生物絮凝剂在污水处理中的优点及作2.doc

生物絮凝剂在污水处理中的优点及作用 郑爽 （重庆文理学院 材料与化工系 环境科学2班） 摘要：生物絮凝剂可使液体中不易降解的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的特殊高分子代谢产物，是由微生物产生的。一般利用生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、抽提、精炼而得到。传统絮凝剂在水处理中存在有毒、二次污染等缺陷。微生物絮凝剂是具有高效、廉价、无毒、无二次污染的水处理剂，可广泛应用于饮用水处理、废水处理。本文将从什么是生物絮凝剂及其种类、传统絮凝剂存在的问题、生物絮凝剂的优点和它在污水中处理的相关例子及其作用来探讨其在污水处理中的应用。关键词：絮凝剂、生物絮凝剂、污水处理、Biological flocculating agent on advantages and effect of wastewater treatmentAbstract: the biological flocculating agent can make the difficult degradation of solid suspended particles in the liquid, condensation, precipitation of special polymer metabolites are produced by microorganisms. The general use of biotechnology, through bacteria, fungi and other microbes fermentation, extraction, refining and get it. Traditional flocculant in water treatment defects toxic, secondary pollution, etc. Microbial flocculant is a efficient, cheap, nontoxic and no secondary pollution of water treatment agent, which can be widely used in water treatment, waste water treatmentKeywords: flocculating agent, biological flocculating agent, sewage treatment,.随着经济的快速发展和城市化水平的不断提高，水污染也越来越严重。污水处理技术的不断发展和工程应用已经成为维系社会经济可持续发展的必要组成部分。絮凝技术作为众多水处理技术当中较为经济、简便的一种而广受人们的青睐。经济的快速发展引发了更突出的环境污染问题。随着物理、化学、生物原理的各种污水处理工艺的出现，生物处理技术最为广泛的技术之一。由于传统的絮凝技术存在很多的不足，与其相比逐渐发展起来的生物絮凝技术更为经济环保。1微生物絮凝剂 微生物絮凝剂（MBF）是由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物，是一类可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的物质。微生物絮凝剂主要包括：利用微生物细胞的絮凝剂（如土壤、活性污泥中分离筛选得到的放线菌、细菌等）、利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂（如提取酵母细胞壁得到的蛋白质、葡聚糖、甘露聚糖等）、利用微生物细胞代谢产生的絮凝剂（如细菌的荚膜和粘液）和利用克隆技术所获得的絮凝剂。按化学组成不同可将其分为：糖蛋白、纤维素、蛋白质、脂肪、核酸等5。到目前为止已报道的微生物产生的絮凝物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素等高分子合物,其分子量一般在105以上。从化学组成上来看,微生物絮凝剂主要是微生物代谢产生的各种多聚糖、蛋白质,或者是蛋白质和糖类参与形成的高分子化合物。多聚糖中有的是由一种单体聚合而成,而有的则是由多种糖单体聚合而成的杂多糖类。此外,有的微生物絮凝剂中还有无机金属离子,如Ca2+、Mg2+2 传统絮凝剂在水处理中所存在的问题传统絮凝剂一般可分为无机絮凝剂及合成有机高分子絮凝剂，机絮凝剂主要是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。传统絮凝剂虽在相当一段时间内起主导作用，但因其存在处理效率不佳、耗费大、有一定的危害且在消除一种污染物的同时又带来另一种污染物等问题。例如铝盐絮凝剂所带来的问题:水中铝含量高达一定量时可使鲑鱼死亡；由于铝盐絮凝法产生的污泥广泛应用于农业，会使土壤中铝的含量升高，植物不能正常生长，甚至死亡；同时这种农作物进入食物链后，会影响人类健康，临床上铝中毒主要表现为铝性脑病、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，产生这种病症主要是因为处理水中铝离子浓度过高所致。这些毒性给人类健康带来了很大的危害。因此，美国国家标准协会将铝化合物列为剧毒类物质。当铝的浓度大于25mg每立方分米时会对活性污泥产生毒性影响，并使整体去除效果下降。