HPO4·3H2O為0.1 g/L，MgSO4·7H2O為0.08 g/L，Ca(NO3)2·4H2O為0.02 g/L、NaHCO3為0.3 g/L；檸檬酸體積分?jǐn)?shù)為0.5 mL/L，檸檬酸鐵為0.5 mL/L，土壤浸出液為1 mL/L。于20 ℃時(shí)光照24 h，通入空氣。培養(yǎng)液初始pH=7.0。

1.2 微生物絮凝劑的制備

菌種來源：微生物絮凝劑產(chǎn)生菌A9由東北大學(xué)環(huán)境中心實(shí)驗(yàn)室保存，從果樹根系土壤中分離篩選純化獲得，現(xiàn)保存于中國科學(xué)院微生物研究所菌種保藏中心，菌種編號(hào)為CGMCC2040。16SrRNA序列經(jīng)分析確定A9為類芽孢桿菌屬(sp.)微生物。

普通培養(yǎng)基：牛肉膏質(zhì)量濃度為5 g/L，蛋白胨為10 g/L，氯化鈉為5 g/L；蒸餾水1 L，pH=7。

液體發(fā)酵培養(yǎng)基：葡萄糖質(zhì)量濃度為20 g/L，磷酸二氫鉀為2 g/L，磷酸氫二鉀為5 g/L，七水硫酸鎂為0.2 g/L，氯化鈉為0.1 g/L，脲為0.5 g/L，酵母膏為0.5 g/L；蒸餾水1 L，pH=7.0~7.5。

本文采用的MBFA9是A9在液體發(fā)酵培養(yǎng)基下培養(yǎng)48 h后的發(fā)酵液，經(jīng)8 000 r/min離心去除菌體。通過控制相同的吸光度，保證相同體積上清液所含發(fā)酵產(chǎn)物相同。

1.3 試驗(yàn)方法

采用分光光度法在最佳波長(zhǎng)為685 nm條件下，檢測(cè)小球藻絮凝前后吸光度，表征溶液中小球藻濃度的變化，并計(jì)算沉降率；采用pH計(jì)測(cè)量pH，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)的10% NaOH，10% Ca(OH)2和11.4% HCl調(diào)節(jié)pH；采用Zeta電位儀測(cè)量藻液的Zeta電位，對(duì)每個(gè)樣品平行檢測(cè)3次；利用數(shù)碼成像顯微鏡(Motic BA210LED Digital)和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(Zeiss ULTRA PLUS)觀察小球藻絮凝前后的形態(tài)變化；通過加入尿素或EDTA的方法檢測(cè)MBFA9與小球藻結(jié)合情況，進(jìn)而分析其沉降機(jī)理。

2 結(jié)果與討論

2.1 小球藻在不同生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)沉降率的影響

小球藻生長(zhǎng)較緩慢，在接種1~3 d內(nèi)沒有明顯生長(zhǎng)，第4 天進(jìn)入指數(shù)生長(zhǎng)期，第7天進(jìn)入平穩(wěn)期。小球藻在指數(shù)增長(zhǎng)階段早期自沉降較好，最高自沉降率可達(dá)50%，加入絮凝劑后最高可達(dá)70%。小球藻在生長(zhǎng)過程中pH變化范圍為6.0~7.5。小球藻生長(zhǎng)曲線及沉降率見圖1。從圖1可以看出：隨著小球藻生物量升高，自沉降率逐漸升高。這是由于接種初期小球藻細(xì)胞處于停滯期，在溶液中為單細(xì)胞狀態(tài)，不易聚集；而隨著容器內(nèi)生物量增加，容器內(nèi)的大多數(shù)小球藻細(xì)胞都會(huì)處于指數(shù)增長(zhǎng)期和平穩(wěn)期，更容易聚集在一起形成團(tuán)簇，形成團(tuán)簇的小球藻細(xì)胞因質(zhì)量更大更容易沉降。

1—波長(zhǎng)為685 nm時(shí)的小球藻吸光度；2—空白沉降率； 3—0.2 mL MBFA9沉降率。

劉潔霞[23]對(duì)雪綠球藻()、橢圓綠球藻()、柵藻(sp.)這3種綠藻早期生長(zhǎng)階段、指數(shù)生長(zhǎng)階段、平穩(wěn)階段的胞外多糖產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)這3種綠藻在指數(shù)生長(zhǎng)階段會(huì)產(chǎn)生更多的胞外多糖。小球藻在指數(shù)生長(zhǎng)期添加MBFA9的效果不如在平穩(wěn)期添加的效果好，這是由于指數(shù)生長(zhǎng)期小球藻會(huì)分泌更多的胞外多糖，它們與培養(yǎng)液中金屬離子絡(luò)合，從而影響沉降效果[24?25]。

