環(huán)境生物技術(shù)課件6生物技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用

1、第十二章第十二章 微生物學新技術(shù)在微生物學新技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用環(huán)境工程中的應(yīng)用內(nèi)容提示內(nèi)容提示 本章概要介紹酶、微生物制劑、生物表面活性劑、本章概要介紹酶、微生物制劑、生物表面活性劑、生物絮凝劑和沉淀劑等制備技術(shù)在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用生物絮凝劑和沉淀劑等制備技術(shù)在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用前景；可以提高處理效率，而且符合環(huán)保，愈來愈受到前景；可以提高處理效率，而且符合環(huán)保，愈來愈受到關(guān)注。關(guān)注。 利用生物質(zhì)能的微生物發(fā)酵產(chǎn)氫，提供清潔能源很利用生物質(zhì)能的微生物發(fā)酵產(chǎn)氫，提供清潔能源很有希望，有應(yīng)用的可能性和實用性。有希望，有應(yīng)用的可能性和實用性。第一節(jié)第一節(jié) 固定化酶和固定化細胞在環(huán)境工程固定化酶和

2、固定化細胞在環(huán)境工程中的應(yīng)用中的應(yīng)用第二節(jié)第二節(jié) 微生物細胞外多聚物的開發(fā)與應(yīng)用微生物細胞外多聚物的開發(fā)與應(yīng)用第三節(jié)第三節(jié) 優(yōu)勢菌種與微生物制劑的開發(fā)與優(yōu)勢菌種與微生物制劑的開發(fā)與應(yīng)用應(yīng)用第四節(jié)第四節(jié) 微生物能源的開發(fā)與應(yīng)用微生物能源的開發(fā)與應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 固定化酶和固定化細胞固定化酶和固定化細胞 在環(huán)境工程中的應(yīng)用在環(huán)境工程中的應(yīng)用 酶在微生物體內(nèi)的一切生物化學反應(yīng)中起著極其重要酶在微生物體內(nèi)的一切生物化學反應(yīng)中起著極其重要的催化作用，將它提取出在體外也能發(fā)揮其作用。故能將的催化作用，將它提取出在體外也能發(fā)揮其作用。故能將酶制成酶制劑，在食品加工、印染中棉布退漿、生絲脫膠，酶制成酶制劑，在

3、食品加工、印染中棉布退漿、生絲脫膠，制革、制茶、化妝品、發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)療、洗滌劑、污（廢）制革、制茶、化妝品、發(fā)酵工業(yè)、醫(yī)療、洗滌劑、污（廢）水生物處理、廢氣生物凈化等均可應(yīng)用。根據(jù)各行業(yè)的需水生物處理、廢氣生物凈化等均可應(yīng)用。根據(jù)各行業(yè)的需要可使用不同劑型的酶制劑。要可使用不同劑型的酶制劑。 一、酶制劑劑型一、酶制劑劑型 （一）干燥粗酶制劑（一）干燥粗酶制劑 將用麩曲或深層發(fā)酵的培養(yǎng)液除菌（或不除菌）后，與淀粉等將用麩曲或深層發(fā)酵的培養(yǎng)液除菌（或不除菌）后，與淀粉等惰性填料混合、干燥制成粗酶。惰性填料混合、干燥制成粗酶。 （二）稀液體酶制劑（二）稀液體酶制劑 將培養(yǎng)液過濾除去菌體等雜質(zhì)后，直接

4、加穩(wěn)定劑將培養(yǎng)液過濾除去菌體等雜質(zhì)后，直接加穩(wěn)定劑( (甘油、乙醇、甘油、乙醇、氯化鈉等的復合物氯化鈉等的復合物) )和防腐劑作為商品出售。國內(nèi)許多白酒廠用此和防腐劑作為商品出售。國內(nèi)許多白酒廠用此種液態(tài)糖化酶制劑糖化淀粉。種液態(tài)糖化酶制劑糖化淀粉。 （三）濃液體酶制劑（三）濃液體酶制劑 將培養(yǎng)液過濾除去菌體等雜質(zhì)、濃縮后再加穩(wěn)定劑和防腐劑成將培養(yǎng)液過濾除去菌體等雜質(zhì)、濃縮后再加穩(wěn)定劑和防腐劑成商品商品。 （四）干燥粉狀酶制劑（四）干燥粉狀酶制劑 我國多數(shù)生產(chǎn)此種酶制劑。其制備工藝為：我國多數(shù)生產(chǎn)此種酶制劑。其制備工藝為：（五）結(jié)晶酶（五）結(jié)晶酶 結(jié)晶酶是經(jīng)過高度純化而結(jié)晶的固體酶制劑。在酶溶

5、液中緩結(jié)晶酶是經(jīng)過高度純化而結(jié)晶的固體酶制劑。在酶溶液中緩慢加入硫酸銨或氯化鈉而使溶液接近過飽和狀態(tài)時，靜置于低溫慢加入硫酸銨或氯化鈉而使溶液接近過飽和狀態(tài)時，靜置于低溫（0 044）下就可析出結(jié)晶酶。）下就可析出結(jié)晶酶。酶結(jié)晶的條件：酶蛋白濃度在酶結(jié)晶的條件：酶蛋白濃度在3 350mg/mL,50mg/mL,酶的純度大于酶的純度大于5050。不同的酶的不同的酶的pHpH穩(wěn)定范圍不同穩(wěn)定范圍不同。（六）固定化酶（六）固定化酶 將酶和酶菌體固定在載體上，制成不溶于水的固態(tài)酶，可較長將酶和酶菌體固定在載體上，制成不溶于水的固態(tài)酶，可較長時間使用。時間使用。 二、酶的提取二、酶的提取 （一）預(yù)處理（

6、一）預(yù)處理 在提取酶之前要作預(yù)處理。不同的酶有不同的預(yù)處理方法。在提取酶之前要作預(yù)處理。不同的酶有不同的預(yù)處理方法。 1. 1. 胞外酶的預(yù)處理和制備胞外酶的預(yù)處理和制備 存在培養(yǎng)液中，只需將菌體過濾或離心去除，所得的清存在培養(yǎng)液中，只需將菌體過濾或離心去除，所得的清液即為粗酶液。如果是固態(tài)發(fā)酵麩曲，用水或緩沖液浸泡，再離液即為粗酶液。如果是固態(tài)發(fā)酵麩曲，用水或緩沖液浸泡，再離心或過濾去菌體及雜物后所得清液即粗酶液。粗酶液再經(jīng)提純即心或過濾去菌體及雜物后所得清液即粗酶液。粗酶液再經(jīng)提純即酶精制品。酶精制品。 2. 2. 胞內(nèi)酶的預(yù)處理胞內(nèi)酶的預(yù)處理 胞內(nèi)酶需要破碎細胞壁和質(zhì)膜，然后制成無細胞提

7、取液，胞內(nèi)酶需要破碎細胞壁和質(zhì)膜，然后制成無細胞提取液，再提純。再提純。 破碎細胞的方法有：干燥法破碎細胞的方法有：干燥法( (空氣干燥、真空冷凍干燥、溶劑空氣干燥、真空冷凍干燥、溶劑脫水干燥脫水干燥) )、機械法、機械法( (研磨法、機械搗碎研磨法、機械搗碎) )、超聲波破碎、反復冷凍、超聲波破碎、反復冷凍法、自溶法、溶菌酶法。法、自溶法、溶菌酶法。 ( (二二) ) 酶的提取酶的提取 酶是比較脆弱的物質(zhì)，處理不當容易變性，提取前要對目的酶酶是比較脆弱的物質(zhì)，處理不當容易變性，提取前要對目的酶的等電點、的等電點、pHpH、溫度的穩(wěn)定性、氧化還原劑對酶的影響有所了解。、溫度的穩(wěn)定性、氧化還原劑

