微生物絮凝劑在水處理工程中的應用研究

鄭晨　張東曉　龍盼

摘 要：介紹了微生物絮凝劑的作用機理與應用現狀，并對影響微生物絮凝劑絮凝能力的因素進行了探討。對微生物絮凝劑的應用情況、發展瓶頸以及發展趨勢進行了分析

關鍵字：微生物絮凝劑；水處理

0 前言

絮凝技術是水處理工程中的一個重要組成部分，可用于去除水中細小懸浮物和膠體污染物質。傳統絮凝劑具有低生產成本和高絮凝性而被廣泛應用，但因其易造成二次污染，目前在許多領域的使用已被制約。微生物絮凝劑是通過生物發酵、抽提、精制而得到的一種新型、高效、無毒、廉價的水處理劑，不但沒有傳統絮凝劑的上述缺點， 而且還具有安全、高效、可生物降解、不污染環境等特點。

1 微生物絮凝劑的分類

目前微生物絮凝劑主要有4種類型：①直接利用微生物細胞的絮凝劑，一些存在于土壤、污泥中的細菌、霉菌、放線菌、酵母菌、真菌及藻類等；②細胞微生物細胞壁提取物，如酵母細胞壁葡萄糖，甘露聚糖、蛋白質和N一乙酰葡萄糖胺等；③微生物細胞代謝產物，細胞代謝產物主要是多糖、蛋白質、脂類等，這些是主要具有絮凝作用的物質；④克隆技術獲得的絮凝劑，克隆絮凝基因能夠在降解多種底物的同時產生絮凝劑。能產生絮凝劑的微生物種類很多， 迄今為止， 已發現的具有絮凝性的微生物多達50種以上。

2 影響微生物絮凝劑絮凝能力的因素

2.1 微生物本身的特性

微生物絮凝劑中含有的氨基、羥基、胺基等親水活性基團是影響其絮凝效果的主要因素，此外絮凝效果還受分子形狀、分子量等因素影響。微生物絮凝性能主要由遺傳因素決定，不同的菌種具有不同的絮凝能力。

2.2 溫度

研究表明.溫度可以直接影響微生物絮凝劑表面的活性基團。進而影響絮凝劑的絮凝能力。適當升溫可提高膠粒運動速度，從而能加快絮凝進程。但高溫會使MBFs變性，空間結構改變，某些活性基團不再與懸浮顆粒結合，而使其絮凝活性下降。

2.3 無機金屬離子

適當濃度的金屬離子可以促進絮凝劑分子與懸浮顆粒以離子鍵結合。在高離子強度下，大量離子占據了絮凝劑活性位點，把絮凝劑與固體懸浮顆粒隔開而抑制絮凝。金屬離子的價態對絮凝劑的活性也有直接的影響，通常情況下，1價金屬離子無法提高絮凝劑活性，2價金屬離子可以起到適當的促進作用，3價金屬離子則有較強的促進作用，目前常用2價金屬離子如Ca2+、Mg2+ 等作助凝劑。

2.4 絮凝劑投加量

微生物絮凝劑在使用時都有最適投加量。絮凝劑的最佳加入量大約是固體顆粒表面吸附高分子化合物達到飽和時的一半吸附量，此時高分子在固體粒子上架橋幾率最大。通常，每升廢液中MBFs 的投加量常控制在30mL/L 左右。

3 微生物絮凝劑的應用現狀

3.1 富營養化水體的處理

利用微生物絮凝劑處理富營養化水體可以達到一定的效果，。黃玉柳等研從食用菌廢棄物土壤中分離篩選出一株絮凝劑高產菌F00，并對富營養化湖水進行絮凝實驗，結果表明：在最佳培養基條件下培養得到的微生物絮凝劑可將富營養化湖水COD去除率達70%，相當于湖水澄清度提高70%，固形物去除率達62%。效果非常明顯。

3.2 廢水脫色處理

印染廢水具有色度高、成分復雜、水質變化大等特點，并且含有表面活性劑.嚴重影響水的出水水質。莊源益等[7]篩選出6 株對水中染料有較好絮凝作用的菌株， 用其培養液進行了試驗。用NAT 型生物絮凝劑處理直接黑染料生產廢水，其脫色率可達60%。

3.3 污泥沉降性能的改善

活性污泥處理系統的效率通常因沉降性能變差而降低。微生物絮凝劑能有效地改善污泥的沉降性能， 防止污泥解絮， 提高整個系統的效率。

4 微生物絮凝劑的研究發展瓶頸

雖然微生物絮凝劑有著很多常規絮凝劑無法相比的優點，但目前微生物絮凝劑的發展還存在很多問題：一、微生物絮凝劑雖然種類繁多，但每種絮凝劑的應用范圍較窄，無法實現處理對象的廣泛性沉淀和降解；二、微生物絮凝劑產品使用量巨大，但產量低、穩定性差、不易儲存，增加了工業化生產的難度；三、生產成本高限制了其大規模生產，成為制約微生物絮凝劑發展的關鍵因素；第四，針對微生物絮凝劑的復配研究仍處于初級階段，復配手段不成熟，產品運行不穩定。

5 微生物絮凝劑的發展趨勢

針對微生物絮凝劑發展存在的瓶頸，今后可從以下幾方面進一步研究：① 優化微生物絮凝劑產品的提取方法及儲存條件。開發出新的簡便高效的微生物絮凝劑提純方法。② 開發復合型微生物絮凝劑。將化學絮凝劑與微生物絮凝劑復配，使其絮凝特性得到提高，既降低了化學絮凝劑用量又克服了微生物絮凝劑作用的單一性。③ 開發新型高效微生物絮凝劑。利用現代分子生物學技術和轉基因技術構建基因工程菌，使其具有雙親的優良性狀，不但可以大幅提高絮凝劑產量，而且更具有穩定的絮凝能力。④ 進一步研究絮凝機理。從不同角度深入研究微生物絮凝劑的絮凝機理，探討不同的微生物絮凝劑對不同類型的污（ 廢） 水的作用原理，以指導開發出更具有針對性的新型高效微生物絮凝劑。

參考文獻

[1]陶然，楊朝暉，曾光明等.微生物絮凝劑及其絮凝微生物的研究進展[J].微生物學雜志， 2005， 25（4）：82-88

[2] 程金平等.微生物絮凝劑的絮凝性能研究[J].吉林大學學報（地科版）， 2002，32（4）：413-416

[3] 陳曉，等.微生物絮凝劑菌株的篩選和絮凝活性影響因素的考察[J].水處理技術，2004，30（3）：144-146.

[4] 成文，等. 微生物絮凝劑的研究與應用[J].華南師范大學學報（自然科學版），2003，（4）：127-134 .

[5]黃玉柳，馬光庭.一株微生物絮凝劑產生菌的篩選、培養條件優化及絮凝實驗叨.化學與生物工程，2009，26（6）：91—93.

[6] 莊源益， 戴樹桂， 李彤， 等.生物絮凝劑對水中染料絮凝效果探討[J].水處理技術， 1997，23（6）：349- 353.

作者簡介

鄭晨（1993-），男，河南省商丘市人，本科學歷，就讀于鄭州大學水利與環境學院，從事水污染控制技術及環境規劃研究。

張東曉（1989-），男，河南省濮陽市人，本科學歷，就讀于鄭州大學水利與環境學院。

龍盼（1992-），女，四川省德陽市人，本科學歷，就讀于鄭州大學水利與環境學院。