微生物絮凝剂的开发应用前景_石春芳

9科技咨询导报ScienceandTechnologyConsultingHerald高新技术2007NO.01ScienceandTechnologyConsultingHerald科技咨询导报水是生命之源,是人类和生物赖以生存的物质基础之一,是不可替代的宝贵资源。我国水资源相对匮乏,水污染问题也很严重,水处理问题十分严峻。目前,给水和废水的处理方法有很多,如生化、离子交换、吸附、化学氧化、电渗析等方法。其中,“絮凝沉淀法”己被普遍认为是一种较为有效的预处理方法,且成本较低。絮凝剂是一种可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒凝聚沉降的物质,被广泛应用于化工、矿业、环保等领域。根据化学成分的不同,可分为无机、有机和微生物絮凝剂。广泛应用于水处理中的絮凝剂主要为传统絮凝剂。随着生物技术的发展,人们研制开发了一种具有广阔应用前景的天然高分子絮凝剂——微生物絮凝剂。1传统絮凝剂1.1无机絮凝剂无机絮凝剂主要有铁系和铝系两大类,按分子量大小又可分为低分子体系和高分子体系两类。主要包括FeCl3,AlCl3,Fe2(SO4)3,A12(SO4)3及其多聚物。无机絮凝剂的应用历史悠久,广泛用于水的净化处理和污水的脱泥处理等。但是,无机絮凝剂在使用中投药量大,而且其不安全性和二次污染己引起了人们的重视和担忧。如铝盐系列的铝离子具有神经毒性,与目前日益增多的老年痴呆症的引发有直接关系。铁盐类絮凝剂处理后的水带有颜色,饮水中含有高浓度高价态铁容易发生化学腐蚀和电化腐蚀,从而使材料腐蚀受损；也易形成高铁血红蛋白而对人体健康造成危害。1.2有机絮凝剂依据化学成分,有机絮凝剂可分为人工合成高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂两大类。(1)合成有机高分子絮凝剂合成有机高分子絮凝剂多为水溶性的聚合物,具有分子量大、分子链官能团多的结构特点,市场份额占有绝对优势。按其所带的电荷不同,可分为阳离子型、阴离子型、非离子型和两性絮凝剂。在水处理中,使用较多的是阳离子、阴离子和非离子型聚合物,包括聚丙烯酰胺、磺化聚乙烯苯、聚乙烯醚等系列。其中,以聚丙烯酰胺系列应用最为广泛。合成有机高分子絮凝剂在污水处理中能达到较高的处理效果。不过,聚丙烯酰胺的残留物不易被微生物降解,且其单体具有强烈的神经毒性和“三致”效应(致畸形、致突变、致癌),其水解产物丙烯酰胺易使皮肤瘙痒并诱发皮肤病或过敏。这些毒副作用,使它们的应用受到极大地限制。(2)天然有机高分子絮凝剂天然有机高分子絮凝剂有纯天然的,但大多数经化学改性而成。此类絮凝剂原料来源广泛、价格便宜、无毒、易于降解和再生,具有巨大的开发潜能。按其原料的来源不同,一般可分为淀粉衍生物、纤维素衍生物、植物胶改性产物、多聚糖类及蛋白质类改性产物等。其中最具发展潜力的是水溶性淀粉衍生物和多聚糖改性絮凝剂。通常。人们又将其分为碳水化合物类和甲壳素类两大类。壳聚糖、藻酸钠、几丁质等天然有机高分子絮凝剂虽无毒、能安全降解,但其絮凝活性较弱、成本较高,限制了其广泛应用[1]。2微生物絮凝剂严格说来,微生物絮凝剂也属于天然高分子有机物(生物树脂),是人们近年来利用生物技术,开发出的一类由微生物在特定培养条件下生长代谢至一定阶段产生的具有絮凝活性的产物。可以使水体中不易降解的固体R.W浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝集、沉淀的特殊高分子聚合物。它易于分离、沉降效率高、可降解、其降解产物对环境无毒无害、不会产生二次污染、适应范围广、具有很好的除浊和脱色作用,是一种高效安全的絮凝剂。属于绿色环保产品,被人们称为第二代絮凝剂。主要由具有两性多聚电解质特性的糖蛋白、蛋白质、多糖、纤维素和DNA等生物高分子化合物组成。2.1絮凝剂产生菌絮凝剂产生菌是具有分泌絮凝剂能力的微生物。自美国科学家Butterfield从活性污泥中筛选出絮凝剂产生菌以来,至今己发现的具有絮凝作用的微生物种类有细菌、放线菌、真菌和藻类等。这类微生物广泛存在于自然界中,如土壤、污泥、废水、沉积物等。现见诸报道的约为40余种[2]。其中最具代表性的3种分别为酱油曲霉、拟青霉菌I-1、红平红球菌。2.2微生物絮凝剂的应用微生物絮凝剂在实际中的应用主要有以下几方面[3-5]:(1)污泥沉降性能的改善。在膨胀污泥中加入生物絮凝剂能有效地消除污泥膨胀状态,使污泥容积指数快速下降,恢复污泥活性。(2)废水悬浮颗粒去除。微生物絮凝剂可用于高岭土、泥水浆、粉煤灰等水样的处理。(3)高浓度有机废水处理。畜产废水中含较高浓度的TOC和TN,采用合成高分子絮凝剂处理存在二次污染,采用微生物絮凝剂处理后,TOC、OD660均有显著降低,浊度去除率也很高；染料分子难以生物降解,一般的化学絮凝剂效果不佳,而用微生物絮凝剂处理可达理想目标。(4)乳化液油水分离。(5)发酵液后处理。发酵液常常呈现胶体状态,给过滤带来困难,添加微生物