8、對酶的影響有所了解。 1.1.水溶液提取法水溶液提取法 用稀的鹽溶液、緩沖液或水提取。稀鹽、緩沖溶液和水溶液對用稀的鹽溶液、緩沖液或水提取。稀鹽、緩沖溶液和水溶液對蛋白質(zhì)穩(wěn)定性好、溶解度大、是提取酶常用的溶劑，提取液的用量蛋白質(zhì)穩(wěn)定性好、溶解度大、是提取酶常用的溶劑，提取液的用量是培養(yǎng)液體積的是培養(yǎng)液體積的1 15 5倍。在提取時要均勻地攪拌，以利于蛋白質(zhì)的倍。在提取時要均勻地攪拌，以利于蛋白質(zhì)的溶解。同時根據(jù)不同酶的性質(zhì)控制好提取溫度。多數(shù)蛋白質(zhì)的溶解溶解。同時根據(jù)不同酶的性質(zhì)控制好提取溫度。多數(shù)蛋白質(zhì)的溶解度隨著溫度的升高而增大，因此，適當提高溫度，但時間不宜過長，度隨著溫度的升高而增大，

9、因此，適當提高溫度，但時間不宜過長，需縮短提取時間。避免溫度過高導致酶蛋白質(zhì)變性失活，一般在需縮短提取時間。避免溫度過高導致酶蛋白質(zhì)變性失活，一般在55以下操作。為了避免提取過程中酶被蛋白水解酶降解，可加入以下操作。為了避免提取過程中酶被蛋白水解酶降解，可加入二異丙基氟磷酸和碘乙酸抑制蛋白水解酶活性。特別注意提取液的二異丙基氟磷酸和碘乙酸抑制蛋白水解酶活性。特別注意提取液的pHpH和鹽的濃度。和鹽的濃度。 （1 1）pHpH：酶是具有等電點的兩性電解質(zhì)，提取液的：酶是具有等電點的兩性電解質(zhì)，提取液的pHpH應(yīng)選擇在應(yīng)選擇在偏離等電點兩側(cè)的偏離等電點兩側(cè)的pHpH范圍內(nèi)。用稀酸或稀堿提取時，防止

10、過酸或過范圍內(nèi)。用稀酸或稀堿提取時，防止過酸或過堿而引起酶蛋白可解離基團變化，而導致酶蛋白構(gòu)象的不可逆變化。堿而引起酶蛋白可解離基團變化，而導致酶蛋白構(gòu)象的不可逆變化。堿性酶用偏酸性的提取液提取，而酸性酶用偏堿性的提取液提取。堿性酶用偏酸性的提取液提取，而酸性酶用偏堿性的提取液提取。 （2 2）鹽濃度：稀濃度鹽溶液可促進酶蛋白的溶解度，同時稀鹽）鹽濃度：稀濃度鹽溶液可促進酶蛋白的溶解度，同時稀鹽溶液因鹽離子與蛋白質(zhì)部分結(jié)合，具有保護酶蛋白不易變性的優(yōu)點，溶液因鹽離子與蛋白質(zhì)部分結(jié)合，具有保護酶蛋白不易變性的優(yōu)點，在提取液中加入少量在提取液中加入少量NaClNaCl（0.15mol/L0.15m

11、ol/L）或其他中性鹽。緩沖液常）或其他中性鹽。緩沖液常采用采用0.020.020.05mol/L0.05mol/L磷酸鹽和碳酸鹽等滲鹽溶液。磷酸鹽和碳酸鹽等滲鹽溶液。 2. 2.表面活性劑提取法表面活性劑提取法 表面活性劑有天然的膽酸鹽、磷脂，合成的有十二烷基硫表面活性劑有天然的膽酸鹽、磷脂，合成的有十二烷基硫( (磺磺) )酸鈉酸鈉(SDS(SDS、陰離子型、陰離子型) )、二乙氨基十六烷基溴、二乙氨基十六烷基溴( (陽離子型陽離子型) )、非離子、非離子型的有吐溫型的有吐溫(Tween)(Tween)及三通及三通X(TritonX(TritonX)X)。 3.3.有機溶劑（丁醇）提取法有

12、機溶劑（丁醇）提取法 對不溶于水、稀鹽溶液、稀酸或稀堿中的，和脂質(zhì)結(jié)合比較對不溶于水、稀鹽溶液、稀酸或稀堿中的，和脂質(zhì)結(jié)合比較牢固或分子中非極性側(cè)鏈較多的酶，可用乙醇、丙酮和丁醇提取，牢固或分子中非極性側(cè)鏈較多的酶，可用乙醇、丙酮和丁醇提取，以丁醇最佳。丁醇親脂性強，特別是溶解磷脂的能力強；丁醇兼具以丁醇最佳。丁醇親脂性強，特別是溶解磷脂的能力強；丁醇兼具親水性；親水性；pHpH及溫度選擇范圍較廣，在溶解度范圍內(nèi)（注：及溫度選擇范圍較廣，在溶解度范圍內(nèi)（注：00時其時其溶解度為溶解度為10%10%，4040時其溶解度為時其溶解度為6.6%6.6%）不會引起酶變性失活。故）不會引起酶變性失活。故

13、需在低溫下操作。需在低溫下操作。 工業(yè)化生產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn)蛋白酶蛋白酶（胞外酶）（胞外酶）的提取操作的提取操作步驟如圖步驟如圖12-112-1。200 m200 m3 3酶活力為酶活力為200 u/mL200 u/mL的發(fā)的發(fā)酵原液酵原液, ,經(jīng)過一系列提經(jīng)過一系列提取步驟后制成了取步驟后制成了200 kg200 kg酶活力為酶活力為165 000u/mL165 000u/mL的成品固體酶，或制成的成品固體酶，或制成1 m1 m3 3酶活力為酶活力為330 000 330 000 u/mLu/mL的成品酶液，其總的成品酶液，其總收率為收率為82 %82 %。 圖圖12-1 12-1 蛋白酶（胞外酶

14、）工業(yè)提取流程圖蛋白酶（胞外酶）工業(yè)提取流程圖 三、酶的純化步驟三、酶的純化步驟 提取的酶要先濃縮、去雜質(zhì)再純化。提取的酶要先濃縮、去雜質(zhì)再純化。 （一）濃縮（一）濃縮 濃縮的方法有葡聚糖凝膠濃縮的方法有葡聚糖凝膠- -分子篩濃縮法、聚乙二醇分子篩濃縮法、聚乙二醇(PEG)(PEG)濃縮濃縮法、超濾膜濃縮法、冰凍法、鹽析或乙醇沉淀后分離。法、超濾膜濃縮法、冰凍法、鹽析或乙醇沉淀后分離。 （二）去雜質(zhì)（二）去雜質(zhì) 去雜質(zhì)的方法有：去雜質(zhì)的方法有：pHpH沉淀法、利用蛋白質(zhì)熱變性的溫度差異、沉淀法、利用蛋白質(zhì)熱變性的溫度差異、蛋白沉淀劑法。蛋白沉淀劑法。 （三）純化（三）純化 1. 1. 鹽析法鹽

