生物絮凝剂产生菌的筛选及絮凝性能研究
第31卷第3期大庆师范学院学报V o.l31N o.3 2011年5月J OURNAL OF DAQ I NG NORMA L UN IVERS I TY M ay,2011
t资源与环境科学
生物絮凝剂产生菌的筛选及絮凝性能研究
刘江红1,吴康宁1,徐瑞丹2,刘丁榕1,裴志斌1,刘彩丽1
(1.东北石油大学化学化工学院,黑龙江大庆163318;2.厦门大学生命科学学院,福建厦门361005)
摘要:从活性污泥中筛选出絮凝剂产生菌,并对其絮凝条件进行絮凝性能研究。经絮凝实验筛选得到4株絮凝活性较高且稳定的菌株,分别命名为M1、M2、M3、N5。对其中1株进行絮凝活性及絮凝条件的研究,其絮凝活性物质主要为菌体分泌物,该菌可产生高絮凝活性的最佳絮凝条件:对于浓度为1~9g/L的高岭土,最佳助凝剂为1% ,投入量为40m g/L,p H值为9,絮凝率可达98%,具有良好的热稳定性,适于工业化生产。
的CaC l
2
关键词:絮凝剂产生菌;生物絮凝剂;絮凝活性;絮凝条件
作者简介:刘江红(1966-),女,黑龙江绥化人,东北石油大学化学化工学院副教授,从事环境生物技术和水处理研究。
基金项目:国家大学生创新性实验计划项目(091022008);黑龙江省教育厅科学技术研究项目(1153005)。
中图分类号:X70文献标识码:A文章编号:2095-0063(2011)03-0117-04收稿日期:2010-12-03
生物絮凝剂是一类由微生物产生的有絮凝活性的代谢产物,有多糖、蛋白质、纤维素等[1]。从其来源看,也属于天然有机高分子絮凝剂,因此它具有天然有机高分子絮凝剂的一切优点[2]。生物絮凝剂是一种新型、高效、廉价、无毒、无二次污染的水处理剂,它能快速絮凝各种颗粒物质,尤其在废水脱色、高浓度有机物去除等方面效果独特[3]。目前,我国生物絮凝剂的应用大部分还处于实验室研究阶段,真正工业化的较少。土壤和活性污泥被认为是筛选和分离絮凝剂产生菌的最好源泉[4],尤其是活性污泥,它是絮凝剂产生菌的主要来源,因为活性污泥本身就是以絮凝性细菌为中心形成的各种微生物的聚集体[5-6]。所以本实验室主要以活性污泥中絮凝剂产生菌为研究对象,在筛选生物絮凝剂高效菌株的基础上,采用高岭土悬浊液模拟待处理的废水,利用生物絮凝剂进行实验,对其絮凝活性及絮凝条件进行优化研究。
1实验部分
1.1主要设备
电子天平、冰箱、高压蒸汽灭菌锅、分光光度计、生物显微镜、生化培养箱、洁净工作台、多头磁力加热搅拌器、电热恒温水浴锅、酸度计、台式恒温振荡培养箱、远红外快速恒温干燥箱、高速离心机等。
1.2材料
1)菌株,取自大庆市东城污水处理厂曝气池中活性污泥。
2)培养基,分离培养基:牛肉膏3g,蛋白胨10g,氯化钠5g,琼脂15~20g,加蒸馏水到1000mL调至p H 值为7.0~7.2;发酵培养基:葡萄糖20g,硫酸铵0.2g,尿素0.5g,磷酸二氢钾2g,磷酸氢二钾5g,氯化钠0.lg,酵母粉0.5g,加蒸馏水到1000mL,p H值为7.0;高岭土悬浊液:称取15g高岭土于广口瓶中,加3L蒸馏水搅匀。
1.3实验方法
1.3.1菌种分离纯化及筛选方法
菌种筛选步骤:采样及预处理y增殖培养y选择培养y菌株分离纯化y初筛y纯化y复筛y高效絮凝剂产生菌[6]。
1.3.2絮凝率的测定
将絮凝沉淀后的上清液用722型分光光度计于波长550n m处测其吸光度,以不加絮凝剂、含有1% CaC l
溶液的高岭土悬浊液作对照,絮凝率的计算公式如下:
2
絮凝率=(A-B)/A@100%
117
式中:A)对照液的吸光度;B)絮凝沉淀后上清液吸光度。
2结果与分析
2.1菌种分离纯化及筛选结果
实验从空气和活性污泥中共分离纯化出纯种菌株近20株,经絮凝试验筛选得到有絮凝能力的菌株9株,复筛得到4株絮凝活性较高且稳定的菌株M1、M2、M3、N5,菌株的显微镜图如图1所示。通过絮凝活性测定,挑选絮凝活性较高的菌种M2进行絮凝剂絮凝性能研究。
M1M2M3N5
图1菌株放大1000倍数的显微图
2.2絮凝活性分布测定
通过定量比较发酵液、上清液(离心后的去菌细胞部分,稀释至与发酵液等体积,摇匀)和菌悬液(离心后的菌体经蒸馏水洗涤2~3次后置于磷酸盐缓冲液中,使其体积与发酵液相同,摇匀)的絮凝率,来确定发酵液中絮凝剂的絮凝活性分布。
絮凝剂样品在高速离心机上4000rp m,30分钟后,取2mL发酵液、按测絮凝率的方法测定絮凝活性。由图2可以看出,未去除菌体的培养液和去除菌体的培养液对高岭土悬浊液都具有较高的絮凝活性(97%以上),这说明起絮凝作用的物质主要存在于培养液中,是由微生物产生分泌到细胞外的,由于菌体本身也具有一定的絮凝作用,因此絮凝剂在菌体表面有一定的分布,但分布量较低,说明该絮凝剂属于胞外絮凝剂。
图2絮凝剂在培养液中的分布图3酸碱稳定性测定
2.3絮凝剂酸碱稳定性的研究
本实验采用精密p H计将菌M2产生的絮凝剂的p H值分别调节为4.0,5.0,6.0,7.0,8.0,9.0,10.0, 11.0,放于冰箱4e过夜(约12h)再进行絮凝实验。结果如图2所示,当p H值为4.0~8.0范围内时,絮凝效果差别不明显,表明该生物絮凝剂具有较好的酸碱稳定性。
2.4絮凝剂热稳定性的研究
将菌M2产生的絮凝剂分别置于20e、40e、60e、80e、100e的水浴中20m i n之后再测其絮凝活性。结果如图4,当温度在40e~80e变化时,微生物絮凝剂的絮凝性能几乎不受影响。当在100e的水浴中加热20m in后,其絮凝率仍可达到97.67%。
图4热稳定性测定图5絮凝剂加入量对絮凝活性的影响
2.5絮凝剂处理高岭土悬液的影响因素研究
2.5.1絮凝剂投加量对絮凝效果的影响
分别称取0.5g高岭土7份,放在事先编好号(0~6)的250mL的7个烧杯中,加少量蒸馏水(小于50m L)溶解高岭土,分别加入0mL、1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL絮凝剂的发酵液溶液,再各加5mL1%水溶液作助凝剂,倒入量筒中加蒸馏水至100mL,倒回烧杯中,调节p H值至7。放在磁力搅拌器的CaC l
2
上搅拌,快搅1m i n,慢搅3m in,倒入量筒中静止9m i n,于550n m下测吸光度。以蒸馏水作参比,空白值为118
不加Ca C l
2
和絮凝剂的高岭土悬浊液。
由图5可以看出,絮凝剂加入量小于1mL时,絮凝率随絮凝剂投加量的增加而增加,当投加量达到一
定时,絮凝率达到最大,再增加投加量,絮凝效果不再发生明显变化且略有降低。这是因为生物絮凝剂是一种高分子物质,絮凝主要是通过吸附架桥来絮凝水体中的胶粒物质,一定量的絮凝剂分子与一定浓度的胶体溶液达到絮凝平衡,这种情况下,高聚物的官能团与胶粒表面发生特性反应而吸附,高聚物的其他部分则伸展到溶液中,可以和另一个胶粒发生吸附,这样高分子絮凝剂在水中的胶粒之间起中间架桥作用,当加入过量的絮凝剂后,对应的胶粒相对减少,絮凝剂高分子的伸展部分粘连不上第二个胶粒,如此,时间一长则就会被原胶粒吸附在其他部位上,絮凝剂便会失去架桥功能,使胶粒处于稳定状态,产生再稳现象,絮凝效果反而很差。所以在以后的实验时,絮凝剂的投加量取为1.0mL/100m L。
