微生物絮凝剂的发展与应用

崔庆飞 李凤梅 高云霞

摘 要：在水处理工艺中，絮凝剂的选择和使用直接影响水处理的效果和成本。就絮凝剂的研究过程来讲，国内外对絮凝剂研究和发展由无机类到有机类、从低分子到高分子、变单一使用为复合配用、寻找天然型代替合成型的趋势。微生物絮凝剂是一类安全高效、绿色环保、价格低廉的天然絮凝剂。现综述一些微生物絮凝剂的相对优势和国内的发展应用情况。

关键词：微生物絮凝剂 相对优势 发展应用

中图分类号：X17 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（c）-0130-02

1 微生物絮凝剂的发展

微生物絮凝剂是用微生物细胞体或微生物细胞的提取物和代谢产物处理水体的絮凝剂[1]，具有分泌絮凝剂能力的微生物菌体被称为微生物絮凝剂产生菌，1935年Butterfield从活性污泥中发现提炼到的是最早发现的微生物絮凝剂产生菌[2]，1976年，人们从霉菌、细菌、放线菌、酵母菌等214种微生物中，筛选出19种具有絮凝能力的微生物[3]，这些微生物细胞体对特定的污废水均有絮凝和脱色能力[4]。1986年，Kurane等学者利用红平红球菌研制成功生物絮凝剂NOC-1，它被认为是最有效的微生物絮凝剂，有很好的絮凝和脱色效果[5]。我国在微生物絮凝剂的研究方面起步较晚，而且刚开始也只是以单一的絮凝剂产生菌作为研究对象，目前我国市政环保行业对微生物絮凝剂的开发和研究尚处于在实验室探索水平的研究，未达到实际的工业化生产和应用，与传统的化學絮凝剂复合处理实际废水的研究层次不高，并且研究絮凝效果的控制指标单一。从微生物絮凝剂的发展历程来看，微生物絮凝剂大多数是有针对性的起絮凝作用，因此微生物絮凝剂的研究作用对象大部分是工业废水或某一污染物质含量较高的废水。近些年来国内研究的趋势是复合改性微生物絮凝剂的研究；国外则是开发新型微生物絮凝剂来替代传统絮凝剂[6]。

2 微生物絮凝剂的优势

与传统的絮凝剂相比，微生物絮凝剂不仅具有良好的絮凝剂效果，而且易被生物降解消耗，不会产生二次污染，微生物絮凝剂的来源广泛，培养菌种的周期快，具有价格低廉、投加量少、絮凝效率高、处理效果良好、产生的絮体大且稳定还能达到脱色的效果[7]。

微生物絮凝剂的产生菌培养所需的营养物质可以从含高浓度有机物的废水中取得。用废水中的有机物质制作成培养基，从而起到一定净化水体的作用[8]。

微生物絮凝剂的菌胶团聚集以及表面生物膜形成过程中，微生物在物理位置的分布及结构连接上有差别，使生物絮凝剂的菌胶团和生物膜表面常带负电荷，对重金属离子有很强的吸附能力[9]。

微生物絮凝剂是一类具有较强破乳能力的电介质类凝聚剂，通过投加微生物絮凝剂可以使污泥更容易絮凝聚集，以达到很好的脱泥处理效果，并且可以控制污泥膨胀现象。微生物絮凝剂对污泥的处理效果是传统絮凝剂所不具有的。

微生物絮凝剂净化水体中的金属离子存在三个层次的协作关系，三个层次的协作关系是紧密相关的，微生物絮凝剂在废水中对重金属离子不仅有絮凝作用的存在，还有静电吸附、粘性吸附的效果，大大降低了废水中重金属离子的含量，使废水得到更好的净化[10]。此优点成为微生物絮凝剂广泛处理含重金属离子污废水的重要依据之一。

3 微生物絮凝剂的应用

微生物絮凝剂以其独特的理化性质，通过复配或者直接被用于处理含有重金属离子的水体，效果显著[11]。利用微生物絮凝剂MBFGA1来从工业废水中去除铅（II）离子，絮凝剂分两个阶段加入，除铅率可高达99.85%。印染废水一直是很难净化的，经过研究，利用协腹产碱杆菌生产出的微生物絮凝剂对纸浆黑水和含一些颜色较深的染料废水的脱色处理效果很好，脱色率高达95%以上，脱色时间短[12，13]。畜牧禽类养殖以及屠宰厂产生的废水是一类BOD含量较高、比较难处理的废水，这类废水经过微生物絮凝剂NOC-1的处理约10min后，废水中的固体悬浮颗粒物絮凝沉淀，上层清液几乎呈透明状，废水中的TOC去除率约70%，TN去除率为40%，浊度的去除率可高达94.5%[14]。微生物絮凝剂除了对废水的处理效果较好外，对污泥的处理也是十分有效的，试验表明，生化处理医学制药废水过程中的活性污泥发生膨胀，经MBF NOC-1处理后，活性污泥的污泥体积指数SVI由原来的290左右很快下降到50，使其达到了良好的活性污泥SVI值，消除了污泥膨胀问题，恢复了活性污泥的沉降能力[15]。单一的微生物絮凝剂对外界的环境适应性差，可以通过改性和复合来改善微生物絮凝剂的处理效果，以改性MBF FCZJ-15为例，通过改性可以改善产生菌的生长条件，使其产出率提高。单用FCZJ-15对含氟废水的处理效果并不好，采用FCZJ-15与三氯化铝以16：9的比例处理含氟废水时，处理去除率由20%提高到95%[16]。

4 展望

微生物絮凝剂作为新兴的水处理剂，在实际的生产和使用过程中还有一定的局限性。在生产过程中，微生物细胞培养的条件未能掌握，产生的有机物种类繁多，不能很简单的区分出那些是具有絮凝效果的物质；在使用过程中，由于微生物絮凝剂是具有活性的一类物质，对处理的水体也有严格的要求，如pH值、温度、酸碱性、毒性等，我们可以利用特定的载体，抵抗外界不良环境的冲击，使其在指定的时期和作用场所发挥效果。同时单一的微生物絮凝剂还有很多限制，我们可以通过改性和复合的研究方法来弥补单一微生物絮凝剂的不足，充分发挥其絮凝效果，降低使用量，提高絮凝效率。在工业化的生产模式上，除了运用生物克隆技术培养絮凝剂产生菌，还可以利用基因工程通过其基因序列来实现微生物絮凝剂的直接定向生产，可以大大减少生产工艺的步骤和周期。

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