15、析法 鹽析法是用中性的硫酸銨鹽析法是用中性的硫酸銨(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4、MgSOMgSO4 4、NaClNaCl、NaNa2 2HPOHPO4 4純純化酶。絕大多數(shù)用化酶。絕大多數(shù)用(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4。 2. 2. 有機溶劑沉淀法有機溶劑沉淀法 在酶溶液中緩慢加入相當于酶溶液濃度的兩倍的有機溶劑（乙在酶溶液中緩慢加入相當于酶溶液濃度的兩倍的有機溶劑（乙醇或丙酮），以降低酶溶液的電解常數(shù)，以增加酶蛋白分子電荷間醇或丙酮），以降低酶溶液的電解常數(shù)，以增加酶蛋白分子電荷間的引力，導致酶蛋白的電解度下降而沉淀。的引力，導致酶蛋白的電解度下降而沉淀。 3

16、. 3. 層析法層析法 層析法有吸附層析法、離子交換層析法、分子篩過濾層析層析法有吸附層析法、離子交換層析法、分子篩過濾層析( (凝凝膠過濾層析膠過濾層析) )法及等電點沉淀法。法及等電點沉淀法。 （四）結(jié)晶（四）結(jié)晶 當酶達到一定的純度后，在適當?shù)臏囟?、當酶達到一定的純度后，在適當?shù)臏囟?、pHpH條件下，逐漸加入條件下，逐漸加入(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4溶液中，酶可慢慢析出結(jié)晶，也可加入某些有機溶劑析出溶液中，酶可慢慢析出結(jié)晶，也可加入某些有機溶劑析出結(jié)晶。結(jié)晶。 二、固定化酶和固定化微生物的固定化方法二、固定化酶和固定化微生物的固定化方法 ( (一一) ) 固定化酶和固定

17、化微生物固定化酶和固定化微生物 1.1.固定化酶固定化酶 從篩選、培育獲得的優(yōu)良菌種體中提取活性極高的酶，再用從篩選、培育獲得的優(yōu)良菌種體中提取活性極高的酶，再用包埋法包埋法( (或交聯(lián)法、載體結(jié)合法、逆膠束酶反應(yīng)系統(tǒng)或交聯(lián)法、載體結(jié)合法、逆膠束酶反應(yīng)系統(tǒng)) )等方法將酶等方法將酶固定在載體上，制成不溶于水的固態(tài)酶，即固定化酶。固定在載體上，制成不溶于水的固態(tài)酶，即固定化酶。 固定化酶的研究始于固定化酶的研究始于19101910年，正式研究于年，正式研究于2020世紀世紀6060年代，年代，7070年年代全世界普遍開展。至目前取得很多成果，但多限于簡單的胞外酶代全世界普遍開展。至目前取得很多成

18、果，但多限于簡單的胞外酶水解酶類、少數(shù)胞內(nèi)酶。固定化水解酶類對大分子降解能力強，水解酶類、少數(shù)胞內(nèi)酶。固定化水解酶類對大分子降解能力強，對小分子無分解能力。胞內(nèi)的氧化還原酶類利用很少，發(fā)現(xiàn)對小分子無分解能力。胞內(nèi)的氧化還原酶類利用很少，發(fā)現(xiàn)2 1002 100種酶中，有種酶中，有1/51/5的脫氫酶需要的脫氫酶需要NADNAD+ +和和NADPNADP+ +輔酶同時存在才能充分發(fā)輔酶同時存在才能充分發(fā)揮酶的作用。而酰胺類揮酶的作用。而酰胺類(NAD(NAD+ +和和NADPNADP+ +) )輔酶的再生和固定化方法尚未輔酶的再生和固定化方法尚未解決。所以解決。所以, ,多酶體系的固定化尚有待于

19、研究開發(fā)。多酶體系的固定化尚有待于研究開發(fā)。 2. 2.固定化微生物固定化微生物 將酶活力強的微生物體固定在載體上，即成固定化微生物。將酶活力強的微生物體固定在載體上，即成固定化微生物。 微生物體本身是多酶體系的固定化載體，將整個細胞固定化更微生物體本身是多酶體系的固定化載體，將整個細胞固定化更有利于保持其原有活性，甚至可提高活性。有死細胞固定化和生長有利于保持其原有活性，甚至可提高活性。有死細胞固定化和生長細胞固定化兩種。細胞固定化兩種。 3.3.固定化酶和固定化微生物的特性固定化酶和固定化微生物的特性 固定化酶和固定化微生物普遍比未固定化的微生物性能好，穩(wěn)固定化酶和固定化微生物普遍比未固定

20、化的微生物性能好，穩(wěn)定、降解有機物性能強、耐毒、抗雜菌，耐沖擊負荷等優(yōu)點。制成定、降解有機物性能強、耐毒、抗雜菌，耐沖擊負荷等優(yōu)點。制成酶布和酶柱后用于連續(xù)流運行，酶不會流失。酶布和酶柱后用于連續(xù)流運行，酶不會流失。 （二）固定化酶和固定化微生物的固定方法（二）固定化酶和固定化微生物的固定方法 1. 1.載體結(jié)合法載體結(jié)合法 以共價結(jié)合、離子結(jié)合和物理吸附等將酶固定在非水溶性載體以共價結(jié)合、離子結(jié)合和物理吸附等將酶固定在非水溶性載體上。載體有葡聚糖、活性炭、膠原、瓊脂糖、多孔玻璃珠、高嶺土、上。載體有葡聚糖、活性炭、膠原、瓊脂糖、多孔玻璃珠、高嶺土、硅膠、氧化鋁、羧甲基纖維素等。硅膠、氧化鋁、

21、羧甲基纖維素等。 2.2.交聯(lián)法交聯(lián)法 酶與兩個和兩個以上官能團的試劑反應(yīng)形成共價鍵的固定方法。酶與兩個和兩個以上官能團的試劑反應(yīng)形成共價鍵的固定方法。交聯(lián)劑有：戊二醛、雙重氮聯(lián)苯胺和六甲撐二異氰酸酯。交聯(lián)劑有：戊二醛、雙重氮聯(lián)苯胺和六甲撐二異氰酸酯。 3.3.包埋法包埋法 將酶包埋在凝膠微小格子將酶包埋在凝膠微小格子( (格子型格子型) )中，或?qū)⒚赴诎胪感缘闹?，或?qū)⒚赴诎胪感缘木酆衔锬?nèi)聚合物膜內(nèi)( (微膠囊型微膠囊型) )的固定方法。格子型的包埋材料：聚丙烯酰的固定方法。格子型的包埋材料：聚丙烯酰胺胺(PAM)(PAM)凝膠、聚乙烯醇凝膠、聚乙烯醇(PVA)(PVA)、瓊脂、硅膠