2.2 MBFA9添加量對(duì)小球藻沉降率的影響

小球藻在平穩(wěn)期時(shí)加入MBFA9沉降效果較好，取平穩(wěn)期小球藻100 mL，pH=7.5~8.0，分別加入不同體積的MBFA9。MBFA9添加量對(duì)沉降率的影響見圖2。

從圖2(a)可以看出：在不添加MBFA9時(shí)，小球藻自沉降率為30%左右，這是由于小球藻細(xì)胞較小，在自然條件下不易發(fā)生聚集；在添加0.2 mL MBFA9(多糖質(zhì)量濃度為3 g/L)時(shí)，小球藻沉降率可以提高至65%左右；隨著MBFA9添加量增加，小球藻的沉降率略提高；在絮凝劑添加量增加至1.0 mL時(shí)，沉降率開始下降，這是由于過多的絮凝劑會(huì)影響吸光度導(dǎo)致沉降率下降。為了消除絮凝劑對(duì)吸光度的影響，用藻類計(jì)數(shù)法檢測(cè)沉降后上清液中小球藻的數(shù)量。從圖2(b)可以看出：隨著MBFA9添加量增加，沉降后1 mL藻液中小球藻的個(gè)數(shù)逐漸下降，直到MBFA9添加量達(dá)到1.0 mL后，藻液中小球藻的個(gè)數(shù)幾乎沒有變化，這表明絮凝劑添加量達(dá)到1.0 mL后，絮凝劑添加量增加并不能提高絮凝率，這是因?yàn)榇藭r(shí)小球藻與絮凝劑的結(jié)合位點(diǎn)接近飽和。

(a) 不添加MBFA9；(b) 添加0.2 mL MBFA9

小球藻自然沉降與添加MBFA9后的顯微照片見圖3。從圖3可以看出：添加絮凝劑后，微藻聚集得更加緊密，且小球藻細(xì)胞完好。姜彬慧等[26]通過紅外光譜分析進(jìn)一步斷定 A9 產(chǎn)生的絮凝劑 MBFA9 中含有乙酰氨基和羧基，由此可以推測(cè)MBFA9沉降小球藻的絮凝機(jī)理可能是吸附架橋，含量適宜、分布均勻的羧基可以使MBFA9分子充分伸展，產(chǎn)生架橋使小球藻細(xì)胞可以吸附到絮凝劑鏈上。

(a)小球藻自然沉降；(b) 添加MBFA9

2.3 pH對(duì)小球藻沉降率的影響

小球藻在指數(shù)生長(zhǎng)早期時(shí)加入MBFA9后沉降率較低，故考慮pH對(duì)其沉降率的影響。取指數(shù)生長(zhǎng)早期小球藻100 mL，調(diào)節(jié)pH分別至6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0和9.5，加入0.2 mL MBFA9。pH對(duì)小球藻沉降率的影響結(jié)果見圖4。從圖4可見：當(dāng)pH降至6.0時(shí)，小球藻幾乎不發(fā)生沉降；當(dāng)藻液pH升至7.0及以上時(shí)，小球藻開始凝結(jié)；當(dāng)pH=7.0~8.5時(shí)，小球藻發(fā)生團(tuán)聚，但是這些團(tuán)聚的小球藻仍然分散在培養(yǎng)液中，且其對(duì)應(yīng)沉降率還較低；當(dāng)pH升至9.5時(shí)，小球藻發(fā)生進(jìn)一步團(tuán)聚，形成更大的團(tuán)塊，在幾分鐘內(nèi)快速沉降，自沉降率可達(dá)60%左右。由于小球藻表面帶有羧酸(—COOH)與胺(—NH2)，當(dāng)溶液中pH＞4時(shí)，—COOH會(huì)解離成—COOH?，—NH2不帶電荷，這導(dǎo)致小球藻細(xì)胞在pH＞4時(shí)帶負(fù)電荷[27?28]。由于營(yíng)養(yǎng)液中含有MgSO4·7H2O，Ca(NO3)2·4H2O和檸檬酸鐵會(huì)解離成Mg2+，Ca2+和Fe3+，在堿性條件下會(huì)發(fā)生水解形成不易溶的帶正電荷的沉淀物，并通過網(wǎng)捕卷掃和靜電中和作用凝聚帶負(fù)電荷的小球藻細(xì) 胞，這與YANG等[29]的研究結(jié)果相似。WU等[30]通過ICP-AES測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液中離子濃度的變化，Mg2+在沉降前后濃度明顯下降，這表明Mg2+在高pH條件下形成Mg(OH)2，帶正電荷的沉淀物中和了微藻表面的負(fù)電荷使其失去穩(wěn)定性，同時(shí)，Mg(OH)2具有開鏈結(jié)構(gòu)，即使很小的質(zhì)量也能提供有效的體積分?jǐn)?shù)高的結(jié)合微藻細(xì)胞。VANDAMME等[31]通過測(cè)定沉降前后離子濃度和添加EDTA確定升高pH對(duì)誘導(dǎo)小球藻沉降過程中Mg2+和Ca2+是否起到重要作用，發(fā)現(xiàn)Mg2+在升高pH誘導(dǎo)小球藻沉降過程中起重要作用。添加MBFA9后，沉降率可相應(yīng)地增大10%~20%，這可能是MBFA9的主要成分為多糖，其相對(duì)分子質(zhì)量較大，且具有多聚鏈結(jié)構(gòu)，可以在適宜條件下使分散狀態(tài)的塊狀小球藻細(xì)胞迅速結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成大的凝聚體而沉積，從而加快沉降速率，提高沉降率。

