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1、15 微生物絮凝剂在水处理中的应用 微生物物絮凝剂剂在水处处理 中的应应用班级：电电厂化学学09001姓名：陈陈雪平学号：220099040014微生物絮絮凝剂在在水处理理中的应应用陈雪平 2000900401141摘要：系系统介绍绍了微生生物絮凝凝剂的特特性、絮絮凝机理理及影响响絮凝效效果的因因素，列列举并分分析了微微生物絮絮凝剂的的应用实实例。微微生物絮絮凝剂具具有安全全、高效效、不污污染环境境等特点点。产生生絮凝剂剂的微生生物种类类多，生生长快，易易于实现现产业化化，因而而微生物物絮凝剂剂正日益益受到人人们的重重视。Absttracct：TThe miccrobbiall trreatt
2、mennt oof ppollluteed wwateer iis aa waaterr trreattmennt mmethhod whiich usiing mettaboolicc reeacttionnof miccrobbeBBecaausee off thhe ddiveersiity of thee miicroobe andd haavinng aabillityy too deecommposse vvariietyy kiindss off poolluutannts，iit pplayys aan iimpoortaant rolle iin wwateer ttreaa
3、tmeentThee reeseaarchh diirecctioons of thee miicroobe andd waaterr trreattmennt iis mmakiing fuull usee off miicroobe to conntrool aand cleear up thhe oorgaanicc maatteer,nnutrriennt ssaltts aand heaavy mettal pollluttanttsTThe ressearrch dirrecttionns aalsoo innvollve thee ussingg off miicroobe to
4、 treeat thee waaterr annd rregeenerratee thhe wwateer rresoourccesThiis ppapeeraiims to inttrodducee thhe mmainn apppliicattionn annd mmechhaniism of thee miicroobiaal ttreaatmeent of polllutted watter关键词：微生物物絮凝剂剂水处理理 絮凝机机理 应用用Key worrds：miccrobbe；watterttreaatmeent；flooccuulattingg meechaanissm；随着人
5、类类生活水水平的提提高和工工业的飞飞速发展展，水污污染问题题越来越越突出。污污水处理理是解决决水污染染的重要要途径，是是水污染染控制工工程的重重要措，是是解决水水资源短短缺的重重要方法法。水是是一种可可再生的的资源，而而利用微微生物进进行水处处理是使使水资源源再生的的主要手手段。将将微生物物应用于于水处理理工程，使使废水得得以净化化，是微微生物对对人类的的重要贡贡献。下下面就让让我们来来看看微微生物絮絮凝剂在在水处理理中的应应用和发发展前景景。微生物絮絮凝剂是是近年来来研发的的新型絮絮凝剂。它它是利用用生物技技术，从从微生物物或其分分泌物中中提取、纯纯化而获获得的一一种安全全、高效效、且能能自
6、然降降解的新新型水处处理剂，如如糖蛋白白、多糖糖纤维素素、蛋白白质和DDNA等等。由于于微生物物絮凝剂剂既可以以生物降降解又安安全可靠靠，最终终可实现现无污染染排放，其其明显的的特点与与优势，为为水处理理技术发发展展示示了一个个广阔的的前景。其其又可能能取代或或大部分分取代传传统的无无机高分分子和合合成高分分子絮凝凝剂产生生絮凝剂剂的微生生物，是是具有分分泌絮凝凝剂能力力的菌种种，至今今发现已已超过117种，包包括霉菌菌、细菌菌、放线线菌和酵酵母菌等等。最具具有代表表性的有有：酱油油曲霉产产生的絮絮凝剂AAJ70002；用青霉霉素产生生的微生生物絮凝凝剂PFF1011；以及及利用红红平细球球菌