22、、角叉菜膠、瓊脂、硅膠、角叉菜膠( (紅藻提取紅藻提取物凝膠物凝膠) )等。微膠囊型的包埋材料有尼龍、乙基纖維素和硝酸纖等。微膠囊型的包埋材料有尼龍、乙基纖維素和硝酸纖維素。維素。 4. 4.逆膠束酶反應(yīng)系統(tǒng)逆膠束酶反應(yīng)系統(tǒng) 表面活性劑的兩性分子在有機溶劑中自發(fā)形成聚集體，其親水表面活性劑的兩性分子在有機溶劑中自發(fā)形成聚集體，其親水性一端連接成逆膠束的極性核，水分子插入核中，其疏水性的一端性一端連接成逆膠束的極性核，水分子插入核中，其疏水性的一端進入主體有機溶劑中，酶分子溶于逆膠束中，組成逆膠束酶系統(tǒng)。進入主體有機溶劑中，酶分子溶于逆膠束中，組成逆膠束酶系統(tǒng)。 以上四種固定化方法見圖以上四種固

23、定化方法見圖12-212-2。除上述四種單獨的固定化方法。除上述四種單獨的固定化方法外，還可將兩種方法結(jié)合使用，能防止酶泄漏。外，還可將兩種方法結(jié)合使用，能防止酶泄漏。圖圖 12-2 12-2 酶固定化的模式圖酶固定化的模式圖A.A.載體結(jié)合法載體結(jié)合法 B. B. 交聯(lián)法交聯(lián)法 C1.C1.包埋法包埋法( (格子型格子型) )C2. C2. 包埋法包埋法( (微膠囊型微膠囊型) D. ) D. 逆膠束酶反應(yīng)系統(tǒng)逆膠束酶反應(yīng)系統(tǒng) 對微生物細胞的固定化最適合用凝膠包埋法。對微生物細胞的固定化最適合用凝膠包埋法。 固定化酶的酶型：固定化酶的酶型： 顆粒狀的固定化微生物細胞，在連續(xù)流工藝中容易會顆粒

24、狀的固定化微生物細胞，在連續(xù)流工藝中容易會流失。流失。 制成酶布和酶柱，解決了酶流失問題。制成酶布和酶柱，解決了酶流失問題。 酶和微生物的載體酶和微生物的載體: : 多糖、纖維蛋白、水凝膠、空心多糖、纖維蛋白、水凝膠、空心纖維、多孔酚醛樹脂。無機載體有多孔玻璃、氧化鋁、羥纖維、多孔酚醛樹脂。無機載體有多孔玻璃、氧化鋁、羥基磷灰石基磷灰石 、硅氧化鋁、多孔陶瓷、不銹鋼和砂等。、硅氧化鋁、多孔陶瓷、不銹鋼和砂等。 五、固定化酶和固定化微生物在環(huán)境工程中五、固定化酶和固定化微生物在環(huán)境工程中的應(yīng)用及前景的應(yīng)用及前景 （一）固定化酶和固定化微生物在廢水生物處理（一）固定化酶和固定化微生物在廢水生物處理

25、中的研究現(xiàn)狀中的研究現(xiàn)狀 鑒于固定化酶技術(shù)只限于水解酶類和少數(shù)胞內(nèi)酶研制成功和應(yīng)鑒于固定化酶技術(shù)只限于水解酶類和少數(shù)胞內(nèi)酶研制成功和應(yīng)用，多酶體系的固定化技術(shù)尚未解決；又由于廢水的組分很復雜，用，多酶體系的固定化技術(shù)尚未解決；又由于廢水的組分很復雜，而且經(jīng)常變化。因此，要用多種單一的固定化酶，包括胞外酶和胞而且經(jīng)常變化。因此，要用多種單一的固定化酶，包括胞外酶和胞內(nèi)酶組合處理，才能完成某一物質(zhì)的多步驟反應(yīng)，才能使有機物完內(nèi)酶組合處理，才能完成某一物質(zhì)的多步驟反應(yīng)，才能使有機物完全無機化和穩(wěn)定化。全無機化和穩(wěn)定化。 固定化酶可以制成酶膜、酶布、酶管（柱）、酶粒、酶片。固定化酶可以制成酶膜、酶布、

26、酶管（柱）、酶粒、酶片。 處理動態(tài)廢水用酶管為好。處理動態(tài)廢水用酶管為好。 廢水中若含有多種毒物，可按分解毒物成分的次序，沿著廢水廢水中若含有多種毒物，可按分解毒物成分的次序，沿著廢水流動方向，依次按順序?qū)⑴c各種毒物相對應(yīng)的酶固定在塑料管內(nèi)壁流動方向，依次按順序?qū)⑴c各種毒物相對應(yīng)的酶固定在塑料管內(nèi)壁不同位置上，制成塑料酶管。見圖不同位置上，制成塑料酶管。見圖12-312-3中所示。中所示。 廢水中的氰化物被氰水解酶、甲酰胺酶、甲酸脫氫酶催化作用廢水中的氰化物被氰水解酶、甲酰胺酶、甲酸脫氫酶催化作用下，分解為下，分解為COCO2 2 、H H2 2和和NHNH3 3。其中的酚被酚氧化酶催化氧化為

27、。其中的酚被酚氧化酶催化氧化為COCO2 2 和和H H2 2O O，結(jié)果氰和酚兩種毒物能被同時清除，廢水得到凈化。，結(jié)果氰和酚兩種毒物能被同時清除，廢水得到凈化。 德國將德國將9 9種降解對硫磷農(nóng)藥的酶共價結(jié)合固定在多孔玻璃珠、種降解對硫磷農(nóng)藥的酶共價結(jié)合固定在多孔玻璃珠、硅膠珠上，制成酶柱處理對硫磷廢水，獲得硅膠珠上，制成酶柱處理對硫磷廢水，獲得95%95%以上的去除效果。以上的去除效果。連續(xù)工作連續(xù)工作70d 70d ，酶的活性沒有變化。，酶的活性沒有變化。 說明多種酶的作用大于單一種酶的作用。說明多種酶的作用大于單一種酶的作用。 圖圖12-3 12-3 四種固定化酶在酶管中排列順序示意

28、圖四種固定化酶在酶管中排列順序示意圖1.1.氰水解酶氰水解酶 2.2.甲酰胺酶甲酰胺酶 3.3.甲酸脫氫酶甲酸脫氫酶 4. 4. 酚氧化酶酚氧化酶 日本用固定化日本用固定化 - -淀粉酶處理淀粉廢水和造紙白水。淀粉酶處理淀粉廢水和造紙白水。 美國將固定化酚氧化酶處理含酚廢水，固定化酶活性只達到游美國將固定化酚氧化酶處理含酚廢水，固定化酶活性只達到游離細胞的離細胞的9090。從這個意義講，用游離細胞處理廢水的效果比用單。從這個意義講，用游離細胞處理廢水的效果比用單一固定化酶的好。一固定化酶的好。 一個微生物體本身就是多酶體系的載體。在廢水生物處理中已一個微生物體本身就是多酶體系的載體。在廢水生物

29、處理中已知：單一種微生物并不能將某一種廢水凈化徹底。需要多種微生物知：單一種微生物并不能將某一種廢水凈化徹底。需要多種微生物混合生長組成微生態(tài)系，依靠食物鏈凈化廢水?；旌仙L組成微生態(tài)系，依靠食物鏈凈化廢水。 同理，制備多種混生的固定化微生物對提高處理效果無疑是同理，制備多種混生的固定化微生物對提高處理效果無疑是有益的。有益的。 ( (二二) ) 固定化酶和固定化微生物在廢水生物處理中固定化酶和固定化微生物在廢水生物處理中應(yīng)用的可能性應(yīng)用的可能性 城市生活污水和工業(yè)廢水的水量大，用固定化酶或固定化微生城市生活污水和工業(yè)廢水的水量大，用固定化酶或固定化微生物處理有難度，但應(yīng)用于小水量的特種工業(yè)廢