1—空白；2—添加0.2 mL MBFA9。

2.4 Ca2+對(duì)小球藻沉降率的影響

對(duì)Ca2+對(duì)小球藻(指數(shù)生長(zhǎng)早期)沉降率的影響見圖5。pH升高有利于小球藻沉降。在實(shí)驗(yàn)室通常用NaOH調(diào)節(jié)pH，由于NaOH的價(jià)格較高，從降低成本的角度考慮，本文用NaOH和Ca(OH)2調(diào)節(jié)相同的pH，對(duì)微藻的沉降率進(jìn)行比對(duì)，見圖5。從圖5可以看出：在相同pH并添加MBFA9的情況下，用Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH(圖5中Ca(OH)2)小球藻的沉降率高于用NaOH調(diào)節(jié)pH時(shí)小球藻的沉降率，沉降率提高10%~15%；在相同pH且不添加MBFA9的情況下，用Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH時(shí)(圖5中曲線3)，小球藻的自沉降率同樣大于NaOH調(diào)節(jié)pH(圖5中空白1)時(shí)小球藻的自沉降率。這進(jìn)一步說明Ca2+在升高pH沉降小球藻的過程中起到了重要的作用[32]。金屬離子在小球藻的生理活動(dòng)中可作為調(diào)節(jié)劑或酶的激活劑，對(duì)油脂積累也有重要作用。任宏宇[33]通過研究Ca2+質(zhì)量濃度對(duì)微藻生長(zhǎng)和油脂積累的影響發(fā)現(xiàn)：當(dāng)Ca2+質(zhì)量濃度由0 mg/L增加到98 mg/L時(shí)，油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)由10.6%增加到47.4%，最大油脂產(chǎn)率達(dá)到275.7 mg/(L·d)。CHEN等[34]發(fā)現(xiàn)Ca2+對(duì)環(huán)境刺激信號(hào)的傳遞起重要作用，可以通過傳遞Ca2+信號(hào)來調(diào)節(jié)小球藻C2(C2)的油脂合成。PRAKASH等[35]通過研究發(fā)現(xiàn)在自養(yǎng)培養(yǎng)普通小球藻()時(shí)，增加Ca2+濃度可以提髙普通小球藻的油脂含量。

1—空白1；2—NaOH；3—空白2；4—Ca(OH)2。

2.5 MBFA9沉降小球藻的機(jī)理

通過分析Zeta電位在絮凝過程中的變化、MBFA9與小球藻細(xì)胞之間結(jié)合鍵分析與掃描電鏡表征沉降結(jié)果的分析，探討MBFA9沉降小球藻的機(jī)理。

