【分享】微生物絮凝剂在废水处理中的应用

3 　微生物絮凝剂的种类与组成
微生物絮凝剂主要包括利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂、利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克隆技术所获得絮凝剂等。
微生物产生的絮凝剂物质主要是糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物,分子量多在105以上,研究者的〔4〕曾利用多种手段对微生物絮凝剂的组成和结构进行分析。叶晶菁等〔12〕经过对自己提取的BD -4 研究分析,认为该品中含质量分数为56. 66 %的多糖、质量分数为2. 93 %的蛋白质、另有质量分数为40. 41%的未知成分,并推测该物质是一种糖蛋白。进一步分析得知,其多糖组分是葡萄糖的聚合物,该提取物中含分子量约3 万～5 万的3种分子。邓述波等〔13〕等经提纯分析硅酸盐芽孢杆菌产生的絮凝剂,发现含有糖醛酸、中性糖和氨基糖的多糖。
4 　影响微生物絮凝剂絮凝效果的因素及絮凝机理
同一般的化学絮凝剂一样,微生物絮凝剂效果的好坏主要受絮凝剂和胶体颗粒的本身特性及反应条件的影响。
4. 1 　微生物絮凝剂本身特性的影响

微生物絮凝剂的主要成分中含有亲水的活性基团,如氨基、羟基、羧基等,故其絮凝机理与有机高分子絮凝剂(利用其线性分子的特点起到一种粘接架桥作用而使颗粒絮凝)相同。其絮凝效果会受分子形状、分子量等因素影响。一般说来,线形结构有利于絮凝,如果分子结构是交联的或支链结构,其絮凝效果就差〔14〕;分子量越大,絮凝剂活性越高〔15〕。文献〔16〕对硅酸盐芽孢杆菌产生的絮凝剂方面指出该絮凝剂絮凝效果好的主要原因是分子量较大。除此之外,细胞的年龄对絮凝作用也有影响,在培养早期,一般絮凝性不好,随发酵进行,因絮凝活性细胞壁中的甘露聚糖、葡聚糖和蛋白质组合,故而絮凝剂效果提高。

4. 2 　胶体颗粒表面电荷的影响
由“桥连作用”理论和“电荷中和”理论知絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体颗粒,在颗粒间产生“架桥”现象,形成一种三维网状结构而沉淀下来。故胶体颗粒表面电荷对絮凝有重要影响,相反电荷的聚合电解质能减少颗粒表面电荷密度,以至颗粒可以彼此充分紧密接近,使吸引力变得有效。
4. 3 　反应条件
文献〔12〕中指出微生物絮凝剂的絮凝效果受加样量、pH值、金属离子、温度、搅拌速度、水质等多种反应条件的影响。例文献〔17〕用自己提取的微生物絮凝剂处理染料废水时,发现Ca2 +有促进絮凝物生成,加大沉降速度的协同作用。也有的文献中认为体系中盐的加入会降低微生物的絮凝活性,这可能由于Na +的加入破坏了大分子与胶体之间氢键的形成。
因絮凝的形成是一个复杂的过程,为了更好地解释机理,需要对特定絮凝剂和胶体颗粒的组成、结构、电荷、构象及各种反应条件对它们的影响作更深
入的研究。
5 　微生物絮凝剂实际应用
作为一种新型的水处理技术,微生物絮凝剂已广泛应用于高浓度有机废水的处理、染料废水的脱色、活性污泥的处理等废物处理中,并显示了强大的生命力。微生物絮凝剂已成为环保中的新研究方向。
5. 1 　高浓度有机废水处理
高浓度有机废水主要包括畜产废水及其它一些食品加工厂废水,此类废水虽然其BOD较高但一般不宜采用直接生化法处理,在生化处理之前一般加絮凝等预处理过程。大量实验研究了微生物絮凝剂在此类废水处理中的应用。文献〔18〕用微生物絮凝剂加Ca2 + 处理畜产废水发现其浊度去除率达94. 5 % ,同时TOC也有显著降低,不但处理效果优于合成高分子絮凝剂,而且不存在二次污染。孟琴等〔16〕用自制的微生物絮凝剂处理蛋白质溶液和果汁原汁,也发现其处理效果明显优于阳离子聚丙烯酰胺。
沈荣辉〔19〕通过用微生物絮凝剂和SPA 对味精废水预处理后指出:微生物絮凝剂比SPA 的絮凝效果更好,还指出如果同时将微生物絮凝剂和少量SPA 混合后,对味精废水的预处理效果可进一步提高,且药剂的总投加量明显减少。