微生物絮凝剂及其在污水处理上的应用

[摘要]微生物絮凝剂是一种天然高分子絮凝剂，因其无毒、可生物降解、无二次污染等独特的性质而被广泛的应用于污水处理、给水工艺等。

　　[关键词]微生物絮凝剂污水处理应用

　　絮凝剂是用于将水中的溶质胶体或悬浮物颗粒形成絮状物沉淀的物质。分为无机絮凝剂和有机絮凝剂两类。

　　微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等生物发酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、元毒、无二次污染的水处理剂[1]。主要是细菌的荚膜和粘液质，包括蛋白质、糖类、脂类、纤维素、等高分子聚合物。能产生絮凝剂的微生物有细菌、放线菌、真菌以及藻类等，它们大量存在于土壤活性污泥中。

　　1微生物絮凝剂的研究进展

　　微生物絮凝剂的研究在我国起步较晚，山东大学的王镇通过设计实验从污泥中分离出高絮凝性菌株，此外，在我国微生物还有如下几方面的研究进展，中科院成都生物研究所分离到P.alcaligenes产生的絮凝剂，武汉城市建设学院通过设计实验得到普鲁兰絮凝剂[2]。台湾的邓德丰分离到C-62细菌产生的微生物絮凝剂，目前，国内微生物絮凝剂的研究还没有大规模生产，大多数停留在进行探索阶段。

　　2微生物絮凝剂的特点

　　（1）繁殖速度快，容易产生可遗传的变异。

　　（2）微生物絮凝剂对活性污泥的絮凝速度高

　　（3）微生物絮凝剂属天然生物高分子絮凝剂，安全无毒。

　　（4）絮凝后的残渣可被生物降解，不会影响水处理效果，对环境无害，不会造成二次污染[3]。

　　（5）微生物絮凝剂能处理的对象有活性污泥粉、河底沉积物、印染废水等[4]。

　　3微生物絮凝剂的絮凝机理

　　吸附架桥学说认为：絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范得华力，同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生“架桥”，从而形成一种网状的三维结构而沉淀下来。它可以解释大多数微生物絮凝剂所引起的絮凝现象[3-5]。电镜照片显示的聚合细菌间由细胞外聚合物搭桥相连，正是这些“桥”使细胞丧失了胶体的稳定性而紧密地聚合成凝聚体沉淀。

　　（1）当生物高分子絮凝剂所带电荷与颗粒带电性质相反时，颗粒之间的吸引力成为主要作用力，为絮凝剂的架桥提供了有利条件。

　　（2）当絮凝剂生物大分子浓度较低时，分子上的羧基、羟基、氨基等借助离子键、氢键和范德华力吸附其他胶体颗粒，通过架桥方式将2个或更多的微粒联在一起从而导致絮凝。

　　（3）当微生物絮凝剂从颗粒表面伸展到溶液的距离远远大于溶液中胶体颗粒间产生排斥力的有效作用范围时，架桥就会发生，从而形成一种三维网状结构的絮凝体。

　　4影响微生物絮凝剂絮凝性的因素

　　影响微生物絮凝剂活性和絮凝能力的因素很多[1、3、6-8]，主要包括絮凝剂的分子量、分子结构、温度、pH值以及被絮凝水的特征。

　　4.1絮凝环境的pH

　　絮凝环境pH的变化会影响微生物絮凝剂、悬浮颗粒及胶体颗粒表面电荷的性质、数量及中和电荷的能力。不同絮凝剂对pH值的适应能力不同，且同一絮凝剂对不同的目标物有不同的pH要求。

　　4.2温度

　　温度对絮凝活性影响较大，一方面温度升高会提高絮凝率；另一方面高温会使生物絮凝剂的空间结构改变，从而降低絮凝活性[6]。温度对絮凝活性的影响还与絮凝剂的成分密切相关，对于聚糖类絮凝剂，温度对蛋白质类絮凝剂的絮凝活性影响更大。

　　4.3金属离子的种类和浓度金属离子在絮凝行为中主要起助凝剂的作用。

　　一定浓度的金属离子可加强絮凝剂与胶体颗粒以离子键结合而提高絮凝效果[5]。

　　4.4絮凝剂投加量

　　微生物絮凝剂的使用投加量要适中，过少难以与悬浮颗粒充分结合，过多会阻碍胶体粒子和悬浮颗粒的脱稳。

　　5应用

　　5.1发酵工业废液处理

　　发酵工业废水中残存着大量的微生物，可以进一步作为饲料加工原料，传统的离心或者过滤的方法都是很耗能的过程，采用生物絮凝剂的方法较为经济简便[2]。

　　5.2食品工业废水的处理

　　微生物絮凝剂用于食品废水的处理，可达到满意的效果，如用微生物絮凝剂普鲁兰来处理味精生产废水，其COD和SS的去除率可达到40%左右，其浊度去除率可达90%。

　　5.3染料废水的脱色

　　染料废水是一种很难处理的工业废水，含有较难降解的有机物，而且成分复杂，色度高，染料分子若含有较多的亲水性基团，如-COOH、-OH等，则染料溶于废水中，亲水性基团含量较少则以疏水性微粒的形式悬浮于废水中，若分子量大，则以胶体形式分散在溶液中[2、5]。

　　5.4垃圾渗滤液的处理

　　通过试验对生物絮凝剂处理渗滤液的效果进行了比较、分析，在处理渗滤液方面有着较好的应用前景，其COD去除率40%，浊度去除率在95%以上[5]。

　　6微生物絮凝剂领域的发展趋势

　　利用现代基因分子等生物工程技术把获得的高效絮凝基因转化到可应用酶活化或能降解污染物的微生物中，找到微生物絮凝剂的最佳应用场所。将酶和激素等促进微生物生长的物质加载到常规絮凝剂上，实现生化与絮凝处理的有机结合，从而将微生物絮凝剂拓展到概念更广的生物絮凝剂研究范畴[3、6]。

　　参考文献

　　[1]张宇燕，穆军，朱秀华等.微生物絮凝剂（MBF）研究策略与技术进展[J].环境科学与技术，2012，35（6I）：106-111.

　　[2]谢雅静，杨劲峰，赵继红.微生物絮凝剂在废水处理中的应用现状研究[J].技术经济，2012，2：112-113.

　　[3]陈磊，戚雾，孙光逊等.微生物絮凝剂的研究现状与前景展望[J].2012：213-219.

　　[4]于荣丽，孙丽娜，孙铁珩.微生物絮凝剂絮凝机理的研究概况及例证[J].安全与环境学报，2012，12（1）：24-26.

　　[5]施春阳，刘兵昌.微生物絮凝剂的研究和应用进展[J].污染防治技术，2013，26（3）：48-51.

　　[6]徐放，李礼，余荣升.微生物絮凝剂去除COD能力及影响因素研究[J].江苏农业科学，2011，39（3）：512-514.

　　[7]王琴，杨劲峰，赵继红.微生物絮凝剂在废水处理中的应用研究[J].广州化工，2013，41（12）：46-48.

　　[8]邱军强，乐韵，郑文炳等.微生物絮凝剂在养殖废水处理中的应用[J].生物学杂志.2011， 28（6）：98-101.

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