专利名称：针对活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂的制作方法
技术领域：
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及针对活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂及其应用。
背景技术：
与臭氧联用的活性炭(GAC)池长期运行后，微生物在GAC表面附着生长会形成生物膜，即活性炭的微生物作用普遍存在，活性炭池出水中细菌数往往远高于砂滤池出水，有时高达数万个/mL，引发新的出水生物安全性问题。研究发现，活性炭出水中的细菌包括肺炎克雷伯杆菌、假单胞菌属、黄质菌属、产碱杆菌属、不动杆菌属和色杆菌属等。大肠杆菌和病原性微生物可被活性炭细小颗粒所吸附并生长，形成由炭及其附着细菌构成的炭附细菌，因为活性炭颗粒的保护作用，炭附细菌对氯化消毒有较大抗性，故消毒难以有效控制。 若炭附细菌进入管网，可在管壁上形成生物膜，造成水质二次生物污染。因此，高效准确的炭附细菌分离与检测技术对炭附细菌的生物安全性及其控制技术研究尤为重要。常规的细菌检测技术难以有效评价其真实的数量水平，即一个附着几十甚至上百微生物的炭附细菌仅能在培养基上形成一个或几个菌落(计数未一个或几个微生物)，影响其真实的计数。为进一步研究高效的炭附细菌检测技术，必须对活性炭出水中附着细菌的炭粒进行微生物的脱附，即利用外加物理作用或化学键力，破坏炭粒表面及内部附着细菌的吸附平衡机制，使得附着细菌脱附成为游离细菌，实现炭附细菌分离与检测，且保证其真实性和准确性。国外的Camper等学者提出了针对炭附细菌的解吸附技术，即均质化技术通过均化器以特定的解吸附剂进行微生物解吸附，再利用培养基进行培养检测。采用该方法检测活性炭工艺出水中的炭附细菌总数和炭附大肠杆菌数均优于传统检测技术的结果。但鉴于均质化器价格昂贵，水厂的普通生化试验室难以实现，且该方法所采用的解吸附剂的作用原理较为单一，未将不同功能的药剂进行分类处理，其可操作性和解吸附结果有待提高。
发明内容
解决的技术问题本发明针对活性炭工艺出水中的炭附细菌检测，基于普通离心技术条件下的解吸附方法，提供了一种对活性炭出水中炭附细菌进行微生物脱附试剂及其应用，炭附细菌的分离效果明显，为炭附细菌的定量分析及消毒控制技术研究提供必要的 ■石出。技术方案
活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂，由固定剂、缓冲剂、平衡剂、保护剂和脱附剂依次混合而得，各组成试剂的投加体积比为解吸附时样品液相体积与该试剂投加体积之比，所述固定剂为戊二醛，投加体积比为100:0. 65 ；缓冲剂为Tris缓冲液，投加体积比为5 10:1 ；平衡剂1为体积浓度1. 0%的NaCl，投加体积比为5 10:1 ；平衡剂2为摩尔浓度 lmmol/L的EGTA，投加体积比为5 10:1 ；保护剂1为体积浓度0. 01%的蛋白胨，投加体积比为1(Γ20:1 ；保护剂2为摩尔浓度10mg/L的淀粉酶，投加体积比为8 10:1 ；脱附剂1为体积浓度0. 01%的焦磷酸钠，投加体积比为3(T40:1 ；脱附剂2为摩尔浓度10_6mol/L的吐温 80，投加体积比为10 20:1。所述解吸附时样品液相为超纯水，根据离心管的容积，控制超纯水体积为 1. 0 1. 5mL。所述固定剂为戊二醛，加入体积为6. 50 9. 75 μ L0所述缓冲剂为三羟甲基氨基甲烷缓冲液，其摩尔浓度为O.Olmol/L，其ρΗ值为 7. 5 7. 8 ；加入体积为0. 10 0· 30mL。所述平衡剂为体积浓度1. 0%的NaCl和摩尔浓度lmmol/L的EGTA，两者加入体积均为 0. 10 0· 15mL。所述保护剂为体积浓度0. 01%的蛋白胨和摩尔浓度10mg/L的淀粉酶，两者加入体积均为0. 10 0· 15mL。所述脱附剂为体积浓度0. 01%的焦磷酸钠和摩尔浓度10~6mol/L的吐温80 ；焦磷酸钠加入体积为0. 40 0. 60mL,吐温80加入体积为0. 20 0. 40mL。上述任一权利要求所述活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂的应用，向活性炭工艺出水中依次按规定量投加固定剂、缓冲剂、平衡剂、保护剂和脱附剂。针对活性炭工艺出水中炭附细菌的检测，添加特定的生物或化学药剂进行炭附细菌的脱附。由于多数细菌的粘附机制不同，故选择8种物质，通过研究确定了解吸附剂的组合方式、浓度梯度、投加次序，并与传统的均质化剂吸附技术进行了剂吸附效果的比较。具体技术方案如下