30、水處理有可能實現(xiàn)。物處理有難度，但應(yīng)用于小水量的特種工業(yè)廢水處理有可能實現(xiàn)。 廢水處理中的生物膜實質(zhì)是在各種材質(zhì)的填料上被固定化了的廢水處理中的生物膜實質(zhì)是在各種材質(zhì)的填料上被固定化了的混生微生物群體。這種固定化不是被包埋在載體內(nèi)部，而是固定在混生微生物群體。這種固定化不是被包埋在載體內(nèi)部，而是固定在載體的表面，類似于圖載體的表面，類似于圖12-112-1，A A所示的載體結(jié)合法。因固定在載體表所示的載體結(jié)合法。因固定在載體表面，直接與廢水接觸，相對上述的固定化酶和固定化微生物，在耐面，直接與廢水接觸，相對上述的固定化酶和固定化微生物，在耐毒和耐沖擊負荷方面可能要差些。但相對于活性污泥其抗性則

31、要強毒和耐沖擊負荷方面可能要差些。但相對于活性污泥其抗性則要強許多。許多。 ( (三三) ) 固定化微生物在廢氣生物處理中的應(yīng)用前景固定化微生物在廢氣生物處理中的應(yīng)用前景 廢氣的組分沒有廢水的復雜，而且將廢氣由氣相轉(zhuǎn)化為液相所廢氣的組分沒有廢水的復雜，而且將廢氣由氣相轉(zhuǎn)化為液相所產(chǎn)生的廢水量不大，其處理難度相對較小。惡臭含硫污染物和揮發(fā)產(chǎn)生的廢水量不大，其處理難度相對較小。惡臭含硫污染物和揮發(fā)性有機污染物均有固定化酶和固定化微生物處理的可行性試驗，可性有機污染物均有固定化酶和固定化微生物處理的可行性試驗，可望在生產(chǎn)中應(yīng)用。望在生產(chǎn)中應(yīng)用。 可選用的生物膜載體有：可選用的生物膜載體有： 生物膜載

32、體有生物膜載體有鵝卵石、煤渣、陶粒、活性炭鵝卵石、煤渣、陶粒、活性炭( (顆粒狀、粉狀、顆粒狀、粉狀、碳纖維碳纖維) )、紙質(zhì)蜂窩、塑料波紋板、塑料空心球、軟性的和各種構(gòu)、紙質(zhì)蜂窩、塑料波紋板、塑料空心球、軟性的和各種構(gòu)型的半軟性塑料填料。型的半軟性塑料填料。 固定化（掛膜）方法有：固定化（掛膜）方法有：自然掛膜、優(yōu)勢菌種掛膜和生物工程自然掛膜、優(yōu)勢菌種掛膜和生物工程菌和遺傳工程菌掛膜。在大量生產(chǎn)中，目前仍然是自然掛膜和優(yōu)勢菌和遺傳工程菌掛膜。在大量生產(chǎn)中，目前仍然是自然掛膜和優(yōu)勢菌種掛膜。菌種掛膜。 生物膜法是廢水生物處理和廢氣生物處理的重要方法之一。與生物膜法是廢水生物處理和廢氣生物處理的

33、重要方法之一。與活性污泥法比，在耐毒和耐沖擊負荷方面優(yōu)于活性污泥法，沒有活活性污泥法比，在耐毒和耐沖擊負荷方面優(yōu)于活性污泥法，沒有活性污泥絲狀膨脹問題。與經(jīng)純化而制成的固定化酶和固定化微生物性污泥絲狀膨脹問題。與經(jīng)純化而制成的固定化酶和固定化微生物比，其培養(yǎng)、固定化比，其培養(yǎng)、固定化( (掛膜掛膜) )的方法簡單，成本低，實用性強。的方法簡單，成本低，實用性強。第二節(jié)第二節(jié) 微生物細胞外多聚物的開微生物細胞外多聚物的開發(fā)與應(yīng)用發(fā)與應(yīng)用 微生物的胞外多聚物微生物的胞外多聚物(extracellular polymers, (extracellular polymers, 縮寫縮寫ECP)ECP)

34、是是微生物在一定的環(huán)境條件下，在其代謝過程中分泌的、包圍在微生微生物在一定的環(huán)境條件下，在其代謝過程中分泌的、包圍在微生物細胞壁外的多聚化合物。包括莢膜、黏液層及其他表面物質(zhì)。這物細胞壁外的多聚化合物。包括莢膜、黏液層及其他表面物質(zhì)。這些多聚物經(jīng)分析得知其成分為脂、脂肽、多糖脂、中性類脂衍生物些多聚物經(jīng)分析得知其成分為脂、脂肽、多糖脂、中性類脂衍生物等。等。 微生物細胞外多聚物可應(yīng)用于石油開采工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護微生物細胞外多聚物可應(yīng)用于石油開采工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護和環(huán)境工程等方面，主要用作表面活性劑、絮凝劑或助凝劑和沉淀和環(huán)境工程等方面，主要用作表面活性劑、絮凝劑或助凝劑和沉淀劑。微生物細胞

35、外多聚物在廢水生物處理方面的應(yīng)用已有報道。在劑。微生物細胞外多聚物在廢水生物處理方面的應(yīng)用已有報道。在石油煉廠廢水和油脂廢水的生物處理可考慮應(yīng)用。石油煉廠廢水和油脂廢水的生物處理可考慮應(yīng)用。 微生物的胞外多聚物還可應(yīng)用于破乳、潤濕、發(fā)炮和抗靜電。微生物的胞外多聚物還可應(yīng)用于破乳、潤濕、發(fā)炮和抗靜電。 一、生物表面活性劑和生物乳化劑的一、生物表面活性劑和生物乳化劑的 開發(fā)與應(yīng)用開發(fā)與應(yīng)用 生物表面活性劑生物表面活性劑(biosurfactant)(biosurfactant)和生物乳化劑和生物乳化劑（bioemulsifierbioemulsifier）是）是2020世紀世紀7070年代后期發(fā)展

36、起來的，它們是具有年代后期發(fā)展起來的，它們是具有親水基和疏水基結(jié)構(gòu)于一體的兩親化合物，但兩者有區(qū)別。親水基和疏水基結(jié)構(gòu)于一體的兩親化合物，但兩者有區(qū)別。 生物表面活性劑具有表面活性，它的相對分子質(zhì)量小，分子中生物表面活性劑具有表面活性，它的相對分子質(zhì)量小，分子中具有脂肪烴鏈構(gòu)成的非極性疏水基和有極性的親水基，如磷酸根或具有脂肪烴鏈構(gòu)成的非極性疏水基和有極性的親水基，如磷酸根或多羥基基團。它可改變兩相界面的物理性質(zhì)，如降低空氣多羥基基團。它可改變兩相界面的物理性質(zhì)，如降低空氣- -水、油水、油- -水或固體水或固體- -水的表水的表( (界界) )面張力，故稱為生物表面活性劑。研究和應(yīng)面張力，故

