微生物絮凝剂的研究及应用.doc

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1、微生物絮凝剂的研究及应用摘要水处理混凝剂的发展速度很快，新产品层出不穷。第一代絮凝剂为以铝离子为代表的无机盐及其高分子聚合物，第二代为以聚丙烯酰胺为代表的有机高分子絮凝剂，这两代絮凝剂(有机和无机类1均存在不同的缺点。近年来，人们开发出了一类由微生物产生的、具有高效混凝作用的天然高分子有机物(生物树脂)，称为微生物絮凝剂，应用效果好、适用范围广、易生物降解、安全可靠。处理后的污水最终能实现无污染排放等特点而被称之为第三代絮凝剂。关键词微生物，絮凝剂，絮凝机理，水处理引言微生物絮凝剂主要包括利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的

2、絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂。微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，相对分子质量在105以上。微生物絮凝剂的研究者早就发现，一些微生物如酵母、细菌等有细胞絮凝现象，但一直未对其产生重视，仅是作为细胞富集的一种方法。近十几年来，细胞絮凝技术才作为一种简单、经济的生物产品分离技术在连续发酵及产品分离中得到广泛的应用。微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝功能的高分子有机物。主要有糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等。能产生微生物絮凝剂的微生物种类很多，它们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中。从其来源看，也属于天然有机高分子絮凝剂，因此它具有

3、天然有机高分子絮凝剂的一切优点。同时，微生物絮凝剂的研究工作已由提纯、改性进入到利用生物技术培育、筛选优良的菌种，以较低的成本获得高效的絮凝剂的研究，因此其研究范围已超越了传统的天然有机高分子絮凝剂的研究范畴。具有分泌絮凝剂能力的微生物称为絮凝剂产生菌。最早的絮凝剂产生菌是Butterfield从活性污泥中筛选得到。1976年，Nakamuraj.等人从霉菌、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，其中以酱油曲霉AJ7002产生的絮凝剂效果最好。1985年，TakagiH等人研究了拟青霉素微生物产生的絮凝剂PF101。PF101对枯草杆菌、大肠杆菌、

4、啤酒酵母、血红细胞、活性污泥、纤维素粉、活性炭、硅藻土、氧化铝等有良好的絮凝效果。1986年，Kurane等人利用红平红球菌研制成功息生物絮凝剂NOC-1，对大肠杆菌、酵母、泥浆水、河水、粉煤灰水、活性碳粉水、膨胀污泥、纸浆废水等均有极好的絮凝和脱色效果，是目前发现的最好的微生物絮凝剂。1微生物絮凝剂的理化性能[1]微生物絮凝剂主要是在菌细胞外分泌的，是一种具有絮凝功能并且可以被自然降解的高分子有机物，主要含糖蛋白、多糖、多肽、蛋白质、纤维素和DNA等高分子化合物，其分子量一般在10s以上。有些则是直接利用微生物细胞起絮凝作用．比如大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中的细菌、

5、霉菌和放线菌等。还有一些是从细胞壁提取的，像葡聚糖、甘露聚糖和蛋白质等。至今发现的具有絮凝性的微生物至少有17种。此外，有的微生物絮凝剂中还有无机金属离子。改性后的天然高分子絮凝剂与人工合成的有机高分子絮凝剂相比有以下特点：①比其他絮凝剂产生的絮团大，易于分离，而且形成沉淀物少；②微生物絮凝剂具有可生化性，易被微生物降解，无毒无害等安全性，不会导致二次污染，且有絮凝广泛、脱色、除浊效果独特的特点，对大肠杆菌、酵母、泥浆水、畜产废水、染料废水等有极好的絮凝和脱色效果；⑧有的微生物絮凝剂还有不受pH条件影响、热稳定性强、用量小等特点；④比表面积大、转化能力强、繁殖速度快、易变异

6、、分布广等特点。微生物絮凝剂的生产周期短，效率高，投放量相对较少，能实现大面积污水的净化作用。但是微生物絮凝效果易受到有毒物质的干扰，也有一些微生物絮凝剂受絮凝体系pH条件和水体所含金属离子的影响。2微生物絮凝剂的絮凝机理[2]目前较为人们所接受的微生物絮凝剂的絮凝机理，大多还沿用DLVO理论来解释，主要有架桥作用、电性中和作用、网捕作用和化学反应作用，其中架桥作用最易被人们接受。2．1架桥作用该学说可解释大多数微生物絮凝剂引起的絮凝现象，认为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颗粒，在颗粒间产生“架桥”现象，从而形成一种网状三维结构而沉淀下来。但絮凝是一

7、个复杂的过程．架桥作用并不能解释所有现象，絮凝剂的广谱活性也证明絮凝机理不是单一的。2．2电性中和作用电性中和作用是指胶体粒子的表面带有负电荷，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胶粒表面或被吸附到胶粒表面时，将会中和胶粒表面上的一部分负电荷减少静电斥力，从而使胶粒间能发生碰撞而凝聚沉淀2．3网捕作用当微生物絮凝剂投量一定且形成小的粒絮体时，可以在重力作用下迅速网捕、卷扫水中胶粒，而产生沉淀分离。这种作用基本上是一种机械作用，所需絮凝剂量与原水杂质含量成反比。原水胶体杂质含量少时，所需絮凝剂量大，