2.5.2高岭土悬浊液p H值对絮凝效果的影响
分别调p H值为5、6、7、8、9、10、11,在固定条件下,同前面的方法进行絮凝实验。
图6高岭土悬浊液p H值对絮凝活性的影响
由图6可知,高岭土悬浊液的p H=6~7时,絮凝活性急剧上升,当p H值大于7时,均有较高的絮凝活性。说明该絮凝剂的p H适应范围较宽,但不适宜在酸性条件下使用,在碱性条件下絮凝效果较好。2.5.3C a2+浓度对絮凝效果的影响
加入1%C a C l
2
水溶液0mL、1m L、2mL、3mL、4m L、5mL、6mL,在固定条件下,同前面的方法进行絮凝实
验。同时以不加絮凝剂只加C a C l
2
水溶液0~6mL的高岭土悬浊液为对照。
图7C a C l
2
加入量对絮凝活性的影响
由图7可以看出,C a C l
2水溶液加入体积0~4mL范围内,随着CaC l
2
水溶液加入量的增加,絮凝活性
增加到99.24%,这是因为Ca2+加强了高聚物之间、高聚物与悬浮颗粒以及悬浮颗粒之间的相互作用,对高聚物形成架桥、网捕以及聚集成絮体起到了促进作用。当加入量大于4m L时,随着C a C l
2
水溶液加入量
的增加絮凝活性略有下降,但波动不大。在不加生物絮凝剂的情况下,CaC l
2
对高岭土也有一定的絮凝作
用,但絮凝率较低,只有当CaC l
2
与生物絮凝剂共同作用时,对高岭土悬浊液才具有较高的絮凝活性。
2.5.4金属离子对絮凝效果的影响
金属阳离子一般用作助凝剂,它能中和悬浮物的负电荷,有利于架桥作用的形成。不同的金属离子有不同的助凝作用,因而找一种适合且廉价的阳离子是相当重要的。分别称取0.5g高岭土,倒入7个
250mL的烧杯中,加少量蒸馏水溶解高岭土,分别加入1mL絮凝剂,各加入4mL1%Ca C l
2、KNO
3
、M gS O
4
、
A l
2(S O
4
)
3
、FeS O
4
、FeC l
3
、NaC l水溶液,倒入量筒中,加蒸馏水至100mL,倒回烧杯中,调节p H值为9,同前
面的方法测絮凝活性。
图8不同金属离子对絮凝活性的影响
119
由图8可以看出,二价、三价阳离子Ca2+、A l3+、M g2+、Fe3+对絮凝都具有较强的促进作用,絮凝率均在94%以上,F e2+次之,而一价离子K+、N a+的促进作用却很弱,这是因为二价、三价离子的存在,一方面能有效降低胶体的表面电荷、压缩双电层,使胶粒发生聚集作用;另一方面加强高分子物质与胶粒间的吸附作用,促进架桥形成。但由于A l3+、Fe3+有二次污染的问题,如有Fe3+存在会使水带有颜色,且会促使铁细
作助凝剂。
菌的生长,不宜采用,而M g2+相对于Ca2+而言价格较贵,所以在以后的实验中均采用Ca C l
2
2.5.5高岭土悬浊液浓度对絮凝效果的影响
由图9可以看出,高岭土悬浊液的浓度在1~9g/L絮凝率都在98%以上,说明该絮凝剂可以处理的废水浓度范围较宽。
图9高岭土浓度对絮凝活性的影响
3结语
1)从活性污泥中筛选出絮凝剂产生菌,上清液的处理效果好于发酵原液,说明絮凝性物质为细胞代谢产物,属于胞外絮凝剂。
2)研究了酸碱稳定性、热稳定性对絮凝效果的影响。M2的最适p H值为9.0。当在100e的水浴中加热到20m in时,仍能保持很好的絮凝活性,说明此菌种具有很好的耐高温能力,易于实现工业化生产。
3)高岭土模拟废水的实验表明,絮凝剂最佳投加量为10mL/L,在碱性范围内絮凝效果好,选择Ca2+作为
水溶液加入量为40mL/L,高岭土悬浊液浓度在1~9g/L絮凝率都在98%以上。
助凝剂最优,1%的Ca C l
2
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微生物絮凝剂产生菌的筛选-鉴定及絮凝试验
微生物絮凝剂产生菌的筛选\鉴定及絮凝试验 摘要:从武汉市某印染厂活性污泥中分离出17株具有絮凝活性的菌株,复筛后得到1株较高絮凝活性菌,命名为fd20?采用全自动细菌鉴定系统Vitck-32进行生化特征鉴定,初步鉴定该菌株为少动鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas paucimobilis)?对该菌的絮凝条件进行了优化,结果表明,加入0.6mL的1%CaCl2或絮凝菌液投加量为0.1 mL时,该菌株对高岭土悬浊液的絮凝率可达93%以上? 关键词:微生物絮凝剂;菌株;筛选;鉴定;絮凝优化 Screening, Identification and Preliminary Experiment of High-efficiency Bioflocculant-producing Bacteria Abstract: 17 bioflocculant-producing bacteria were screened from activated sludge from outfall of a printing and dyeing mill. After rescreening, a strain(named fd20) with higher activity was obtained. Analyzed by the automated bacterial identification system, Vitck-32, this strain was identified as Sphingomonas Paucimobilis. The flocculation rate of this strain to kaolin suspension was above 93% when 0.6mL of 1% CaCl2 or 0.1mL bacilli was added in. Key words: bioflocculant; bacteria; screening; identification; optimized flocculation 絮凝剂是一种广泛应用于水处理的助剂,可使水中不易沉淀的固体悬浮颗粒凝聚沉降?目前应用的絮凝剂存在易产生二次污染?有毒害作用的缺点;天然生物高分子絮凝剂具有良好的絮凝沉淀性能,且安全?无毒?可生物降解,对生态环境不会产生危害,具有广阔的发展前景[1]?国外微生物絮凝剂于20世纪90年代开始商业化[2];我国对生物絮凝剂的研究起始于20世纪90年代,目前多数研究处于菌种的筛选阶段[3]?原材料价格高?絮凝剂产量低?研究水平低等是阻碍絮凝剂实现产品化的主要因素? 本课题组从武汉市某印染厂排污口的活性污泥中分离出具有絮凝活性的微生物菌株,对其进行了生化鉴定和絮凝条件的优化研究,现将结果报告如下? 1材料与方法 1.1材料 1.1.1菌种采集菌种来源于武汉市某印染厂排污口的活性污泥中?
