【正文】 第一篇：生物技術(shù)總結(jié)報(bào)告第一章 緒論生物絮凝劑(Bioflocculant)是利用生物技術(shù), 通過微生物發(fā)酵、提取、精制而得到的一種新型、高效、廉價(jià)的水處理藥劑[ 1 ]。自從70年代, 日本學(xué)者在研究酞酸酯生物降解過程中發(fā)現(xiàn)了具有絮凝作用的微生物培養(yǎng)液以來, 日本在生物絮凝劑這一領(lǐng)域的研究工作一直處于遙遙領(lǐng)先的地位。我國關(guān)于生物絮凝劑的研究工作只是90年代后才剛剛涉足, 目前仍處于起步階段。盡管如此, 我國的研究者在這一領(lǐng)域仍然取得了一定的成績, 并且已經(jīng)有越來越多的人開始認(rèn)識到生物絮凝劑的開發(fā)潛力及其必要性, 正在積極投入到這方面的工作中, 前景可喜。本文主要從生物絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選、生物絮凝劑的分子組成、性質(zhì)、絮凝機(jī)理以及應(yīng)用等方面對國內(nèi)外已經(jīng)和正在研究的生物絮凝劑進(jìn)行系統(tǒng)全面綜述, 并在此基礎(chǔ)上對目前生物絮凝劑研究中仍然存在的問題進(jìn)行了分析論證, 提出可能的解決方案。① 無二次污染 微生物絮凝劑的主要成分為糖蛋白、粘多糖、纖維素、DNA等高分子物質(zhì),具有生物優(yōu)先降解性,可消除對環(huán)境的二次污染。② 凈化效果好 主要是提高對油、無機(jī)超微粒子的凈化效果并提高脫色效果。目前的除油方法主要是生物除油,一般的化學(xué)絮凝劑在不同程度上均可抑制微生物降解作用的發(fā)揮。而微生物絮凝劑不但具備絮凝作用,而且具有降解性能,可提高對油的去除效果。日本的研究表明,微生物絮凝劑對畜牧產(chǎn)業(yè)廢水和瓦廠廢水均具有較好的凈化效果。同時(shí),微生物絮凝劑對廢水的脫色效果也很顯著,吳涓等篩選出了具有較高絮凝活性的菌株,該菌株所產(chǎn)絮凝劑對次甲基蘭溶液具有很強(qiáng)的脫色能力, 2 min內(nèi)其對10 mg/%, 10 min內(nèi)脫色率可達(dá)98%以上,脫色效果優(yōu)于無機(jī)絮凝劑Al2(SO4)3 和有機(jī)絮凝劑聚丙烯酰胺。③ 用量少,效率高 同等用量下,微生物絮凝劑的處理效率明顯高于傳統(tǒng)絮凝劑,且使用少量微生物絮凝劑即可實(shí)現(xiàn)大面積污水凈化的效果。④ 安全無毒 小白鼠安全試驗(yàn)證明,微生物絮凝劑完全可用于食品、醫(yī)藥等行的發(fā)酵后處理。盡管微生物絮凝劑有諸多優(yōu)點(diǎn)，但目前對其研究仍停留在產(chǎn)生菌的分離、篩選和培養(yǎng)上，并未大規(guī)模地生產(chǎn)與推廣。但它有著廣闊的發(fā)展前景，其發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在⑴ 篩選高產(chǎn)、高效的菌株，并實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化生產(chǎn)，選擇替代性培養(yǎng)基，降低成本，并發(fā)展適合生物絮凝劑研制與應(yīng)用的新技術(shù)、新工藝。⑵ 深人研究絮凝劑的理化性質(zhì)，絮凝活性分布規(guī)律、絮凝機(jī)理、絮凝動(dòng)力學(xué)和影響絮凝的因素，深化生物絮凝理論基礎(chǔ)。⑶ 根據(jù)不同的廢水水質(zhì)研制出具有針對性的高效微生物絮凝劑, 大大降低絮凝劑的投加量。⑷ 分析出控制微生物絮凝劑產(chǎn)生的基因，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將其植人來源廣、易培養(yǎng)、繁殖快的菌種中，使其大量表達(dá)，提高絮凝率。