MBF在濕地水質(zhì)治理中應(yīng)用前景展望

趙玉恒，董希文，閆敦梁，韓勤

(1.黑龍江省森林與環(huán)境科學(xué)研究院，黑龍江 齊齊哈爾161005；2.哈爾濱市林業(yè)科學(xué)研究院，黑龍江 哈爾濱150029)

如果說水是濕地生命之源，無疑水質(zhì)則是該生命之源的最為重要的根本。目前，我國濕地水質(zhì)都不同程度地存在著污染問題，隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，對濕地水質(zhì)治理力度也在逐漸加大。目前，絮凝劑直接在天然濕地水質(zhì)治理上尚未得到廣泛應(yīng)用，但已經(jīng)通過廢水處理、污泥處理和乳化液油水分離等實(shí)際應(yīng)用，間接地改善了濕地水質(zhì)。

1 絮凝及絮凝劑簡述

1.1 濕地水體

眾所周知，濕地水體中含有很多雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在水體中主要以膠體形式存在著。膠體具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，其主要原因就是膠體中的懸浮膠體顆粒及溶膠表面大多帶有同性的相斥電荷而分散穩(wěn)定，不互相聚集，從而使水質(zhì)長期混濁不清。

1.2 絮凝及絮凝劑

絮凝是在水體中投加大量或過量絮凝劑后脫穩(wěn)，使膠體顆粒直接或間接的相互凝聚，生成“絮狀”的大顆粒而進(jìn)行卷掃、沉淀分離的過程。絮凝劑可以使膠體顆粒絮凝成較大顆粒，形成絮狀沉淀，使水質(zhì)變得清澈，從而改善水質(zhì)的物質(zhì)。

1.3 絮凝劑種類

絮凝劑的分類方法很多，有的是根據(jù)分子量的高低，有的是根據(jù)官能團(tuán)的特性及官能團(tuán)電離后的性質(zhì)。通常是根據(jù)絮凝劑組成的不同，將其分為無機(jī)絮凝劑、有機(jī)絮凝劑和生物絮凝劑，如表1[1]。

表1 絮凝劑的種類

2 MBF(微生物絮凝劑)

2.1 MBF的特點(diǎn)

2.1.1 高效性 MBF的高效性是通過與現(xiàn)在常用的傳統(tǒng)絮凝劑進(jìn)行常規(guī)的絮凝效果比較和絮凝沉淀物是否容易過濾清除來體現(xiàn)的。有人曾在相同條件下、采用與傳統(tǒng)絮凝劑劑量相同的MBF進(jìn)行絮凝效果對比試驗(yàn)，結(jié)果如表2[1]。

表2 三類絮凝劑絮凝效果比較

2.1.2 無毒性 在我國有人對某種MBF進(jìn)行過毒性試驗(yàn)，試驗(yàn)證明無急毒反應(yīng)。未進(jìn)行試驗(yàn)而已經(jīng)應(yīng)用的其他種類的MBF也沒有發(fā)現(xiàn)有毒性反應(yīng)[1]。

2.1.3 無二次污染 相關(guān)研究表明，傳統(tǒng)的絮凝劑大部分為人工合成的，使用后會對某些生物具有毒性或腐蝕性，甚至影響人類健康，而MBF由于其具有能夠自行降解可生化性而無二次污染，其良好的環(huán)保特性是其他絮凝劑所無法比擬的。

2.1.4 用途廣泛 實(shí)踐證明，MBF的應(yīng)用對象十分廣泛，幾乎無處不能應(yīng)用，且均會收到良好的絮凝效果，絕大多數(shù)MBF絮凝效果幾乎不受離子強(qiáng)度、pH值及溫度的影響[1]，而其他種類絮凝劑的應(yīng)用會受到某些環(huán)境因子的限制，因此，MBF的實(shí)用價值相對更為廣泛。

2.2 構(gòu)成MBF的主要微生物種類

常見一些能產(chǎn)生MBF的微生物主要有以下幾種，如表3[1]。

表3 構(gòu)成MBF的主要微生物

3 MBF的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 發(fā)展現(xiàn)狀

我國有關(guān)MBF的研究起步較晚，直接從事此類研究的科研院所屈指可數(shù)。雖然在某些方面取得了比較好的效果，但現(xiàn)階段還主要停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段[2]，要實(shí)現(xiàn) MBF的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和普及應(yīng)用，還有很遠(yuǎn)的距離。值得欣慰的是，人們對環(huán)境保護(hù)意識日益增強(qiáng)，國家保護(hù)濕地，對水質(zhì)治理力度空前加大，客觀上促進(jìn)了MBF的研究和應(yīng)用快速發(fā)展。

3.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，MBF直接在天然濕地水質(zhì)治理上尚未得到廣泛應(yīng)用，但在濕地的水質(zhì)治理上的巨大應(yīng)用前景正逐步凸顯，已經(jīng)通過廢水處理、污泥處理和乳化液油水分離等實(shí)際應(yīng)用，間接地改善了濕地水質(zhì)。

