微生物絮凝剂的介绍、应用及前景

微生物絮凝剂的介绍

微生物絮凝剂是80年代后期研究开发的第三类絮凝剂，是一类由微生物产生的具有絮凝剂活性的代谢产物，主要有糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和DNA以及有絮凝剂活性的菌体等。该絮凝剂是利用生物技术，通过微生物发酵、抽取、精制而得到的一种新型、高效、廉价的水处理剂，是一种无毒的生物高分子化合物。

国外关于微生物絮凝剂的报道主要有AJ7002微生物絮凝剂、PF101絮凝剂和NOC—1絮凝剂等。相对经典的胶体系絮凝剂机理而言，生物系絮凝剂絮凝机理还不是很清楚，比较有代表性的絮凝机理包括胞外聚合物桥架学说、电性中和学说、体外纤维素纤丝学说，荚膜学说、疏水学说等。
目前一般以为，生物高分子絮凝剂主要通过桥架作用和电中和作用，使颗粒和细胞聚合，其它的絮凝作用机理如网扑作用，粒质说等可解释部分絮凝现象。实际上，絮凝是一个复杂的过程，由于絮凝剂的种类和浓度、分子构型、分子量大小、胶体表面性质、pH等因素均能影响其絮凝性能。
微生物絮凝剂具有絮凝范围广、絮凝活性高、安全、无害、无污染、脱色效果独/特等特点，加上絮凝剂产生菌的种类多、生长快、易于实现工业化，微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题。

微生物絮凝剂的优点

1、高效性。同等用量情况下，微生物絮凝剂的使用效率明显高于常规絮凝剂。
2、安全无毒。采用微生物絮凝剂处理食品废水，即可回收有用成分，又可减少排污量，是食品行业废水处理的发展趋势。
3、无二次污染。微生物产生的絮凝剂成分复杂多样，随菌种的不同而不同，具有可生化性，能够自行降解，因而不会带来二次污染。
4、脱色效果/显著。对畜产废水、泥浆废水、染料废水等有极/好的絮凝及脱色效果。
5、投放量相对较少。使用少量的微生物絮凝剂，就能实现大面积净化作用。
6、热稳定性强。有的微生物絮凝剂还具有不受PH条件影响，用量少等特点。

微生物絮凝剂絮凝机理

微生物絮凝剂是带电荷的生物大分子，其絮凝机理主要是吸附架桥作用、电中和作用、卷扫作用。
1、吸附架桥作用：絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力，同时吸附多个胶体粒子，在颗粒间产生架桥作用，从而形成网状三维结构沉淀下来。
2、电中和作用：溶液中带有多个电荷的多价电解质能够与颗粒表面带的相反负电荷发生中和，从而减弱颗粒间彼此的相互排斥力，促进颗粒絮凝沉降，为絮凝剂的架桥提供了有利条件。
3、卷扫作用：形成小粒絮体的絮凝剂在重力作用下沉降的过程中，犹如一个过滤网下降，迅速卷扫水中胶粒产生沉淀。

微生物絮凝剂在水处理中的应用

微生物絮凝剂是利用生物技术, 从微生物或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效, 且能自然降解的新型水处理剂, 包括糖蛋白、多糖、纤维素、蛋白质和DNA等。因此其越来越受到人们的重视, 呈现出逐步取代传统絮凝剂的趋势。
现在微生物絮凝剂开始适用于处理高浊度有机废水及染料废水的脱色、处理高浓度无机悬浮废水及恢复活性污泥沉降能力等方面。
1、在给水处理中的应用。试验表明, 用分离筛选得到的硅酸盐芽孢杆菌产生的絮凝剂MBFA9处理高浊度河水, 技术指标优于PAM等常规絮凝剂。
2、畜产废水的处理。畜产废水是含BOD较高的难处理有机废水，采用合成有机絮凝剂虽然有较好的效果，但存在二次污染。猪粪尿废水采用NOC-1加Ca+处理10min后，废水的上清液变成几乎透明液体，废水中的TOC由处理前的8200mg/l降为2980mg/l，去除率达67.2%。
3、消除污泥膨胀。在活性污泥中加入微生物絮凝剂, 污泥容积指数会很快下降, 消除污泥膨胀状态, 从而恢复活性污泥的沉降能力。
4、印染废水的降解、脱色：印染废水成分复杂, 水质变化大, 色度高, 并含有难降解的表面活性剂, 用白腐真菌处理染料废水是目前研究的热点。
5、重金属的富集：很多絮凝剂产生菌都具有吸附重金属离子的能力。
微生物絮凝剂以其无毒、高效、无二次污染、使用方便等特点展示了广阔的应用前景，大有取代传统絮凝剂的趋势。因其具有超/强的絮凝性能，可使一些难处理高浓度废水得到絮凝，并明显降低COD、色度等指标，是一种有着良好发展前景的新型絮凝剂。随着人们环保意识的不断加强，微生物絮凝剂的应用将会越来越广。同时水处理技术本身受环境资源及能源的制约和挑战，也存在生产成本高、活体絮凝剂保存困难、絮凝剂处理功能单一等难题。

微生物絮凝剂的发展趋势

目前来看，絮凝剂的研究主要集中在高分子絮凝剂方面，但伴随着微生物絮凝剂的深入研究，微生物絮凝剂取代部分传统的无机高分子絮凝剂和合成有机高分子絮凝剂将成为一种趋势。国外对于微生物絮凝剂的研究已很广泛，而国内的研究则还处于菌种的筛选阶段，主要是存在成本较高、处理功能单一、活性保存有困难、难以产业化等缺点，因此今后努力的方向应该是：
① 对絮凝机理、动力学、絮凝剂的理化性质等的研究。
② 寻找廉价高效的碳源、氮源，制备价格低廉的高效培养基；优化生产条件，降低生产成本，探索研制新技术、新工艺，选育高效菌种。
③ 拓展絮凝剂的应用范围，利用基因工程技术，将污染物降解质粒引入到微生物菌种中，使絮凝、沉降、降解系于一体。
④ 研制微生物絮凝剂和其它絮凝剂的复合品，做到优势互补，增强效能。
⑤ 利用高浓度含氮有机废水及廉价原料进行微生物絮凝剂制备的工艺研究。
总之，研制新型、高效、安全、经济的絮凝剂是絮凝剂生产发展的必然方向。