2.5.1 Zeta電位檢測(cè)

膠體顆粒在液體中是帶電的。當(dāng)固體與液體接觸時(shí)，固?液兩相界面上就會(huì)帶有相反符號(hào)的電荷。Zeta電位是表征膠體分散體系穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[32]。若顆粒帶有許多負(fù)電荷或者正電荷，也就是說當(dāng)Zeta電位的絕對(duì)值很高時(shí)，則它們就會(huì)相互排斥，整個(gè)體系具有較高的穩(wěn)定性；反之，Zeta電位的絕對(duì)值很低，它們就會(huì)相互吸引，整個(gè)體系就會(huì)不穩(wěn)定，容易生成沉淀物。膠體從穩(wěn)定地懸浮在液體中到穩(wěn)定性遭到破壞發(fā)生沉降的過程中，體系的Zeta電位是1個(gè)重要參數(shù)，它是決定1個(gè)懸浮膠體體系是否穩(wěn)定的重要因素[32]，因此，通過測(cè)定自然沉降后小球藻細(xì)胞和添加MBFA9小球藻細(xì)胞的Zeta電位來探討MBFA9沉降小球藻的機(jī)理。當(dāng)Zeta電位絕對(duì)值大于30 mV時(shí)，認(rèn)為溶液體系穩(wěn)定，不產(chǎn)生沉淀；當(dāng)Zeta電位為0 mV時(shí)，溶液pH是該膠體顆粒的等電點(diǎn)，此時(shí)體系最不穩(wěn)定，容易生成沉淀物。膠體從穩(wěn)定地懸浮在液體中到穩(wěn)定性遭到破壞發(fā)生沉降的過程中，體系的Zeta電位是決定懸浮膠體體系是否穩(wěn)定的重要因素[32]。因此，本文通過測(cè)定自然沉降后小球藻細(xì)胞和添加MBFA9以后小球藻細(xì)胞的Zeta電位來探討MBFA9沉降小球藻的機(jī)理。小球藻在不同pH下的Zeta電位及沉降率見圖6。從圖6可以看到：營(yíng)養(yǎng)液中的pH會(huì)影響Zeta電位和沉降率；當(dāng)pH從6.0升至7.5時(shí)，添加MBFA9后的小球藻Zeta電位逐漸升高到?9.87 mV，此時(shí)，小球藻自沉降率為37.8%，投加MBFA9后的沉降率為52.9%；當(dāng)pH升高至9.5時(shí)，添加MBFA9后，小球藻Zeta電位升高至?5.33 mV，此時(shí)，絮凝率最高，為82.67%；當(dāng)pH從6.0升至9.5時(shí)，小球藻的Zeta電位絕對(duì)值從14.15 mV降至6.32 mV，添加MBFA9后，小球藻Zeta電位從12.56 mV降至3.71 mV，這是因?yàn)槿芤褐械腃a2+和Mg2+易形成帶正電荷的沉淀物，中和小球藻表明的負(fù)電荷，溶液的穩(wěn)定性急劇下降，小球藻細(xì)胞間的相互作用增強(qiáng)，有利于小球藻細(xì)胞的聚集。最佳沉降率時(shí)小球藻的Zeta電位等電點(diǎn)量表明：在沉降過程中，除了金屬陽離子形成的正電荷與小球藻表面細(xì)胞的負(fù)電荷發(fā)生吸附電中和作用外，還有MBFA9的架橋作用，因此，沉降效率有所提高。

1—空白沉降率；2—0.2 mL MBFA9沉降率；

2.5.2 MBFA9與小球藻結(jié)合鍵的檢驗(yàn)結(jié)果

絮凝劑本身具有活性官能團(tuán)，可與膠體或微粒發(fā)生吸附橋連作用形成絮體，因而可以通過化學(xué)方法初步判斷絮凝劑與顆粒之間的結(jié)合鍵。將MBFA9沉降后的小球藻搖勻分別加入 EDTA 和尿素，結(jié)果表明：絮凝沉淀物對(duì) EDTA 較敏感，小球藻溶液中絮體解絮；對(duì)尿素不敏感，絮體無明顯解絮現(xiàn)象；尿素可以與小球藻顆粒間形成氫鍵，從而破壞MBFA9與小球藻顆粒間的氫鍵；而 EDTA 能夠強(qiáng)烈破壞MBFA9與小球藻顆粒間的離子鍵。由此可初步推斷MBFA9與顆粒之間的結(jié)合方式為離子鍵。

2.5.3 掃描電鏡檢測(cè)

