微生物絮凝劑的介紹、應(yīng)用及前景

微生物絮凝劑的介紹

微生物絮凝劑是80年代后期研究開發(fā)的第三類絮凝劑，是一類由微生物產(chǎn)生的具有絮凝劑活性的代謝產(chǎn)物，主要有糖蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素和DNA以及有絮凝劑活性的菌體等。該絮凝劑是利用生物技術(shù)，通過微生物發(fā)酵、抽取、精制而得到的一種新型、高效、廉價的水處理劑，是一種無毒的生物高分子化合物。

國外關(guān)于微生物絮凝劑的報道主要有AJ7002微生物絮凝劑、PF101絮凝劑和NOC—1絮凝劑等。相對經(jīng)典的膠體系絮凝劑機理而言，生物系絮凝劑絮凝機理還不是很清楚，比較有代表性的絮凝機理包括胞外聚合物橋架學(xué)說、電性中和學(xué)說、體外纖維素纖絲學(xué)說，莢膜學(xué)說、疏水學(xué)說等。
目前一般以為，生物高分子絮凝劑主要通過橋架作用和電中和作用，使顆粒和細胞聚合，其它的絮凝作用機理如網(wǎng)撲作用，粒質(zhì)說等可解釋部分絮凝現(xiàn)象。實際上，絮凝是一個復(fù)雜的過程，由于絮凝劑的種類和濃度、分子構(gòu)型、分子量大小、膠體表面性質(zhì)、pH等因素均能影響其絮凝性能。
微生物絮凝劑具有絮凝范圍廣、絮凝活性高、安全、無害、無污染、脫色效果獨特等特點，加上絮凝劑產(chǎn)生菌的種類多、生長快、易于實現(xiàn)工業(yè)化，微生物絮凝劑的研究正成為當今世界絮凝劑方面研究的重要課題。

微生物絮凝劑的優(yōu)點

1、高效性。同等用量情況下，微生物絮凝劑的使用效率明顯高于常規(guī)絮凝劑。
2、安全無毒。采用微生物絮凝劑處理食品廢水，即可回收有用成分，又可減少排污量，是食品行業(yè)廢水處理的發(fā)展趨勢。
3、無二次污染。微生物產(chǎn)生的絮凝劑成分復(fù)雜多樣，隨菌種的不同而不同，具有可生化性，能夠自行降解，因而不會帶來二次污染。
4、脫色效果顯著。對畜產(chǎn)廢水、泥漿廢水、染料廢水等有極好的絮凝及脫色效果。
5、投放量相對較少。使用少量的微生物絮凝劑，就能實現(xiàn)大面積凈化作用。
6、熱穩(wěn)定性強。有的微生物絮凝劑還具有不受PH條件影響，用量少等特點。

微生物絮凝劑絮凝機理

微生物絮凝劑是帶電荷的生物大分子，其絮凝機理主要是吸附架橋作用、電中和作用、卷掃作用。
1、吸附架橋作用：絮凝劑大分子借助離子鍵、氫鍵和范德華力，同時吸附多個膠體粒子，在顆粒間產(chǎn)生架橋作用，從而形成網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)沉淀下來。
2、電中和作用：溶液中帶有多個電荷的多價電解質(zhì)能夠與顆粒表面帶的相反負電荷發(fā)生中和，從而減弱顆粒間彼此的相互排斥力，促進顆粒絮凝沉降，為絮凝劑的架橋提供了有利條件。
3、卷掃作用：形成小粒絮體的絮凝劑在重力作用下沉降的過程中，猶如一個過濾網(wǎng)下降，迅速卷掃水中膠粒產(chǎn)生沉淀。