⑸ 運(yùn)用原生質(zhì)體融合和基因工程技術(shù), 創(chuàng)造多功能菌株, 將污染物降解質(zhì)粒引入到菌種中, 集絮凝、沉降于一身, 大幅度提高微生物絮凝的廢水處理能力。⑹ 對復(fù)合型絮凝劑的研究, 將微生物絮凝劑與其它絮凝劑配合使用, 實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ), 不僅可以提高絮凝率, 而且還可以降低投加量。最早發(fā)現(xiàn)的絮凝劑產(chǎn)生菌是美國科學(xué)家Butter2field在1935年從活性污泥中篩選出來的菌膠團(tuán)產(chǎn)生菌。真正深入研究，卻始于1976年。至今發(fā)現(xiàn)的具有絮凝性狀的微生物種類，有真菌、酵母菌、細(xì)菌、藻類等, 由它們產(chǎn)生的微生物絮凝劑類型很多，其中報(bào)道最多的主要有醬油曲(Asp ergillus’s sojae)產(chǎn)生的 AJ7002 絮凝劑、紅平紅球菌s1(IZhodococcus ery thvopolis sp1)生產(chǎn)的微生物絮凝劑NOC擬青霉菌 I1(Paecilonu / c es )產(chǎn)生的微生物絮凝劑PF101等。NOC1 是目前公認(rèn)為最好的微生物絮凝劑，能高效地去除豬尿和糞便等，這一研究表明微生物絮凝劑在廢水處理方面實(shí)用性很強(qiáng)。20 世紀(jì)80 年代后期,日本在微生物絮凝劑開發(fā)上取得了引人注目的成果。倉根隆一郎等從土壤中篩選到紅平紅球菌的S21 菌株,并制成了NOC21 微生物絮凝劑。此后,美國、英國、德國、日本、葡萄牙、以色列、韓國、朝鮮、伊朗等國的科學(xué)工作者對絮凝劑產(chǎn)生菌和微生物絮凝劑進(jìn)行了大量的研究工作, 研究發(fā)現(xiàn)了一些新的絮凝劑產(chǎn)生菌，其產(chǎn)生的微生物絮凝劑PY90、AS10A9DP152， 絮凝劑,其首次發(fā)現(xiàn)桿狀細(xì)菌也能產(chǎn)生絮凝劑。2001年, 可產(chǎn)絮凝劑,并指出該絮凝劑的分子量2000000,最適環(huán)境為中性。2003年, 等從土壤中分離出一株粘質(zhì)桿狀細(xì)菌,其研究了該菌產(chǎn)生的MBF A9 的組成特性,其用于處理淀粉廢水可使 SS 和 CODCr %和 %。來自日本國家人類與生物科學(xué)技術(shù)研究工業(yè)科技機(jī)構(gòu)，他們發(fā)現(xiàn)乙醇比葡萄糖和果糖可更有效地產(chǎn)生紅平紅球菌S1 絮凝劑。近年來,倉根隆一郎主要研究如何降低NOC21 生產(chǎn)成本,用乙醇作碳源,用豆餅、水產(chǎn)廢水和牛血取代酵母膏作氮源,培養(yǎng)基價(jià)格下降了2/ 3 以上,而所產(chǎn)絮凝劑的絮凝活性仍然很高。1999年，關(guān)于糖類以外微生物絮凝劑生產(chǎn)用碳源的第一篇報(bào)道。來自日本國家人類與生物科學(xué)技術(shù)研究工業(yè)科技機(jī)構(gòu)，他們發(fā)現(xiàn)乙醇比葡萄糖和果糖可更有效地產(chǎn)生紅平紅球菌S1 絮凝劑。國外微生物絮凝劑的商業(yè)化生產(chǎn)始于20 世紀(jì)90 年代。我國對于絮凝劑產(chǎn)生菌及微生物絮凝劑的研究起步晚,從20 世紀(jì)90 年代起,國內(nèi)有關(guān)絮凝劑產(chǎn)生菌及微生物絮凝劑的報(bào)道日漸多起來了,特別是近幾年來我國科學(xué)工作者已篩選分離出一些絮凝劑產(chǎn)生菌,有的還進(jìn)行了培養(yǎng)基、MBF 的制備和應(yīng)用方面的研究。