微生物絮凝剂在废水治理中的应用
絮凝沉淀是治理废水常用的方法。絮凝沉淀中的絮凝剂包括化学絮凝剂和微生物絮凝剂两大类，其中常用的化学絮凝剂主要有无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂。无机高分子絮凝剂（如聚合硫酸铁、聚合硫酸铝等）一般用量较大，且添加到水体中的金属盐类会对人体健康造成不利的影响，对环境产生二次污染；而有机高分子絮凝剂（如聚丙烯酰胺等）在环境中的残留物不易被自然降解，同时聚丙烯酰胺的单体有神经毒性和“三致”效应（致畸、致癌、致突变）[1]，因此这两类絮凝剂的使用都会对人类健康和生态环境产生不利的影响。而微生物絮凝剂则是一种安全、可降解并对人体健康和环境无危害的新型水处理絮凝剂。
1 微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是微生物代谢产生的各种机能性蛋白质和机能性多糖类等物质。最早由Butterfield于1935 年从活性污泥中筛选出絮凝剂产生菌，1976年Nakamura 筛选出19 种具有絮凝活性的微生物，1985 年Takagi 研制成功微生物絮凝剂PF-101，1986 年Kurane 研制成功微生物絮凝剂NOC-1，近年来美国、日本、英国、法国、德国、前苏联、芬兰、韩国和中国对微生物絮凝剂研究都做了大量的工作，取得了一定的成绩。
2 能产生絮凝剂的微生物
进行微生物絮凝剂研究，首先是要筛选鉴定出具有产生絮凝剂活性的菌种。常用的絮凝微生物及其分类见表1[2] ，这些已鉴定的絮凝微生物大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中。
表1 絮凝微生物
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3 微生物絮凝剂的化学组成及絮凝机理
从化学成分上讲，主要是微生物代谢产生的具有絮凝活性的蛋白质、多糖类物质，有些絮凝剂中还含有无机金属离子[3，5]。从空间结构上来看，已知的微生物絮凝剂微观立体结构有纤维状结构和球状两种。微生物絮凝剂的絮凝机理主要有桥联作用、中和作用和卷扫作用。能被微生物絮凝剂絮凝的物质包括各种微生物的培养物、活性污泥、微囊藻、泥浆、土壤固体悬液、底泥、煤灰、血细胞、活性炭粉末、硅胶粉末、氧化铝、高岭土和纤维素粉等[3，4]。
4 微生物絮凝剂的合成及影响因素
微生物絮凝剂的形成与微生物的代谢活性有关。大多数絮凝微生物在生长后期才出现絮凝活性，这种絮凝活性与微生物生长后期的代谢变化或自身溶解等因素有关。综合研究表明，最大的絮凝剂产量是在细菌对数生长期的中后期或静止期早期，此后，絮凝活性即使不下降也不会再有提高[6]。另外，微生物絮凝剂的合成还与碳源、氮源、温度和pH值等因素有关。
5 微生物絮凝剂在污水处理中的应用
5. 1 用微生物絮凝剂处理城市污水厂中的水体恶臭
美国生物细菌控制系统公司亚洲有限公司研制的高效生物净水剂PX，处理2.2 万t/d 的市政污水，添加量为百万分之一，使臭味得到控制，BOD 去除率80%－90%，SS 去除率80%－92%；处理300 t/d 的酒店污水，添加量为1 g/t，3 d后臭味消失，7 d后出现明显效果，隔油池积油消除，出水BOD为20 mg/L，COD为80 mg/L[1]。
5. 2 用微生物絮凝剂去除污水中的悬浮物
向焦化废水中添加2%的Alcaligenes latus 培养物和适量的钙离子后，该水悬浮物去除率达78%，而用聚合硫酸铁处理同样废水去除率为47%[6]。
5. 3 微生物絮凝剂用于污水脱色用Alcaligenes latus 培养物和1%的聚氨基葡萄糖处理造纸厂的有色废水脱色率为94.6%。马希晨等用MF 微生物絮凝剂进行实验时，脱色率达91%[7]。
5. 4 用微生物絮凝剂改善污泥沉降性能
微生物絮凝剂能有效改善活性污泥的沉降性能，防止污泥解絮，提高处理效率。如向已发生膨胀的活性污泥中添加从Rhodobon erythropolis 中分离的絮凝剂，可使处理后的污泥SVI (污泥体积指数)从290 下降到50，大连轻工业学院的马希晨等用MF 微生物絮凝剂处理已膨胀的活性污泥，可使处理后的污泥SVI(污泥体积指数)从281 下降到54，处理率为80.8%[7]。但在活性污泥中添加絮凝微生物可以促进污泥的沉降, 不会降低有机物的去除效率[8]。
5. 5 用微生物絮凝剂处理陶瓷污水
