微生物絮凝剂在水处理工程中的应用研究

郑晨　张东晓　龙盼

摘 要：介绍了微生物絮凝剂的作用机理与应用现状，并对影响微生物絮凝剂絮凝能力的因素进行了探讨。对微生物絮凝剂的应用情况、发展瓶颈以及发展趋势进行了分析

关键字：微生物絮凝剂；水处理

0 前言

絮凝技术是水处理工程中的一个重要组成部分，可用于去除水中细小悬浮物和胶体污染物质。传统絮凝剂具有低生产成本和高絮凝性而被广泛应用，但因其易造成二次污染，目前在许多领域的使用已被制约。微生物絮凝剂是通过生物发酵、抽提、精制而得到的一种新型、高效、无毒、廉价的水处理剂，不但没有传统絮凝剂的上述缺点， 而且还具有安全、高效、可生物降解、不污染环境等特点。

1 微生物絮凝剂的分类

目前微生物絮凝剂主要有4种类型：①直接利用微生物细胞的絮凝剂，一些存在于土壤、污泥中的细菌、霉菌、放线菌、酵母菌、真菌及藻类等；②细胞微生物细胞壁提取物，如酵母细胞壁葡萄糖，甘露聚糖、蛋白质和N一乙酰葡萄糖胺等；③微生物细胞代谢产物，细胞代谢产物主要是多糖、蛋白质、脂类等，这些是主要具有絮凝作用的物质；④克隆技术获得的絮凝剂，克隆絮凝基因能够在降解多种底物的同时产生絮凝剂。能产生絮凝剂的微生物种类很多， 迄今为止， 已发现的具有絮凝性的微生物多达50种以上。

2 影响微生物絮凝剂絮凝能力的因素

2.1 微生物本身的特性

微生物絮凝剂中含有的氨基、羟基、胺基等亲水活性基团是影响其絮凝效果的主要因素，此外絮凝效果还受分子形状、分子量等因素影响。微生物絮凝性能主要由遗传因素决定，不同的菌种具有不同的絮凝能力。

2.2 温度

研究表明.温度可以直接影响微生物絮凝剂表面的活性基团。进而影响絮凝剂的絮凝能力。适当升温可提高胶粒运动速度，从而能加快絮凝进程。但高温会使MBFs变性，空间结构改变，某些活性基团不再与悬浮颗粒结合，而使其絮凝活性下降。

2.3 无机金属离子

适当浓度的金属离子可以促进絮凝剂分子与悬浮颗粒以离子键结合。在高离子强度下，大量离子占据了絮凝剂活性位点，把絮凝剂与固体悬浮颗粒隔开而抑制絮凝。金属离子的价态对絮凝剂的活性也有直接的影响，通常情况下，1价金属离子无法提高絮凝剂活性，2价金属离子可以起到适当的促进作用，3价金属离子则有较强的促进作用，目前常用2价金属离子如Ca2+、Mg2+ 等作助凝剂。

2.4 絮凝剂投加量

微生物絮凝剂在使用时都有最适投加量。絮凝剂的最佳加入量大约是固体颗粒表面吸附高分子化合物达到饱和时的一半吸附量，此时高分子在固体粒子上架桥几率最大。通常，每升废液中MBFs 的投加量常控制在30mL/L 左右。

3 微生物絮凝剂的应用现状

3.1 富营养化水体的处理

利用微生物絮凝剂处理富营养化水体可以达到一定的效果，。黄玉柳等研从食用菌废弃物土壤中分离筛选出一株絮凝剂高产菌F00，并对富营养化湖水进行絮凝实验，结果表明：在最佳培养基条件下培养得到的微生物絮凝剂可将富营养化湖水COD去除率达70%，相当于湖水澄清度提高70%，固形物去除率达62%。效果非常明显。

3.2 废水脱色处理

印染废水具有色度高、成分复杂、水质变化大等特点，并且含有表面活性剂.严重影响水的出水水质。庄源益等[7]筛选出6 株对水中染料有较好絮凝作用的菌株， 用其培养液进行了试验。用NAT 型生物絮凝剂处理直接黑染料生产废水，其脱色率可达60%。

3.3 污泥沉降性能的改善

活性污泥处理系统的效率通常因沉降性能变差而降低。微生物絮凝剂能有效地改善污泥的沉降性能， 防止污泥解絮， 提高整个系统的效率。

4 微生物絮凝剂的研究发展瓶颈

虽然微生物絮凝剂有着很多常规絮凝剂无法相比的优点，但目前微生物絮凝剂的发展还存在很多问题：一、微生物絮凝剂虽然种类繁多，但每种絮凝剂的应用范围较窄，无法实现处理对象的广泛性沉淀和降解；二、微生物絮凝剂产品使用量巨大，但产量低、稳定性差、不易储存，增加了工业化生产的难度；三、生产成本高限制了其大规模生产，成为制约微生物絮凝剂发展的关键因素；第四，针对微生物絮凝剂的复配研究仍处于初级阶段，复配手段不成熟，产品运行不稳定。

5 微生物絮凝剂的发展趋势

针对微生物絮凝剂发展存在的瓶颈，今后可从以下几方面进一步研究：① 优化微生物絮凝剂产品的提取方法及储存条件。开发出新的简便高效的微生物絮凝劑提纯方法。② 开发复合型微生物絮凝剂。将化学絮凝剂与微生物絮凝剂复配，使其絮凝特性得到提高，既降低了化学絮凝剂用量又克服了微生物絮凝剂作用的单一性。③ 开发新型高效微生物絮凝剂。利用现代分子生物学技术和转基因技术构建基因工程菌，使其具有双亲的优良性状，不但可以大幅提高絮凝剂产量，而且更具有稳定的絮凝能力。④ 进一步研究絮凝机理。从不同角度深入研究微生物絮凝剂的絮凝机理，探讨不同的微生物絮凝剂对不同类型的污（ 废） 水的作用原理，以指导开发出更具有针对性的新型高效微生物絮凝剂。

参考文献

[1]陶然，杨朝晖，曾光明等.微生物絮凝剂及其絮凝微生物的研究进展[J].微生物学杂志， 2005， 25（4）：82-88

[2] 程金平等.微生物絮凝剂的絮凝性能研究[J].吉林大学学报（地科版）， 2002，32（4）：413-416

[3] 陈晓，等.微生物絮凝剂菌株的筛选和絮凝活性影响因素的考察[J].水处理技术，2004，30（3）：144-146.

[4] 成文，等. 微生物絮凝剂的研究与应用[J].华南师范大学学报（自然科学版），2003，（4）：127-134 .

[5]黄玉柳，马光庭.一株微生物絮凝剂产生菌的筛选、培养条件优化及絮凝实验叨.化学与生物工程，2009，26（6）：91—93.

[6] 庄源益， 戴树桂， 李彤， 等.生物絮凝剂对水中染料絮凝效果探讨[J].水处理技术， 1997，23（6）：349- 353.

作者简介

郑晨（1993-），男，河南省商丘市人，本科学历，就读于郑州大学水利与环境学院，从事水污染控制技术及环境规划研究。

张东晓（1989-），男，河南省濮阳市人，本科学历，就读于郑州大学水利与环境学院。

龙盼（1992-），女，四川省德阳市人，本科学历，就读于郑州大学水利与环境学院。