微生物絮凝剂的研究进展及应用现状

微生物絮凝剂的研究进展及应用现状　剥、鹏轩　（辽宁省大气污染防治管理中心，辽宁沈阳１　１０１６１）　摘要：絮凝（混凝）技术是一种既经济、简便又最普遍使用的处理方法。目前，研制高效无毒的絮凝剂成为环境科学与工程　领域中的重要内容。介绍微生物絮凝剂在环境中的应用优势以及国内外对微生物絮凝剂的应用现状，论述其在印染废水、啤酒废　水、味精废水和淀粉废水中的应用，并提出今后微生物絮凝剂的发展前景及方向。　关键词：微生物絮凝剂；印染废水；啤酒废水；味精废水；淀粉废水　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉＳ　ａｎ　ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ。ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ａｎｄ　ｇｅｎｅｒｌ　ｍｅｔａｈｏｄ．Ｎｏｗ　ｉｔ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｔｈａｔ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｎｏｎｔｏｘｉｃ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｅｎ￣ｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｆｅｌｄ．Ｔｈｅ　ｓｕｐｅｆｉｏｆｉｔｖ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｂｉｌ　ｆａｌｏｃｃｕｌａｎｔ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｅｓｐｅｃｉｌｌａｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｙｅｉｎｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｂｒｅｗｅｒｙ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ，ｇｏｕｒｍｅｔ　ｐｏｗｄｅｒ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｓｔａｒｃｈ　ｉｎｄｕｓｔｙ　ｒｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ａｎｄ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｂｉｌ　ａｌｆｏｃｃｕｌａｎｔ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｂｉｌ　ｆａｌｏｃｃｕｌａｎｔ；ｐｒｉｎｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｙｅｉｎｇ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ｂｒｅｗｅｒｙ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；ｇｏｕｒｍｅｔ　ｐｏｗｄｅｒ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；　ｓｔａｒｃｈ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　中图分类号：Ｘ５２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—１０２１（２０１３）０１—００５３—０３　１　引言　微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物体或　其分泌物中富集、筛选、纯化而获得的一种安全、易　生物降解的新型水处理絮凝剂ｎ］。与其他絮凝剂相　比，微生物絮凝剂的二次污染小，应用领域比其他絮　凝剂宽泛，并且处理效果好。因此微生物絮凝剂的研　究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题。　按照微生物絮凝剂获得方式，可分为直接利用　微生物细胞的絮凝剂，利用微生物细胞壁提取物的　絮凝剂，利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂和利用　克隆技术获得的絮凝剂Ｅ２］。目前实际应用中的微生　８０年代才开始对其展开研究，９０年代进入研究的高　潮。在国外，１８７６年Ｌｏｕｉｓ　Ｐａｓｔｅｕｒ第一次提到微生物　絮凝，并引起了世界的广泛关注。之后，美国、英国、　德国、Ｅｔ本、俄罗斯、韩国等国家的科学工作者对絮　凝剂产生菌和微生物絮凝剂进行了大量的研究工　作，并取得了一系列的研究成果。１９８６年，日本的仓　根隆一郎等口］从日本的旱田土壤中分离筛选出具有　良好絮凝效果的红平红球菌ｓ一１菌株。该菌株对膨　胀性污泥和纸浆废水等有极好的絮凝和脱色效果，　具有广泛的絮凝活性，是目前发现的最好的微生物　絮凝剂　。　目前，我国对微生物絮凝剂的研究主要集中在　两个方面：第一个方面是对能够产生微生物絮凝剂　的絮凝剂产生菌的筛选和分离。