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論微生物絮凝劑的現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展、微生物絮凝劑產生菌、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、絮凝速度快的優點，但殘留物不易被生物降解，且其單體有強烈的神經毒性和致癌、致畸、致突變效應，造成二次污染。
與傳統的絮凝劑相比較，微生物絮凝劑有以下的優點：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、微生物絮凝劑產生菌
至今發現的具有絮凝性的微生物達32個種[1，2]，其中細菌18種，分別為糞產堿菌屬、協腹產堿桿菌、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、發酵乳桿菌、嗜蟲短桿菌、金黃色葡萄球菌、土壤桿菌屬、環圈項圈藍細菌、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.用醬油曲霉生產的絮凝劑AJ7002；1985年，H.Takagi用擬青霉屬生產的絮凝劑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，是目前發現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、對環境不產生二次污染，而且用量少、適用范圍廣、作用條件粗放，是傳統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絮凝劑用于給水處理，或者用于醫藥、食品加工和發酵等行業的固液分離，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出相當的優勢。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，減輕后續處理單元的負荷，提高處理效率和能力。另外，在傳統的活性污泥工藝系統運行中常常會出現污泥膨脹或污泥活性不高等現象，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變為2980mg/L，去除率達63.7%，OD660由處理前的15.7變為0.86，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）畜產廢水的處理
畜產廢水是含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
不少工業廢水在采用活性污泥處理過程中，形成的活性污泥容易發生膨脹，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，處理后上清液變為無色透明。莊源益等[7]，用NAT型微生物絮凝劑直接絮凝黑染料生產廢水，其脫色率可達 60%。
四、微生物絮凝劑研制開發中的重點
由于微生物絮凝劑的獨特優越性，今后由它取代傳統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、篩選絮凝劑產生菌的方法研究。自然界的微生物很多，能產絮凝劑的也不少。但要找到它們，根據目前的方法，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生菌的方法。降低培養基的成本。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微生物絮凝劑。
參考文獻
[1] 張彤、朱懷蘭、林哲，微生物絮凝劑的研究與應用進展[J]. 應用與環境生物學報, 1996, 1(2): 95-105.
[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P91鋼組織和性能的影響[J]. 鑄造技術，2003, (6).
[4] 朱曉江、尹雙鳳、桑軍強，微生物絮凝劑的研究和應用[J]. 中國給水排水，2001，17(6): 19-22.
[5] 鄧述波等，微生物絮凝劑MBFA9的絮凝機理研究[J]. 處理技術, 2001, 27(1): 22-25.
[6] 呂向紅, 微生物絮凝劑[J]. 化工環保, 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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