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論微生物絮凝劑的現(xiàn)狀及在水處理中的應用
【論文關鍵詞】：微生物絮凝劑；水處理；微生物絮凝機理
【論文摘 要】：綜述了微生物絮凝劑的研究發(fā)展、微生物絮凝劑產(chǎn)生菌、微生物絮凝的機理及其在水處理中的應用，并預示了今后微生物絮凝劑領域的研究將出現(xiàn)的重點。
微生物絮凝劑是具有生物降解性和安全性的新型、高效、無毒、無二次污染的水處理劑，可使液體中不易降解的固體懸浮顆粒、菌體細胞及膠體粒子等凝集、沉淀，在廢水脫色、高濃度有機物去除等方面有獨特效果。
一、微生物絮凝劑的優(yōu)點
目前廣泛應用的絮凝劑有以下幾類：
（一）是無機鹽類物質，如鋁鹽、鐵鹽，處理效果不理想。（二）其聚合物處理效果雖良好，但用量大，對環(huán)境有二次污染。（三）有機合成高分子類物質，如聚丙烯酰胺及其衍生物等，具有用量少、絮凝速度快的優(yōu)點，但殘留物不易被生物降解，且其單體有強烈的神經(jīng)毒性和致癌、致畸、致突變效應，造成二次污染。
與傳統(tǒng)的絮凝劑相比較，微生物絮凝劑有以下的優(yōu)點：表面積大，轉化能力強，繁殖速度快，易變異，分布廣等特點，來源廣，高效，無毒，可消除二次污染，應用范圍廣泛，價格較低。
二、微生物絮凝劑產(chǎn)生菌
至今發(fā)現(xiàn)的具有絮凝性的微生物達32個種[1，2]，其中細菌18種，分別為糞產(chǎn)堿菌屬、協(xié)腹產(chǎn)堿桿菌、渴望德萊氏菌、芽孢桿菌屬、棒狀桿菌、暗色孢屬、草分枝桿菌屬、紅平紅球菌、銅綠假單胞菌屬、熒光假單胞菌屬、糞便假單胞菌屬、發(fā)酵乳桿菌、嗜蟲短桿菌、金黃色葡萄球菌、土壤桿菌屬、環(huán)圈項圈藍細菌、厄式菌屬和不動細菌屬; 真菌9種，分別為醬油曲酶、棕曲酶、寄生曲酶、赤紅曲霉、擬青霉屬、棕腐真菌、白腐真菌、白地霉和栗酒裂殖酵母；放線菌5種，分別為椿象蟲諾卡式菌、紅色諾卡式菌、石灰壤諾卡式菌、灰色鏈霉菌和酒紅鏈霉菌。由它們生產(chǎn)的微生物絮凝劑中，最具代表性的為以下三種：1976年Nakamura J.用醬油曲霉生產(chǎn)的絮凝劑AJ7002；1985年，H.Takagi用擬青霉屬生產(chǎn)的絮凝劑PF101，對啤酒酵母、血紅細胞、活性污泥、纖維素粉、活性炭、硅藻土和氧化鋁等有良好的絮凝效果；1986年R.Kurane等人利用紅平紅球菌研制成功微生物絮凝劑NOC-1，對大腸桿菌、酵母、泥漿水、河水、粉煤灰水、活性炭粉水、膨脹污泥和紙漿廢水等均有極好的絮凝和脫色效果，是目前發(fā)現(xiàn)的絮凝效果最好的微生物絮凝劑。
三、微生物絮凝劑在水處理中的應用
眾所周知，微生物絮凝劑不僅高效、安全、對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染，而且用量少、適用范圍廣、作用條件粗放，是傳統(tǒng)絮凝劑的良好替代品。從目前國內外對微生物絮凝劑應用范圍的研究看，它不僅可以替代傳統(tǒng)絮凝劑用于給水處理，或者用于醫(yī)藥、食品加工和發(fā)酵等行業(yè)的固液分離，而且在高濃度難降解廢水的除濁、除重金屬、脫色和除油等方面也表現(xiàn)出相當?shù)膬?yōu)勢。在上述廢水處理中，投加微生物絮凝劑相當于預處理工序，除去廢水中相當一部分有機物、濁度、色度和油脂等，減輕后續(xù)處理單元的負荷，提高處理效率和能力。另外，在傳統(tǒng)的活性污泥工藝系統(tǒng)運行中常常會出現(xiàn)污泥膨脹或污泥活性不高等現(xiàn)象，微生物絮凝劑可以很好地改善活性污泥的性能。
（一）處理高濃度有機廢水
