微生物絮凝劑及其在污水處理中應(yīng)用

《微生物絮凝劑及其在污水處理中應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、微生物絮凝劑及其在污水處理中的應(yīng)用魏飛,金中華,孫軍德(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),遼寧沈陽　110161)絮凝劑是一類可使在水體中不易沉降的懸浮顆粒凝聚沉淀的物質(zhì)。一般可分為有機(jī)合成高分子絮凝劑、無機(jī)絮凝劑和微生物絮凝劑[1]。有機(jī)高分子絮凝劑又分為有機(jī)合成的高分子絮凝劑(如聚丙烯酰胺)和天然高分子物質(zhì)(如甲殼素、腐植酸、改良淀粉)。在這些絮凝劑中,有機(jī)合成的高分子絮凝劑因其良好的絮凝效果和低廉的價格而被廣泛應(yīng)用,但此類絮凝劑如聚丙烯酰胺的單體有神經(jīng)毒性和三致效應(yīng)(致畸、致癌、致突變)[2]。無機(jī)高分子絮凝劑大體上可以分為鋁系和鐵系,目前使用較多的有聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁等幾種。有關(guān)研究表明,鋁

2、鹽具有毒性,常飲用以鋁鹽為絮凝劑的水,能引起老年性癡呆癥。鐵鹽會造成處理水中帶顏色,高濃度的鐵也會對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不良影響[3]。因此,研究開發(fā)絮凝活性高、安全無毒和不造成二次污染的絮凝劑具有重要意義。微生物絮凝劑(ｍｉｃｒｏｂｉａｌｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ,簡稱ＭＢＦ)是利用現(xiàn)代生物技術(shù),通過微生物發(fā)酵、提取、精制,從微生物菌體或其分泌物中得到的具有生物降解性和安全性的新型、高效、無毒的廉價的水處理劑。本文綜述了微生物絮凝劑的主要組成、特點、絮凝機(jī)理及應(yīng)用現(xiàn)狀。1　微生物絮凝劑的物質(zhì)組成及特點1.1　微生物絮凝劑的物質(zhì)組成　　到目前為止,已報道的微生物產(chǎn)生的絮凝物質(zhì)為糖蛋白、粘

3、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素等高分子化合物,其分子量一般在105以上。從化學(xué)組成上來看,微生物絮凝劑主要是微生物代謝產(chǎn)生的各種多聚糖類、蛋白質(zhì),或者是蛋白質(zhì)和糖類參與形成的高分子化合物。多聚糖中有的是由一種單體聚合而成,而有的則是由多種糖單體聚合而成的雜多糖類。此外,有的微生物絮凝劑中還有無機(jī)金屬離子,如Ｃａ2+、Ｍｇ2+、Ａｌ3+、Ｆｅ2+等[4]。1.2　微生物絮凝劑的特點1.2.1　高效性　與現(xiàn)在常用的各類絮凝劑,如鐵鹽、鋁鹽和聚丙酰胺等相比,在同等用量下,微生物絮凝劑對活性污泥的絮凝速度最大,而且絮凝沉淀比較容易用過濾除去。1.2.2　無毒性　微生物絮凝劑的急毒試驗結(jié)果表明:小白鼠一

4、次性吞食1ｇ/ｋｇ的絮凝劑后,體態(tài)、飲食、運(yùn)動等均無異常反應(yīng),給小鼠、豚鼠注射Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓｅｒｙｔｈｒｏｐｏｌｉｓ細(xì)胞及培養(yǎng)液,均不致病。證明微生物絮凝劑安全、無毒,完全能用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)。1.2.3　消除二次污染　微生物絮凝劑為微生物菌體或菌體分泌的生物高分子物質(zhì),屬于天然有機(jī)高分子絮凝劑,因此它不會危害其他生物,也不會影響生態(tài)環(huán)境;且絮凝后的殘渣可被生物降解,不會造成二次污染。1.2.4　應(yīng)用范圍廣泛　微生物絮凝劑能絮凝處理的對象較廣,有活性污泥、粉煤灰、果汁、飲用水、河底沉積物、細(xì)菌、酵母菌和各種生產(chǎn)廢水,而其他絮凝劑則由于各自的特性而在具體應(yīng)用領(lǐng)域受到一定限制[

5、5,6]。1.2.5　成本較低　主要從兩方面考慮:微生物絮凝劑為生物菌體或有機(jī)高分子,較化學(xué)絮凝劑便宜,微生物絮凝劑是靠生物發(fā)酵產(chǎn)生的,化學(xué)絮凝劑是人工合成的,從生產(chǎn)所用原材料、生產(chǎn)工藝和能源消耗等方面考慮,微生物絮凝劑成本很低,這一點已為國內(nèi)外普遍認(rèn)同;微生物絮凝劑處理技術(shù)總費用低于化學(xué)絮凝處理技術(shù)的處理費用,前者約為后者的2/3。2　微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理　　在利用ＭＢＦ進(jìn)行水處理過程中,往往由于對ＭＢＦ的絮凝機(jī)理不清楚,而導(dǎo)致不必要的資源浪費。例如,絮凝劑的投加量過多或相對較少而導(dǎo)致處理效果不明顯,或使用ＭＢＦ來處理帶有同種電荷的污水從而導(dǎo)致絮凝劑使用的浪費。只有清楚ＭＢＦ的絮

6、凝機(jī)理才能更好的對癥下藥。微生物絮凝劑是帶有電荷的生物大分子,關(guān)于它的絮凝機(jī)理主要有以下3種,其中以橋聯(lián)機(jī)理學(xué)說最為人們接受[7,4]。2.1　橋聯(lián)作用絮凝劑借助離子鍵、氫鍵,同時結(jié)合了多個顆粒分子,因而在顆粒建起了“中間橋梁”的作用,把這些顆粒連接在一起,從而使之形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沉淀下來。有實驗表明,絮凝劑絮凝膨潤土過程時,通過測定等溫線和Ｚｅｔａ電位發(fā)現(xiàn)絮凝劑確實是以“橋聯(lián)方式”絮凝的[5]。2.2　電性中和水中膠體一般帶有負(fù)電荷,當(dāng)帶有一定正電荷的鏈狀生物大分子絮凝劑或其水解產(chǎn)物靠近這種膠粒時,將中和其表面的部分電荷,使膠體脫穩(wěn),從而使膠粒之間、膠粒與絮凝劑分子之間易產(chǎn)生互相碰撞,

7、通過分子間作用力凝聚而沉降下來。許多加入金屬離子或調(diào)節(jié)ｐＨ即可影響其絮凝效果實驗,主要是通過影響其帶電性而起作用的[8]。2.3　化學(xué)反應(yīng)生物大分子中某些活性基團(tuán)與被絮凝物質(zhì)相應(yīng)的基團(tuán)發(fā)生了化學(xué)變化,聚集成較大分子而沉淀下來[9,10],通過對生物大分子改性、處理,使其添加或喪失某些活性基團(tuán),其絮凝活性就大受影響。有些學(xué)者認(rèn)為這些絮凝劑絮凝活性大部分依賴于活性基團(tuán)。溫度影響絮凝效果,主要通過影響其化學(xué)基團(tuán)活性從而影響其化學(xué)反應(yīng)。3　影響微生物絮凝劑產(chǎn)生的因