废水处理设备和新型絮凝剂发展前景

Posted 2023-01-13 微生物

篇首语：青年是学习智慧的时期，中年是付诸实践的时期。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了废水处理设备和新型絮凝剂发展前景相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

研究者致力寻找高效、安全、不污染环境的絮凝剂，以满足污水处理过程中絮凝剂使用安全与减少二次污染的要求。与化学絮凝剂相比而突显出来的优越性使得微生物絮凝剂迅速发展起来，其无二次污染的突出优点更是引起了众多研究者的关注，开发前景广阔。

1微生物絮凝剂的实际应用

微生物絮凝剂作为一种高效、安全、用量少、适用范围广的新型水处理技术，在处理高浓度有机废水处理设备、建材废水处理设备、改善活性污泥降沉性能及印染废水处理设备脱色等方面都有较为突出的效果。从目前国内外对微生物絮凝剂应用的研究来看，在高浓度难降解废水处理设备的除浊、脱色等方面具有独特的处理效果。

1．1处理印染废水处理设备

染料废水处理设备不仅在色度方面明显高于一般废水处理设备，其所含成分比一般废水处理设备更为复杂，且还含有多种难于被微生物降解的物质因而可生化性较弱。而目前常用的无机、有机高分子絮凝剂对此类废水处理设备中有色物质的去除效果并不十分理想。庄源益[13]等筛选出6株菌株（代号为NAT-1至NAT-6）对水溶液中几种典型的染料进行絮凝实验，在NAT型生物絮凝剂絮凝中加入5mL10％CaCl2溶液后，活性艳蓝染料的脱色率最高可达65％左右。胡筱敏[14]等在处理硫化染料废水处理设备时使用未添加助凝剂的MBFA-9，在投加剂量仅为0．1mol／L时，可使光密度（OD590）从处理前的1．89降为处理后的0．015，处理效率为99．2％，脱色率也可达99．2％。

1．2处理食品工业废水处理设备

陶涛[15]等使用味精厂的生产废水处理设备进行絮凝实验。在未调节被处理水pH值的情况下用微生物絮凝剂普鲁兰对废水处理设备进行处理，在最佳投加剂量300mg／L时，废水处理设备的COD（由36320mg／L降至22277mg／L）去除率为38．7％，SS（悬浮固态颗粒）去除率最高可达到44．6％，浊度去除率可达99％以上。邓述波[16]等使用淀粉厂产生的麸质水（也被称为黄浆水废水处理设备）进行絮凝实验。与目前常使用的絮凝剂（聚铝与聚丙烯酰胺）相比，所使用的微生物絮凝剂（絮凝剂产生菌A-9产生）在悬浊物的除去、沉降速度方面具有明显的优势。经絮凝沉降处理后的废水处理设备COD（由6222mg／L降至1962mg／L）去除率为70．52％，SS（由2145mg／L降至310mg／L）去除率达到93．59％。陈烨[17]等使用啤酒厂的生产废水处理设备进行絮凝实验。在最佳处理工艺条件下，直接使用硅酸盐细菌GY03菌株产生的微生物絮凝剂对废水处理设备进行处理，废水处理设备中各指标值都有所下降，BOD（由761mg／L降至172mg／L）去除率为77．40％，COD（由1479mg／L降至436mg／L）去除率为70．52％，SS去除率达到93．59％。

1．3处理高浓度有机废水处理设备

高浓度有机废水处理设备主要来自于造纸、畜牧等行业。畜产废水处理设备所含总有机碳（TOC）和总氮（TN）浓度较高。目前，大部分畜产废水处理设备都是直接排放到环境中，因而造成了严重的环境污染。李兆龙[18]等人在使用的微生物絮凝剂NOC-1中添加钙离子后，用其处理畜产废水处理设备10min，TOC（由8200mg／L降至2980mg／L）去除率为63．7％。TN（从420mg／L下降为215mg／L）去除率为49％，废水处理设备OD660值从15．7降为0．85，处理率为94．6％。沈荣辉[19]等分别考察了三种絮凝剂（微生物絮凝剂、聚丙烯酸钠、微生物絮凝剂＋聚丙烯酸钠）在最佳絮凝条件下对味精废水处理设备进行预处理的效果，从实验数据上看，与聚丙烯酸钠相比微生物絮凝剂具有更好的絮凝效果，将微生物絮凝剂与少量SPA（聚丙烯酸钠）混合后，COD（由47500mg／L降至20900mg／L）去除率达56％，使味精废水处理设备的预处理效果得到了进一步的提高。