37、稱為生物表面活性劑。研究和應(yīng)用較多的是石油開采工業(yè)，因為生物表面活性劑有益于改善稠油油用較多的是石油開采工業(yè)，因為生物表面活性劑有益于改善稠油油品，使之易于開采。品，使之易于開采。 生物乳化劑不能顯著降低兩相表生物乳化劑不能顯著降低兩相表( (界界) )面張力，但對油面張力，但對油- -水界水界面有很強的親和力，能夠吸附在分散的油滴表面，防止油滴凝面有很強的親和力，能夠吸附在分散的油滴表面，防止油滴凝聚，從而使乳狀液得以穩(wěn)定。聚，從而使乳狀液得以穩(wěn)定。 生物表面活性劑和生物乳化劑一般都能生物降解?？蓪⑵渖锉砻婊钚詣┖蜕锶榛瘎┮话愣寄苌锝到?。可將其分為六類，見表分為六類，見表12-112-

38、1。分類分類產(chǎn)物類型產(chǎn)物類型生產(chǎn)菌生產(chǎn)菌 1. 1.糖脂糖脂 海藻糖脂海藻糖脂 鼠李糖鼠李糖 槐糖脂槐糖脂節(jié)桿菌屬（節(jié)桿菌屬（ArthrobacterArthrobacter）、分枝菌屬分枝菌屬（MycobacteriaMycobacteria）、諾卡氏菌屬（諾卡氏菌屬（NocardiaNocardia）、）、棒桿菌屬（棒桿菌屬（CorynebacteriaCorynebacteria）、紅球菌屬紅球菌屬（RhodococcusRhodococcus）假單胞菌屬（）假單胞菌屬（PseudomonasPseudomonas） 2. 2.中性脂中性脂/ /脂肪酸脂肪酸 甘油酸，脂肪酸，甘油酸，脂肪

39、酸， 脂肪醇，蠟脂肪醇，蠟 脂蛋白、脂肽、脂蛋白、脂肽、TorulopsisTorulopsis不動桿菌屬（不動桿菌屬（AcinetpbacterAcinetpbacter）、梭菌屬梭菌屬（ClostridiumClostridium） 3. 3.含氨基酸類脂含氨基酸類脂 脂氨基酸脂氨基酸（Surfactin,Polymixin B）芽孢桿菌屬（芽孢桿菌屬（BacillusBacillus）、諾卡氏菌屬諾卡氏菌屬（NocardiaNocardia）、）、棒桿菌屬（棒桿菌屬（CorynebacteriumCorynebacterium）、鏈霉菌屬鏈霉菌屬（StreptomycesStreptom

40、yces）、分枝桿菌屬（分枝桿菌屬（MycobacteriumMycobacterium）、假單胞菌屬假單胞菌屬（PseudomonasPseudomonas）、( (AgrobacteriaAgrobacteria) )、葡糖桿、葡糖桿菌屬菌屬（GluconobacterGluconobacter） 4. 4.磷脂磷脂 磷脂酰乙醇胺磷脂酰乙醇胺紅球菌屬（紅球菌屬（RodococccusRodococccus）、硫桿菌屬硫桿菌屬（ThiobacillusThiobacillus）不動桿菌屬（不動桿菌屬（AcinetobacterAcinetobacter）、地霉屬地霉屬（CandidaCand

41、ida） 5. 5.聚合物聚合物 脂雜多糖（脂雜多糖（EmusanEmusan） 脂多糖復合物脂多糖復合物, , 蛋白質(zhì)多糖復合物蛋白質(zhì)多糖復合物紅球菌屬（紅球菌屬（RodococccusRodococccus）、硫桿菌屬硫桿菌屬（ThiobacillusThiobacillus）不動桿菌屬（不動桿菌屬（AcinetobacterAcinetobacter）、地霉屬地霉屬（CandidaCandida） 6. 6.細胞表面本身細胞表面本身 生物破乳劑生物破乳劑 脂肽脂肽諾卡氏菌屬（諾卡氏菌屬（NocardiaNocardia）、紅球菌屬紅球菌屬（RodococcusRodococcus） 不動

42、桿菌屬（不動桿菌屬（Acinetobacter）表表12-1 12-1 生物表面活性劑和生物乳化劑的分類生物表面活性劑和生物乳化劑的分類 二、微生物自身絮凝和沉淀作用二、微生物自身絮凝和沉淀作用 根據(jù)單一菌種微生物（純種）細胞表面的解離層（胞外多聚物）根據(jù)單一菌種微生物（純種）細胞表面的解離層（胞外多聚物）性質(zhì)不同而劃分兩種類型，即疏水性的性質(zhì)不同而劃分兩種類型，即疏水性的R R型（菌落為粗糙型）和親型（菌落為粗糙型）和親水性的水性的S S型（菌落為光滑型）。凡具有型（菌落為光滑型）。凡具有R R型解離層的微生物表現(xiàn)疏水型解離層的微生物表現(xiàn)疏水性而自身發(fā)生絮凝、聚集而沉降，性而自身發(fā)生絮凝、聚

43、集而沉降，R R型細菌適合應(yīng)用于廢水處理。型細菌適合應(yīng)用于廢水處理。 R. kuraneR. kurane等人從沉降性能良好的活性污泥中篩選出紅平紅球等人從沉降性能良好的活性污泥中篩選出紅平紅球菌（菌（Rodococcus erythropolsRodococcus erythropols），將它用于處理酞酸酯廢水，處理），將它用于處理酞酸酯廢水，處理效率高，沉淀性能良好，處理水透明。用于糖蜜廢水、紙漿黑夜、效率高，沉淀性能良好，處理水透明。用于糖蜜廢水、紙漿黑夜、顏料等廢水懸浮液的絮凝、沉淀與脫色，效果也好。還可用于改善顏料等廢水懸浮液的絮凝、沉淀與脫色，效果也好。還可用于改善膨脹污泥的沉淀

44、效果。具有膨脹污泥的沉淀效果。具有S S型解離層的微生物表現(xiàn)親水性，均勻型解離層的微生物表現(xiàn)親水性，均勻分散于水中，不易絮凝，不易沉降。分散于水中，不易絮凝，不易沉降。 活性污泥中的微生物是混合菌種，活性污泥可能全由活性污泥中的微生物是混合菌種，活性污泥可能全由R R型細菌型細菌組成，也可能由組成，也可能由R R型細菌和型細菌和S S型細菌共同組成，這種活性污泥是親水型細菌共同組成，這種活性污泥是親水性還是疏水性，取決于兩者的比例及它們的表面電荷。由此也使活性還是疏水性，取決于兩者的比例及它們的表面電荷。由此也使活性污泥的吸附能力，活性污泥與水之間的表（界）面張力各異，加性污泥的吸附能力，活性

45、污泥與水之間的表（界）面張力各異，加上上活性污泥表面活性污泥表面吸附各種廢水成分后所表現(xiàn)出來的吸附各種廢水成分后所表現(xiàn)出來的總體帶電性總體帶電性不同，不同，通常為通常為-10-10-20mV-20mV，會引起活性污泥與水之間的表面張力及它們的，會引起活性污泥與水之間的表面張力及它們的表面電荷改變，影響它們對廢水中成分的吸附力。因此，其沉淀性表面電荷改變，影響它們對廢水中成分的吸附力。因此，其沉淀性能有良好和不好的結(jié)果。另外，還可能全由能有良好和不好的結(jié)果。另外，還可能全由S S型細菌組成。它們的型細菌組成。它們的比例及它們的表面電荷，與廢水成分的關(guān)系都有密切關(guān)系。若要搞比例及它們的表面電荷，與

