论微生物絮凝剂的现状及在水处理中的应用

Posted 2023-01-14 微生物

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关键词：微生物絮凝剂；水处理；微生物絮凝机理

摘要：综述了微生物絮凝剂的研究发展、微生物絮凝剂产生菌、微生物絮凝的机理及其在水处理中的应用，并预示了今后微生物絮凝剂领域的研究将出现的重点。

微生物絮凝剂是具有生物降解性和安全性的新型、高效、无毒、无二次污染的水处理剂，可使液体中不易降解的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝集、沉淀，在废水脱色、高浓度有机物去除等方面有独特效果。

一、微生物絮凝剂的优点

目前广泛应用的絮凝剂有以下几类：

（一）是无机盐类物质，如铝盐、铁盐，处理效果不理想。（二）其聚合物处理效果虽良好，但用量大，对环境有二次污染。（三）有机合成高分子类物质，如聚丙烯酰胺及其衍生物等，具有用量少、絮凝速度快的优点，但残留物不易被生物降解，且其单体有强烈的神经毒性和致癌、致畸、致突变效应，造成二次污染。

与传统的絮凝剂相比较，微生物絮凝剂有以下的优点：表面积大，转化能力强，繁殖速度快，易变异，分布广等特点，来源广，高效，无毒，可消除二次污染，应用范围广泛，价格较低。

二、微生物絮凝剂产生菌

至今发现的具有絮凝性的微生物达32个种[1，2]，其中细菌18种，分别为粪产碱菌属、协腹产碱杆菌、渴望德莱氏菌、芽孢杆菌属、棒状杆菌、暗色孢属、草分枝杆菌属、红平红球菌、铜绿假单胞菌属、荧光假单胞菌属、粪便假单胞菌属、发酵乳杆菌、嗜虫短杆菌、金黄色葡萄球菌、土壤杆菌属、环圈项圈蓝细菌、厄式菌属和不动细菌属;真菌9种，分别为酱油曲酶、棕曲酶、寄生曲酶、赤红曲霉、拟青霉属、棕腐真菌、白腐真菌、白地霉和栗酒裂殖酵母；放线菌5种，分别为椿象虫诺卡式菌、红色诺卡式菌、石灰壤诺卡式菌、灰色链霉菌和酒红链霉菌。由它们生产的微生物絮凝剂中，最具代表性的为以下三种：1976年NakamuraJ.用酱油曲霉生产的絮凝剂AJ7002；1985年，H.Takagi用拟青霉属生产的絮凝剂PF101，对啤酒酵母、血红细胞、活性污泥、纤维素粉、活性炭、硅藻土和氧化铝等有良好的絮凝效果；1986年R.Kurane等人利用红平红球菌研制成功微生物絮凝剂NOC-1，对大肠杆菌、酵母、泥浆水、河水、粉煤灰水、活性炭粉水、膨胀污泥和纸浆废水等均有极好的絮凝和脱色效果，是目前发现的絮凝效果最好的微生物絮凝剂。

三、微生物絮凝剂在水处理中的应用

众所周知，微生物絮凝剂不仅高效、安全、对环境不产生二次污染，而且用量少、适用范围广、作用条件粗放，是传统絮凝剂的良好替代品。从目前国内外对微生物絮凝剂应用范围的研究看，它不仅可以替代传统絮凝剂用于给水处理，或者用于医药、食品加工和发酵等行业的固液分离，而且在高浓度难降解废水的除浊、除重金属、脱色和除油等方面也表现出相当的优势。在上述废水处理中，投加微生物絮凝剂相当于预处理工序，除去废水中相当一部分有机物、浊度、色度和油脂等，减轻后续处理单元的负荷，提高处理效率和能力。另外，在传统的活性污泥工艺系统运行中常常会出现污泥膨胀或污泥活性不高等现象，微生物絮凝剂可以很好地改善活性污泥的性能。