我國科學(xué)工作者在對絮凝基因和轉(zhuǎn)基因的研究方面也做了大量的工作，如中科院微生物研究所的張博潤就對酵母絮凝機(jī)理研究概況做了論述，何秀萍對絮凝基團(tuán)FLOI G 的序列作了測定和分析,江南大學(xué)的李寅、何寧等研究了新型蛋白聚糖類生物絮凝劑REA 11 的合成途徑。微生物絮凝劑的應(yīng)用方面的研究主要體現(xiàn)在利用微生物絮凝劑治理廢水方面，近3 年主要有：林俊岳等利用一株氣單胞菌(A eromonas sp.)產(chǎn)生的絮凝劑A2, 可使洗毛廢水的 CODCr 去除率達(dá)85%，SS 去除率達(dá)88%，水顏色由灰黑色變成紅褐液體；黃曉武從生活污水中篩選出霉菌HHE6，其MBF 絮凝率98%，對城市污水處理濁度達(dá)88%以上，是一株很有應(yīng)用前景的絮凝劑產(chǎn)生菌；況金蓉利用篩選菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑處理石化廢水效果也很好；鄒啟賢等發(fā)現(xiàn)的微生物絮凝劑Xl處理油田外排廢水，可使廢水的CODCr297 mg/ L 降至 134 mg/ L；尹華等利用微生物絮凝劑產(chǎn)生菌 Az otobacter J25在味精廢水中發(fā)酵產(chǎn)生絮凝劑對石化廢水處理效果最好，COD Cr、SS 及色度的去除率分別為 %、%、%；馬放等首次提出了復(fù)合型微生物絮凝劑這一概念，即采用廉價(jià)底物經(jīng)過多株菌混合發(fā)酵后制得的微生物絮凝劑，并就其對源水的處理效果作了測定；周旭研究了 Pseudo monas 絮凝劑的基本特性；張曉輝，龔文琪從某水質(zhì)凈化廠的活性污泥中分離篩選出的3 株絮凝劑產(chǎn)生菌，其對高嶺土和透輝石加工廢水的絮凝效果較好，有可能作為新一代絮凝劑用于建材非金屬礦加工廢水的處理；盧文玉等研究了內(nèi)蒙天然堿堿泥絮凝用微生物絮凝劑的最適宜產(chǎn)生條件并利用正交實(shí)驗(yàn)得出培養(yǎng)基成分最佳配比。微生物絮凝劑在食品和發(fā)酵、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用報(bào)道較少，袁其明、張懷經(jīng)研究分析得出微生物絮凝劑用于低聚木糖脫色的最佳用量；勒艷、白鳳武等使用原生質(zhì)融合技術(shù)得到既有良好的發(fā)酵性能又具有強(qiáng)的自生絮凝性能的融合株 SPSC,其最適溫度 34~ 38℃，耐受最高溫度 40℃，最適pH ~ ； L 小型懸浮床生物發(fā)應(yīng)器中，研究了不同酒精廢液循環(huán)比條件下的連續(xù)發(fā)酵供應(yīng)過程,并探討了酒精精餾廢液全循環(huán)的可行性； 陳海昌等利用原生質(zhì)融合技術(shù)培育出了既有較高發(fā)酵度又有較強(qiáng)絮凝性的啤酒酵母FP19等。但迄今為止,還沒有微生物絮凝劑成品出售,基本上仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段,并且多數(shù)集中在絮凝劑產(chǎn)生菌的篩選研究方面。從活性污泥中培養(yǎng)并篩選出絮凝劑產(chǎn)生菌，并通過絮凝情況，分析絮凝劑產(chǎn)生菌的性能，掌握性能測試的方法理解絮凝劑絮凝機(jī)理。進(jìn)一步掌握顯微鏡操作方法的基礎(chǔ)上，同時(shí)復(fù)習(xí)革蘭氏染色的操作方法。