1．4在活性污泥处理废水处理设备中的应用

在使用活性污泥处理废水处理设备时，常常因活性污泥的沉降性能变差而影响到整个处理系统的效率，这已经成为使用活性污泥处理废水处理设备时最难解决的问题之一。文献[7]指出，将微生物絮凝剂NOC-1添加到已膨胀的活性污泥中，可使SVI（污泥体积指数）明显降低，从290mg／L下降到50mg／L，处理率为82．8％。马希晨[20]等提取回流污泥并在培养基上分离、筛选菌种，菌种在发酵基上进行培养后产生MF生物絮凝剂，用其处理膨胀活性污泥，可使SVI指数明显降低（从281mg／L下降到54mg／L），处理率为80．8％。

2微生物絮凝剂的特点

（1）高效性：在两者用量相同的情况下，微生物絮凝剂的絮凝速度大于常规絮凝剂，并且其絮凝物采取过滤等比较简单的操作即可除去（如：纱布过滤）[8]。（2）安全无毒性：已被运用于某些安全性要求较高的生产领域，如：医药行业和食品行业。（3）无二次污染：微生物絮凝剂本身以及其絮凝后产生的絮凝物质都具有较强的可生化性，比常规絮凝剂更易被微生物降解，在絮凝前后都不会产生二次污染。（4）用途广泛：微生物絮凝剂的应用范围非常广泛，使用微生物絮凝剂处理废水处理设备已涉足工业、矿业、畜牧业、建筑业等众多行业，且在絮凝和脱色方面比常规使用的各类絮凝剂有更为突出的处理效果。（5）投放量相对少：处理等量污水时，在用量少于常规絮凝剂的情况下，可达到相同的处理效果[9]。

3微生物絮凝剂

微生物絮凝剂（MBF）是由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物，是一类可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的物质[2]。微生物絮凝剂主要包括：利用微生物细胞的絮凝剂（如土壤、活性污泥中分离筛选得到的放线菌、细菌等）、利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂（如提取酵母细胞壁得到的蛋白质、葡聚糖、甘露聚糖等）、利用微生物细胞代谢产生的絮凝剂（如细菌的荚膜和粘液）和利用克隆技术所获得的絮凝剂。按化学组成不同可将其分为：糖蛋白、纤维素、蛋白质、脂肪、核酸等[5]。文献报道：细菌、真菌、放线菌和藻类等具有絮凝作用的微生物已逾30种，它们产生的絮凝剂当中，最具代表性的有以下三种[7]：絮凝剂AJ7002（NakamuraJ．于1976年利用酱油曲霉研制生产）；絮凝剂PF101（H．Takagi于1985利用拟青霉素研制生产）；絮凝剂NOC-1（R．Kurane等人于1986年利用红平红球菌研制生产）。

4微生物絮凝剂的絮凝机理

随着微生物絮凝剂絮凝机理研究的不断深入，研究者对微生物絮凝剂的絮凝机理提出了不同的假说。受到众多研究者认可的是桥联学说，其包括以下三个作用。（1）吸附架桥作用：在离子键、氢键和范德华力的作用下，水中的微生物絮凝剂可同时与其周围较近的多个悬浮物相结合形成架桥，从而得到絮体[10]。（2）电中和作用：当微生物絮凝剂所带电荷符号与悬浮微粒表面所带电荷符号相反时，在相反电荷的粒子之间则会发生电中和作用，这样可有效减少微生物絮凝剂与悬浮微粒之间的静电斥力从而增强絮凝吸引力，使得颗粒彼此之间更能充分接近，在絮凝过程中更容易凝聚在一起[11]。（3）卷扫作用：在絮凝吸附结束之后得到的絮体（三维网状结构）会在重力的作用下不断下沉。由于絮体的结构像一张网，因此会在下沉的过程中网捕水中的胶体颗粒而沉降，从而完成微生物絮凝剂絮凝的整个过程。。

5结语

微生物絮凝剂的研究以及在污水处理方面的不断应用，不仅使水处理技术的使用领域继续扩展，而且使污水处理技术踏上了新的台阶。但就目前而言，对微生物絮凝剂的开发仍存在一系列问题，如：成本较高而无法满足工业化生产的需求、大多数研究还处于菌种的筛选阶段等，但其开发不会因为这些问题而停止。优良菌种的筛选以及生物技术与各类水处理技术的不断融合，为微生物絮凝剂研究过程中出现的诸多问题提供了有效的解决途径。从长远来说，微生物絮凝剂必将成为未来絮凝剂发展的热门之一。