微生物絮凝剂
微生物絮凝剂 摘要：微生物絮凝剂是一种具有广阔应用前景的天然高分子絮凝剂，因其具有高效、无毒、无二次污染等性质而备受人们的关注，并广泛应用于水处理、食品加工和发酵工业。本文综述了微生物絮凝剂的研究与应用进展，包括合成絮凝剂的微生物种类、微生物絮凝剂的分类及特点、结构、微生物絮凝剂的絮凝机理和絮凝能力的影响因素，最后提出了微生物絮凝剂的发展趋势。 关键词：微生物絮凝剂；絮凝机理；研究进展 絮凝剂被广泛地应用于工业废水处理、食品生产和发酵等工业中。一般把絮凝剂分为3 类：1、无机絮凝剂，如硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等；2、有机合成高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺及其衍生物、聚乙烯亚胺、聚苯乙烯磺酸盐等；3、天然高分子絮凝剂，如改性淀粉、聚氨基葡萄糖、壳聚糖、藻酸钠、几丁质和微生物絮凝剂[1]。 人们逐渐认识到：无机絮凝剂一般使用量较大，容易造成二次污染。如水中残留铝离子过多，不但对水生生物和植物有害，还可造成老年人的铝性骨病及痴呆症。铁离子虽对人体无害，但铁离子会使处理的水呈现红色，并刺激铁细菌繁殖，从而加速对金属设备的微生物腐蚀。目前使用的PAM 等高分子有机絮凝剂，通常价格昂贵，在水中的残留物不易降解，而且有些聚合物单体具有毒性和致癌作用。随着人们生活水平的提高，以及对卫生及环境的关注，急需研究和开发絮凝效果好、价格低廉、易降解、环境友好、应用范围广、无二次污染的新型絮凝剂。 当今国内外对絮凝剂研究和发展方向是由无机向有机、低分子向高分子，单一向复合、合成型向天然型发展。基于生物多样性，开展了微生物絮凝剂的研究。微生物絮凝剂是一类由微生物在生长过程中产生的，可以使水体中不易降解的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体粒子等凝集、沉淀的特殊高分子聚合物。是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，近些年来受到极大关注, 有逐步取代传统絮凝剂的趋势[2]。 1 合成絮凝剂的微生物种类 能产生絮凝剂的微生物有很多种类，细菌[3，5]、放线菌[4]、真菌[5]以及藻类[6]等（见表1）都可以产生絮凝剂。这些已经鉴定的絮凝微生物，大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中，从这些微生物中分离出的絮凝剂不仅可以用于处理废水和改进活性污泥的沉降性能，还能用在微生物发酵工业中进行微生物细胞和产物的分离。 表1 一些能产生絮凝剂的微生物 微生物种类Microorganisms 絮凝剂主要成分Components of flocculats 细菌Bacteria Rhodococcus erythropolis蛋白质Protein Alcaligeues cupidus 酸性聚多糖Acid polysaccharide Pseudomouas sp 粘多糖Mucopolysaccharide Lactobacillus fermeutum 蛋白质Protein Flavobacterium sp 蛋白质Protein Zoogolea sp 氨基多糖Animopolysaccharide 放线菌Antinomyces Nocardia amarae 蛋白质Protein
絮凝剂
关于节杆菌属产生物絮凝剂的研究 摘要：用于研究的可产生物絮凝剂的细菌是从南非开普省东部的一条河流中分离得到的，通过鉴定，它的16S rRNA基因核苷酸序列和节杆菌属的有91%的相似度，和节杆菌属一样，这个核苷酸序列都储存在基因库中。当在有氧的环境下生长成一种产品中间物时，细菌产生了一种胞外生物絮凝剂，产品中间包含葡萄糖，葡萄糖作为唯一的碳源，并且初始PH为7.0。我们调查研究了碳源，氮源，金属离子源以及初始PH对絮凝活性的影响。当乳糖和尿素分别作为唯一的碳源和氮源来源时，这类细菌能产最佳生物絮凝剂，此时絮凝活性分别为75.4%，83.4%。另外，当中间物的初始PH值为7.0时，这类细菌也能产最佳的生物絮凝剂，此时絮凝活性为84%；当Mg2+作为阳离子来源时，絮凝活性为77%。构成分析表明这种生物絮凝剂主要是一类由大约56%的蛋白质和25%的总碳水化合物组成的糖蛋白。 关键词：节杆菌属淡水生物絮凝剂 1介绍 目前，有机和无机絮凝剂都被广泛地用于多孔胶体材料的沉降，因此被应用在很多的工业领域中，比如纯净水的净化，废水处理，食品工业，清淤疏浚，发酵进程。尽管它们对人类和环境有害，各种各样的化学合成的絮凝剂（例如铝盐，聚丙烯酰胺衍生品）常常被用于
这些过程中，因为这种方法合成的絮凝剂，成本低，效率高。为了避免无机和合成的絮凝剂给环境和健康带来的问题，在最近几年，由微生物产生的絮凝剂已经吸引了大量的科学与技术的关注，生物絮凝剂的工业潜力长期以来已经被公认，因为它们的无害化，生物降解能力，降解的中间产物无次级污染。大多数由不同微生物产生的生物絮凝剂通常是高分子聚合物，比如多糖，蛋白质，糖蛋白，核酸。尽管许多微生物已经通过产生物絮凝剂能力的筛选，但到目前为止，很少的一部分已经实现大规模的商业生产。高成本，低产量似乎已经成为了发展科学和商业应用的生物絮凝剂研究进程的主要阻碍因素。然而，为了减少成本和优化培菌条件，像批量生产的策略已经被采用。 目前的关于淡水细菌产生物絮凝剂潜力的研究报告是作为我们对新颖的生物絮凝剂（作为与无机和合成絮凝剂竞选的备选方案）研究的一部分。 节杆菌属是一类普通的土壤菌菌属，这类菌属的所有种类普遍地没有产孢子的能力。因为其新陈代谢的多样性，节杆菌属物种已经被用于修复被污染的水的工业应用中。节杆菌属对富含硝酸盐的工业垃圾的生物修复的有效性已经被证明。 2结果和讨论 2.1.细菌身份的鉴定 被测试的细菌是从南非开普省东部的Tyume河流中分离得到的，这些细菌已经经过筛选，具有产生物絮凝剂的潜力。初始的筛选显示
絮凝剂的选择综述
絮凝过程是目前国内外众多水处理工艺中应用最广泛、最普遍的单元操作之一, 是废水处理过程中不可缺少的关键环节。絮凝效果的好坏往往决定了后续流程的运行状况、最终出水水质和费用, 选择何种絮凝剂, 对于提高出水水质、降低制水成本有着重要的技术经济价值。 按其化学成分分类 , 絮凝剂可分为无机盐类絮凝剂、有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。无机盐类絮凝剂的品种较少, 主要是铝盐、铁盐、水解聚合物等低分子盐类以及无机高分子等絮凝剂。有机高分子絮凝剂主要有合成的有机高分子絮凝剂和天然改性有机高分子絮凝剂。 1 无机盐类絮凝剂 1.1 无机低分子絮凝剂 无机低分子絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等,其中硫酸铝最早是由美国开发的,并一直沿用至今的一种重要的无机絮凝剂。常用的铝盐有硫酸铝AL 2(SO4 3·18H 2O 和明矾 AL 2(SO4 3·K 2SO 4·24H 2O, 另一类是铁盐有三氯化铁水合物 FeCL 3·6H 2O. 硫酸亚铁水合物 FeSO 4·17H 2O 和硫酸铁。 无机絮凝剂的优点是比较经济、用法简单;但用量大、絮凝效果低,而且存在成本高、腐蚀性强的缺点。 1.2 无机高分子絮凝剂 无机高分子絮凝剂是 20世纪 60年代后期才发展起来的一类新型废水处理剂。与传统絮凝剂相比, 它能成倍的提高效能,且价格较低,因而有逐步成为主流药剂的趋势。目前日本、俄罗斯、西欧及我国生产此类絮凝剂已达到工业化、规模化和流程自动化的程度, 加上产品质量稳定,无机聚合类絮凝剂的生产已占絮凝剂总产量的 30%~60%[1]。 1.2.1 简单的无机聚合物絮凝剂
