微生物絮凝剂在水处理中的应用 2页

睫莉目蓑晦综述与交流【文章编号】1673—0038(2013)ol一0251-02微生物絮凝剂在水处理中的应用王艺(广州怡地环保实业总公司)摘要：絮凝剂是一类可使水体中不易沉淀的悬浮颗粒聚凝沉淀的物质。微生物絮凝剂是一种具有广泛应用前景的天然高分子絮凝剂。本文阐述了微生物絮凝剂的分类、特点、絮凝机理、影响产生微生物絮凝剂的因素及其在水处理中的应用现状和前景。关键词：微生物絮凝剂；絮凝机理；影响因素；水处理应用1前言在水处理工艺中，混凝沉淀是应用最普遍的关键技术环节之一，絮凝剂可使水中不易沉淀的固体悬浮颗粒凝聚沉淀，是一种用途广泛的水处理化学药剂。絮凝剂一般可分为有机高分子絮凝剂、无机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂，目前应用的也是这三种。在这些絮凝剂中，有机合成的高分子絮凝剂因其良好的絮凝效果和低廉的价格而广泛使用，但此类絮凝剂如聚丙烯酰胺的单体既有神经毒性和致畸、致癌、致突变141。无机高分子絮凝剂以铝盐和铁盐为代表，在使用过程中也发现存在一些问题，如铝盐具有毒性，常年饮用以铝盐为絮凝剂的水会引起老年痴呆症；铁盐会造成处理水带有色度，高浓度的铁也会对人类健康和生态环境产生不良影响。而微生物絮凝剂有良好的絮凝沉淀性能，安全，无毒，可生物降解，不会对生态环境产生不良影响，具有很高的研究和应用价值。微生物絮凝剂是20世纪80年代后期研究开发的I第三类絮凝剂，是一类由微生物产生的具有絮凝剂活性的代谢产物，主要有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA以及有絮凝剂活性的菌体等。微生物絮凝剂是利用生物技术，通过微生物发酵、提取、精制而得到的一种新型、高效、廉价的水处理药剂⋯。絮凝技术现已被广泛应用于饮用水处理、废水处理及食品、发酵工业等领域，目的是使水中胶体和悬浮物颗粒聚凝为大的絮凝体，以便从水中分离出来㈦。微生物絮凝剂因其无二次污染、安全无害等优点，所以在未来的絮凝剂产品研发中有良好的发展前景。2微生物絮凝剂的分类及其特点2．1微生物絮凝剂的分类按絮凝微生物及其相应的生物絮凝剂分类：①纯种J菌株及其产生的生物絮凝剂，目前研究的多属于此类；⑦混合菌株及其所产生的生物絮凝剂；③基因复合型菌株是利用生物工程新技术，将筛选出的具有絮凝性能的菌株和具有降解性能而没有絮凝性能的菌株进行遗传因子质体的移植所产生的新菌株。按生物絮凝剂在生物培养液中的分布分类：①从微生物细胞壁提取的絮凝剂；②从微生物细胞代谢产生絮凝剂；③直接利用微生物细菌作为絮凝剂。2．2微生物絮凝剂的特点通过实验得出不同絮凝剂在处理废水中最佳投药量的对比，实验结果见表1。絮凝剂l最佳投加量(g)【最佳pH值l絮凝率(％)I市场售价e毒性及污染硫酸铝1001597．4545．83l较便宜l有氯化铁【o．01297．145．39l较便宜l有翌!!二!!!l!：!型!：!!!：塑I堡皇i歪通过实验结果可以看出，微生物絮凝剂具有高效性、无毒性、成本较低、无二次污染、应用范围广的特点|3l。3微生物絮凝剂的絮凝机理(1)架桥现象，从而形成一种网状三维结构沉淀下来(图1)。一>乡c+●-_-一>≯>一℃鞑+，停j一％(2)电中和作用[，|：溶液中带有多个电荷的多价电解质能够与颗粒表面带的相反电荷发生中和，从而减弱颗粒间彼此的相互排斥力，促进颗粒的絮凝沉降，为絮凝剂的架桥提供了有利条件。(3)卷扫作用(网捕作用)：形成小粒絮体的絮凝剂在重力作用下沉降的过程中，犹如一个过滤网下降，迅速卷扫水中胶粒产生沉淀，卷扫作用基本是一种机械作用。\n综述与交流■村国畏窿2013年t1月“类外源絮凝聚素”假说很好地解释了酵母菌的絮凝机理：絮凝酵母细胞壁上的特定表面蛋白与其它酵母细胞(絮凝和非絮凝细胞)表面的甘露糖残基之间的专一性结合引起絮凝。3．