微生物絮凝劑在污水處理中的應(yīng)用

更新時間：2013-03-01 10:31 來源：遵義師范學(xué)院學(xué)報作者: 閱讀：2125

摘要：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和城市化水平的不斷提高,，污水的排放量也日漸增加,。污水處理方法很多，微生物絮凝劑由于具有活性高,、易生物降解,、安全無害、無污染等特點倍受關(guān)注,。文章介紹了目前對微生物絮凝劑的相關(guān)研究及其在污水處理中的具體應(yīng)用,。

關(guān)鍵詞：微生物絮凝劑；絮凝機理,；污水處理

目前,，農(nóng)業(yè),、工業(yè)以及城市生活所排放的污水已成為當(dāng)今污水的三大主要來源。隨著全球污水排放量不斷增大,，人們試圖尋找更為有效的解決方案。其中,，絮凝技術(shù)作為眾多水處理技術(shù)當(dāng)中較為經(jīng)濟,、簡便的一種而廣受人們的青睞,。無機和有機高分子絮凝劑是我國長期研制和應(yīng)用的兩類化學(xué)絮凝劑,，這兩類絮凝劑都以其各自的優(yōu)勢在不同領(lǐng)域發(fā)揮作用。然而,，這兩類污水處理技術(shù)在使用過程中都會給人類的身體健康以及生態(tài)環(huán)境帶來許多不良影響[1],。無機絮凝劑絮凝速度快，形成的礬花比重大,，且易降沉,，但會給被處理液帶入鋁,、鐵等大量無機離子,，人體攝入過量的鋁離子,，有可能引發(fā)老年癡呆癥等一系列疾病,。腐蝕性強是鐵鹽類絮凝劑在使用時的最大問題,，會縮短設(shè)備的使用壽命，且會給被處理水帶來顏色,。有機高分子絮凝劑絮凝速度比無機絮凝劑更快,，且在投加量、分離過程,、適應(yīng)性等方面都更具優(yōu)勢，但由于有些高分子絮凝劑單體本身具有毒性,，甚至其水解或者降解產(chǎn)物也具有毒性（如聚丙烯酰胺單體）,。因此研究者致力尋找高效、安全,、不污染環(huán)境的絮凝劑,，以滿足污水處理過程中絮凝劑使用安全與減少二次污染的要求。與化學(xué)絮凝劑相比而突顯出來的優(yōu)越性使得微生物絮凝劑迅速發(fā)展起來,，其無二次污染的突出優(yōu)點更是引起了眾多研究者的關(guān)注,，開發(fā)前景廣闊,。

1 微生物絮凝劑

微生物絮凝劑（MBF）是由微生物產(chǎn)生的有絮凝活性的次生代謝產(chǎn)物，是一類可使液體中不易沉降的固體懸浮顆粒凝聚,、沉淀的物質(zhì)[2]。微生物絮凝劑主要包括[3,，4]：利用微生物細胞的絮凝劑（如土壤,、活性污泥中分離篩選得到的放線菌、細菌等）,、利用微生物細胞壁提取物的絮凝劑（如提取酵母細胞壁得到的蛋白質(zhì),、葡聚糖、甘露聚糖等）,、利用微生物細胞代謝產(chǎn)生的絮凝劑（如細菌的莢膜和粘液）和利用克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑,。按化學(xué)組成不同可將其分為：糖蛋白、纖維素,、蛋白質(zhì),、脂肪、核酸等[5],。文獻[6]報道：細菌,、真菌、放線菌和藻類等具有絮凝作用的微生物已逾30 種,，它們產(chǎn)生的絮凝劑當(dāng)中,，最具代表性的有以下三種[7]：絮凝劑AJ7002（Nakamura J．于1976 年利用醬油曲霉研制生產(chǎn)）；絮凝劑PF101（H．Takagi 于1985 利用擬青霉素研制生產(chǎn)）,；絮凝劑NOC-1（R．Kurane 等人于1986 年利用紅平紅球菌研制生產(chǎn)）,。