这类无机聚合物絮凝剂主要是铝盐和铁盐的聚合物。如聚合氯化铝 (PAC 、聚合硫酸铝 (PAS 、聚合氯化铁 (PFC 以及聚合硫酸铁 (PFS等。无机聚合物絮凝剂之所以比其它无机絮凝剂效果好, 其根本原因在于它能提供大量的络合离子, 且能够强烈吸附胶体微粒, 通过吸附、桥架、交联作用,从而使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化,中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷, 降低了δ电位, 使胶体微粒由原来的相斥变为相吸,破坏了胶团稳定性,使胶体微粒相互碰撞,从而形成絮状混凝沉淀,沉淀的表面积可达(200~1000 m 2/g,极具吸附能力。 1.2.2 改性的单阳离子聚合絮凝剂 除常用的聚铝、聚铁外,还有聚活性硅胶及其改性品,如聚硅铝(铁、聚磷铝(铁通过引入某些高电荷离子改性以提高电荷的中和能力; 如聚硅酸硫酸铝 (PASS、聚硅酸絮凝剂(PSAA 等引入羟基、磷酸根等以增加配位的络合能力,从而改变絮凝效果。其可能的原因是 [2]:某些阳离子或阴离子可以改变聚合物的形态结构分布,或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用。对含铝离子的聚硅酸絮凝剂(PSAA 的研究 [3]表明 PSAA 对油田稠油采出水的处理中具有比 PACS (含硫酸根的改性聚合氯化铝更强的除油能力,处理煤矿矿井废水时 COD 去除率可达 98.2%,悬浮固体的去除率可达 99.4%。 PASS 的制备方法简单、原料来源广泛、成本底,具有极大的开发价值及广泛的应用前景。而对聚硅酸硫酸铁(PFSS 絮凝剂 [4]的研究发现高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的混凝效果, 因而有可能在废水处理中部分取代有机合成高分子絮凝剂, 以消除毒性, 而且可以根据不同的处理对象通过 改变 Fe/SiO2摩尔比调整 PFSS 的配方来取得良好的絮凝效果。 1.2.3 多阳离子无机聚合絮凝剂 聚铝铁复合絮凝剂是含有聚铝、聚铁及氯根和硫酸根多核配位的复合性无机高分子絮凝剂,因兼有聚铝和聚铁的优良性能而日益受人关注。 聚合硫酸氯化铁铝 [5](PAFCS是其中之一,其有效铁铝含量(AL 2O 3+Fe2O 3大于 22%,产品吸湿性强。研究表明:在聚合氯化铝的 (PAC的有效铝含量大于 PAFCS 有效铝铁含量的情况下, PAFCS 在污水处理中有着比明矾更好的结果; 在含油废水
微生物絮凝剂产生菌的筛选
随着人类经济活动的不断发展和生活水平的日益提高，相应产生出越来越多的各种生产生活废弃物，对环境造成了巨大的破坏作用。废水、废气、固体废弃物三大公害污染物中以废水的危害尤为突出，世界各国对于由污染而引起的水环境质量恶化现象十分重视，各种污水治理方法不断地被开发应用，其中污水的絮凝处理得到了广泛的认可和推广，絮凝剂也被广泛地应用于给水净化、工业用水与废水及城市污水处理以及污泥脱水等水处理工艺中，而且在发酵工业后处理、食品工业、选矿等的固液分离中也得到了较好的应用。 水处理工程中常用的絮凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂。无机及有机高分子絮凝剂都具有一定的毒性，且会对环境造成二次污染等，会对人类健康与生态系统产生严重影响[1]。在给水处理中使用最多的无机絮凝剂主要是无机铝盐，如聚合氯化铝（PAC），其对与原水浊度的去处有很好效果，但也会造成处理后出水中铝离子含量过高而易引起老年痴呆症等问题，聚丙烯胺（PAM）作为合成有机高分子絮凝剂的代表，虽然用量少，絮体沉降速度快等优点，但其单体有强烈的神经毒性和佷强的致畸、致癌、致突变效应，在应用上也受到很大的限制［2］。许多国家已禁止或限制使用此类絮凝剂。同样无机铁盐也是无机絮凝剂的主要代表，但在其使用过程中的不安全性和对环境的潜在二次污染越来越引起人们的重视。在实际应用中使用无机絮凝剂会导致处理后的水中残留金属离子，同时产生大量的含铁等污泥，处理处置难度大。此外铁盐有一定腐蚀性，而且容易残留铁离子，使被处理后的水带有颜色，影响水质感官。市场上已有被替代的趋势。有机合成高分子絮凝剂往往需要进行化学改性，而且其絮凝效能大都不如合成高分子絮凝剂，在研究和应用上有较大的局限性。因此，研究开发安全无毒，絮凝活性高效，廉价，易于降解，不造成二次污染，和对环境友好的新型絮凝剂具有特别重要意义。所以，微生物絮凝剂已成为该领域的研究热点，为水处理技术研究提供了一个新方向，幷引起国内外环保工作者的高度重视。天然生物高分子絮凝剂对人体无害，可以被生物降解，对生态环境无不利影响，远比无机絮凝剂与有机合成高分子絮凝剂安全。目前对微生物絮凝剂的研究大多都停留在实验室研究阶段，远未达到大规模的应用和工业化生产阶段。主要制约微生物絮凝剂未来发展的关键问题在于生产成本过高和产量过低。由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子界絮凝剂方面研究的重要课题。
水处理药剂概述及絮凝剂种类和特点
水处理药剂概述及絮凝剂的种类和特点 1 我国工业废水现状 我国对废水污染的治理与西方发达国家相比起步较晚，在借鉴国外先进处理技术经验的基础上，引进、消化并开发了大量的废水处理新技术，某些项目已达到国际先进水平。这些新技术的投产运行为缓解中国严峻的水污染现状，改善水环境发挥了至关重要的作用。 据相关资料显示，在我国工业废水排放量中，化工、造纸、纺织及煤炭行业废水排放总和几乎占到一半，是工业废水排放大户。 近年来，我国工业废水处理量达到300-370亿吨，处理率约为62%，虽然已取得显著进步，但仍有很大提升空间。 在当前国污水处理实际应用中，传统的、比较成熟的技术和设备还是以下几种常用的处理方法。 1.1工业废水的物理处理 定义：应用物理作用没有改变废水成分的处理方法称为物理处理法。 操作单元：气浮、吸附、萃取、沉淀、过滤、磁选等。废水经过物理处理过程后不会改变污染物的化学本性，适用于简单的将污染物和水分离的情况。1.2工业废水的化学处理