7、研制制的微生生物絮凝凝剂NOOC-11等。1 定义义及絮凝凝机理1.1 定义微生物絮絮凝剂1：指的是是以固体体微生物物为目的的的，借借助于药药剂和其其他手段段促使悬悬浮生长长式生物物处理废废水系统统中的微微生物以以形成生生物絮体体。简单单的说，微微生物絮絮凝剂就就是用化化学手段段或者生生物的方方法絮凝凝微生物物。1.2 絮凝凝机理 凝剂的的絮凝机机理22认为为是：微微生物絮絮凝剂的的大分子子借助离离子键、氢氢键和范范德华力力，同时时吸附多多个胶体体颗粒，在在颗粒间间产生“架桥”现象，从从而形成成一个网网状三维维结构而而沉淀下下来。絮絮凝过程程是胶体体颗粒与与微生物物絮凝剂剂大分子子相互靠靠近、
8、吸吸附并形形成网状状结构的的过程。因因而，絮絮凝剂大大分子与与胶体颗颗粒得表表面电荷荷对絮凝凝效果有有很重要要的影响响，而系系统的PPH值直接接影响表表面电荷荷，从而而也影响响它们之之间的靠靠近和吸吸附行为为；系统统中的各各种离子子，尤其其是高价价异种离离子能够够明显地地改变胶胶体电位，降降低其表表面电荷荷，促进进絮凝剂剂大分子子与胶体体颗粒的的吸附与与架桥作作用。如如阳离子子的加入入，特别别是Caa+的加入入，减少少了絮凝凝剂大分分子和胶胶体颗粒粒表面的的负电荷荷，可促促进“架桥”的形成成。2 影影响絮凝凝剂产生生的因素素21培培养基的的组成培养基的的组成是是影响微微生物絮絮凝剂产产生的重重
9、要因素素。培养养基的碳碳氮比、初初始pHH和生长长因子等等都影响响到絮凝凝剂的合合成。一一般来说说，富含含单糖、营营养丰富富的培养养基，有有利于絮絮凝剂的的产生3。培培养基的的成分通过影响响微生物物的代谢谢途径而而影响絮絮凝剂的的合成。22温温度微生物絮絮凝剂产产生的最最佳温度度一般在在2535，温度度过低菌菌体生长长速度变变慢，温温度过高高细胞内内代谢途途径将发发生改变变4但适冷冷微生物物可以在在低温条条件下产产生絮凝凝剂，我我们从污污水中分分离低温温菌，其其中有些些种类在在8220内可产产生絮凝凝剂。23供供氧量供氧量也也是影响响微生物物絮凝剂剂产生的的重要因因素。增增加供氧氧量有利利于好
10、氧氧或兼性性厌氧微微生物进进行好氧氧呼吸作作用，从从而促进进絮凝剂剂的合成成；另一一方面，增增加供氧氧量可以以阻止菌菌体絮凝凝成较大大的凝聚聚体44。2 .44 PH微生物絮絮凝剂的的活性随随PH 值的的变化而而变化,因为酸酸碱度的的变化影影响微生生物絮凝凝剂及其其被絮凝凝物表面面电荷带带电状态态及中和和电荷的的能力。在一定定的PHH值范围围内，物絮凝凝剂表现现出良好好的絮凝凝活性。不同的的絮凝剂剂对PHH值变化化所表现现的效果果也不一一样，同种絮絮凝剂对对不同的的被絮凝凝物具有有不同的的PH初始值值要求。2 .55 金属属离子金属离子子的种类类和浓度度对微生生物絮凝凝剂的影影响较大大。适当浓
11、浓度的金金属离子子可以促促进微生生物絮凝凝剂分子子与悬浮浮颗粒以以离子键键结合，从而提提高絮凝凝活性，这对于于提高微微生物絮絮凝剂的的絮凝活活性有重重要意义义。 但是是，金属离离子的浓浓度不能能过高，否则，由于大大量离子子占据了了絮凝剂剂分子的的活性位位置，把絮凝凝剂分子子与悬浮浮颗粒隔隔开而抑抑制絮凝凝。 而不不同的凝凝剂，其适合合的离子子种类有有所差异异， 目前前研究较较多的有有二价离离子中的的Ca 2 + MMg2 + Mnn 2 + 等等，以及三三价离子子中的AAl 33 + Fee 3 + 等等。2.6 遗遗传因素素微生物絮絮凝剂的的产生一一般由多多个基因因控制，且且基因控控制机理理