畜產(chǎn)廢水是含COD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。微生物絮凝劑可以有效的去除畜牧廢水中的TOC和TN。R.Kurane在80mL畜牧廢水中加入100mL Ca2+溶液(1%的濃度)和5 mL紅平紅球菌培養(yǎng)物，可以使TOC從1420mg/L下降到425mg/L，使TN從420mg/L降為215mg/L，去除率分別為70%和40%。同時廢水的OD660值從8.6降為0.02，出水基本是無色澄清的[5]。豬糞尿廢水采用NOC-1加Ca2+處理10min后，廢水的上清液變成幾乎透明的液體，廢水中的TOC由處理前的8200mg/L變?yōu)?980mg/L，去除率達63.7%，OD660由處理前的15.7變?yōu)?.86，濁度去除達94.5%[4]。
（二）給水處理
鄧述波[5]等人利用含有糖醛酸、中性糖和氨基糖的多糖絮凝劑處理河水，相比于海藻酸鈉、明膠絮凝劑而言，絮團大、沉降快、上清液濁度低，而且處理后COD值最小。
（三）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。
（四）建材廢水的處理
含有高懸浮物的建筑材料加工廢水也是較難處理的一類廢水，例如陶瓷廠廢水，主要包括胚體廢水和釉藥廢水兩種。
（五）消除污泥膨脹
不少工業(yè)廢水在采用活性污泥處理過程中，形成的活性污泥容易發(fā)生膨脹，從而影響處理效率，若添加微生物絮凝劑，會取得良好效果。如甘草制藥廢水生化處理過程中形成的膨脹性污泥，當在其中添加 NOC-1微生物絮凝劑后，污泥的 SVI很快從 290下降到 50，消除了污泥的膨脹，恢復了活性污泥的沉降能力。
（六）水的脫色
現(xiàn)今的活性污泥法技術除去廢水中的BOD并非難事，但對于脫色幾乎還沒有特效的方法，特別是對于那些可溶性色素很難處理，而采用微生物絮凝劑NOC-1，對墨水、糖蜜廢水、造紙黑液、顏料廢水進行的試驗表明，處理后上清液變?yōu)闊o色透明。莊源益等[7]，用NAT型微生物絮凝劑直接絮凝黑染料生產(chǎn)廢水，其脫色率可達 60%。
四、微生物絮凝劑研制開發(fā)中的重點
由于微生物絮凝劑的獨特優(yōu)越性，今后由它取代傳統(tǒng)的絮凝劑是一個無可阻擋的趨勢。但要達到這一步，就目前的研究狀況而言，還有很多制約性的"瓶頸"需要克服，具體來說，主要有以下幾點:快速尋找、篩選絮凝劑產(chǎn)生菌的方法研究。自然界的微生物很多，能產(chǎn)絮凝劑的也不少。但要找到它們，根據(jù)目前的方法，是比較困難的，效率很低。因此有必要找到一種能快速確定微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的方法。降低培養(yǎng)基的成本。目前，微生物絮凝劑的使用成本是比較高的，主要是受培養(yǎng)基成本的影響。為了微生物絮凝劑的廣泛使用，必須找到價廉物美的培養(yǎng)基。徹底搞清微生物絮凝劑的作用機理，正確指導它的制備和使用。從分子生物學的角度弄清微生物絮凝劑的遺傳基因，考慮用基因工程的方法生產(chǎn)微生物絮凝劑。
參考文獻
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[2] 江鋒、黃曉武、胡勇有，胞外生物高聚物徐凝劑的研究進展(上)[J]. 給水排水, 2002, 28(8): 83-89.
[3] 張路、王正品、劉江南，回火對國產(chǎn)P91鋼組織和性能的影響[J]. 鑄造技術，2003, (6).
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[6] 呂向紅, 微生物絮凝劑[J]. 化工環(huán)保, 1995, 15(4): 211-218.
[7] 莊源益等, 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.
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