包括坯体废水和釉药废水，微生物絮凝剂都能有效治理。大连轻工业学院的马希晨等用MF微生物絮凝剂处理陶瓷污水，使坯体废水的光密度由1.3 下降到0.051，去除率为96.1%，釉药废水的光密度由16.7 下降到0.49，去除率为97.1%[7]。添加由R.erythropolis 产生的絮凝剂5 min 后, 坯体废水的OD660 从1.40 降为0.043,釉药废水的OD660 从17.20 降为0.35[9]。
5. 6 用微生物絮凝剂处理畜产污水
马希晨等用MF 微生物絮凝剂处理畜产污水，使污水的总有机碳（TOC）从8 100 mg/L 下降到2 990 mg/L，去除率为63.1%，光密度由15.5 下降到0.91，去除率为94.1%[7]。向畜牧废水中加入1%浓度的Ca2+ 溶液和R.erythropolis 的培养物, 可以使TOC从原来的1 420 mg/L下降到425 mg/L, 使TN 从420 mg/L降为215 mg/L, 去除率为70%和40%。同时废水的OD660 值从8.6 降为0.02[10]。
5. 7 用微生物絮凝剂处理淀粉污水
邓述波等用微生物絮凝剂A-9 处理淀粉废水并与其他絮凝剂相比，结果见表2。用微生物絮凝剂A-9处理淀粉污水去除率高、沉降速度快，回收的蛋白因没受到金属离子的污染还可以用做动物饲料[11]。
表2 不同絮凝剂处理淀粉黄浆废水的效果比较*
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注：处理前的指标为pH 4.3、OD660 为3.38、CODCr 为6 222 mg/L、SS为2 090 mg/L。
微生物絮凝剂是一种广谱、无毒、不产生二次污染的新型絮凝剂，在屠宰、焦化、陶瓷、含油、制药及食品废水等都有成功的实验和良好的应用前景。但目前微生物絮凝剂大都处于实验阶段，降低微生物絮凝剂的生产成本，提高微生物絮凝剂的生产率和在大规模工业化水处理中运用是今后研究的重点。
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[4]Hiroaki Takagi. Flocculant produced by Paecilomyces sp. taxonomic studies and culture conditionsfor production [J].Agri Biol Chem，1985,49(11):3 151-3 157.
[5]Bar-Or Y.Characterization of macromelecular flocculantsproduced by Phormidium sp.strain J-1 and by Anabenopsis circularis PCC 6 720 [J].Appl Envir Microbiol.，1987, 53(9):2 226-2 230.
Ryuichiro Kurane.Microbial flocculation of waste liquids
[6]andoil emulsion by a bioflocculant from Alcaligenes latus[J]. AgriBiol Chem，1991,55(4):1 127-1 129.
[7]马希晨，韩铁民，谭凤芝，等.MF 微生物絮凝剂的制备与应用[J].环境保护科学，2002，（04）.
[8]Norio Shimiziu.Floc-forming bacteria isolated fromactivated sludge in high-BOD loading treatment [J].Ferment Texhnol.，1985, 63(1):67-71.
[9]李兆龙,虞杏英.微生物絮凝剂[J] .上海环境科学.1991 ,10(9):46 .
[10]Ryuichiro Kurane.Screening for and characteristics of microbial flocculants[J]. Agri Biol Chem.，1986,50(9):2 301-2 307.
[11]邓述波，胡莜敏，罗茜.微生物絮凝剂处理淀粉废水的研究[J].工业水处理，1999，19（5）：8-10.
[作者简介] 王健为（1964-），男，高级工程师，从事环境监测工作。
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