2 微生物絮凝劑的特點

（1）高效性：在兩者用量相同的情況下，微生物絮凝劑的絮凝速度大于常規(guī)絮凝劑,，并且其絮凝物采取過濾等比較簡單的操作即可除去（如：紗布過濾）[8],。（2）安全無毒性：已被運用于某些安全性要求較高的生產(chǎn)領(lǐng)域，如：醫(yī)藥行業(yè)和食品行業(yè),。（3）無二次污染：微生物絮凝劑本身以及其絮凝后產(chǎn)生的絮凝物質(zhì)都具有較強的可生化性,，比常規(guī)絮凝劑更易被微生物降解，在絮凝前后都不會產(chǎn)生二次污染,。（4）用途廣泛：微生物絮凝劑的應(yīng)用范圍非常廣泛,，使用微生物絮凝劑處理廢水已涉足工業(yè)、礦業(yè),、畜牧業(yè),、建筑業(yè)等眾多行業(yè)，且在絮凝和脫色方面比常規(guī)使用的各類絮凝劑有更為突出的處理效果,。（5）投放量相對少：處理等量污水時,，在用量少于常規(guī)絮凝劑的情況下,，可達到相同的處理效果[9]。

3 微生物絮凝劑的絮凝機理

隨著微生物絮凝劑絮凝機理研究的不斷深入,，研究者對微生物絮凝劑的絮凝機理提出了不同的假說,。受到眾多研究者認(rèn)可的是橋聯(lián)學(xué)說，其包括以下三個作用,。

（1）吸附架橋作用：在離子鍵,、氫鍵和范德華力的作用下，水中的微生物絮凝劑可同時與其周圍較近的多個懸浮物相結(jié)合形成架橋,，從而得到絮體[10],。

（2）電中和作用：當(dāng)微生物絮凝劑所帶電荷符號與懸浮微粒表面所帶電荷符號相反時，在相反電荷的粒子之間則會發(fā)生電中和作用,，這樣可有效減少微生物絮凝劑與懸浮微粒之間的靜電斥力從而增強絮凝吸引力,，使得顆粒彼此之間更能充分接近，在絮凝過程中更容易凝聚在一起[11],。

（3）卷掃作用：在絮凝吸附結(jié)束之后得到的絮體（三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）會在重力的作用下不斷下沉。由于絮體的結(jié)構(gòu)像一張網(wǎng),，因此會在下沉的過程中網(wǎng)捕水中的膠體顆粒而沉降,，從而完成微生物絮凝劑絮凝的整個過程[12]。

4 微生物絮凝劑的實際應(yīng)用

微生物絮凝劑作為一種高效,、安全,、用量少、適用范圍廣的新型水處理技術(shù),，在處理高濃度有機廢水,、建材廢水、改善活性污泥降沉性能及印染廢水脫色等方面都有較為突出的效果,。從目前國內(nèi)外對微生物絮凝劑應(yīng)用的研究來看,，在高濃度難降解廢水的除濁、脫色等方面具有獨特的處理效果,。

4．1 處理印染廢水

染料廢水不僅在色度方面明顯高于一般廢水,，其所含成分比一般廢水更為復(fù)雜，且還含有多種難于被微生物降解的物質(zhì)因而可生化性較弱,。而目前常用的無機,、有機高分子絮凝劑對此類廢水中有色物質(zhì)的去除效果并不十分理想。莊源益[13]等篩選出6株菌株（代號為NAT-1 至NAT-6）對水溶液中幾種典型的染料進行絮凝實驗,，在NAT 型生物絮凝劑絮凝中加入5mL 10％CaCl2 溶液后,，活性艷藍染料的脫色率最高可達65％左右。胡筱敏[14]等在處理硫化染料廢水時使用未添加助凝劑的MBF A-9,，在投加劑量僅為0．1mol／L 時,，可使光密度（OD590）從處理前的1．89 降為處理后的0．015,，處理效率為99．2％，脫色率也可達99．2％,。