有益效果实验取得活性炭出水中的炭附细菌后，将其置入装有ImL无菌超纯水的离心管中。固定剂投加首先加入固定剂——戊二醛(C5H8O2) 6.5 μ L。戊二醛的主要作用为固定水相中的蛋白质，保证细胞质渗透，有效保存微细胞的结构特征。缓冲剂投加在上述试管中添加缓冲剂——三羟甲基氨基甲烷缓冲液(即Tris Buffer :0. 01mol/L,pH7. 5^7. 8)0.广0. 2mL，混合均勻。Tris Buffer 具有稳定的 ρΗ 缓冲能力，能长期保持溶液的PH值，维持炭附细菌的生存环境。平衡剂投加继续添加NaCl (1. 0%)Ummol/L的EGTA (即乙二醇双(2 氨乙基醚) 四乙酸)，两者投加量均为0. lmL。NaCl具有平衡电解质、维持渗透压的作用，有利于微生物体内蛋白质的包封。EGTA主要络合Ca2+，阻止其磷酸化反应，平衡金属盐浓度，抑制特定酶 (如蛋白质分解酶)的活性。保护剂添加蛋白胨(P印tone) (0. 01%)、淀粉酶(10mg/L)，两者投加量均为 0. lmL，并混合均勻。蛋白胨可以有效保护细胞，提供微生物生存的营养环境。淀粉酶可以降低底物溶液的粘度，适当增加微环境中营养物质的可消化性。脱附剂继续添加0. 01%的焦磷酸钠(Na4P2O7) 0. 4 mL、10、ol/L的吐温80 (即 TweenSO) 0.2mL，并混合均勻。焦磷酸钠已作为解絮剂应用于生物量测定的提取中，焦磷酸根离子(P2O7O对于微细分散的固体具有很强的分散能力，能促进细微、微量物质的均一混合。非离子型表面活性剂可以有效清除黏附物质、反转接触表面、改变相间界面性质，并且使分离作用力更集中有效。所有溶液均采用高温灭菌后的超纯水配制，使用前后均保存于4°C冰箱内。解吸附剂配制及添加过程中，所有使用的器皿均经过高温灭菌或紫外灯照射30min以上。该解吸附剂的组合以药剂的生化功能为基础，确定其添加顺序和剂量，实现了多种生化试剂的联合作用，炭附细菌的分离效果明显；试剂的取材方便，操作成本较为低廉， 其经济可行性较高；该药剂的使用以实验室的普通离心技术为基础，解析操作步骤简便易行，应用前景广泛。
具体实施例方式实施例1
实验在A水厂进行，水厂活性炭工艺的出水水质如表1。
表1 A水厂活性炭工艺出水水质
浊度温度高锰酸盐措数 H氨氣细菌总数(NTU)OC)Crng-L"1)ρπCmg-L"1)(CFU-mL"1)0.1-0.520—300.2-1.57.4-7.60.014.05450-1200
活性炭工艺运行参数为空床接触时间为1纩25min，气水联合反冲洗。活性炭的主要结构参数见表2。 表2 A水厂试验活性炭常规指标
水分强度装填密度碘值亚甲基蓝灰分粒径%%R-L1mg · g 1mg · g 1%mm系5.0彡90450飞 5085CT1100^ 1505~181. 5~0. 8
将分离得到的活性炭工艺出水中含炭附细菌的悬液1. OmL，加入到无菌离心管中。首先向上述离心管中加入固定剂戊二醛6.5yL，手摇混合均勻； 然后加入Tris缓冲液(0. Olmol/L, ρΗ7· 8) 0. 2mL，手动振荡混勻；
继续加入平衡剂NaCl (1. 0%) 0. ImL, EGTA (lmmol/L) 0. ImL,手动振荡混勻； 继续加入保护剂蛋白胨(0. 01%) 0. lmL、淀粉酶(10mg/L) 0. lmL，并混合均勻； 最后添加脱附剂焦磷酸钠(0. 01%)0. 4mL、吐温80 (ΙθΛιοΙ/L) 0. 2mL，并于蜗旋振荡器 150rpm转速下振荡30s混合均勻。将添加组合试剂后的离心管置入高速冷冻离心机进行微生物的脱附，物理工况选择转速20000rpm，离心3min，温度4°C。样品离心处理解吸附后，采用R2A培养基进行微生物培养移液枪吸取离心管中间水相0. anL，进行细菌总数培养与检测。结果表明，解吸附后的细菌数量比解吸附前平均增加1240CFU/L，平均解吸附增幅约15 30倍，见表3。表3 A水厂试验结果