12、复杂，涉涉及基因因之间的的相互作作用55到目目前为止止，人们们已经发发现了十十几个与与絮凝剂剂产生有有关的基基因66。3微生物物絮凝剂剂的特性性731高高效性与现在常常用的各各类絮凝凝剂相比比，同等等用量下下，微生生物絮凝凝剂对活活性污泥泥的絮凝凝速度较较快，而而且絮凝凝物更容容易过滤滤除去。32无无毒性微生物絮絮凝剂是是一类天天然无毒毒的有机机高分子子化合物物，对环环境和人人类均无无毒无害害，可以以用于食食品、医医药等行行业的发发酵后处处理。33可可消除二二次污染染由于微生生物絮凝凝剂主要要成分为为糖蛋白白、粘多多糖、蛋蛋白质、纤纤维素、DNA等高分子物质，具有生物优先降解性，可消除对环境造
13、成的二次污染。34絮絮凝范围围广泛，脱脱色效果果独特微生物絮絮凝剂对对多种颗颗粒以及及可溶性性色素物物质等都都具有优优良的絮絮凝能力力和脱色色能力，可可用来处处理生活活污水和和工业废废水。4 微生物物絮凝剂剂在水处处理中的的应用41 在给水水处理方方面的应应用在用含有有糖醛酸酸、中性性糖和氨氨基糖的的多糖絮絮凝剂处处理河水水和湖泊泊水时发发现絮絮凝后所所形成的的胶团大大、密实实度高、沉沉降快。对对CODD的去除除率比海海藻酸钠钠明胶絮絮凝剂高高得多8。邓述波9等等利用含含有糖醛醛酸、性糖和和氨基糖糖的多糖糖絮凝剂剂处理河河水 相相比于海海藻酸钠钠， 明胶胶絮凝剂剂而言 絮团大大、 沉降降快、
14、上清清液浊度度低 而而且处理理后COOD 值值最小 。 在给给水的生生物氧化化预处理理时 原原水经微微生物氧氧化分解解后 在在后续的的加药混混凝中 矾耗量量减少 去除色色度的能能力增强强 形成成的絮凝凝颗粒大大且密实实沉降快快。4.2 在工工业废水水的处理理：李向飞等等10研究了了白腐真真菌与黄黄孢原毛毛平革菌菌对4种种难降解解染料的的脱色效效果，其其对3种染料料的脱色色效率超超过900。张张彤等认认为微生生物絮凝凝剂对废废水中的的悬浮颗颗粒也有有相当好好的去除除效果。在在含有大大量极细细微的悬悬浮固体体颗粒的的焦化废废水悬浮浮液中加加入2的AIcalligeeness laatuss培养物物
15、，并加加人钙离离子，即即形成肉肉眼可见见的絮凝凝体SSS去除率率达788。邓述波等等111分离筛选选得到的的硅酸盐盐芽孢杆杆菌产生生的絮凝凝剂MBBFA99具有用用量少、絮絮凝效果果好等特特点，在在50000 mmgLL的高岭岭土悬浮浮液中使使用该絮絮凝剂，絮絮凝率高高达9996。应用用絮凝剂剂MBFFA9处处理河水水不但但处理费费用低，而而且沉降降30 raiin后，用用MBFFA9絮絮凝剂处处理的浊浊度为00.8 NNTU，絮絮凝效果果优于HHPAMM。处理理后的上上清液更更加清澈澈。尹华华等筛选选出的菌菌株GSS7。用用于城市市污水、餐餐饮废水水和医院院废水除除浊。处处理城市市河涌污污水
16、等实实际废水水时具有有用量少少、澄清清速度快快等特点点，投药药5 mmin即即可形成成大絮团团,30 minn后水质质清澈透透明度去去除率达达93.5%12。含含有高悬悬浮物的的建筑材材料加工工废水是是较难理理的一类类废水。张张晓辉13分离筛筛选出33株絮凝凝剂产生生菌处理理高岭土土和透辉辉石加工工废水，其其絮凝率率都在990以以上。黄黄晓武等等144副研研究了几几种用于于高浊度度建材废废水处理理的生物物絮凝剂剂，含菌菌培养液液浊度去去除率均均达922以上上。4.3 在在城市污污水中的的应用武汉大学学的杨开开教授15对于絮絮凝剂复复配PAAC用于中中低浓度度城市污污水一级级强化进进行了研研究。
17、研研究结果果表明：对于水水质为ppH值7.077.3，CODD(6001440)mmgLL、BOOD(553080)mgL、NNH3 N(77111)mggL、TTP(115229)mmgLL、SSS(6001000)mmgLL、NIIU(224996)mmL的的净化厂厂原水，絮凝剂与PA C的最佳复合比为1:25(06mgL：15mgLPA c)最佳絮凝动力条件为同投加和PAC，在250rmin速度下快速搅拌lmin，再以60rmin的速度搅拌10min，相应的G值为23sl，GT值为1.4 x 101；最佳时间为30min。原水在最佳配比和最优絮凝条件下经过处理，COD去除率基本保持在52