并且通過查找資料了解生物絮凝劑產(chǎn)生菌的有關(guān)性能，運(yùn)用學(xué)習(xí)過的培養(yǎng)基的配置、分裝方法、微生物分離和純化的原理等知識，在無菌環(huán)境下，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，鍛煉了我們的動(dòng)手操作能力，同時(shí)也讓我們把學(xué)過的知識運(yùn)用到實(shí)踐中去，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。第二章 實(shí)驗(yàn)的材料與方法菌種分離培養(yǎng)基：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基：，，瓊脂6g，蒸餾水300ml 篩選培養(yǎng)基：發(fā)酵培養(yǎng)基：葡萄糖4g，，（NH4）2SO4 ,K2HPO4 ,KH2PO4 ,MgSO4 ,NaCl ,H2O 200ml 高嶺土懸濁液（4g/L）：2g高嶺土，水500ml，攪勻 恒溫培養(yǎng)箱；分光光度計(jì)；高壓蒸汽滅菌器；氣浴恒溫振蕩器；超凈工作臺；酸度計(jì)；電子天平；光學(xué)顯微鏡；接種針；酒精燈；加熱套；報(bào)紙若干張；棉花；線繩；無菌的培養(yǎng)皿5套；移液管1ml1支和10ml1支；洗耳球一個(gè)；500ml燒杯1個(gè)；錐形瓶300ml 1個(gè)和試管6個(gè)、純化利用菌種分離培養(yǎng)基，采用稀釋平板法進(jìn)行分離、純化，獲取單菌落。、復(fù)篩將獲得的菌株，用接種環(huán)接種于裝有篩選培養(yǎng)基的錐形瓶中, 恒溫培養(yǎng) 72h , 所得培養(yǎng)液進(jìn)行絮凝活性的初步測定：在 100mL高嶺土懸濁液中, 以幾滴菌株發(fā)酵液能否使高嶺土懸濁液絮凝沉淀及絮凝程度的大小來進(jìn)行初篩。將初篩所得的有絮凝活性的菌株, 用接種環(huán)分別接種于裝有 200mL篩選培養(yǎng)基的 250 mL錐形瓶中, 恒溫培養(yǎng) 24 h后, 測定培養(yǎng)液對高嶺土懸濁液的絮凝活性,從而進(jìn)行復(fù)篩。在裝有4g /L的高嶺土懸濁液的 100 mL液體中,加入5mL1%的氯化鈣溶液作為助凝劑,再加入2 mL的待測樣品，調(diào) (快攪1 min,慢攪5 min),靜置 10min,觀察溶液的澄清度。用革蘭氏染色法制作玻片，用顯微鏡觀察菌種類別。第三章 實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果12月28日 實(shí)驗(yàn)儀器的領(lǐng)取，洗刷，滅菌及培養(yǎng)基的配制與滅菌12月29日 用10mL移液管移取6管10mL的無菌水。依次編號101, 102,103，104,105,106。在無菌操作條件下，用1mL無菌移液管吸取1mL水樣置于第一管10mL無菌水中。將移液管吹洗3次，用手搖10min將顆粒狀樣品打散，即為101濃度的菌液。用1mL無菌移液管吸取1mL濃度為101濃度的菌液于標(biāo)記為102的試管中，將移液管吹洗三次，搖勻即為102濃度的菌液。同樣方法，依次稀釋到106。取 104,105,106，3種稀釋度的培養(yǎng)液各1mL于已滅菌的分離培養(yǎng)基各氣和一個(gè)空白對照,在 30℃下恒溫培養(yǎng)48h。配制發(fā)酵培養(yǎng)基并滅菌。12月31日 將純化后的細(xì)菌轉(zhuǎn)接到發(fā)酵培養(yǎng)基上，在 30℃下恒溫培養(yǎng)72h。1月 4 日 取出發(fā)酵培養(yǎng)基，變渾濁。在燒杯中加入80mL蒸餾水，5mL1%氯化鈣溶液，再分別加入2mL含有絮凝菌的發(fā)酵培養(yǎng)液。再制作一個(gè)空白對照。然后將其分別裝入試管內(nèi)，慢搖4min，靜置10min,肉眼觀察4只試管上層液的澄清度。