微生物絮凝劑的發展與應用

崔慶飛 李鳳梅 高云霞

摘 要：在水處理工藝中，絮凝劑的選擇和使用直接影響水處理的效果和成本。就絮凝劑的研究過程來講，國內外對絮凝劑研究和發展由無機類到有機類、從低分子到高分子、變單一使用為復合配用、尋找天然型代替合成型的趨勢。微生物絮凝劑是一類安全高效、綠色環保、價格低廉的天然絮凝劑。現綜述一些微生物絮凝劑的相對優勢和國內的發展應用情況。

關鍵詞：微生物絮凝劑 相對優勢 發展應用

中圖分類號：X17 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0130-02

1 微生物絮凝劑的發展

微生物絮凝劑是用微生物細胞體或微生物細胞的提取物和代謝產物處理水體的絮凝劑[1]，具有分泌絮凝劑能力的微生物菌體被稱為微生物絮凝劑產生菌，1935年Butterfield從活性污泥中發現提煉到的是最早發現的微生物絮凝劑產生菌[2]，1976年，人們從霉菌、細菌、放線菌、酵母菌等214種微生物中，篩選出19種具有絮凝能力的微生物[3]，這些微生物細胞體對特定的污廢水均有絮凝和脫色能力[4]。1986年，Kurane等學者利用紅平紅球菌研制成功生物絮凝劑NOC-1，它被認為是最有效的微生物絮凝劑，有很好的絮凝和脫色效果[5]。我國在微生物絮凝劑的研究方面起步較晚，而且剛開始也只是以單一的絮凝劑產生菌作為研究對象，目前我國市政環保行業對微生物絮凝劑的開發和研究尚處于在實驗室探索水平的研究，未達到實際的工業化生產和應用，與傳統的化學絮凝劑復合處理實際廢水的研究層次不高，并且研究絮凝效果的控制指標單一。從微生物絮凝劑的發展歷程來看，微生物絮凝劑大多數是有針對性的起絮凝作用，因此微生物絮凝劑的研究作用對象大部分是工業廢水或某一污染物質含量較高的廢水。近些年來國內研究的趨勢是復合改性微生物絮凝劑的研究；國外則是開發新型微生物絮凝劑來替代傳統絮凝劑[6]。

2 微生物絮凝劑的優勢

與傳統的絮凝劑相比，微生物絮凝劑不僅具有良好的絮凝劑效果，而且易被生物降解消耗，不會產生二次污染，微生物絮凝劑的來源廣泛，培養菌種的周期快，具有價格低廉、投加量少、絮凝效率高、處理效果良好、產生的絮體大且穩定還能達到脫色的效果[7]。

微生物絮凝劑的產生菌培養所需的營養物質可以從含高濃度有機物的廢水中取得。用廢水中的有機物質制作成培養基，從而起到一定凈化水體的作用[8]。

微生物絮凝劑的菌膠團聚集以及表面生物膜形成過程中，微生物在物理位置的分布及結構連接上有差別，使生物絮凝劑的菌膠團和生物膜表面常帶負電荷，對重金屬離子有很強的吸附能力[9]。

微生物絮凝劑是一類具有較強破乳能力的電介質類凝聚劑，通過投加微生物絮凝劑可以使污泥更容易絮凝聚集，以達到很好的脫泥處理效果，并且可以控制污泥膨脹現象。微生物絮凝劑對污泥的處理效果是傳統絮凝劑所不具有的。

微生物絮凝劑凈化水體中的金屬離子存在三個層次的協作關系，三個層次的協作關系是緊密相關的，微生物絮凝劑在廢水中對重金屬離子不僅有絮凝作用的存在，還有靜電吸附、粘性吸附的效果，大大降低了廢水中重金屬離子的含量，使廢水得到更好的凈化[10]。此優點成為微生物絮凝劑廣泛處理含重金屬離子污廢水的重要依據之一。

3 微生物絮凝劑的應用

微生物絮凝劑以其獨特的理化性質，通過復配或者直接被用于處理含有重金屬離子的水體，效果顯著[11]。利用微生物絮凝劑MBFGA1來從工業廢水中去除鉛（II）離子，絮凝劑分兩個階段加入，除鉛率可高達99.85%。印染廢水一直是很難凈化的，經過研究，利用協腹產堿桿菌生產出的微生物絮凝劑對紙漿黑水和含一些顏色較深的染料廢水的脫色處理效果很好，脫色率高達95%以上，脫色時間短[12，13]。畜牧禽類養殖以及屠宰廠產生的廢水是一類BOD含量較高、比較難處理的廢水，這類廢水經過微生物絮凝劑NOC-1的處理約10min后，廢水中的固體懸浮顆粒物絮凝沉淀，上層清液幾乎呈透明狀，廢水中的TOC去除率約70%，TN去除率為40%，濁度的去除率可高達94.5%[14]。微生物絮凝劑除了對廢水的處理效果較好外，對污泥的處理也是十分有效的，試驗表明，生化處理醫學制藥廢水過程中的活性污泥發生膨脹，經MBF NOC-1處理后，活性污泥的污泥體積指數SVI由原來的290左右很快下降到50，使其達到了良好的活性污泥SVI值，消除了污泥膨脹問題，恢復了活性污泥的沉降能力[15]。單一的微生物絮凝劑對外界的環境適應性差，可以通過改性和復合來改善微生物絮凝劑的處理效果，以改性MBF FCZJ-15為例，通過改性可以改善產生菌的生長條件，使其產出率提高。單用FCZJ-15對含氟廢水的處理效果并不好，采用FCZJ-15與三氯化鋁以16：9的比例處理含氟廢水時，處理去除率由20%提高到95%[16]。

4 展望

微生物絮凝劑作為新興的水處理劑，在實際的生產和使用過程中還有一定的局限性。在生產過程中，微生物細胞培養的條件未能掌握，產生的有機物種類繁多，不能很簡單的區分出那些是具有絮凝效果的物質；在使用過程中，由于微生物絮凝劑是具有活性的一類物質，對處理的水體也有嚴格的要求，如pH值、溫度、酸堿性、毒性等，我們可以利用特定的載體，抵抗外界不良環境的沖擊，使其在指定的時期和作用場所發揮效果。同時單一的微生物絮凝劑還有很多限制，我們可以通過改性和復合的研究方法來彌補單一微生物絮凝劑的不足，充分發揮其絮凝效果，降低使用量，提高絮凝效率。在工業化的生產模式上，除了運用生物克隆技術培養絮凝劑產生菌，還可以利用基因工程通過其基因序列來實現微生物絮凝劑的直接定向生產，可以大大減少生產工藝的步驟和周期。

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