微生物絮凝劑在水處理工程中的應(yīng)用研究

鄭晨　張東曉　龍盼

摘 要：介紹了微生物絮凝劑的作用機(jī)理與應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)影響微生物絮凝劑絮凝能力的因素進(jìn)行了探討。對(duì)微生物絮凝劑的應(yīng)用情況、發(fā)展瓶頸以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析

關(guān)鍵字：微生物絮凝劑；水處理

0 前言

絮凝技術(shù)是水處理工程中的一個(gè)重要組成部分，可用于去除水中細(xì)小懸浮物和膠體污染物質(zhì)。傳統(tǒng)絮凝劑具有低生產(chǎn)成本和高絮凝性而被廣泛應(yīng)用，但因其易造成二次污染，目前在許多領(lǐng)域的使用已被制約。微生物絮凝劑是通過生物發(fā)酵、抽提、精制而得到的一種新型、高效、無(wú)毒、廉價(jià)的水處理劑，不但沒有傳統(tǒng)絮凝劑的上述缺點(diǎn)， 而且還具有安全、高效、可生物降解、不污染環(huán)境等特點(diǎn)。

1 微生物絮凝劑的分類

目前微生物絮凝劑主要有4種類型：①直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑，一些存在于土壤、污泥中的細(xì)菌、霉菌、放線菌、酵母菌、真菌及藻類等；②細(xì)胞微生物細(xì)胞壁提取物，如酵母細(xì)胞壁葡萄糖，甘露聚糖、蛋白質(zhì)和N一乙酰葡萄糖胺等；③微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物，細(xì)胞代謝產(chǎn)物主要是多糖、蛋白質(zhì)、脂類等，這些是主要具有絮凝作用的物質(zhì)；④克隆技術(shù)獲得的絮凝劑，克隆絮凝基因能夠在降解多種底物的同時(shí)產(chǎn)生絮凝劑。能產(chǎn)生絮凝劑的微生物種類很多， 迄今為止， 已發(fā)現(xiàn)的具有絮凝性的微生物多達(dá)50種以上。

2 影響微生物絮凝劑絮凝能力的因素

2.1 微生物本身的特性

微生物絮凝劑中含有的氨基、羥基、胺基等親水活性基團(tuán)是影響其絮凝效果的主要因素，此外絮凝效果還受分子形狀、分子量等因素影響。微生物絮凝性能主要由遺傳因素決定，不同的菌種具有不同的絮凝能力。

2.2 溫度

研究表明.溫度可以直接影響微生物絮凝劑表面的活性基團(tuán)。進(jìn)而影響絮凝劑的絮凝能力。適當(dāng)升溫可提高膠粒運(yùn)動(dòng)速度，從而能加快絮凝進(jìn)程。但高溫會(huì)使MBFs變性，空間結(jié)構(gòu)改變，某些活性基團(tuán)不再與懸浮顆粒結(jié)合，而使其絮凝活性下降。

2.3 無(wú)機(jī)金屬離子

適當(dāng)濃度的金屬離子可以促進(jìn)絮凝劑分子與懸浮顆粒以離子鍵結(jié)合。在高離子強(qiáng)度下，大量離子占據(jù)了絮凝劑活性位點(diǎn)，把絮凝劑與固體懸浮顆粒隔開而抑制絮凝。金屬離子的價(jià)態(tài)對(duì)絮凝劑的活性也有直接的影響，通常情況下，1價(jià)金屬離子無(wú)法提高絮凝劑活性，2價(jià)金屬離子可以起到適當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)作用，3價(jià)金屬離子則有較強(qiáng)的促進(jìn)作用，目前常用2價(jià)金屬離子如Ca2+、Mg2+ 等作助凝劑。

2.4 絮凝劑投加量

微生物絮凝劑在使用時(shí)都有最適投加量。絮凝劑的最佳加入量大約是固體顆粒表面吸附高分子化合物達(dá)到飽和時(shí)的一半吸附量，此時(shí)高分子在固體粒子上架橋幾率最大。通常，每升廢液中MBFs 的投加量常控制在30mL/L 左右。