权利要求
1.活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂，其特征在于由固定剂、缓冲剂、平衡剂、保护剂和脱附剂依次混合而得，各组成试剂的投加体积比为解吸附时样品液相体积与该试剂投加体积之比，所述固定剂为戊二醛，投加体积比为100:0. 65 ；缓冲剂为Tris缓冲液，投加体积比为5 10:1 ；平衡剂1为体积浓度1. 0%的NaCl，投加体积比为5 10:1 ；平衡剂2为摩尔浓度lmmol/L的EGTA，投加体积比为5 10:1 ；保护剂1为体积浓度0. 01%的蛋白胨，投加体积比为10^20:1 ；保护剂2为摩尔浓度10mg/L的淀粉酶，投加体积比为8 10:1 ；脱附剂1 为体积浓度0. 01%的焦磷酸钠，投加体积比为3(T40:1 ；脱附剂2为摩尔浓度10_6mol/L的吐温80，投加体积比为10 20:1。
2.根据权利要求1所述的活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂，其特征在于所述解吸附时样品液相为超纯水，根据离心管的容积，控制超纯水体积为1. (Tl. 5mL。
3.根据权利要求1所述的活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂，其特征在于所述固定剂为戊二醛，加入体积为6. 50 9. 75 μ L0
4.根据权利要求1所述的活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂，其特征在于所述缓冲剂为三羟甲基氨基甲烷缓冲液，其摩尔浓度为0. Olmol/L，其ρΗ值为7. 5^7. 8 ；加入体积为 0.10 0. 30mL。
5.根据权利要求1所述的活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂，其特征在于所述平衡剂为体积浓度1. 0%的NaCl和摩尔浓度lmmol/L的EGTA，两者加入体积均为 0. 1(Γθ. 15mL。
6.根据权利要求1所述的活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂，其特征在于所述保护剂为体积浓度0. 01%的蛋白胨和摩尔浓度10mg/L的淀粉酶，两者加入体积均为 0. 1(Γθ. 15mL。
7.根据权利要求1所述的活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂，其特征在于所述脱附剂为体积浓度0. 01%的焦磷酸钠和摩尔浓度ΙθΛιιοΙ/L的吐温80 ；焦磷酸钠加入体积为 0. 40 0. 60mL,吐温80加入体积为0. 20 0. 40mL。
8.上述任一权利要求所述活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂的应用，其特征在于向活性炭工艺出水中依次按规定量投加固定剂、缓冲剂、平衡剂、保护剂和脱附剂。
全文摘要
活性炭工艺出水中炭附细菌的解吸附剂及其应用，由固定剂、缓冲剂、平衡剂、保护剂和脱附剂依次混合而得。该解吸附剂的组合以药剂的生化功能为基础，确定其添加顺序和剂量，实现了多种生化试剂的联合作用，炭附细菌的分离效果明显；试剂的取材方便，操作成本较为低廉，其经济可行性较高；该药剂的使用以实验室的普通离心技术为基础，解析操作步骤简便易行，应用前景广泛。
文档编号C02F1/28GK102408141SQ20111022313
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者张健, 林涛, 王磊磊, 陈卫 申请人:河海大学