定义：应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法称为化学处理。 操作单元：中和、化学沉淀、药剂氧化还原、臭氧氧化、电解、光氧化法等。污染物在经过化学处理过程后改变了化学本性，处理过程中总是伴随着化学变化。 1.3工业废水的物理化学处理 定义：废水中的污染物在处理过程中是通过相转移的变化而达到去除的目的的处理方法称为物理化学处理。 操作单元：混凝、气浮、吸附、离子交换、电渗析、扩散渗析、反渗透、超滤等。污染物在物化过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移。 1.4工业废水的生物处理 定义：是利用微生物的代作用氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处理。 操作单元：好氧生物处理、厌氧生物处理，生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程，分解有机物的微生物主要是细菌，其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。 2 水处理中使用的药剂种类
各种絮凝剂的性能、制备方法和应用
各种絮凝剂的性能、制备方法和应用 聚合三氯化铁(PFC) a.物化性能：棕黄色粘稠液体。相对密度1.450，酸性，易溶于水。聚合氯化铁是20世纪80年代后期，针对铝盐絮凝剂残留铝对人体带来严重危害及铝的生物毒性等问题，铁盐絮凝剂混凝效果差、产品稳定性不好等不足，研制开发的新型无机高分子絮凝剂。聚合氯化铁絮凝效果与三氯化铁比较要高得多。当处理的水温较低时，效果更明显。 b.制备方法：在三氯化铁溶液中加入氢氧化钠，生成碱式氯化铁一钠，加入氢氧化钙生成碱式氯化铁一钙。要求铁离子(Fe3+)浓度在0.01～0.75mol/L，氢氧根与铁的比(OH/Fe)在0～2. 5之间。具体配制如下：将10mL 0.5mol/L六水氯化铁(FeCl3·6H2O)用水稀释到200mL，在快速搅拌下，缓慢地加入50mL 0.25mol的氢氧化钠，控制碱化度为11%左右，即为产品。每次制备数量不宜过多，制备后立即使用。存放不得超过20h，否则溶液将发生变化。 c.产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投加或适当稀释后投加，用做原水处理时有效投加量20～50mg/L，适用pH值范围广，处理后水的pH降低不大，不增加水的色度，是一种新型高分子絮凝剂。 聚合氯化硫酸铁(PFCS) a.物化性质：棕黄色粘稠液体，无味或略带氯气味。相对密度1.450，酸性，易溶于水。 b.制备方法： (1)以FeSO4为原料，FeSO4用量为23%～64%，水用量为15%～20%,催化剂用量为2%～8%，次氯酸钠为氧化剂，充分搅拌反应3h，静止熟化后过滤，即得产品。 (2)以硫酸铁为原料，以氯气为氧化剂，使二价铁氧化为三价铁离子，然后以氢氧化钠中和调整碱化度，同时加入氯化钙为稳定剂，反应0.5h，可得到液体产品。 c.产品应用：该产品可用于生活用水及生产给水的净化处理。可直接计量投加或适当稀释后投加，用做原水处理时有效投加量20～50mg/L，适用pH值范围广，处理后水的pH降低不大，不增加水的色度，是一种新型高分子絮凝剂。 聚磷硫酸铁(PPFS) a.物化性能：深红棕色液体，经浓缩、干燥得红棕色固体。聚磷硫酸铁是新型无机高分子净水剂，它是在聚合硫酸铁的基础上引入磷酸根而合成的。其特点是不仅可以用于pH范围广的水质，而且其水解、沉降速度快，对废水中的S2-，COD、浊度有较高的去除率。 b.制备方法：聚磷硫酸铁的制备原理是先由硫酸亚铁经氧化制备聚合硫酸铁，然后向聚合硫酸铁溶液中加入计量的磷酸钠，在一定的温度下，反应一段时间后，即生成聚磷硫酸铁，将溶液浓缩干燥，可得红棕色固体产品。 在反应器内加入硫酸亚铁，然后加入计量的98%的浓硫酸和30%的过氧化氢水溶液，将
新型絮凝剂
新型絮凝剂的研究与应用 摘要：介绍了近年来生物絮凝剂的研究和应用现状，综述了微生物絮凝剂的研究进展，对产絮凝剂的微生物种类进行了总结，并讨论了絮凝反应条件、絮凝机理等研究近况。对微生物絮凝剂在废水中的应用现状及发展趋势做了预测。微生物絮凝剂无毒无害无二次污染的特性使其应用前景明显优于普通絮凝剂。 关键词：微生物絮凝剂;絮凝机理；应用 1 生物絮凝剂是具有高效絮凝活性的微生物代谢产物或化学改性天然有机高分子絮凝剂，是利用生物技术通过培养微生物的方法得到的一类新型絮凝剂，其化学成份主要是糖蛋白、多糖、蛋白质、纤维素和核酸等物质，分子量约为几十万以上。生物絮凝剂的研究始于20世纪5O年代，日本学者首先发现微生物培养液具有絮凝作用。1976年，J．Nakamura等人对能产生絮凝效果的微生物进行了专门研究，掀起了微生物絮凝剂的研究热潮。在水处理中，传统的化学絮凝剂不具有投加量多、产泥量大的特点，而且产生的化学污泥不易被生物降解，排放至水体中对人体健康和环境生态都具有潜在的危害作用。因此，化学絮凝剂在应用范围和使用条件上受到了限制，前景不容乐观。2O世纪7O年代以来开始研究开发的生物絮凝剂，是利用生物技术，对微生物进行发酵、抽提、精制而得到的一种新型水处理药剂。它不仅具有普通絮凝剂所具有的絮凝性能，还具有普絮凝剂所不具备的用量少、絮凝效果好、絮体易于分离、易生物降解、无二次污染、适用范围广等优点。因此，生物絮凝剂的研制和应用已成为新型高效絮凝剂开发的热点和重点。目前已发现多种微生物能够产生絮凝剂，其中对酱油曲霉 J、红平红球菌 J、拟青霉L6 等研究较详细。尽管目前已发现多种微生物能够产生絮凝剂，且有些能够产生特效絮凝剂，但絮凝剂用量大，成本高等问题给生物絮凝剂在工业上广泛应用造成了巨大障碍。资料表明，微生物絮凝剂絮凝高岭土的用量为(1～20)x 10-3，处理废水时用量更大。因此，寻找高效微生物絮凝剂产生菌，提高絮凝活性，降低絮凝剂用量，是微生物絮凝剂能否在工业上推广的关键所在。 2 微生物絮凝剂的类型、特点 表1 具有絮凝性的微生物种类
阳离子絮凝剂的制备及絮凝性能研究