18、以上(53.564.5左右波动)，TP的去除率为90，NH3 N的去除率为15，多数出水水质指标接近或优于国家一级出水水质，甚至接近常规二级处理效果。华中科技技大学的的康建雄雄教授将将絮絮凝剂运运用于城城市生活活污水的的处理，在在多数指指标能够够获得满满意效果果。在研研究中发发现： 与与无机絮絮凝剂(铁盐、铝铝盐)复复配使用用效果好好，与钙钙盐复配配效果不不好，这这是因为为铁盐和和铝盐的的水解产产物是羟羟基的不不饱和体体，能与与分分子的羟羟基官能能团强烈烈键合，既既充分发发挥了无无机絮凝凝剂的电电中和和和脱稳作作用，又又发挥了了的的吸附架架桥，两两者同时时作用又又使脱稳稳胶粒形形成巨大大的空间
19、间网状絮絮体结构构，网捕捕卷扫水水中的细细微污染染物，因因此絮凝凝效果十十分优异异，理论论上在同同剂量投投加下其其絮凝性性能应该该优于单单独使用用任何一一种絮凝凝剂116.4.4 在建建材废水水中的应应用含有高悬悬浮物的的建筑材材料加工工废水也也是较难难处理的的一类废废水 例例如陶瓷瓷厂废水水 主要要包括胚胚体废水水和釉药药废水两两种 前前者主要要含有较较多的黏黏土颗粒粒 后者者除含黏黏土颗粒粒外 还还有相当当数量的的釉药当当添加NNOC-1后5 mmin 胚体废废水的浊浊度从原原来的11 .44降低到到0 .0433 废废水的浊浊度从117 .2 下下降到00 .335。浊度去去除率分分别为
20、96 .6 %和97.9% 可得到到几乎透透明的上上清液17 。有有研究表表明 微微生物絮絮凝剂的的投加量量在2000 *10 -16 时 就能达达到FeeCl33浓度超超过30000*10 -6时的的絮凝效效188。4.5 在印印染废水水中的脱脱色应用用有人在880mll废水中中加入22ml Alccaliigennes lattus培培养物和和1.5聚氨氨基葡萄萄糖，即即可在废废水中形形成肉眼眼可见的的絮凝体体，脱色色率为994，下下层清液液的外观观与自来来水相近近。微生生物絮凝凝剂对废废水中的的悬浮颗颗粒也有有相当好好的去除除效果。在在含有大大量极细细微的悬悬浮固体体颗粒的的焦化废废水悬
21、浮浮液中，加加入2的Alccaliigennes lattus培培养物，并并加入钙钙离子，即即形成肉肉眼可见见的絮凝凝体，SSS去除率率达788，比比聚合铁铁有效得得多(447)199.张志强等等200引用用复合菌菌群1利利用啤酒酒废水所所产MBBF的絮絮凝速度度非常快快，对靛靛蓝印染染废水有有良好的的去除CCOD。，和和脱色效效果COOD。，去去除率和和脱色率率最高。分分别达779.2和87.6。张张本兰21引用Palccaliigennes 87224菌株株产生的的絮凝剂剂，在实实验室对对纸浆黑黑液和氯氯霉素等等色素较较深的废废水进行行脱色处处理，脱脱色率分分别达95和和9以上上。4.6
22、对高浓浓度TOOC和TTN废水水的去除除畜产废水水是比较较难处理理的废水水之一，它它不但带带有很大大的气味味，主要要的是还还有高浓浓度的总总碳和氮氮。NOOCl对猪粪粪废水具具有很好好的效果果，处理理后的上上清液几几乎透明明，还能能有效的的去除总总碳和氮氮，并已已经很好好的应用用于实际际当中22。马希希晨等23用生物物絮凝剂剂MF去去处理畜畜产废水水，使污污水的总总有机碳碳(TOOC)从从原来的的81000 mmgLL下降到到29990 mmsLL，去除除率为663.1，浊浊度去除除率为994.1。4.7 生活活污水处处理董双石等等244以小小区生活活污水为为实验用用水，对对比微生生物絮凝凝剂
23、和AAICll3(002 mollL)投加量量对除浊浊率的影影响，结结果显示示，单独独投加AAICll3时需需2.0 mmL才能能达到最最高的除除浊效果果；而复复合投加加时，投投量为44mL，AAICll3投量量为1.2 mmL时便便可以实实现高达达98.7的除除浊率。5存在问问题及发发展趋势势尽管微生生物絮凝凝剂独特特的优越越性已显显示了其其广阔的的应用前前景但但微生物物絮凝剂剂在实际际生产中中尚未得得到推广广应用。主主要原因因为：原材料料价格过过高。葡葡萄糖和和果糖是是絮凝剂剂合成的的最佳碳碳源酵酵母膏和和牛肉膏膏、酪蛋蛋白、酪酪氨酸往往往是絮絮凝剂合合成的最最适氮源源。这些些为高价价值原
