_我国微生物法水处理技术的研究进展

综述专论化工科技,2009,17(2):50~54SCIENCE&TECHNOLOGYINCHEMICALINDUSTRY收稿日期:2008�11�1作者简介:王香爱(1967-),女,陕西渭南人,渭南师范学院副教授,从事水处理剂合成与应用。*基金项目:陕西省科技厅自然科学基金项目(2007B23);陕西省教育厅专项科研资助项目(07JK242);渭南师范学院2009年自然科学基金资助项目(09YKS002)。我国微生物法水处理技术的研究进展王香爱(渭南师范学院化学化工系,陕西渭南714000)摘�要:介绍了微生物絮凝剂的基本研究方法,综述了4种絮凝机理,对其絮凝效果的因素进行了探讨,阐述了微生物絮凝剂在众多领域的应用情况,指出了微生物絮凝剂在生产过程中的现存问题和解决措施;微生物絮凝剂具有高效、无毒、无二次污染、成本低等优点,为水处理技术的研究和发展提供了一个新的方向。关键词:微生物絮凝剂;凝集机理;应用;展望中图分类号:X703��文献标识码:A��文章编号:1008�0511(2009)02�0050�05��随着水处理技术的发展,絮凝剂的研究和应用越来越受到重视。传统的絮凝剂有无机絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂,无机絮凝剂主要有铁盐和铝盐两大体系,有机高分子絮凝剂主要为聚丙烯酰胺及其衍生物。由于铝盐絮凝法产生的污泥广泛应用于农业,导致土壤中铝含量升高,植物出现铝害,从而影响植物正常生长,甚至死亡;同时伴随这些农作物进入食物亦影响到人体的健康,临床上铝中毒主要有铝性脑病、铝性骨病和铝性贫血等,老年性痴呆症即是铝性脑病的一种[1]。铁盐对金属有腐蚀作用,也可造成处理水中带有颜色,且高浓度的铁对人体健康和生态环境有不利影响。自20世纪60年代以来,人工合成的有机高分子絮凝剂在废水处理及污泥调节中得到广泛的应用,目前使用较多的是聚丙烯酰胺,但因合成这些聚合物的单体具有强烈的神经毒性,而且还有很强的致癌性[1],从而大大限制了此类絮凝剂的应用。传统的污水处理方法存在着处理效率不高、耗费大、有一定的危害及二次污染等问题,这就需要寻找一种较经济、合理的污水处理方式。近年来,利用微生物絮凝剂处理污水的方法越来越受到国内外的关注。微生物絮凝剂是某些微生物在特定的培养条件下,生长到一定阶段而产生的有絮凝活性的次生代谢物质,可作为一种新型水处理剂,具有安全、高效、易生物降解等特性。微生物絮凝剂多数相对分子质量较大(104~106),分离纯化的微生物絮凝剂主要有多聚糖、糖蛋白、糖脂、脂蛋白、DNA、RNA、纤维素等,其中以多聚糖和糖蛋白类物质占绝大多数。作者综述了微生物絮凝剂一般研究方法、机理及其影响絮凝效果的因素,并提出了微生物絮凝剂研究中亟待解决的问题和建议。1�目前微生物絮凝剂的基本研究方法微生物絮凝剂的研究思路基本上是先进行絮凝微生物筛选、培养,提取其产生的微生物絮凝剂,然后对微生物絮凝剂的絮凝性能和机理进行研究,最后进行产品开发,实现微生物絮凝剂批量化、规模化生产。1.1�絮凝微生物种群的存在形式絮凝微生物种群的存在形式一般有三种:一是来自天然土壤,土壤中絮凝微生物极其丰富,分离方法简单,而且成本低;二是来自水厂的活性污泥,从污水厂活性污泥中采集絮凝微生物成本低,且所制出的微生物絮凝剂投入污水处理系统,不会增加活性污泥系统成分,能够保持投加前后微生物系统状态的稳定性;三是直接购买能产生絮凝剂的纯种微生物菌株,此法免去了实验中筛选和培养絮凝微生物的繁复,而且菌种特性明了,实验中易把握,但成本高。1.2�微生物絮凝剂的种类1.2.1�直接利用微生物细胞的絮凝剂1976年,Nakamura等[2]从霉菌、细菌、放线菌、酵母菌等菌种中筛选出19种具有絮凝能力的微生物。其中直接利用微生物细胞为絮凝剂的是以酱油曲霉AJ7002产生的絮凝剂。1986年,Kurane[3]利用红平红球菌制成微生物絮凝剂Noc�1,对大肠杆菌、酵母、泥浆水、河水、粉煤灰水、活性炭粉水、膨胀污泥和纸浆废水等均有极好的絮凝和脱色效果。1.2.2�利用微生物细胞壁提取物絮凝剂微生物细胞壁是天然有机高分子絮凝剂的重要来源。目前利用藻类和霉菌的细胞壁提取物较多,利用细菌细胞壁的还较少。藻类如褐藻酸细胞壁是目前广泛应用的絮凝剂;酵母菌细胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质及N�乙酰葡萄糖胺等成分也可作絮凝剂。1.2.3�利用微生物细胞代谢产物絮凝剂微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物主要是细菌的荚膜和粘液质,除水分外,其主要成分为多糖及少量的多肽、蛋白质、脂类及其复合物。这些物质在某种程度上都可用作絮凝剂,但贡献最大的还是多糖类。如唾液链球菌以蔗糖为碳源积累的果聚糖就可用作絮凝剂。2�微生物絮凝剂的絮凝机理2.1��桥联作用�机理该学说认为微生物絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力,同时