3 微生物絮凝劑的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 富營(yíng)養(yǎng)化水體的處理

利用微生物絮凝劑處理富營(yíng)養(yǎng)化水體可以達(dá)到一定的效果，。黃玉柳等研從食用菌廢棄物土壤中分離篩選出一株絮凝劑高產(chǎn)菌F00，并對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化湖水進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：在最佳培養(yǎng)基條件下培養(yǎng)得到的微生物絮凝劑可將富營(yíng)養(yǎng)化湖水COD去除率達(dá)70%，相當(dāng)于湖水澄清度提高70%，固形物去除率達(dá)62%。效果非常明顯。

3.2 廢水脫色處理

印染廢水具有色度高、成分復(fù)雜、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)，并且含有表面活性劑.嚴(yán)重影響水的出水水質(zhì)。莊源益等[7]篩選出6 株對(duì)水中染料有較好絮凝作用的菌株， 用其培養(yǎng)液進(jìn)行了試驗(yàn)。用NAT 型生物絮凝劑處理直接黑染料生產(chǎn)廢水，其脫色率可達(dá)60%。

3.3 污泥沉降性能的改善

活性污泥處理系統(tǒng)的效率通常因沉降性能變差而降低。微生物絮凝劑能有效地改善污泥的沉降性能， 防止污泥解絮， 提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。

4 微生物絮凝劑的研究發(fā)展瓶頸

雖然微生物絮凝劑有著很多常規(guī)絮凝劑無(wú)法相比的優(yōu)點(diǎn)，但目前微生物絮凝劑的發(fā)展還存在很多問題：一、微生物絮凝劑雖然種類繁多，但每種絮凝劑的應(yīng)用范圍較窄，無(wú)法實(shí)現(xiàn)處理對(duì)象的廣泛性沉淀和降解；二、微生物絮凝劑產(chǎn)品使用量巨大，但產(chǎn)量低、穩(wěn)定性差、不易儲(chǔ)存，增加了工業(yè)化生產(chǎn)的難度；三、生產(chǎn)成本高限制了其大規(guī)模生產(chǎn)，成為制約微生物絮凝劑發(fā)展的關(guān)鍵因素；第四，針對(duì)微生物絮凝劑的復(fù)配研究仍處于初級(jí)階段，復(fù)配手段不成熟，產(chǎn)品運(yùn)行不穩(wěn)定。

5 微生物絮凝劑的發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)微生物絮凝劑發(fā)展存在的瓶頸，今后可從以下幾方面進(jìn)一步研究：① 優(yōu)化微生物絮凝劑產(chǎn)品的提取方法及儲(chǔ)存條件。開發(fā)出新的簡(jiǎn)便高效的微生物絮凝劑提純方法。② 開發(fā)復(fù)合型微生物絮凝劑。將化學(xué)絮凝劑與微生物絮凝劑復(fù)配，使其絮凝特性得到提高，既降低了化學(xué)絮凝劑用量又克服了微生物絮凝劑作用的單一性。③ 開發(fā)新型高效微生物絮凝劑。利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建基因工程菌，使其具有雙親的優(yōu)良性狀，不但可以大幅提高絮凝劑產(chǎn)量，而且更具有穩(wěn)定的絮凝能力。④ 進(jìn)一步研究絮凝機(jī)理。從不同角度深入研究微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理，探討不同的微生物絮凝劑對(duì)不同類型的污（ 廢） 水的作用原理，以指導(dǎo)開發(fā)出更具有針對(duì)性的新型高效微生物絮凝劑。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

鄭晨（1993-），男，河南省商丘市人，本科學(xué)歷，就讀于鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，從事水污染控制技術(shù)及環(huán)境規(guī)劃研究。

張東曉（1989-），男，河南省濮陽(yáng)市人，本科學(xué)歷，就讀于鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院。

龍盼（1992-），女，四川省德陽(yáng)市人，本科學(xué)歷，就讀于鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院。