46、廢水成分的關(guān)系都有密切關(guān)系。若要搞清它們之間的關(guān)系，需要用化學測定，但很不容易。清它們之間的關(guān)系，需要用化學測定，但很不容易。 三、微生物絮凝劑和沉淀劑的開發(fā)與應(yīng)用三、微生物絮凝劑和沉淀劑的開發(fā)與應(yīng)用 在廢水生物處理中，二沉池的泥水分離好與壞，取決于活性污在廢水生物處理中，二沉池的泥水分離好與壞，取決于活性污泥的絮凝性能和沉降性能。有些活性污泥盡管去除有機物能力強，泥的絮凝性能和沉降性能。有些活性污泥盡管去除有機物能力強，但它本身的絮凝性能差，需要投加絮凝劑，強化絮凝效果，改善出但它本身的絮凝性能差，需要投加絮凝劑，強化絮凝效果，改善出水水質(zhì)。水水質(zhì)。 絮凝劑有絮凝劑有三類三類: : 第第1

47、1類類為有機高分子絮凝劑或是助凝劑，如聚丙烯酰胺，其投為有機高分子絮凝劑或是助凝劑，如聚丙烯酰胺，其投加用量為加用量為400 mg/L400 mg/L，還有甲殼素。，還有甲殼素。 第第2 2類類為無機絮凝劑如硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵，堿式氯為無機絮凝劑如硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵，堿式氯化鋁等。投加三氯化鐵效果不錯，但用量大，達化鋁等。投加三氯化鐵效果不錯，但用量大，達3 000 mg/L3 000 mg/L。 第第3 3類類為微生物絮凝劑。為微生物絮凝劑。 微生物絮凝劑是從微生物體提取的的細胞分泌物，它是具有微生物絮凝劑是從微生物體提取的的細胞分泌物，它是具有良好的絮凝作用和沉淀效果的水處

48、理絮凝劑。它的成分是糖蛋白、良好的絮凝作用和沉淀效果的水處理絮凝劑。它的成分是糖蛋白、多糖、纖維素、蛋白質(zhì)等。它易被生物降解，不會引起二次污染，多糖、纖維素、蛋白質(zhì)等。它易被生物降解，不會引起二次污染，使用安全，其用量較少，只需使用安全，其用量較少，只需200 mg/L200 mg/L。但目前生產(chǎn)成本較高，。但目前生產(chǎn)成本較高，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，可望降低成本，利于在生產(chǎn)中推廣使用。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，可望降低成本，利于在生產(chǎn)中推廣使用。 具有絮凝作用的微生物具有絮凝作用的微生物 將有絮凝作用的微生物經(jīng)擴大培養(yǎng)而制成的微生物細胞制劑直將有絮凝作用的微生物經(jīng)擴大培養(yǎng)而制成的微生物細胞制劑直接用作

49、絮凝劑?；驈木哂行跄饔玫木晏崛∑浔砻娴挠行跄山佑米餍跄齽??；驈木哂行跄饔玫木晏崛∑浔砻娴挠行跄煞肿龀芍苿┯米餍跄齽?。分做成制劑用作絮凝劑。 19761976年年NakamuraNakamura等人從等人從214214株菌中篩選出株菌中篩選出1919種具有絮凝作用的種具有絮凝作用的微生物，其中的醬油曲霉（微生物，其中的醬油曲霉（Aspergillus sojaeAspergillus sojae）的）的A.J7002A.J7002菌株生菌株生產(chǎn)的絮凝劑效果很好。產(chǎn)的絮凝劑效果很好。19851985年年H. TakagiH. Takagi等人培養(yǎng)擬青霉屬等人培養(yǎng)擬青霉屬（Paeci

50、lomyces Paecilomyces sp. 1-1sp. 1-1），用乙醇沉淀和凝膠色譜法精制成），用乙醇沉淀和凝膠色譜法精制成PF101PF101絮凝劑，它的相對分子質(zhì)量為絮凝劑，它的相對分子質(zhì)量為3 310105 5。其主要成分為半乳糖。其主要成分為半乳糖胺。胺。PF101PF101對枯草桿菌、大腸桿菌、啤酒酵母、活性污泥、纖維素對枯草桿菌、大腸桿菌、啤酒酵母、活性污泥、纖維素粉、羧甲基纖維素、活性炭、硅藻土及氧化鋁均有良好的絮凝作用。粉、羧甲基纖維素、活性炭、硅藻土及氧化鋁均有良好的絮凝作用。具有絮凝作具有絮凝作用的微生物用的微生物細菌細菌 放線菌放線菌 霉菌霉菌 原生動物原生動物

51、物理方法：高速離心、超聲波和均化處理。物理方法：高速離心、超聲波和均化處理。化學方法：酸水解、熱堿法和有機溶劑析出。化學方法：酸水解、熱堿法和有機溶劑析出。 提取分五個步驟：提取分五個步驟： 提取步驟提取步驟提取微生物胞外多聚物的方法提取微生物胞外多聚物的方法 微生物微生物( (活性污泥活性污泥) )的的 濃縮和洗滌濃縮和洗滌 剝?nèi)內(nèi)CP ECP 用有機溶劑析出用有機溶劑析出 富集富集 純化純化 四、微生物絮凝劑和沉淀劑的作用原理四、微生物絮凝劑和沉淀劑的作用原理 ECP ECP（胞外多聚物）和活性污泥絮凝的機制尚沒定論，一般認（胞外多聚物）和活性污泥絮凝的機制尚沒定論，一般認為：為：EC

52、PECP的酸性多糖通過離子鍵與活性污泥發(fā)生絮凝，的酸性多糖通過離子鍵與活性污泥發(fā)生絮凝，ECPECP的中性多的中性多糖通過氫鍵和活性污泥發(fā)生絮凝，糖通過氫鍵和活性污泥發(fā)生絮凝，ECPECP起了橋梁作用。起了橋梁作用。ECPECP具有陰離具有陰離子基團，可和二價陽離子結(jié)合構(gòu)成三維空間結(jié)構(gòu)，維持絮體完整性。子基團，可和二價陽離子結(jié)合構(gòu)成三維空間結(jié)構(gòu)，維持絮體完整性。 ECPECP是生物表面活性劑，可以降低活性污泥和水之間的表面張是生物表面活性劑，可以降低活性污泥和水之間的表面張力，降低兩者的親和性，增加微生物之間及微生物絮團之間的親和力，降低兩者的親和性，增加微生物之間及微生物絮團之間的親和性。增

53、加微生物絮團和活性污泥的疏水性，再加上微生物絮凝劑自性。增加微生物絮團和活性污泥的疏水性，再加上微生物絮凝劑自身絮凝成大顆粒就變得更易沉淀，達到泥水分離的目的。從這意義身絮凝成大顆粒就變得更易沉淀，達到泥水分離的目的。從這意義講講ECPECP又成了沉淀劑。又成了沉淀劑。 第三節(jié)第三節(jié) 優(yōu)勢菌種與微生物制劑的優(yōu)勢菌種與微生物制劑的開發(fā)與應(yīng)用開發(fā)與應(yīng)用 在污（廢）水、有機固體廢棄物和廢氣等的生物處理過程中，在污（廢）水、有機固體廢棄物和廢氣等的生物處理過程中，在自然界的江、河、湖、海及土壤中，存在許多降解天然物質(zhì)和在自然界的江、河、湖、海及土壤中，存在許多降解天然物質(zhì)和有機污染物性能良好的菌種。微

