敘述污(廢)水處理中微生物絮凝劑的作用原理

【專家解說】：目前廣泛應(yīng)用于水處理中的絮凝劑主要有無機(jī)高分子絮凝劑和有機(jī)高分子絮凝劑。由于無機(jī)絮凝劑一般用量較大且可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，有機(jī)高分子絮凝劑的殘留物不易被微生物降解，且其單體具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性和"三致"(致畸形、致突變、致癌)效應(yīng)。而微生物絮凝劑可以克服無機(jī)高分子和合成有機(jī)高分子絮凝劑本身固有的缺陷，最終實(shí)現(xiàn)無污染排放，因此微生物絮凝劑是最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦透咝Лh(huán)保型絮凝劑。1. 微生物絮凝劑化學(xué)組成及微觀結(jié)構(gòu)微生物絮凝劑是一類由微生物或其分泌物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，它是利用微生物技術(shù)，通過細(xì)菌、真菌等微生物發(fā)酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、無毒、無二次污染的水處理劑。微生物產(chǎn)生的絮凝劑物質(zhì)為糖蛋白、粘多糖、蛋白質(zhì)、纖維素、DNA等高分子化合物，相對(duì)分子質(zhì)量在105以上。2. 微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理關(guān)于微生物絮凝劑的作用機(jī)理目前較為普遍接受的是"橋聯(lián)作用"機(jī)理。該機(jī)理認(rèn)為，絮凝劑大分子借助離子鍵、氫鍵和范德華力，同時(shí)吸引多個(gè)膠體顆粒，因而在顆粒中起了"中間橋梁"的作用，形成一種網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)而沉淀下來。該理論可以解釋大多數(shù)微生物絮凝劑引起的絮凝現(xiàn)象，以及一些因素對(duì)絮凝的影響。絮凝體的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程，"橋聯(lián)"機(jī)理并不能解釋所有的現(xiàn)象，絮凝劑的廣譜活性說明它是由多種機(jī)理共同起作用。為了更進(jìn)一步解釋絮凝機(jī)理，還需作更深入地研究。3. 微生物絮凝劑的合成微生物絮凝劑的合成與微生物代謝活動(dòng)有關(guān)。微生物代謝變緩之后，由于自身的分解才能釋放絮凝劑，形成絮體。最好在細(xì)菌對(duì)數(shù)生長后期或靜止早期收獲微生物絮凝劑，此后，絮凝活性即使不下降也不會(huì)再有提高。4. 影響微生物絮凝劑絮凝效果的因素同一般的化學(xué)絮凝劑一樣,微生物絮凝劑效果的好壞主要受絮凝劑和膠體顆粒的本身特性及反應(yīng)條件的影響。⑴ 微生物絮凝劑本身特性的影響微生物絮凝劑的主要成分中含有親水的活性基團(tuán),如氨基、羥基、羧基等,故其絮凝機(jī)理與有機(jī)高分子絮凝劑(利用其線性分子的特點(diǎn)起到一種粘接架橋作用而使顆粒絮凝)相同。微生物絮凝劑分子量大小對(duì)其絮凝效果的影響很大，分子量越大，絮凝效果就越好。當(dāng)絮凝劑的蛋白質(zhì)成分降解后，分子量減小，絮凝活性明顯下降。一般線性結(jié)構(gòu)的大分子絮凝劑的絮凝效果較好，如果分子結(jié)構(gòu)是交鏈或支鏈結(jié)構(gòu)，其絮凝效果就差。