將小球藻和最佳沉降條件下的小球藻預(yù)處理后，在掃描電鏡下觀察，結(jié)果見圖7。

從圖7(b)可以看出：小球細(xì)胞之間能夠充分互相聚集在一起；當(dāng)pH=9.5時(shí)，藻液中存在的陽離子水解產(chǎn)生帶正電荷的沉淀物，中和了小球藻表面細(xì)胞，降低了細(xì)胞表面電荷密度；添加MBFA9后，由于其存在乙酰氨基、羧基等活性基團(tuán)[26]，可以憑借范德華力、氫鍵吸附小球藻細(xì)胞，由于絮凝劑主要成分為多糖，相對(duì)分子質(zhì)量較大，且具有多鏈狀結(jié)構(gòu)，有利于架橋作用的發(fā)揮，形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而網(wǎng)捕和卷掃小塊結(jié)合在一起的小球藻細(xì)胞，加快了沉降速度。SALIM等[36]用纖維藻和柵藻沉降小球藻，用扁藻沉降富油新綠藻，通過顯微觀察推測(cè)其機(jī)理為：纖維藻產(chǎn)生的EPS附著在纖維藻細(xì)胞表面，由于其帶正電荷可以結(jié)合其他微藻細(xì)胞，從而形成巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而通過架橋作用使小球藻細(xì)胞沉降。

(a) 自然沉降下的小球藻；(b) 小球藻+MBFA9

3 結(jié)論

1) 微生物絮凝劑MBFA9對(duì)小球藻具有較好的沉降作用，在最佳條件下，小球藻的沉降率為82.67%，且沉降后小球藻細(xì)胞完好；沉降作用的主要影響因素是藻類的生長(zhǎng)時(shí)期、溶液中的初始pH及絮凝劑的添加量，而對(duì)沉降率影響最大的因素是pH。

2) MBFA9沉降小球藻的機(jī)理主要為2個(gè)方面：①多糖類的MBFA9的相對(duì)分子質(zhì)量較大，具有多聚鏈狀結(jié)構(gòu)，在適宜條件下使分散狀態(tài)的塊狀小球藻細(xì)胞迅速結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成大的凝聚體而沉積，加快了沉降速率；②當(dāng)pH>7時(shí)，培養(yǎng)液中的金屬陽離子會(huì)發(fā)生水解形成帶正電荷的沉淀物與小球藻表面的負(fù)電荷發(fā)生中和反應(yīng)，使其失去穩(wěn)定性，進(jìn)而通過卷掃網(wǎng)捕作用聚集小球藻細(xì)胞，對(duì)沉降有一定的促進(jìn) 作用。

3) 生物量會(huì)影響小球藻沉降，生物量越高，越易沉降。這是因?yàn)楫?dāng)生物量較高時(shí)，大多數(shù)小球藻細(xì)胞處于指數(shù)期和平臺(tái)期，細(xì)胞容易團(tuán)聚在一起形成團(tuán)簇，由于細(xì)胞表面電荷已被中和，形成團(tuán)簇的細(xì)胞因質(zhì)量更大而更容易沉降。

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(編輯 陳燦華)

Harvesting of microbial flocculant MBFA9 onand its mechanism

ZHANG Jiaqi, CAO Wan, ZHENG Guangtai, JIANG Binhui

(School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China)

The characteristic and mechanism of harvestingby microbial flocculant MBFA9 which was produced by flocculation bacteria (. A9) were studied. The sedimentation mechanism ofby MBFA9 was investigated by Zeta potential, binding bond analysis and scanning electron microscopy. The results show that the sedimentation rate is 82.67% under the optimum settling conditions, i.e. adjusting pH=9.5 by adding Ca(OH)2during exponential growth period and stationary period,and the additive volume fraction of MBFA9 is 0.1%. With the increase of pH, the Zeta potential increases accordingly and reaches the maximum when pH=9.5. After adding MBFA9, the dispersing state ofcells combine rapidly into a network structure to form large agglomerates and deposite, leading to the increase of the sedimentation rate.

; pH; microbial flocculant; harvesting

10.11817/j.issn.1672?7207.2018.10.033

X501

A

1672?7207(2018)10?2636?07

2017?11?29；

2018?01?08

國家科技重大專項(xiàng)(2013ZX07202-010-05)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51278090)(Project(2013ZX07202-010-05) supported by the Major Project ofNational Science and Technology; Project(51278090) supported by the National Natural Science Foundation of China)

姜彬慧，博士，教授，從事水污染控制研究；E-mail：jiangbinhui@mail.neu.edu.cn