另外，铝盐絮凝剂与微生物絮凝剂如果混合使用，则铝盐絮凝剂将对微生物絮凝剂的活性产生毒性效应，致使微生物絮凝剂的絮凝活性下降。铁系絮凝剂在使用过程中，铁盐对金属有腐蚀作用，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。对于合成有机高分子絮凝剂，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“三致”（致畸、致癌、致突变）。3生物絮凝剂的优点（1）高效性 与同等用量的传统絮凝剂相比，微生物絮凝剂对活性污泥的絮凝速度最大,而且絮凝沉淀比较容易用过滤除去。（2）消除二次污染 微生物絮凝剂为微生物菌体或菌体分泌的生物高分子物质,属于天然有机高分子絮凝剂,因此它不会危害其他生物,也不会影响生态环境;且絮凝后的残渣可被生物降解,不会造成二次污染（3）无毒性 根据相关实验证明微生物絮凝剂不会引起生物中毒，或致病。微生物絮凝剂安全、无毒,完全能用于食品、医药等行业。 （4）成本较低 主要从两方面考虑:微生物絮凝剂为生物菌体或有机高分子,较化学絮凝剂便宜,微生物絮凝剂是靠生物发酵产生的,化学絮凝剂是人工合成的,从生产所用原材料、生产工艺和能源消耗等方面考虑,微生物絮凝剂成本很低,这一点已为国内外普遍认同;微生物絮凝剂处理技术总费用低于化学絮凝处理技术的处理费用,前者约为后者的2/3。 （5）应用范围广泛 微生物絮凝剂能絮凝处理的对象较广,有活性污泥、粉煤灰、果汁、饮用水、河底沉积物、细菌、酵母菌和各种生产废水,而其他絮凝剂则由于各自的特性而在具体应用领域受到一定限制4微生物絮凝剂的作用(1) 桥联作用 絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力，同时吸引多个胶体颗粒，因而在颗粒中起了中间桥梁的作用，形成一种网状三维结构而沉淀下来。该理论可以解释大多数微生物絮凝剂引起的絮凝现象，以及一些因素对絮凝的影响。絮凝体的形成是一个复杂的过程，桥联机理并不能解释所有的现象，絮凝剂的广谱活性说明它是由多种机理共同起作用。 （2）电性中和 水中胶体一般带有负电荷,当带有一定正电荷的链状生物大分子絮凝剂或其水解产物靠近这种胶粒时,将中和其表面的部分电荷,使胶体脱稳,从而使胶粒之间、胶粒与絮凝剂分子之间易产生互相碰撞,通过分子间作用力凝聚而沉降下来。许多加入金属离子或调节pH即可影响其絮凝效果实验,主要是通过影响其带电性而起作用的。 （3）化学反应 生物大分子中某些活性基团与被絮凝物质相应的基团发生了化学变化,聚集成较大分子而沉淀下来,通过对生物大分子改性、处理,使其添加或丧失某些活性基团,其絮凝活性就大受影响。有些学者认为这些絮凝剂絮凝活性大部分依赖于活性基团。温度影响絮凝效果,主要通过影响其化学基团活性从而影响其化学反应。5微生物絮凝剂现实生活应用（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2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3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4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。（2）高浓度无机物悬浮废水的处理高浓度无机悬浮废水是一类不可生化降解的废水,传统工艺一般采用化学絮凝及处理法。文献5中指出微生物絮凝剂也可用于高岭土、泥水浆、粉煤灰等水样处理中,在试验中通过用微生物絮凝及处理陶瓷厂废水,釉药废水和坯体废水OD660和浊度去除率高达96. 6 %。文献3用微生物絮凝及处理高浊无机废水时指出,其沉降率是阳离子聚丙烯酰胺的2. 5 倍,是阴离子聚丙烯酰胺的4 倍。（3）活性污泥活性污泥的收集和处理是水处理工程中令人头痛的问题,活性污泥处理系统的效率常因污泥的沉降性能变差而降低,在活性污泥中加入微生物絮凝剂时,可使污泥容积指数能很快下降,防止污泥解絮,消除污泥膨胀状态,从而恢复活性污泥沉降能力,提高整个处理系统的效率。文献6由红平红球菌制得的微生物絮凝剂NOC - 1 加入已发生膨胀的活性污泥中,可是污泥的SVI 从290 降到50参考文献1 辛宝平,庄源益,李彤. 戴树桂微生物絮凝剂的研究和应用环境科学,1998 ,6 (5) :572 仓根隆一郎.Bioindustry ,19903孟琴,吕德伟,张国亮. 新型生物絮凝剂生物材料的絮凝效果评价. 环境化学,1998 ,17 (4) :3554沈荣辉. 微生物絮凝剂研制条件优化和废水净化研究. 化工装备技术,2000 ,21 (6) :31355李兆龙,虞杏英. 微生物絮凝剂. 上海环境科学,1991 ,10(9) :45 466Shimiziu N. Flo - froming bacteria isolated from activatedsludge in high - BOD loading treatmentJ , J Fermant Technol ,1995 ,63 (1) :67 717 傅旭庆,汪大,徐新华. 微生物絮凝剂及其絮凝机理. 污染防治技术,1998 ,11 (1) :6 8 胡家骏,周群英. 环境工程微生物学. 北京:高等教育出版社,19969 张林生等. 染料废水的脱色方法. 化工环保,2000 (1) :6110 傅文德. 高浊度给水工程. 北京:中国建筑工业出版社,1994(4)11 尹华,李桂娇,彭辉. 微生物絮凝剂的研究现状与发展趋势.云南环境科