微生物絮凝剂同有机合成的高分子絮凝剂相比具有可生物降解、无二次污染，对人体和环境无害等特点[1-2]，具有广阔的应用潜力。微生物絮凝剂分为微生物细胞壁提取物、微生物代谢产物[3-4]和微生物细胞三种形式，其中以微生物的代谢产物作为微生物絮凝剂的例子最多[6-7]，其成分一般由糖蛋白、多糖、蛋白质等构成。已报道微生物絮凝剂不仅用于无机颗粒的絮凝沉降，同时对有机废水的COD具有一定的去除能力，在建材废水、畜产废水处理、染料废水的脱色、污泥脱水等方面絮凝效果良好[10-12]。但是目前微生物絮凝剂还未大规模生产和应用，主要原因是培养过程中所需的碳源、氮源价格昂贵致使生产成本较高，又加之所产絮凝剂产量少、絮凝效果不稳定等缺点，制约了微生物絮凝剂的广泛应用。因此，采用廉价的培养基作为絮凝剂产生菌的营养物质，减少生产成本，提高生产效率成为微生物絮凝剂研究的重点。
实验以絮凝剂产生菌HHE-P7为培养对象，采用糖蜜废液作为培养基，考察糖蜜废液在不同稀释倍数和初始pH值条件下，培养液对高岭土悬浊液的絮凝效果，优化培养条件。此外，溶液pH、絮凝剂及Ca2+投加量等对絮凝率的影响情况也进行了检测，以期对高效利用微生物絮凝剂提供依据。
1.试验材料与方法
1.1菌种和材料
HHE-P7属于半知菌类丛梗孢科青霉属，是从活性污泥中筛选出来的絮凝剂产生菌。
高岭土体系的平均粒径为4μm，密度为2.58g/cm3。培养基及其它化学药品均为分析纯。
糖蜜废液取自东莞某糖厂。
1.2培养条件
种子培养基：20g葡萄糖，2gKH2PO4，5gK2HPO4，0.2g(NH)42SO4，0.1gNaCl，0.5g尿素，0.5g酵母膏，1000mL蒸馏水。
发酵培养基：将糖蜜废液稀释后作为发酵液，不投加其他营养物质。
将HHE-P7接入种子培养基中，于30℃、150r/min摇床培养2d后，吸取2mL培养液作为种子液移接入发酵培养基中继续培养，培养过程中定期取样进行测定。
1.3絮凝率的测定
100mL量筒中加入80mL蒸馏水，0.4g高岭土，5mLw(CaCl)2=1%的水溶液，2mL培养3d后的HHE-P7发酵培养液，然后加蒸馏水至100mL，倒入150mL烧杯中，调节pH至8，以60r/min速度搅拌30s，静置5min，吸取上清液于UV2000型分光光度计550nm处测定吸光度(A)，以不加培养液的吸光度(A)0为对照来确定培养液的絮凝活性，以絮凝率表示：
1.4絮凝剂粗品的制备
将发酵液经抽滤后取滤液，加入4倍体积的无水冰乙醇，混匀加盖，在冰箱冷冻层放置过夜，取出后以3000r/min的转速离心分离15min，保留所得固体，用Φ(乙醇)=75%的水溶液反复洗涤，室温下干燥此固体，得到微生物絮凝剂的粗品，在60℃下烘干至恒重，称量得絮凝剂粗品产量。将絮凝剂粗品加入与培养液等体积的去离子水还原为粗品溶液。
1.5培养液中各絮凝活性组分的分布
取培养5d后的全培养液于10℃、10000r/min离心15min得菌体，上清液留用。菌体用去离子水洗涤后，加入与培养液等体积的去离子水得到菌体悬浮液。分别测定培养液、上清液、菌体悬浮液及絮凝剂粗品溶液对高岭土悬浊液的絮凝率。
1.6絮凝特性实验
分别以培养液投加量、高岭土悬浊液pH、CaCl2投加量为变量，研究各因素对絮凝效果的影响。
2.结果与讨论
2.1糖蜜浓度对絮凝效果的影响
糖蜜废液色度高，COD含量为8～12万mg/L，含糖量在1200mg/L左右，并含有多种氨基酸和维生素，直接排放将会对环境造成严重污染，作为HHE-P7的发酵培养基来培养微生物絮凝剂，既可废物利用，又可节省絮凝剂生产成本。