阳离子絮凝剂的制备及絮凝性能研究 武世新1 李向伟2 杨红丽3 (1.延安职业技术学院,延安716000;2.中国石油集团钻井工程技术研究院机械研究所,荆州434000; 3.长江大学化学与环境工程学院,荆州434023) 摘 要 以二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺为原料,通过水溶液聚合法合成了阳离子高分子絮凝剂PDA 。讨论了引发剂用量、单体加量、单体摩尔比、体系pH 值和反应温度等因素对聚合产物相对分子质量的影响,分析了聚合产物相对分子质量和投加量对絮凝效果的影响。并将产物与国内市售絮凝剂HPAM 和12358FS 的性能进行了对比。 关键词 阳离子絮凝剂 高分子聚合物 水处理 膨润土悬浊液 除浊率 收稿日期:2007211221。 作者简介:武世新,硕士,主要从事油田化学的教学与研究。 沉淀絮凝法仍然是目前处理各种废水的重要方法之一。聚二甲基二烯丙基氯化铵是一种阳离子型聚合电解质,作为絮凝剂用于水和废水处理时,既可发挥“电中和”作用,又可发挥“架桥”作 用,是一种理想的絮凝剂〔1～3〕。但二甲基二烯丙 基氯化铵的单体活性较低,在聚合反应中难以得到相对分子质量较高的聚合物,限制了其应用范 围。而丙烯酰胺(AM )单体具有较强的自聚和共聚能力,且单体成本较低,将二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC )与AM 共聚可以提高聚合物的相对分子质量,进而增强聚合物的吸附架桥功能,提高聚合物的性能。 本文报道了采用水溶液聚合法,对二甲基二烯丙基氯化铵和丙烯酰胺进行共聚反应的研究,讨论了影响反应的条件和因素,分析了聚合产物阳离子絮凝剂(PDA )的相对分子质量和投加量对絮凝效果的影响,并与其他市售高分子絮凝剂进行了对比,结果令人满意。1 实验部分1.1 试剂和仪器 丙烯酰胺(AM ),分析纯;二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC ),含量为65%;过硫酸铵、亚硫酸氢钠,均为分析纯;硫酸,氮气,一级钠膨润土。 数字控制恒温水浴箱,乌氏粘度计,6511型电动搅拌机,SRD 散射光浊度仪,MY 3000-6J 智能型混凝实验搅拌仪。 1.2 阳离子絮凝剂PDA 的合成方法 将带有搅拌器、温度计、加料漏斗、氮气进出口的250m L 四口烧瓶置于恒温水浴中,依次加入 一定量的DMDAAC 、AM 、去离子水及各种助剂,搅 拌,溶解,待混合均匀后用2m ol/L 的硫酸调节溶液pH ,通氮气驱氧30min ,然后加入引发剂,在一定温度下聚合反应6h 后即得粘稠的产物,将产物 提纯〔4〕 ,置干燥器中待测。1.3 检测方法 (1)相对分子质量的测定。依G B 12005.1—89的方法,在(30±0.05)℃、浓度为1m ol/L 的NaCl 水溶液中用一点法测定聚合物的特性粘数,然后计算其相对分子质量。 (2)PDA 的絮凝性能评价。参照絮凝剂评价方法,进行烧杯试验评价。在100m L 烧杯中加入50m L 待处理水样(用一级钠膨润土配成浊度为100左右的污水),投加一定量(5mg/L )的絮凝剂,用搅拌器快速搅拌1～2min ,慢速搅拌2～5min ,然后倒入50m L 量筒中,静置沉淀一定时间后,取上清液用SRD 散射光浊度仪测定其浊度,并观察絮体大小及沉降快慢。用下式计算除浊率: η=(1-处理后水样浊度待处理水样浊度)×100% 2 结果与讨论 2.1 反应条件对PDA 相对分子质量的影响 高分子絮凝剂的相对分子质量是影响其絮凝 效果的主要因素。本实验所用单体的聚合反应为自由基聚合反应,在进行高分子反应时,由于反应的复杂性及诱导期的影响,反应的工艺条件对聚
生物絮凝剂在污水处理中的优点及作2
生物絮凝剂在污水处理中的优点及作用 郑爽 （重庆文理学院材料与化工系环境科学2班） 摘要：生物絮凝剂可使液体中不易降解的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的特殊高分子代谢产物，是由微生物产生的。一般利用生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、抽提、精炼而得到。传统絮凝剂在水处理中存在有毒、二次污染等缺陷。微生物絮凝剂是具有高效、廉价、无毒、无二次污染的水处理剂，可广泛应用于饮用水处理、废水处理。 本文将从什么是生物絮凝剂及其种类、传统絮凝剂存在的问题、生物絮凝剂的优点和它在污水中处理的相关例子及其作用来探讨其在污水处理中的应用。 关键词：絮凝剂、生物絮凝剂、污水处理、 Biological flocculating agent on advantages and effect of wastewater treatment Abstract: the biological flocculating agent can make the difficult degradation of solid suspended particles in the liquid, condensation, precipitation of special polymer metabolites are produced by microorganisms. The general use of biotechnology, through bacteria, fungi and other microbes fermentation, extraction, refining and get it. Traditional flocculant in water treatment defects toxic, secondary pollution, etc. Microbial flocculant is a efficient, cheap, nontoxic and no secondary pollution of water treatment agent, which can be widely used in water treatment, waste water treatment Keywords: flocculating agent, biological flocculating agent, sewage treatment, .随着经济的快速发展和城市化水平的不断提高，水污染也越来越严重。污水处理技术的不断发展和工程应用已经成为维系社会经济可持续发展的必要组成部分。絮凝技术作为众多水处理技术当中较为经济、简便的一种而广受人们的青睐。经济的快速发展引发了更突出的环境污染问题。随着物理、化学、生物原理的各种污水处理工艺的出现，生物处理技术最为广泛的技术之一。由于传统的絮凝技术存在很多的不足，与其相比逐渐发展起来的生物絮凝技术更为经济环保。 1微生物絮凝剂 微生物絮凝剂（MBF）是由微生物产生的有絮凝活性的次生代谢产物，是一类可使液体中不易沉降的固体悬浮颗粒凝聚、沉淀的物质。微生物絮凝剂主要包括：利用微生物细胞的絮凝剂（如土壤、活性污泥中分离筛选得到的放线菌、细菌等）、利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂（如提取酵母细胞壁得到的蛋白质、葡聚糖、甘露聚糖等）、利用微生物细胞代谢产生的絮凝剂（如细菌的荚膜和粘液）和利用克隆技术所获得的絮凝剂。按化学组成不同可将其分为：糖蛋白、纤维素、蛋白质、脂肪、核酸等[5]。 到目前为止已报道的微生物产生的絮凝物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素等高分子合物,其分子量一般在105以上。从化学组成上来看,微生物絮凝剂主要是微生物代谢产生的各种多聚糖、蛋白质,或者是蛋白质和糖类参与形成的高分子化合物。多聚糖中有的是由一种单体聚合而成,而有的则是由多种糖单体聚合而成的杂多糖类。此外,有的微生物絮凝剂中还有无机金属离子,如Ca2+、Mg2+