⑵ 膠體顆粒表面電荷的影響由"橋連作用"理論和"電荷中和"理論知絮凝劑大分子借助離子鍵、氫鍵和范德華力同時(shí)吸附多個(gè)膠體顆粒，在顆粒間產(chǎn)生"架橋"現(xiàn)象，形成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而沉淀下來。故膠體顆粒表面電荷對(duì)絮凝有重要影響，相反電荷的聚合電解質(zhì)能減少顆粒表面電荷密度，以至顆粒可以彼此充分緊密接近，使吸引力變得有效。⑶ 反應(yīng)條件微生物絮凝劑的絮凝效果受加樣量、PH值、金屬離子、溫度、攪拌速度、水質(zhì)等多種反應(yīng)條件的影響。用自己提取的微生物絮凝劑處理染料廢水時(shí)，發(fā)現(xiàn)Ca2+有促進(jìn)絮凝物生成，加大沉降速度的協(xié)同作用。也有的文獻(xiàn)中認(rèn)為體系中鹽的加入會(huì)降低微生物的絮凝活性，這可能由于Na+的加入破壞了大分子與膠體之間氫鍵的形成。因絮凝的形成是一個(gè)復(fù)雜的過程,為了更好地解釋機(jī)理，需要對(duì)特定絮凝劑和膠體顆粒的組成、結(jié)構(gòu)、電荷、構(gòu)象及各種反應(yīng)條件對(duì)它們的影響作更深入的研究。5. 微生物絮凝劑在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用及發(fā)展前景與有機(jī)高分子絮凝劑相比，微生物絮凝劑具有絮凝范圍廣、活性高、安全無毒、不污染環(huán)境等特點(diǎn)，而且作用條件粗放，具有廣譜絮凝活性，因此，可以廣泛用于給水和污水處理中。⑴ 高濃度有機(jī)廢水處理高濃度有機(jī)廢水主要包括畜產(chǎn)廢水及其它一些食品加工廠廢水，此類廢水在生化處理之前一般加絮凝等預(yù)處理過程。微生物絮凝劑比SPA的絮凝效果更好，還指出如果同時(shí)將微生物絮凝劑和少量SPA混合后，對(duì)味精廢水的預(yù)處理效果可進(jìn)一步提高，且藥劑的總投加量明顯減少。⑵ 印染廢水的脫色印染廢水因其色澤深，組分復(fù)雜，含有染料、漿料、助劑、纖維、果膠、蠟質(zhì)、無機(jī)鹽等多種物質(zhì)，仍為國內(nèi)現(xiàn)行工業(yè)廢水治理上的幾大難題之一。其處理難點(diǎn)一是COD高,而B/C值較小，可生化較差;二是色度高且組分復(fù)雜。處理印染廢水關(guān)鍵在于脫色，在各種處理方法中以絮凝法因其投資費(fèi)用低、設(shè)備占地少、處理容量大、脫色率高而被普遍采用。同聚鐵類絮凝劑類相比微生物絮凝劑不僅具有良好的絮凝沉淀性能，而且具有良好的脫色效果，在印染廢水中有著一般絮凝劑不具有的優(yōu)勢(shì)。⑶ 高濃度無機(jī)物懸浮廢水的處理高濃度無機(jī)懸浮廢水是一類不可生化降解的廢水，傳統(tǒng)工藝一般采用化學(xué)絮凝及處理法。微生物絮凝劑也可用于高嶺土、泥水漿、粉煤灰等水樣處理中，在試驗(yàn)中通過用微生物絮凝及處理陶瓷廠廢水，釉藥廢水和坯體廢水。⑷ 活性污泥處理系統(tǒng)的效率常因污泥的沉降性能變差而降低，在活性污泥中加入微生物絮凝劑時(shí)，可使污泥容積指數(shù)能很快下降，防止污泥解絮，消除污泥膨脹狀態(tài)，從而恢復(fù)活性污泥沉降能力，提高整個(gè)處理系統(tǒng)的效率。作為一種新型的絮凝劑，微生物絮凝劑有著良好的應(yīng)用前景，已廣泛應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理、染料廢水的脫色、活性污泥的處理等廢物處理中，并顯示了強(qiáng)大的生命力。微生物絮凝劑已成為環(huán)保中的新研究方向