将糖蜜废液分别稀释20、30、40、50、60倍后接种HHE-P7，测定培养过程中培养液对高岭土悬浊液的絮凝率，结果如图1所示。利用糖蜜废液培养HHE-P7，1d后絮凝率都为负值，而且稀释倍数越小絮凝率越低，主要因为培养初期，菌种处于生长迟缓期，絮凝剂产生量少，絮凝效果差；而且糖蜜废液含有焦炭等深褐色高分子物质，质地粘稠，短期内难以被HHE-P7分解利用，影响到吸光度的值。培养第3天后各稀释倍数下的絮凝效果普遍达到最好，第4天后由于抑制性物质的出现，絮凝率不再提高。由此可见，糖蜜废液培养HHE-P7需要较长时间来诱导其产生相应的各种酶系统，培养初期絮凝效果差、絮凝率低，培养3d后絮凝率达到最高，稀释50倍时絮凝效果最高能达到80%。
2.2糖蜜废液初始pH对絮凝效果的影响
培养基初始pH值可影响絮凝剂产生菌的生长和絮凝剂的分泌。实验中将糖蜜废液初始pH设定在3～8，结果如图2所示，pH为3、4、5时的絮凝效果好于6、7、8时，5时絮凝率最高。说明利用糖蜜废液培养絮凝剂产生菌时，最佳的pH为5，HHE-P7能在偏酸性的环境下分泌絮凝性物质，中性和碱性环境不利于絮凝剂的形成。
2.3絮凝活性组分的分布
图3所示为HHE-P7利用糖蜜废液培养5d后的絮凝活性分布。从图3中可以看出，全培养液的絮凝活性最大(86%)，而菌体细胞的絮凝率只有1%，大多数絮凝活性存在于去菌体上清液中，通过乙醇沉淀得到的絮凝剂粗品的絮凝活性可以恢复到全培养液的96%。因此，此絮凝性物质是HHE-P7分泌的胞外物，菌体本身几乎没有絮凝活性，全培养液、上清液和絮凝剂粗品溶液都具有絮凝效果。
2.4培养液投加量对絮凝效果的影响
在100mL高岭土悬浊液中添加HHE-P7振荡培养5d后的培养液进行絮凝实验，pH调至9.0，CaCl2(质量浓度为2%)溶液投加量为5mL。结果如图4所示，当培养液投加量为0.2～0.5mL时，絮凝效果逐渐上升并在0.5mL时达到最高，随后继续加大培养液的投加量，絮凝效果不再提高反而逐渐下降。可见，絮凝物质的最佳投加量为0.5mL，絮凝率可达到93%。
2.5pH对絮凝效果的影响
用0.1mol/L的NaOH和0.1mol/L的HCl将高岭土悬浊液的pH调至2.0～11.0范围内，HHE-P7培养液(5d)和CaCl2溶液投加量分别为0.5mL和1.0mL，测定絮凝率。溶液在pH2.0和pH9.0的絮凝率都达到90%以上，中性pH时絮凝率相对较低，而碱性条件下絮凝率都在85%以上。图5所示，实验中还发现，强酸性和碱性条件下形成的絮体大、沉降速度快。因此，中性pH不利于高岭土悬浊液的絮凝，pH8.0～pH11.0范围内絮凝率普遍较高，实际运行中取9.0。
2.6CaCl2投加量对絮凝效果的影响
微生物絮凝剂大多是高分子物质，金属离子可以加强微生物絮凝剂的桥联和中和作用。Ca2+是一种良好的助凝剂，本实验选用CaCl2溶液的质量浓度为1%，以HHE-P7培养5d后的培养液作为絮凝物质，用量为0.5mL，絮凝pH选用9.0，测定絮凝率。结果如图6所示，在不投加CaCl2时，高岭土悬浊液的絮凝率只有52%，絮凝率最高点85%出现在CaCl2投加量为1.0mL时，此后CaCl2投量继续加大，絮凝率没有明显改善，且药量消耗加大，成本相应提高。由此可见，Ca2+对絮凝效果有促进作用，CaCl2投加量选用1.0mL为宜。
3.结论
(1)在不加其他营养物质的条件下，糖蜜废液在稀释50倍培养絮凝剂产生菌HHE-P7可产生絮凝性物质。培养的最优pH为5。所产絮凝剂的活性成分主要存在于上清液中，菌体没有絮凝性能。
(2)利用糖蜜废液培养HHE-P7，5d后的培养液作为絮凝物质对质量浓度4g/L的高岭土悬浊液进行絮凝实验。实验证明当培养液的投加量为0.5mL，溶液pH为9.0，CaCl2投加量为1.0mL时可取得较高的絮凝率。