微生物絮凝剂的应用及研究进展
微生物絮凝剂的应用及研究进展 刘敏，张兴 作者简介：刘敏(1986-),女，在读研究生，主要研究方向：微生物絮凝剂 通信联系人：张兴(1964-)，男，教授，重要从事环境生物技术的研究. E-mail: kuangdazhang@https://www.wendangku.net/doc/727427959.html, （中国矿业大学化工学院，江苏 徐州 221008） 摘要：微生物絮凝剂(MBF)是利用生物技术，从微生物或其分泌物中提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理剂，微生物絮凝剂种类直接利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细胞提取物的絮凝剂、利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。微生物絮凝剂可广泛应用于废水处理、饮料工业、生物制药、重金属废水处理及贵重金属回收与选择性絮凝选矿等方面。 关键词：微生物絮凝剂；絮凝；水处理；应用；进展 Development and Application of Microbial Flocculant Liu Min, Zhang Xing (Department of Chenistry,CUMT, JiangSu XuZhou 221008) Abstract: Microbial Flocculant (MBF) is to use biotechnology, is taken from microorganisms or their secretions extract, purification, then get a safe, efficient, and natural degradation of water dispose reagent and oakum of the main coagulant directly from the cells flocculant, using microorganisms's cell extract flocculant, using flocculant bring by microorganisms cell metabolism. Microbial flocculant widely applied in waste treatment and beverage industry, the biological waste treatment and pharmaceutical, the heavy metal waster water treatment , metal reclaim noble metal and selectivity flocculant mill run. Keywords:MBF;flocculate;water treatment;application;development 0 引言 微生物的絮凝作用首先是由路易斯·帕斯特于1876年在酵母菌中观察到的，两年后类似现象亦在细菌中发现。1976年J. Nakamura 等从霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等214种菌株中筛选出19种具有絮凝能力的微生物，其中以酱油曲霉(Asperillussojae)AJ7002产生的絮凝剂效果最好。1985年H. Takagi 等研究了拟青霉属(Paecilomyces sp ．I-1)微生物产生的絮凝剂，精制获得PF-101絮凝剂。1986年R. Kurane 等从能降解酞酸酯的微生物中筛选出日本旱田土壤中常见的红平红球菌(Rhodococcuserythropolis)，并利用该菌研制开发了絮凝剂NOC-1。该絮凝剂对大肠杆菌、酵母、泥浆水、河水、粉煤灰水、活性碳水、膨胀污泥、纸浆废水均有良好的絮凝和脱色效果[1~4]。 生物絮凝剂能絮凝处理的对象广泛，包括粉煤灰、活性污泥、木炭、墨水、泥水、饮用水、河低沉积物、高岭土、印染废水、果汁、细菌、酵母菌以及各种生产废水等。如现已研制成的生物絮凝NOC —1是以红平红球菌为主体，在Ca 2+存在下，对大肠杆菌、酵母、泥浆水、河底泥水、河底沉积物、粉煤灰、活性炭粉水、畜产废水、膨胀污泥、瓦长废水、纸浆废水、染料废水有极好的絮凝和脱色效果，该产品已商业化。生物絮凝对悬浊液絮凝速度快、用量少、效果好，对胶体、溶液均有较好的絮凝效果，对富含有机质的屠宰水等也有较好的絮凝、去色效果，而其它絮凝剂由于各自的特点在某些应用领域的应用受到限制。不足之处是，生物絮凝的效果容易受到有毒物质的干扰，菌体生长受影响较多，因此，被处理废
絮凝剂
絮凝剂的共同特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。它们都是含有大量活性基团的高分子有机物。主要有三大类： １、以天然的高分子有机物为基础，经过化学处理增加它的活性基团含量而制成。 ２、用现代的有机化工方法合成的聚丙烯酰胺系列产品。 ３、用天然原料和聚丙烯酰胺接枝(或共聚)制成。 某些天然的高分子有机物例如含羧基较多的多聚糖和含磷酸基较多的淀粉都有絮凝性能。用化学方法在大分子中引入活性基团可提高这种性能，如将一种天然多糖进行醚化反应引入羧基、酰胺基等活性基团后，絮凝性能较好，可加速沉降。 将天然的高分子物质如淀粉、纤维素、壳聚糖等与丙烯酰胺进行接枝共聚，聚合物有良好的絮凝性能，或兼有某些特殊的性能。国内研制的一些产品，曾在几个糖厂试用，有较好效果。 目前在国内外糖厂使用最广泛的絮凝剂，是合成的聚丙烯酰胺系列产品，它们的发展提高较快，在制糖工业的多种流程中普遍使用。 聚丙烯酰胺(polyacrylamide)，常简写为PAM(过去亦有简写为PHP)。糖厂近年使用的各种PAM，实质上是用一定比例的丙烯酰胺和丙烯酸
钠经过共聚反应生成的高分子产物，有一系列的产品。 丙烯酰胺的分子式为：CH2 = CH－CONH2 丙烯酸钠的分子式为：CH2 = CH－COONa 聚合物的分子式为： CONH2 COONa —— CH2－ CH———— CH2－ CH ———— m n 式中的m与n分别代表丙烯酰胺与丙烯酸钠的相对数量。它们的比例对聚合物的性质有很大的影响。通常将n对(m+n)的百分比称为阴离子度或羧基比率，以前通常称它为水解度： n
n + m 阴离子度＝ × 100% 因为－COONa基团在水溶液中容易离解出Na+ 而留下负电基－COOˉ，使大分子带负电，它们亦称为阴离子聚合电解质。 2、聚丙烯酰胺的质量参数 PAM的分子量、阴离子度和残留单体含量是很重要的参数。 （1）分子量 PAM的分子量很高，且近年来还有较大提高。20世纪70年代应用的PAM，分子量一般为数百万；80年代以后，多数高效PAM的分子量在1500万以上，有些达到2000万。每一个这种PAM分子是由十万个以上的丙烯酰胺或丙烯酸钠分子聚合而成 (丙烯酰胺的分子量为71，含十万个单体的PAM的分子量为710万)。通常，分子量高的PAM的