3.2.1 廢水處理 有很多有機(jī)廢水較難處理，且采用比較傳統(tǒng)的絮凝劑處理后會造成二次污染，而采用MBF對廢水進(jìn)行處理，實(shí)踐證明，不僅去除率較高，還克服了對水的再次污染，效果十分理想。此外也可以對制陶廠、水泥廠、餐飲或洗滌等生產(chǎn)和生活污水進(jìn)行處理。

利用能夠產(chǎn)生MBF的某種微生物培養(yǎng)物可以將某些有毒或有害物質(zhì)從其乳化液中分離出來，以便及時有效地加以清除。大多數(shù)MBF一方面對廢水懸浮物(SS)有優(yōu)良的澄清除濁效果，因此廢水中懸浮物的去除是MBF的主要功能之一。另一方面對可溶性染料廢水有較理想的脫色作用，而其他有機(jī)或無機(jī)絮凝劑基本無效，因而MBF具有很大的開發(fā)和應(yīng)用潛力，是當(dāng)今最具希望的絮凝劑，具有廣泛的研究空間和發(fā)展空間。

3.2.2 物質(zhì)提純和重金屬離子分離與選礦 金屬廢水中許多金屬離子具有生物毒性，在食物鏈中易累積，大量排放金屬廢水不僅會危害人體健康，也會使其中的稀有金屬和貴重金屬白白流失。研究表明，MBF不僅具有廣譜的絮凝特性，對某些礦物也同時具有選擇絮凝的作用。也可用于礦物篩選，且成本很低。

4 MBF的發(fā)展趨勢和應(yīng)用前景展望

4.1 MBF的發(fā)展趨勢

MBF具有無機(jī)絮凝劑和合成有機(jī)絮凝劑所無法比擬的環(huán)保優(yōu)點(diǎn)，充分顯示出其在水質(zhì)治理方面的特性和優(yōu)勢，因而具有較廣闊的發(fā)展前景，將來具有取代傳統(tǒng)絮凝劑的巨大潛力。其在以后的研究和應(yīng)用中將主要有以下幾種趨勢。

4.1.1 根據(jù)不同的水質(zhì)類型，尋找出可作為MBF的微生物種類，以實(shí)現(xiàn)治理的精準(zhǔn)性。

4.1.2 根據(jù)相同或相近的水質(zhì)類型，培養(yǎng)出更加高產(chǎn)高效的MBF菌株，以實(shí)現(xiàn)治理的高效性。

4.1.3 尋找廉價碳源、氮源，優(yōu)化選育條件，降低成本，以實(shí)現(xiàn)MBF的工業(yè)化生產(chǎn)。

4.1.4 探討與無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)絮凝劑間優(yōu)勢互補(bǔ)。

4.2 MBF在濕地水質(zhì)治理方面及發(fā)展經(jīng)濟(jì)應(yīng)用前景展望

4.2.1 濕地水質(zhì)治理方面 影響濕地水質(zhì)的因素很多，問題也比較復(fù)雜，但主要原因存在于2個方面：生活用水方面和生產(chǎn)用水方面。在生活用水方面，經(jīng)常用明礬或漂白粉改善水質(zhì)，此類作法均可造成不同程度的水質(zhì)二次污染。據(jù)報道，鋁離子濃度較高的飲用水是導(dǎo)致老年癡呆病的主要原因，長期使用，會影響身體健康?？梢岳肕BF的可生物降解性和安全性對生活用水(尤其是食品加工用水和飲用水)進(jìn)行水質(zhì)純凈處理，既避免了使用傳統(tǒng)絮凝劑給人造成的健康威脅，也使處理后的生活用水更加安全。在生產(chǎn)用水方面，大量工業(yè)廢水未被處理或處理不當(dāng)，直接排入河流中?？梢酝ㄟ^利用MBF對廢水進(jìn)行絮凝、乳化液油水分離或有用物質(zhì)的提純，達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行排放?？傊梢酝ㄟ^利用MBF良好的絮凝、分離、提純、易降解、無二次污染、受應(yīng)用環(huán)境影響較小等特性對生活和生產(chǎn)2方面的廢水進(jìn)行處理，間接地保護(hù)濕地水質(zhì)。隨著MBF的不斷研發(fā)，生產(chǎn)成本的大幅度降低，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)，也可直接用于濕地水質(zhì)的治理。

4.2.2 發(fā)展經(jīng)濟(jì)方面 隨著全球性缺水和水質(zhì)污染的加劇，無論是生產(chǎn)用水和生活用水正變得日益緊張和不夠安全，水質(zhì)治理迫在眉睫。因而率先更多地尋找并篩選出可作為MBF的微生物種類和高產(chǎn)高效菌株，尋找出廉價碳源、氮源和優(yōu)化選育條件，探索出與傳統(tǒng)絮凝劑(無機(jī)或有機(jī)絮凝劑)結(jié)合使用的組合和比例，有針對性地進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化產(chǎn)，必將獲得巨大的經(jīng)濟(jì)利益，有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。

[1]生物絮凝劑與絮凝技術(shù)[M].北京：化學(xué)工程出版社，環(huán)境科學(xué)與工程出版中心，2004

[2]張志強(qiáng)，余瑩.林波微生物絮凝劑的研究概況和發(fā)展趨勢[J].江西科學(xué)，2001，21，(2)：136