4．2 處理食品工業(yè)廢水

陶濤[15]等使用味精廠的生產(chǎn)廢水進行絮凝實驗,。在未調(diào)節(jié)被處理水pH 值的情況下用微生物絮凝劑普魯蘭對廢水進行處理，在最佳投加劑量300mg／L時,，廢水的COD（由36320mg／L 降至22277mg／L）去除率為38．7％,，SS（懸浮固態(tài)顆粒）去除率最高可達到44．6％，濁度去除率可達99％以上,。鄧述波[16]等使用淀粉廠產(chǎn)生的麩質(zhì)水（也被稱為黃漿水廢水）進行絮凝實驗,。與目前常使用的絮凝劑（聚鋁與聚丙烯酰胺）相比，所使用的微生物絮凝劑（絮凝劑產(chǎn)生菌A-9 產(chǎn)生）在懸濁物的除去,、沉降速度方面具有明顯的優(yōu)勢,。經(jīng)絮凝沉降處理后的廢水COD（由6222mg／L降至1962mg／L）去除率為70．52％，SS （由2145mg／L降至310mg／L）去除率達到93．59％,。陳燁[17]等使用啤酒廠的生產(chǎn)廢水進行絮凝實驗,。在最佳處理工藝條件下，直接使用硅酸鹽細菌GY03 菌株產(chǎn)生的微生物絮凝劑對廢水進行處理,，廢水中各指標(biāo)值都有所下降,，BOD （由761mg／L 降至172mg／L）去除率為77．40％，COD（由1479mg／L 降至436mg／L）去除率為70．52％,，SS 去除率達到93．59％,。

4．3 處理高濃度有機廢水

高濃度有機廢水主要來自于造紙、畜牧等行業(yè),。畜產(chǎn)廢水所含總有機碳（TOC）和總氮（TN）濃度較高,。目前，大部分畜產(chǎn)廢水都是直接排放到環(huán)境中,，因而造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,。李兆龍[18]等人在使用的微生物絮凝劑NOC-1 中添加鈣離子后，用其處理畜產(chǎn)廢水10min,，TOC（由8200 mg／L 降至2980 mg／L）去除率為63．7％,。TN（從420 mg／L 下降為215 mg／L）去除率為49％，廢水OD660 值從15．7 降為0．85,，處理率為94．6％,。沈榮輝[19]等分別考察了三種絮凝劑（微生物絮凝劑、聚丙烯酸鈉,、微生物絮凝劑＋聚丙烯酸鈉）在最佳絮凝條件下對味精廢水進行預(yù)處理的效果,，從實驗數(shù)據(jù)上看，與聚丙烯酸鈉相比微生物絮凝劑具有更好的絮凝效果，將微生物絮凝劑與少量SPA（聚丙烯酸鈉）混合后,，COD（由47500mg／L 降至20900mg／L）去除率達56％,，使味精廢水的預(yù)處理效果得到了進一步的提高。

4．4 在活性污泥處理廢水中的應(yīng)用

在使用活性污泥處理廢水時,，常常因活性污泥的沉降性能變差而影響到整個處理系統(tǒng)的效率,，這已經(jīng)成為使用活性污泥處理廢水時最難解決的問題之一。文獻[7]指出,，將微生物絮凝劑NOC-1 添加到已膨脹的活性污泥中,，可使SVI（污泥體積指數(shù)）明顯降低，從290mg／L 下降到50mg／L,，處理率為82．8％,。馬希晨[20]等提取回流污泥并在培養(yǎng)基上分離、篩選菌種,，菌種在發(fā)酵基上進行培養(yǎng)后產(chǎn)生MF生物絮凝劑,，用其處理膨脹活性污泥，可使SVI 指數(shù)明顯降低（從281mg／L 下降到54mg／L）,，處理率為80．8％[16],。

5 結(jié)語

微生物絮凝劑的研究和開發(fā)應(yīng)用正不斷向高效、新型,、廉價等方向拓展,，一方面源于人們對生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護的日益重視，另一方面則源于它的現(xiàn)實意義不僅在于使人類的生活環(huán)境變得更好,，還在于它是一項福澤當(dāng)代，利在千秋的持久工程,。微生物絮凝劑的研究以及在污水處理方面的不斷應(yīng)用,，不僅使水處理技術(shù)的使用領(lǐng)域繼續(xù)擴展，而且使污水處理技術(shù)踏上了新的臺階,。但就目前而言,，對微生物絮凝劑的開發(fā)仍存在一系列問題，如：成本較高而無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求,、大多數(shù)研究還處于菌種的篩選階段等,，但其開發(fā)不會因為這些問題而停止。優(yōu)良菌種的篩選以及生物技術(shù)與各類水處理技術(shù)的不斷融合,，為微生物絮凝劑研究過程中出現(xiàn)的諸多問題提供了有效的解決途徑,。從長遠來說，微生物絮凝劑必將成為未來絮凝劑發(fā)展的熱門之一,。

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