（一）处理高浓度有机废水

畜产废水是含COD较高的难处理有机废水，采用合成有机絮凝剂虽然有较好的效果，但存在二次污染。微生物絮凝剂可以有效的去除畜牧废水中的TOC和TN。R.Kurane在80mL畜牧废水中加入100mLCa2+溶液(1%的浓度)和5mL红平红球菌培养物，可以使TOC从1420mg/L下降到425mg/L，使TN从420mg/L降为215mg/L，去除率分别为70%和40%。同时废水的OD660值从8.6降为0.02，出水基本是无色澄清的[5]。猪粪尿废水采用NOC-1加Ca2+处理10min后，废水的上清液变成几乎透明的液体，废水中的TOC由处理前的8200mg/L变为2980mg/L，去除率达63.7%，OD660由处理前的15.7变为0.86，浊度去除达94.5%[4]。

（二）给水处理

邓述波[5]等人利用含有糖醛酸、中性糖和氨基糖的多糖絮凝剂处理河水，相比于海藻酸钠、明胶絮凝剂而言，絮团大、沉降快、上清液浊度低，而且处理后COD值最小。

（三）畜产废水的处理

畜产废水是含BOD较高的难处理有机废水，采用合成有机絮凝剂虽然有较好的效果，但存在二次污染。

（四）建材废水的处理

含有高悬浮物的建筑材料加工废水也是较难处理的一类废水，例如陶瓷厂废水，主要包括胚体废水和釉药废水两种。

（五）消除污泥膨胀

不少工业废水在采用活性污泥处理过程中，形成的活性污泥容易发生膨胀，从而影响处理效率，若添加微生物絮凝剂，会取得良好效果。如甘草制药废水生化处理过程中形成的膨胀性污泥，当在其中添加NOC-1微生物絮凝剂后，污泥的SVI很快从290下降到50，消除了污泥的膨胀，恢复了活性污泥的沉降能力。

（六）水的脱色

现今的活性污泥法技术除去废水中的BOD并非难事，但对于脱色几乎还没有特效的方法，特别是对于那些可溶性色素很难处理，而采用微生物絮凝剂NOC-1，对墨水、糖蜜废水、造纸黑液、颜料废水进行的试验表明，处理后上清液变为无色透明。庄源益等[7]，用NAT型微生物絮凝剂直接絮凝黑染料生产废水，其脱色率可达60%。

四、微生物絮凝剂研制开发中的重点

由于微生物絮凝剂的独特优越性，今后由它取代传统的絮凝剂是一个无可阻挡的趋势。但要达到这一步，就目前的研究状况而言，还有很多制约性的"瓶颈"需要克服，具体来说，主要有以下几点:快速寻找、筛选絮凝剂产生菌的方法研究。自然界的微生物很多，能产絮凝剂的也不少。但要找到它们，根据目前的方法，是比较困难的，效率很低。因此有必要找到一种能快速确定微生物絮凝剂产生菌的方法。降低培养基的成本。目前，微生物絮凝剂的使用成本是比较高的，主要是受培养基成本的影响。为了微生物絮凝剂的广泛使用，必须找到价廉物美的培养基。彻底搞清微生物絮凝剂的作用机理，正确指导它的制备和使用。从分子生物学的角度弄清微生物絮凝剂的遗传基因，考虑用基因工程的方法生产微生物絮凝剂。

参考文献
[1]张彤、朱怀兰、林哲，微生物絮凝剂的研究与应用进展[J].应用与环境生物学报,1996,1(2):95-105.
[2]江锋、黄晓武、胡勇有，胞外生物高聚物徐凝剂的研究进展(上)[J].给水排水,2002,28(8):83-89.
[3]张路、王正品、刘江南，回火对国产P91钢组织和性能的影响[J].铸造技术，2003,(6).
[4]朱晓江、尹双凤、桑军强，微生物絮凝剂的研究和应用[J].中国给水排水，2001，17(6):19-22.
[5]邓述波等，微生物絮凝剂MBFA9的絮凝机理研究[J].处理技术,2001,27(1):22-25.
[6]吕向红,微生物絮凝剂[J].化工环保,1995,15(4):211-218.
[7]庄源益等,生物絮凝剂对水中染料絮凝效果探讨[J].水处理技术.1997,23(6):349-353. 作者: 王春阳