到目前为止，已从活　性污泥、底泥、土壤中筛选出能够产生絮凝剂的微生　物菌种达到几十种，包括霉菌、细菌、放线菌、酵母菌　物絮凝剂主要来自一些细菌、放线菌、酵母菌以及其　荚膜和所分泌的黏液质等。这些物质主要成分为蛋　白质多糖、ＤＮＡ高分子化合物等。在污水处理过程　中，这些高分子化合物会与水中的杂质通过吸附架　桥作用、电中和作用、卷扫作用等［３－４］对污水中的杂　质进行絮凝沉降，以达到水质澄清的目的。　等；第二个方面是絮凝剂产生菌产生絮凝剂的培养　条件的研究。通过研究发现，不同絮凝剂产生菌产生　絮凝剂的条件不同。甘莉等［　分别对培养基的组成、　培养基初始ｐＨ值、温度和通气量等条件进行了考　察，得出适合该菌种产生絮凝剂的最适合条件。　２微生物絮凝剂的研究进展　我国微生物絮凝剂的研究起步比较晚，２Ｏ世纪　收稿日期：２０１３—０ｌ一０４；修订日期：２０１３一Ｏ１—０７。　作者简介：孙鹏轩，男，１９７１年生，助理工程师，硕士，主要从事大气污染防治管理工作。　３．１　印染废水中的应用　３．４淀粉废水中的应用　印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性　淀粉废水是指在淀粉生产过程中产生的废水，　这类废水中主要含有糖类物质。在对这类废水处理　时一般采用絮凝的方法，常用的絮凝剂为铝盐无机　大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水之一。　由于印染废水的染料和助剂不同，所以不同印染废　水中的ｐＨ值、ＣＯＤ叭ＢＯＤ　和颜色等也各不相同。目　前处理印染废水的主要方法有物化法、生化法、化学　絮凝剂。这种絮凝剂如果长期使用会对人体产生危　害，而且絮凝产生物不能够进行二次利用。　法以及几种工艺结合的处理方法。　张蔚萍ｌ８　等人在土壤中筛选出一种放线菌Ｆ一１—２　菌株，并将其应用到甲基橙印染废水的处理中，取　得了良好的处理效果。该菌株在１５０　ｒ／ｍｉｎ，３０℃恒　温培养７２　ｈ后，甲基橙印染废水的脱色率达到　６８．４％。　３．２啤酒废水中的应用　啤酒废水中含有许多易于生物降解的有机物，　其中ＣＯＤ，ＢＯＤ高达１　０００　ｍｇ／Ｌ以上。啤酒废水中　有机物含量较高，直接排放会大量消耗水体中的溶　解氧，导致环境恶化。目前，我国啤酒废水多采用好　氧生物处理法进行处理，不但电耗大、成本高，而且　处理后废水中的Ｎ，Ｐ含量仍然偏高＿９＿。　徐放¨ｌ刚等人分别考察了培养基种类、啤酒废水　的ｐＨ值、絮凝时间、絮凝剂的投加量对啤酒废水　的处理效果。实验得出，通过酵母膏培养基培养出的　ＭＢＦ一１型菌株在原水ｐＨ为６．５　７．５，絮凝时间为　１０～１８　ｈ，投加量为１．５～３　ｍＬ（１００　ｍＬ废水）时处理原　水ＣＯＤ为２４９　ｍｇ／Ｌ的啤酒废水，ＣＯＤ的去除率达　到８７．９％～９０．８％，去除能力为７．２７～５５＿３　ｍｇ］ｍＬ，效果　比较理想。　３．３味精废水中的应用　味精废水为高浓度的有机废水。味精废水发酵　液经提取后排放的废水主要为有机物、ＮＨ　一Ｎ，且大　多呈酸』生。有的味精生产单位排放出的ＮＨ　一Ｎ含量　特别高，可达到１００００ｍｇ／Ｌ。目前，处理味精废水的　主要方法是好氧生化处理法，但是利用这种方法对　味精废水进行处理前需要对其进行预处理。　陶涛［１ｌ　等人自制了一种微生物絮凝剂——普　鲁兰，用于对味精废水进行处理。在原水ｐＨ为２　４，　投加量为２５０～３００　ｍｇ／Ｌ，在１５０　ｒ／ｍｉｎ的转数下搅拌　１　ｍｉｎ后，６０　ｒ／ｍｉｎ搅拌５　ｍｉｎ，味精废水的ＣＯＤ去除　率为３０％一４０％，ＳＳ去除率为４０％，浊度去除率为　９９％。利用该种微生物絮凝剂处理高浓度的味精废　水具有不用调节原水ｐＨ值、加快有机物降解等优　成文［１２１］等人从某污水处理厂的活性污泥中筛　选出一种高效的微生物絮凝剂产生菌，并将这种菌用　于淀粉废水的处理中。在１　Ｌ淀粉废水中，加人２０　ｍＬ　的该絮凝剂产生菌，在ｐＨ为９的条件下搅拌，淀粉　废水浊度去除率达到９０％以上，而且沉淀下来的糖　类可以进行重复利用。　４微生物絮凝剂的发展趋势及应用前景　目前，在国内絮凝剂的市场中化学絮凝剂占据　了主导方向，因其絮凝速度快而被广泛应用在污水　处理过程中。微生物絮凝剂是新一代的絮凝产品，它　的开发不仅扩展了絮凝剂产品的新领域，还满足了　目前环保对絮凝剂产品的要求。微生物絮凝剂无二　次污染，应用领域宽泛，可用于不同污水的生化处理　中，有广阔的发展空间和应用前景。但是我国微生物　絮凝剂的研究及应用尚未成熟，今后还应从不同研　究方向进行研究。　（１）对微生物絮凝剂的絮凝机理进行深入地研究　和探讨。分别从物理、化学、生物等方面研究微生物絮　凝剂与各种废水的作用机制，优化微生物絮凝剂的运　行条件，可将其与目前应用的ＳＢＲ、生物膜、生物滤床　等工艺相结合，加快反应器的启动，缩短水力停留时　间，提高絮凝效果。　（２）降低微生物絮凝剂的成本。对能够产生絮凝　剂的微生物菌种进行培养和筛选时，大多在特定的　培养基中进行。这种培养基营养成分高，筛选出的菌　种成活率也高，但是成本也随之增高。如果微生物絮　凝剂规模化地应用在废水的处理中，势必会增加废　水处理的运行成本。通过近几年的研究，在某些土壤　和有机废水中，发现了一些能够产生絮凝剂的微生　物菌种，如果能将它们分离出来，不仅可以降低微生　物絮凝剂的成本，还可以实现废物的重复利用。　此外，能够产生絮凝剂的微生物菌种对其培养　条件的要求也比较严格，如果培养条件不够适宜，会　造成菌种的退化，菌种保存受到威胁。因此，掌握微　生物絮凝剂菌种的培养规律，实现其大规模生产，降