生物絮凝剂在环境污水处理中的应用研究.ppt

生物絮凝剂在环境污水处理中的应用研究 2007级环境工程 生物絮凝剂又被称为第三代絮凝剂,是利用生物技术,通过生物发酵、抽提、精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒、廉价的水处理剂。生物絮凝剂最突出的特点是具有生物降解性,与传统絮凝剂相比,具有高效、无毒、易降解、无二次污染和用途广泛及脱色效果独特等特点,是环境友好型絮凝剂. 在环境废水处理方面,其展示了独特的优势. 　生物絮凝剂的种类和特点 生物絮凝剂按照絮凝剂的存在形式划分,可以分为: (1) 直接利用生物细胞作为絮凝剂,如一些微生物细胞体、细菌或真菌等; (2) 利用生物细胞提取物作为絮凝剂,生物产生的絮凝物质为糖蛋白、黏多糖、蛋白质、纤维素、DNA 等高分子物质,如酵母细胞壁的葡聚糖、N2乙酰葡萄糖胺、丝状真菌细胞壁多糖等,对许多微生物细胞及其它带负电荷的粒子都具有极强的絮凝力;. (3) 天然有机生物大分子抑或通过改性获得的生物絮凝剂,如淀粉官能团的化学转化和接枝共聚反应,可合成出一系列无毒、低成本而又具有良好絮凝效果的生物高分子絮凝剂。壳聚糖及其衍生物、纤维素等也可以作为良好的絮凝剂,在环境污水处理中具有重要应用. (4) 利用克隆技术所获得的絮凝剂, 这类絮凝剂是用基因工程技术和现代分子生物学, 把高效絮凝基因转移到便于发酵的菌中, 构造高效遗传菌株, 克隆絮凝基因能在多种降解中产出有效的微生物絮凝剂。 生物絮凝剂的特点 (1) 种类繁多。地球上的生物来源絮凝剂种类繁多,尤其是微生物絮凝剂,容易变异,分布极广,为开发新型的生物絮凝剂提供了广阔的空间; (2) 絮凝高效无毒。同等用量下,与现在常用的铁盐、铝盐、聚丙烯酞胺相比,生物絮凝剂对活性污泥的絮凝速度最高,而且絮凝沉淀物容易过滤。生物絮凝剂属于天然有机高分子,一般安全无毒; (3) 可以消除二次污染。有机高分子絮凝剂如PAM 用量少,絮凝速度快,但残留物不易被生物降解,且其单体有强烈的神经毒性和“三致”效应,造成二次污染,也要限制其应用。生物絮凝剂絮凝后的残渣可以被生物降解,对环境无害; (4) 经济廉价。生物絮凝剂的生产工艺简单,成本也较低,与化学絮凝剂相比具有较好的经济效益 生物絮凝剂的作用机理 1.　“架桥”机理 生物絮凝剂是一种高分子聚合物,具有长链线状的结构,在链节上有相当多的活性功能基团,可以带有多价电荷,也可以不带电荷。它们通过静电引力、范德华分子引力或者氢键的作用,强烈地吸附在由废液残渣构成的胶粒表面。一个高分子聚合物的 许多链节分别吸附在不同颗粒的表面上,产生了架 桥连接,生成粗大的絮团。 生物絮凝剂的作用机理 2 Friedman 菌体外纤维素行为学说 菌体外纤维素行为学说主要是针对纤维素类絮凝剂的絮凝机理提出的。由于部分引起絮凝的产生菌体外有纤丝,因而该学说认为是由于胞外纤丝聚合形成絮凝物。该假说可以对非游离态生物絮凝剂的作用机理做出合理解释。 生物絮凝剂的作用机理 3 .疏水学说 生物絮凝剂的组分各不相同,它们其中的许多物质对水具有较强的亲和性,这样容易破坏胶体微粒表面的水化层,使其脱水而沉聚。 钾细菌产生的生物絮凝剂的特征以及它在淀粉废水处理中的应用 在废水处理中，絮凝是一个容易和有效的方法去除悬浮固体（SS）的。 许多化学絮凝剂，包括硫酸铝， 氯化铁，聚丙烯酰胺（PAM），已广泛使用，虽然有关心毒性这些化学品的回收有机物， 特别是在食品与发酵工业。微生物絮凝剂，可以无毒，无害，无二次污染，在这些行业使用他们有很大的潜力，。Oh Hee-Mock报告说，生物絮凝剂从肉汤中成功地收获小球藻.(Oh et al. 2001） 试验 MBAF-9产生菌的鉴定 约50种絮凝剂产生菌筛选自土壤样品，是在基于高岭土悬浮物的絮凝率在百分之五十以上的基础。最有效的细菌，名叫A-9，絮凝率超过百分之九十。这种细菌为杆状并带有鞭毛，大小在4.16–4.83x0.5–0.83微米，被确定为格兰仕阳性菌，好氧，thickcapsule产生菌，有一个最佳的生长温度，范围在二十五到三十摄氏度。这种A-9细菌可以在对硅甲酸上生长，也可以在阿什比无氮介质上生长，并且能水解淀粉，但不能水解酪蛋白。当A-9细菌在马铃薯葡萄糖琼脂中培养时，一些椭圆形的孢子产生。A-9细菌的菌群，当其时培养在含有硅酸钾的固体基质上时，它是无色透明、粘性，平滑并且有弹性。 当A-9细菌在阿什比无氮介质上培养时，菌群是平滑的并且很多。相比之下，已知的钾细菌菌株也在上述媒介中培养，两个菌株的菌群特征相似。基于对malinovskaya等人（ 1990年）和podgorskii 等人（ 1991年） 的参考，A-9菌株被确定为乙胶质，产生的生物絮凝剂被命名为MBAF9。