54、生物工作者為了開發(fā)微生物資源，有機污染物性能良好的菌種。微生物工作者為了開發(fā)微生物資源，從各種運行性能良好的活性污泥、生物膜、堆肥及廢氣處理裝置從各種運行性能良好的活性污泥、生物膜、堆肥及廢氣處理裝置中及自然界中篩選出優(yōu)良微生物菌種，制成微生物制劑，備各種中及自然界中篩選出優(yōu)良微生物菌種，制成微生物制劑，備各種用途使用。用途使用。 一、優(yōu)勢菌種一、優(yōu)勢菌種 目前已篩選的菌種有：目前已篩選的菌種有： 降解有毒、有害有機污染物的微生物，如食酚菌、分解降解有毒、有害有機污染物的微生物，如食酚菌、分解氰化物、苯系化合物、萘、菲、蒽、瀝青等的微生物。氰化物、苯系化合物、萘、菲、蒽、瀝青等的微生物。 適應(yīng)

55、極端環(huán)境的微生物，如嗜熱菌、嗜冷菌、嗜酸菌、適應(yīng)極端環(huán)境的微生物，如嗜熱菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜堿菌、嗜鹽菌、耐壓菌。嗜堿菌、嗜鹽菌、耐壓菌。 降解農(nóng)藥：如降解農(nóng)藥：如 2,4-D2,4-D、對硫磷、樂果等的微生物。、對硫磷、樂果等的微生物。 分解難降解污染物分解難降解污染物( (如廢塑料、尼龍如廢塑料、尼龍) )的微生物。的微生物。 降解染料的脫色菌。降解染料的脫色菌。 除臭菌。除臭菌。 二、優(yōu)勢菌種的篩選步驟與菌劑制備二、優(yōu)勢菌種的篩選步驟與菌劑制備 （一）采集樣品（一）采集樣品 從土壤、水體或污水、堆肥取樣，在實驗室用目的污水曝氣馴從土壤、水體或污水、堆肥取樣，在實驗室用目的污水曝氣馴化培

56、養(yǎng)微生物。化培養(yǎng)微生物。 （二）分離培養(yǎng)（二）分離培養(yǎng) 從馴化培養(yǎng)物中取少量培養(yǎng)物，用稀釋平板分離法分離出單個從馴化培養(yǎng)物中取少量培養(yǎng)物，用稀釋平板分離法分離出單個菌落，將長在平板上的單個不同菌落分別挑取接種在斜面保存。菌落，將長在平板上的單個不同菌落分別挑取接種在斜面保存。 （三）純化（三）純化 將培養(yǎng)出的各種微生物進行多次平板劃線分離、純化，再將純將培養(yǎng)出的各種微生物進行多次平板劃線分離、純化，再將純化的各菌種接入斜面保存。化的各菌種接入斜面保存。 （四）進行菌種性能測定（四）進行菌種性能測定 用各種目的污（廢）水對各種微生物進行性能測定。用各種目的污（廢）水對各種微生物進行性能測定。 （

57、五）保存菌種（五）保存菌種 取性能良好的菌種接斜面，于取性能良好的菌種接斜面，于44冰箱保存；或真空冷凍干冰箱保存；或真空冷凍干燥保存。燥保存。 （六）制成成品制劑（六）制成成品制劑 最后按廢水、廢物和廢氣的化學組分與需要量，將多種菌種最后按廢水、廢物和廢氣的化學組分與需要量，將多種菌種合理搭配。經(jīng)擴大培養(yǎng)后用板框壓濾或離心、干燥，制成干活菌合理搭配。經(jīng)擴大培養(yǎng)后用板框壓濾或離心、干燥，制成干活菌制劑?；驖{狀活菌制劑或液體活菌制劑。制劑。或漿狀活菌制劑或液體活菌制劑。 三、微生物制劑的應(yīng)用三、微生物制劑的應(yīng)用 微生物制劑可應(yīng)用于：微生物制劑可應(yīng)用于： 生物膜掛膜。生物膜掛膜。 污（廢）水活性污

58、泥法處理過程的添加劑，初沉池、曝氣污（廢）水活性污泥法處理過程的添加劑，初沉池、曝氣池均可投加，可提高廢水處理效率。池均可投加，可提高廢水處理效率。 有機固體廢棄物堆肥的菌種和添加劑，可加速堆肥腐熟。有機固體廢棄物堆肥的菌種和添加劑，可加速堆肥腐熟。 家庭便池、公廁的除臭劑。家庭便池、公廁的除臭劑。 禽畜糞便處理的菌種。禽畜糞便處理的菌種。 污染嚴重的河道進行生物修復，疏浚河道底泥。污染嚴重的河道進行生物修復，疏浚河道底泥。 降解和清除海面浮油和煉油廠的廢棄物。降解和清除海面浮油和煉油廠的廢棄物。 土地生物修復和河床底泥的生物修復。土地生物修復和河床底泥的生物修復。 四、微生物制劑的用法四、微

59、生物制劑的用法 （一）（一） 液體活菌制劑液體活菌制劑 直接使用。直接使用。 （二）（二） 漿狀菌劑漿狀菌劑 稀釋成一定濃度（稀釋成一定濃度（10107 710101010個個/mL /mL ）的菌液后使用。）的菌液后使用。 （三）（三） 干的活菌制劑干的活菌制劑 需用需用3030左右的溫水浸泡若干小時使軟化成漿狀，加水調(diào)成含左右的溫水浸泡若干小時使軟化成漿狀，加水調(diào)成含菌量為菌量為10107 710101010個個/mL/mL的菌液再投加。的菌液再投加。第四節(jié)第四節(jié) 微生物能源的開發(fā)與應(yīng)用微生物能源的開發(fā)與應(yīng)用 自然界中存在許多生物能源物質(zhì)，如水稻、小麥等農(nóng)作物的秸自然界中存在許多生物能源物

60、質(zhì)，如水稻、小麥等農(nóng)作物的秸稈、果實，以及由它衍生出的工業(yè)產(chǎn)品：纖維素、半纖維素、淀粉、稈、果實，以及由它衍生出的工業(yè)產(chǎn)品：纖維素、半纖維素、淀粉、葡萄糖等。以上這些均是生物能源的原料。而在生產(chǎn)上述產(chǎn)品所產(chǎn)葡萄糖等。以上這些均是生物能源的原料。而在生產(chǎn)上述產(chǎn)品所產(chǎn)生的工業(yè)廢水中還殘留著許多生物能源物質(zhì)。如酒精廢水、味精廢生的工業(yè)廢水中還殘留著許多生物能源物質(zhì)。如酒精廢水、味精廢水、淀粉廢水中殘留的葡萄糖、蔗糖、糖蜜和淀粉。水、淀粉廢水中殘留的葡萄糖、蔗糖、糖蜜和淀粉。 廢水處理中利用微生物進行生物能源的開發(fā)，在能源危機的今廢水處理中利用微生物進行生物能源的開發(fā)，在能源危機的今天，利用廢物生產(chǎn)能