微生物絮凝剂的污泥脱水性能研究
第28卷 第3期 2009年 5月环 境 化 学ENV I RONMENT AL CHE M I ST RY Vol .28,No .3M ay 2009 2008年6月13日收稿. 3广东省科技计划项目(2005B33301004)133通讯联系人. 微生物絮凝剂的污泥脱水性能研究 3叶何兰1 叶锦韶1,233 钟子嘉1 尹 华1 彭 辉1 张 娜 1(1 暨南大学环境工程系,广州,510632;2 中国科学院广州地球化学研究所,有机地球化学国家重点实验室,广州,510640)摘 要 采用酱油曲霉发酵制备的微生物絮凝剂对广州市猎德污水处理厂浓缩污泥的脱水性能进行研究1实验结果表明,酱油曲霉分泌的微生物絮凝剂对浓缩污泥有较好的脱水效果,调理后的污泥比阻可降至819×1011m ?kg -1,显著地改善了污泥的脱水性能1与对照样相比,脱水率提高了7%,含水率降低了6%1当絮凝剂的投加量为污泥体积的5%、干重质量浓度为518mg ?l -1时,污泥的脱水效果最佳,污泥脱水率从7516%提高到8216%,污泥含水率从8214%降到7614%1微生物絮凝剂和聚丙烯酰胺(P AM )复合使用有助于改善污泥的脱水性能,当10mL 116mg ?l -1微生物絮凝剂和6mL 1g ?l -1P AM 复合使用时,污泥的脱水率为8219%,脱水后污泥的含水率为7611%1 关键词 酱油曲霉,微生物絮凝剂,污泥1 城市污水厂的浓缩污泥含水率高,脱水性能差,不利于储藏、运输和消纳1因此,污泥的脱水技术和脱水效果直接决定了污泥的处置容积和污泥资源化的价值1脱水前,通过投加絮凝剂进行调理是改善污泥脱水性能最常用的方法1聚丙烯酰胺(P AM )和聚合氯化铝(P AC )等常用的无机和有机高分子絮凝剂,具有生物毒性、难以被生物降解,微生物絮凝剂(MBF )是利用生物技术从微生物体或其分泌物中提取、纯化而获得的一类安全、高效,且能自然降解、无二次污染的新型水处理剂和污泥调理剂,在污泥无害化脱水中,具有广阔的应有前景[1—8] 1 本文采用酱油曲霉(A spergillus sojae )发酵制备的MBF,对广州市猎德污水处理厂浓缩污泥的脱水性能进行研究,将有助于拓展MBF 的研究和应用,增强污泥的资源化利用价值11 实验方法 将酱油曲霉(A sperg illus sojae )菌体接种于250m l 培养液中,置于32℃恒温摇床培养箱内,以150r ?m in -1振荡培养3d 1培养物于3000r ?m in -1 离心机中离心5m in,然后进行污泥絮凝脱水实验1 取离心后的发酵液以真空干燥法浓缩至原体积的20%左右,放置在4℃冰箱中预冷1然后用2倍体积预冷至4℃的无水乙醇沉淀提取,在冰箱中放置16h 后离心,弃去上清液,用75%的乙醇洗涤沉淀,将沉淀真空冷冻干燥,得到生物絮凝剂,确定絮凝剂的质量浓度(质量浓度=生物絮凝剂质量/发酵液体积). 取200m l 浓缩污泥置于烧杯中,投加定量微生物絮凝剂,以150r ?m in -1 快速搅拌3m in,再以50r ?m in -1慢速搅拌6m in 1将絮凝调理后的污泥倒入装有滤布的离心管中,以3000r ?m in -1离心7m in 1然后取滤布上的污泥称重,计算污泥脱水率,脱水率=(脱水前污泥质量-脱水后污泥质量)/脱水前污泥质量1 将离心后的污泥于103—105℃烘箱中烘干至恒重,测含水率,含水率=(烘干前污泥质量-烘干后污泥质量)/烘干前污泥质量. 2 微生物絮凝剂投加量对污泥脱水效果的影响 于2007年7月至10月,采集广州市猎德污水处理厂的浓缩污泥池的污泥1污泥的含水率、比阻 和沉降比分别为9713%±017%(017%),517×1013m ?kg -1±117×1013m ?kg -1(2918%)和41%±311%(716%).由于污泥比阻高达(517±117)×1013m ?kg -1,所以猎德污水处理厂的浓缩污泥
污水处理絮凝剂
污水处理絮凝剂 一、概述 造纸生产中用水多、消耗化学药品多、污染非常严重，在造纸工业中的污水处理剂也是一种非常重要的化学助剂。污水处理最常用的是絮凝沉淀剂。 絮凝剂是能使溶胶变成絮状沉淀的凝结剂。絮凝剂能使分散相从分散介质中分离出絮状沉淀，其凝结作用称为絮凝作用。用于促进废液中废物沉降、过滤、澄清等过程的普通絮凝剂，包括无机物和有机高分子。两者可单独使用，也可配合使用，但配合使用比单独使用效果更佳。 1．絮凝原理 制浆造纸的废液中所含杂质范围很大，从呈稳定的胶体状态的杂质，到只有流动状态下的悬浮，以至在静止时沉淀的较大颗粒等杂质。它们在水中不容易沉淀，必须添加药剂改变物质的界面特性，使分散的胶体聚合，然后形成大颗粒，使这些胶体粒子易于沉降或浮上分离，此过程称为絮凝。在废水处理中，水中胶体粒子多数带负电荷，这些带负电荷的粒子吸引水中的阳离子，而排斥阴离子，这也是胶体粒子得以稳定的原因。因此，在胶体粒子表面附近，阳离子浓度高，阴离子浓度低。这样胶体粒子表面形成Zeta电位。絮凝剂多为电解质，加人水中电离出带相反电荷的部分与腔体粒子的电荷中和，粒子间斥力作用也随之消失，便可形成大颗粒而沉降，水即可澄清。一般认为，如果将粒子表面Zeta电位降到±5V，可以得到良好的絮凝效果。由此看出，微小粒子聚集形成大颗粒的絮凝作用是由于静电力、化学力或机械力的作用或三者共同作用的结果，这就是一般絮凝的原理。 2．絮凝过程及其影响因素 絮凝过程主要包括4个阶段 ①向废水中添加絮凝剂；②絮凝剂在液体中扩散；③为了使絮凝剂和悬浮物粒子接触而进行搅拌；④为了使接触后的粒子成为大而重的颗粒而进行的搅拌。实际上这些阶段有的也很难分开。 从以上过程看，絮凝是一种物理化学过程，所以，影响因素较多，除了废液中胶体粒子的种类、胶体粒子的大小、表面特性、胶体粒子的浓度和絮凝剂的种类与特性等因素外，还包括溶液的pH值，共存物质(特别是盐类)的种类和浓度，反应温度和温度变化，搅拌的方法及絮凝剂用量等等。 总之，胶体粒子的絮凝是较复杂的过程，影响因素是多方面的。所以，最好的方法是对实际废水进行絮凝试验，选出最佳絮凝剂及其絮凝条件。 从诸多因素影响来看，只要废液和絮凝剂一定，最为重要的影响因素就是胶体粒子浓度和搅拌条件。胶体粒子越浓，粒径犬小越不均匀，粒子间接触的几率越大，絮凝效果越好。同时搅拌仅对絮凝效果有很大影响。为了便于胶体粒子与絮凝剂有良好的接触，搅拌越剧烈效果越好。而在絮凝颗粒生长过程中，搅拌太剧烈则使颗粒破坏或长不大，此时则应缓慢搅拌。所以絮凝过程中，加入絮凝剂后搅拌应先快后慢。加入絮凝剂在溶液中电离出离子的电荷和絮凝剂的用量也影响很大。一般电离出离子电荷越高，浓度越大，絮凝效果越好。 除化学法外，造纸厂废水处理还可采用机械法、沉降法、过滤法、离心分离法、生物化学法等，且各种方法均有一定的效果。废水应用何种方法处理，需要根据其中所含物质的成分及浓度、要求净化的程度、排放标准、回收废物的综合