24、材材料。絮凝剂剂产量低低。絮凝凝活性弱弱是导致致其生产产成本过过高的根根本原因因。主要要原因为为菌株自自身潜力力差产产絮凝剂剂能力弱弱：菌株株絮凝剂剂合成的的最佳营营养条件件(主要要指培养养基组成成、合成成的最佳佳发酵条条件(通通气量、温温度等)及最佳佳的絮凝凝条件均均未达到到。随着着混合菌菌培养技技术、基基因工程程技术、生生物投菌菌法、固固定化生生物强化化技术、生生物流化化床等新新技术、新新工艺的的投入微生物物絮凝剂剂的发展展已进入入一个新新的历史史阶段。而我国的的微生物物絮凝剂剂要实现现微生物物絮凝剂剂的大规规模推广广可从从以下几几方面人人手。(1)运运用基因因工程和和生物遗遗传工程程技术
25、对对微生物物进行遗遗传学改改造。定定向选育育出高絮絮凝活性性、高降降解能力力的工程程菌。寻寻找新物物种。特特别是极极端条件件下的某某些物种种。选育育高产高高效菌株株。将污污染物降降解质粒粒引入到到微生物物菌株中中运用用原生质质体融合合和基因因工程技技术创造造高产高高效工程程菌株集絮凝凝、沉降降、降解解多功能能于一身身拓展展絮凝剂剂的使用用范围。(2)寻寻找廉价价碳源、氮氮源。优优化选育育条件，降降低生成成本。应应因地制制宜，找找出最适适合的而而且低廉廉的培养养基。并并深入研研究微生生物絮凝凝剂的理理化性质质、絮凝凝基团的的结构、絮絮凝性能能和絮凝凝机理、絮絮凝动力力学和影影响絮凝凝的因素素(3
26、)研究微微生物絮絮凝剂与与其它类类絮凝剂剂结合使使用，以以达到优优势互补补的目的的。采用用廉价底底物经过过多株菌菌混合发发酵后制制得复合合型絮凝凝剂也是是微生物物絮凝剂剂的一个个发展方方向。(4)将将微生物物絮凝剂剂应用于于食品、发发酵、生生物制药药等行业业如在在制糖工工业可用用微生物物絮凝剂剂替代传传统的絮絮凝剂聚聚丙烯酰酰胺等从而为为实现为为微生物物絮凝剂剂大规模模工业生生产和应应用开辟辟更广阔阔的道路路。结语作为一类类新型絮絮凝剂，微微生物絮絮凝剂以以其广泛泛的絮凝凝活性和和生物降降解性及及应用安安全性显显示了它它在废水水处理方方面的应应用前景景。人们们虽然发发现了生生物絮凝凝剂的诸诸多
27、优点点，但其其产量小小、成本本高，因因此目前前降低生生物絮凝凝剂生产产成本、提提高生产产效率则则是使其其真正成成为商品品的关键键所在。在实际废废水处理理过程中中，考虑虑与其它它类型的的絮凝剂剂和水处处理技术术相结合合以提高高处理效效果；根根据不同同废水水水质研制制具有针针对性的的高效微微生物絮絮凝剂；实现絮絮凝剂生生产和生生化处理理的有机机结合，将将微生物物絮凝剂剂扩展到到概念更更广的生生物絮凝凝剂研究究范畴。参考资料料1周周正立 张悦悦 鲁鲁战明污污水处理理剂与污污水监测测技术 中国建建材工业业出版社 220077年 （355)2周周正立 张悦 鲁战战明污污水处理理剂与污污水监测测技术 中国
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30、990，54(77)：11 677711 68817高高杰，辛辛明秀，包包华影，苏苏永杰北北京师范范大学化化学系，北北10008755；北京师范大大学生命命科学院院，北京京10008755微生物物絮凝剂剂在水处处理中的应用用20005年第第25卷卷第2期期8董董军芳徐剐微生物物硫酸酸铝复合合絮凝剂剂在自来来水源水中的的应用叨叨应用化L 20002，33l(22)：335389邓邓述波 余刚. 微生生物絮凝凝剂在给给水处理理中的应应用研究究J. 中中国给水水排水 20001 17 5-77 .10李向飞飞，林刚刚。张亚亚涛自自腐真菌菌F对染染料脱色色的研究究。JJ环境境污染治治理技术与设设备，2
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