微生物絮凝劑及其在污水處理上的應用

李楠

[摘要]微生物絮凝劑是一種天然高分子絮凝劑，因其無毒、可生物降解、無二次污染等獨特的性質(zhì)而被廣泛的應用于污水處理、給水工藝等。

[關鍵詞]微生物絮凝劑 污水處理 應用

[中圖分類號] X52 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-338-1

絮凝劑是用于將水中的溶質(zhì)膠體或懸浮物顆粒形成絮狀物沉淀的物質(zhì)。分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類。

微生物絮凝劑是一類由微生物或其分泌物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，它是利用微生物技術，通過細菌、真菌等生物發(fā)酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、元毒、無二次污染的水處理劑[1]。主要是細菌的莢膜和粘液質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、糖類、脂類、纖維素、等高分子聚合物。能產(chǎn)生絮凝劑的微生物有細菌、放線菌、真菌以及藻類等，它們大量存在于土壤活性污泥中。

1微生物絮凝劑的研究進展

微生物絮凝劑的研究在我國起步較晚，山東大學的王鎮(zhèn)通過設計實驗從污泥中分離出高絮凝性菌株，此外，在我國微生物還有如下幾方面的研究進展，中科院成都生物研究所分離到P.alcaligenes產(chǎn)生的絮凝劑，武漢城市建設學院通過設計實驗得到普魯蘭絮凝劑[2]。臺灣的鄧德豐分離到C-62細菌產(chǎn)生的微生物絮凝劑，目前，國內(nèi)微生物絮凝劑的研究還沒有大規(guī)模生產(chǎn)，大多數(shù)停留在進行探索階段。

2微生物絮凝劑的特點

（1）繁殖速度快，容易產(chǎn)生可遺傳的變異。

（2）微生物絮凝劑對活性污泥的絮凝速度高

（3）微生物絮凝劑屬天然生物高分子絮凝劑，安全無毒。

（4）絮凝后的殘渣可被生物降解，不會影響水處理效果，對環(huán)境無害，不會造成二次污染[3]。

（5）微生物絮凝劑能處理的對象有活性污泥粉、河底沉積物、印染廢水等[4]。

3微生物絮凝劑的絮凝機理

吸附架橋學說認為：絮凝劑大分子借助離子鍵、氫鍵和范得華力，同時吸附多個膠體顆粒，在顆粒間產(chǎn)生“架橋”，從而形成一種網(wǎng)狀的三維結構而沉淀下來。它可以解釋大多數(shù)微生物絮凝劑所引起的絮凝現(xiàn)象[3-5]。電鏡照片顯示的聚合細菌間由細胞外聚合物搭橋相連，正是這些“橋”使細胞喪失了膠體的穩(wěn)定性而緊密地聚合成凝聚體沉淀。

（1）當生物高分子絮凝劑所帶電荷與顆粒帶電性質(zhì)相反時，顆粒之間的吸引力成為主要作用力，為絮凝劑的架橋提供了有利條件。

（2）當絮凝劑生物大分子濃度較低時，分子上的羧基、羥基、氨基等借助離子鍵、氫鍵和范德華力吸附其他膠體顆粒，通過架橋方式將2個或更多的微粒聯(lián)在一起從而導致絮凝。

（3）當微生物絮凝劑從顆粒表面伸展到溶液的距離遠遠大于溶液中膠體顆粒間產(chǎn)生排斥力的有效作用范圍時，架橋就會發(fā)生，從而形成一種三維網(wǎng)狀結構的絮凝體。

4影響微生物絮凝劑絮凝性的因素

影響微生物絮凝劑活性和絮凝能力的因素很多[1、3、6-8]，主要包括絮凝劑的分子量、分子結構、溫度、pH值以及被絮凝水的特征。

4.1絮凝環(huán)境的pH

絮凝環(huán)境pH的變化會影響微生物絮凝劑、懸浮顆粒及膠體顆粒表面電荷的性質(zhì)、數(shù)量及中和電荷的能力。不同絮凝劑對pH值的適應能力不同，且同一絮凝劑對不同的目標物有不同的pH要求。

4.2溫度

溫度對絮凝活性影響較大，一方面溫度升高會提高絮凝率；另一方面高溫會使生物絮凝劑的空間結構改變，從而降低絮凝活性[6]。溫度對絮凝活性的影響還與絮凝劑的成分密切相關，對于聚糖類絮凝劑，溫度對蛋白質(zhì)類絮凝劑的絮凝活性影響更大。

4.3金屬離子的種類和濃度金屬離子在絮凝行為中主要起助凝劑的作用。

一定濃度的金屬離子可加強絮凝劑與膠體顆粒以離子鍵結合而提高絮凝效果[5]。

4.4絮凝劑投加量

微生物絮凝劑的使用投加量要適中，過少難以與懸浮顆粒充分結合，過多會阻礙膠體粒子和懸浮顆粒的脫穩(wěn)。

5應用

5.1發(fā)酵工業(yè)廢液處理

發(fā)酵工業(yè)廢水中殘存著大量的微生物，可以進一步作為飼料加工原料，傳統(tǒng)的離心或者過濾的方法都是很耗能的過程，采用生物絮凝劑的方法較為經(jīng)濟簡便[2]。

5.2食品工業(yè)廢水的處理

微生物絮凝劑用于食品廢水的處理，可達到滿意的效果，如用微生物絮凝劑普魯蘭來處理味精生產(chǎn)廢水，其COD和SS的去除率可達到40%左右，其濁度去除率可達90%。

5.3染料廢水的脫色

染料廢水是一種很難處理的工業(yè)廢水，含有較難降解的有機物，而且成分復雜，色度高，染料分子若含有較多的親水性基團，如-COOH、-OH等，則染料溶于廢水中，親水性基團含量較少則以疏水性微粒的形式懸浮于廢水中，若分子量大，則以膠體形式分散在溶液中[2、5]。

5.4垃圾滲濾液的處理

通過試驗對生物絮凝劑處理滲濾液的效果進行了比較、分析，在處理滲濾液方面有著較好的應用前景，其COD去除率40%，濁度去除率在95%以上[5]。

6微生物絮凝劑領域的發(fā)展趨勢

利用現(xiàn)代基因分子等生物工程技術把獲得的高效絮凝基因轉化到可應用酶活化或能降解污染物的微生物中，找到微生物絮凝劑的最佳應用場所。將酶和激素等促進微生物生長的物質(zhì)加載到常規(guī)絮凝劑上，實現(xiàn)生化與絮凝處理的有機結合，從而將微生物絮凝劑拓展到概念更廣的生物絮凝劑研究范疇[3、6]。

參考文獻

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[2]謝雅靜，楊勁峰，趙繼紅.微生物絮凝劑在廢水處理中的應用現(xiàn)狀研究[J].技術經(jīng)濟，2012，2：112-113.

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