1月 5 日 革蘭氏染色，鏡檢涂片取潔凈的載玻片，將其在酒精燈上加熱，除去油脂。冷卻后，與中央部位滴加一滴無菌水，用接種針無菌操作，在斜面上取少量菌水與水混合，燒去環(huán)上多余的菌體，并涂成均勻的薄層。干燥、固定將涂片正面朝上在酒精燈上方稍微加熱。初染在載玻片上滴加結(jié)晶紫染液1—2滴，1min。水洗傾去染液，用自來水從載玻片一端輕輕沖洗，直至流下的水為無色為止，干燥。媒染碘液媒染1min，水洗，干燥。脫色用乙醇脫色20—30s，水洗，干燥。復(fù)染滴加番紅染液2—3min，水洗，干燥。鏡檢先用低倍鏡觀察，然后用油鏡觀察。1月 6日 刷洗儀器，清點(diǎn)上交得到的菌體有較好的絮凝沉降性能。鏡檢結(jié)果為革蘭氏陰性菌。第四章 結(jié)論得到的菌落圓形 ,隆起 ,表面濕潤，光滑，用接種環(huán)容易將菌體挑起。從發(fā)酵培養(yǎng)液中得到的菌體具有較好的絮凝沉降性能，鏡檢后，發(fā)現(xiàn)菌體為革蘭氏陰性菌，呈紅色。第五章 個(gè)人體會與建議活性污泥是活性污泥法處理系統(tǒng)的工作主體，是指由細(xì)菌、微型動(dòng)物為主的微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起所形成的具有很強(qiáng)吸附分解有機(jī)物的能力和良好的沉降性能的絮狀體顆粒。污泥中微生物助生長、繁殖、代謝活動(dòng)以及微生物之間的演替情況往往直接反映了處理狀況，同時(shí)其中的微型動(dòng)物一方面具有吞噬廢水中有機(jī)顆粒和游離細(xì)菌的能力，可促進(jìn)菌膠團(tuán)的形成，對廢水凈化起一定作用，另一方面，微型動(dòng)物在某種程度上可反映出廢水水質(zhì)和處理效果，可作為廢水處理的指示生物。滅菌是指殺滅一切微生物的營養(yǎng)體、芽孢、孢子。滅菌方法有很多，有加熱，過濾，照射和化學(xué)藥品等。濕熱滅菌中的高壓蒸汽滅菌是將帶滅菌的物體放有一個(gè)密閉的加壓滅菌鍋內(nèi)，產(chǎn)生蒸汽導(dǎo)致菌體蛋白質(zhì)凝固變性而起到滅菌的目的。一是濕熱中細(xì)菌菌體吸收水分，蛋白質(zhì)較易凝固。二是濕熱的穿透力強(qiáng)，可增加滅菌效力。三是濕熱滅菌的蒸汽有潛力存在。培養(yǎng)基是按照微生物生長繁殖所需要的各種營養(yǎng)物質(zhì)，用人工的方法配制而成的一種基質(zhì)。固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑即為固體培養(yǎng)基，常用固體培養(yǎng)基有瓊脂、明膠、硅膠（用于配制自養(yǎng)微生物）；對于其它多數(shù)微生物來講，瓊脂最為合適，%—%即可凝固成固體，如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基等。此培養(yǎng)基可供微生物的分離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)、菌種保藏等。液體培養(yǎng)基：不加任何凝固劑配好后成為液體的培養(yǎng)基。如糖發(fā)酵液體培養(yǎng)基、蛋白胨水培養(yǎng)基等。常用于大規(guī)模的工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)、遺傳學(xué)研究、生理代謝等基本理論的研究工作。革蘭氏染色的基本步驟是：先是初染劑結(jié)晶紫進(jìn)行初染，再用碘液媚染，然后用乙醇脫色，最后用復(fù)染劑復(fù)染。經(jīng)此方法染色后，細(xì)胞保留初染劑藍(lán)紫色的細(xì)菌為革蘭氏陽性菌，如果細(xì)胞中初染劑洗脫而使細(xì)菌染上復(fù)染劑的顏色，該菌屬于