微生物絮凝劑在水處理中的應(yīng)用

微生物絮凝劑是利用生物技術(shù), 從微生物或其分泌物中提取、純化而獲得的一種安全、高效, 且能自然降解的新型水處理劑, 包括糖蛋白、多糖、纖維素、蛋白質(zhì)和DNA等。因此其越來越受到人們的重視, 呈現(xiàn)出逐步取代傳統(tǒng)絮凝劑的趨勢。
現(xiàn)在微生物絮凝劑開始適用于處理高濁度有機廢水及染料廢水的脫色、處理高濃度無機懸浮廢水及恢復(fù)活性污泥沉降能力等方面。
1、在給水處理中的應(yīng)用。試驗表明, 用分離篩選得到的硅酸鹽芽孢桿菌產(chǎn)生的絮凝劑MBFA9處理高濁度河水, 技術(shù)指標優(yōu)于PAM等常規(guī)絮凝劑。
2、畜產(chǎn)廢水的處理。畜產(chǎn)廢水是含BOD較高的難處理有機廢水，采用合成有機絮凝劑雖然有較好的效果，但存在二次污染。豬糞尿廢水采用NOC-1加Ca+處理10min后，廢水的上清液變成幾乎透明液體，廢水中的TOC由處理前的8200mg/l降為2980mg/l，去除率達67.2%。
3、消除污泥膨脹。在活性污泥中加入微生物絮凝劑, 污泥容積指數(shù)會很快下降, 消除污泥膨脹狀態(tài), 從而恢復(fù)活性污泥的沉降能力。
4、印染廢水的降解、脫色：印染廢水成分復(fù)雜, 水質(zhì)變化大, 色度高, 并含有難降解的表面活性劑, 用白腐真菌處理染料廢水是目前研究的熱點。
5、重金屬的富集：很多絮凝劑產(chǎn)生菌都具有吸附重金屬離子的能力。
微生物絮凝劑以其無毒、高效、無二次污染、使用方便等特點展示了廣闊的應(yīng)用前景，大有取代傳統(tǒng)絮凝劑的趨勢。因其具有超強的絮凝性能，可使一些難處理高濃度廢水得到絮凝，并明顯降低COD、色度等指標，是一種有著良好發(fā)展前景的新型絮凝劑。隨著人們環(huán)保意識的不斷加強，微生物絮凝劑的應(yīng)用將會越來越廣。同時水處理技術(shù)本身受環(huán)境資源及能源的制約和挑戰(zhàn)，也存在生產(chǎn)成本高、活體絮凝劑保存困難、絮凝劑處理功能單一等難題。

微生物絮凝劑的發(fā)展趨勢

目前來看，絮凝劑的研究主要集中在高分子絮凝劑方面，但伴隨著微生物絮凝劑的深入研究，微生物絮凝劑取代部分傳統(tǒng)的無機高分子絮凝劑和合成有機高分子絮凝劑將成為一種趨勢。國外對于微生物絮凝劑的研究已很廣泛，而國內(nèi)的研究則還處于菌種的篩選階段，主要是存在成本較高、處理功能單一、活性保存有困難、難以產(chǎn)業(yè)化等缺點，因此今后努力的方向應(yīng)該是：
① 對絮凝機理、動力學(xué)、絮凝劑的理化性質(zhì)等的研究。
② 尋找廉價高效的碳源、氮源，制備價格低廉的高效培養(yǎng)基；優(yōu)化生產(chǎn)條件，降低生產(chǎn)成本，探索研制新技術(shù)、新工藝，選育高效菌種。
③ 拓展絮凝劑的應(yīng)用范圍，利用基因工程技術(shù)，將污染物降解質(zhì)粒引入到微生物菌種中，使絮凝、沉降、降解系于一體。
④ 研制微生物絮凝劑和其它絮凝劑的復(fù)合品，做到優(yōu)勢互補，增強效能。
⑤ 利用高濃度含氮有機廢水及廉價原料進行微生物絮凝劑制備的工藝研究。
總之，研制新型、高效、安全、經(jīng)濟的絮凝劑是絮凝劑生產(chǎn)發(fā)展的必然方向。