3“菌体外纤维素纤丝”学说m“菌体外纤维素纤丝”学说则主要是针对纤维素类絮凝剂的絮凝机理提出的，由于部分引起絮凝的产生菌体外有纤丝，因而该学说认为是由于胞外纤丝聚合形成絮凝物。“类外源絮凝聚素’，假说和“菌体外纤维素纤丝”假说对非游离态生物絮凝剂的作用机理作出合理解释。总之，絮凝过程是一个复杂的过程，为了更好地解释机理，需要对特定絮凝剂和胶体颗粒的组成、结构、电荷、构象及各种反应条件对它的影响进行更深入的研究。4微生物絮凝剂的影响因素4．1碳源和氮源微生物在生长和发酵产生微生物絮凝剂的过程中，由于自身的需求和生长特点，所需的碳、氮源的种类和数量各不相同。朱丹【q等研究的微生物絮凝剂，以葡萄糖为碳源得到的培养液的絮凝活性最高，以淀粉得到的培养液絮凝活性最低，无机氮做氮源得到的絮凝剂絮凝活性优于有机氮，其中以NaNO，作氮源时活性最高。4．2适宜的碳氮比适宜的碳氮比是影响絮凝微生物产絮凝剂的一个重要因素，宫小燕【日等发现，以葡萄糖为碳源，与其他氮源相比，多黏类芽孢杆菌以黄豆饼粉为营养物生成的絮凝剂效果最好，当黄豆饼粉浓度为0．1％时，絮凝剂活性可达98．6％，浓度继续增加，絮凝活性下降，可知微生物絮凝剂的产生需要一定的碳氮比。4．3无机盐通过实验证明，在缺少其他盐类的情况下培养基中加入CaCl：、NaCl、KHEPO。能够显著地促进其发酵液的絮凝活性。由于微生物絮凝剂絮体的形成是个复杂的过程，每一种絮凝剂由于其自身的生理特点而对营养有着不同的要求。5微生物絮凝剂在水处理中的应用5．1印染废水的脱色处理网印染废水成分复杂，水质变化大，色度高，并且含有难降解表面活性剂，是目前难处理的工业废水。用白腐真菌处理染料废水是目前的研究热点之一，其作用分染料的吸附、富集阶段和生物降解阶段。染料的细菌降解又包括两个步骤：①染料透过细菌细胞壁进入质膜；②在膜上传递并通过细菌的生命活动使其降解成·252·简单的无机物或者转化成细菌所需要的营养物质。5．2高浓度有机废水高浓度有机废水畜产废水为COD值较高且难处理的一类废水，采用合成高分子絮凝剂处理存在二次污染嘲，用NOCl微生物絮凝剂加Ca2+处理粪尿污水，处理10min，上清液接近透明，TOC值均有显著降低，TOC去除率为70．1％，浊度去除率达99．7％。5．3乳化液油水分离用Alcaligenuesatusl含体积分数0．25％的乳化液中加入10ml的Alcaligenuesatusl培养物和lml聚氨基葡糖后，在细小均一的乳化液中既形成明显可见的油滴，这些油滴浮于废水表面，有明显的分层。5．4膨胀污泥处理在采用活性污泥法处理工业废水过程中。6结语尽管生物絮凝剂独特的优越性已经显示了其广阔的应用前景，但到目前为止，生物絮凝剂在实际生产中尚未得到推广应用，生产成本过高一直成为障碍其推广的主要原因。参考文献『11何宁，李寅，陈坚，李清彪．生物絮凝剂的最新研究进展及其应用．微生物学通报，2005，(32)：104．[2]敖黎鑫，邵承斌，卢辉，陈文锋．微生物絮凝剂的理论研究与应用进展．重庆工商大学学报，2009，(2)：127～128．[3】吴大付，李东方，任秀娟，张莉，张喜焕，赵晔．微生物絮凝剂及在污水处理中的应用研究进展．广西轻工业，2008，(1)：100～101．[41t猛，施宪法，柴晓利．微生物絮凝剂的研究与应用【J】．化工环保，2001，21(6)：328～332．【5】司晶星，赵文甲，丁莉．微生物絮凝剂与化学絮凝剂的对比分析．教材教法：173．『61赵凤，张蔚萍，胡庆华．微生物絮凝剂的絮凝机理及应用研究．环境与可持续发展，2009，(2)：6。7．【7]黄民生．白腐真菌对染料的脱色与降解田．环境科学进展，1998，6(5)：129．[8】邓述波．微生物絮凝剂处理淀粉废水的研究叨．工业水处理，1999，19(5)：8～10．[91杨圣云．微生物絮凝剂HXCS—l处理乳化液废水们．江西科学，2006，24(2)：147～149．