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      無毒無污染、生物降解性高,這么美好的絮凝劑存在嗎?

      發布時間:2021-09-16 點擊次數:544



      在水處理過程中,絮凝沉降一直應用比較廣泛的方式,因此,絮凝劑的選擇就顯得尤為重要。 

      絮凝劑,是用于將水中的溶質、膠體或懸浮物顆粒形成絮狀物沉淀的物質。

      絮凝劑可以除去廢水中的懸浮物、膠體粒子,降低COD,還可去除水中的細菌、病毒,并兼有除磷、脫色、除臭,減輕水體富營養化的功能。

      現在常用的絮凝劑種類包括:無機絮凝劑、有機合成高分子絮凝劑、天然生物高分子絮凝劑。其中微生物絮凝劑克服了無機絮凝劑和合成高分子絮凝劑的毒害和污染等缺點,不僅可以被生物降解,對環境無害,而且還具有較高的絮凝特性。

      聽起來這么厲害,那為啥還是沒有大規模推廣使用呢?今天就和大家一起去了解一下微生物絮凝劑。


      01

      微生物絮凝劑的概念


      微生物絮凝劑,具有天然生物高分子絮凝劑的屬性,微生物產生之后,便分泌到細胞之外,屬于絮凝活性的微生物代謝產物。 

      微生物絮凝劑能夠讓液體中原本懸浮的固體顆粒以及菌體細胞等產生凝聚和沉淀,因其不會對水質等造成污染,所以被人們視為分解性與安全性高效、無毒,也不會導致二次污染的綠色水處理劑。

      能產生絮凝劑的微生物有細菌、放線菌、真菌以及藻類等。它們大量存在于土壤、活性污泥中,從這些微生物中分離出的絮凝劑可以處理廢水和改進活性污泥的沉淀性能。

      下面列出幾種主要的產生絮凝劑的微生物:四協腹產堿桿菌、醬油曲霉、棕曲霉、寄生曲霉、嗜蟲短桿菌、棕腐真菌、棒狀桿菌、白地霉、赤紅曲霉、椿象蟲諾卡氏菌、石灰壤諾卡氏菌、紅色諾卡氏菌、銅綠假單胞菌、熒光假單胞菌、產堿假單胞菌、紅平紅球菌、施氏假單胞菌栗灑裂殖酵母、金黃色葡萄糖球菌及白腐真菌等。

      不過,因為微生物絮凝劑需要較高的生產成本,且目前的發酵生產工藝還有很多待改善之處,加之絮凝劑的成分與絮凝效果欠缺一定的穩定性,因而會導致微生物絮凝劑發展受限。



      02

      不同角度絮凝機理分析


      微觀絮凝

      首先,我們從微觀角度分析絮凝劑原理,當處于微觀世界中時,我們可將在水中懸浮的微小顆粒進行不斷放大。

      當污水經過人工處理之后,就會轉變成直徑介于 10~30 微米之間的微型絮凝塊。這些帶電的負電粒子彼此排斥,所以幾乎一直處于運動狀態,不會停下。

      對其進行處理的最佳方式即應用離子型絮凝劑,使其能夠轉變成更大的絮凝塊,加快沉淀或脫水的速度。

      宏觀絮凝

      水質中通常顆粒的直徑是大小不一的, 針對超過1微米的顆粒,絮凝時的主要措施為水的慢速混合,可以適當應用機械攪拌器。

      攪拌產生的速度梯度會造成懸浮的顆粒在空中碰撞,由此被稱作是宏觀絮凝或是同向絮凝。

      但是,從宏觀方向來分析絮凝混合過程時,絮體的顆粒還會受到剪切力作用,由此造成部分絮體聚集體的瓦解和破損。

      經過一段時間的混合之后,就會逐漸形成尺寸和分布都很均勻的絮體,絮體顆粒的形成與破碎幾乎處于平衡狀態。

      因此,如果對水力條件進行控制,就可以確保懸浮顆粒能夠形成較為穩定的絮體。

      差異沉降

      沉淀的過程當中,在非均相懸浮液(不同粒徑)中形成的不同沉降顆粒為了能夠促進絮凝,提供了額外的機理。

      針對粒徑范圍相對較大的懸浮顆粒而言,差異沉降也屬于較為關鍵的絮凝機理。差異沉降導致的絮凝對于直接過濾、溶氣氣浮與高速沉淀等都不會產生太大影響,這是因為沉淀距離與沉淀的時間都相對較短。


      03

      微生物絮凝劑的特點


      一是微生物具有比表面大、轉化能力強、繁殖速度快、易變異、分布廣等特點。

      二是高效。同等用量下,與現在常用的鐵鹽、鋁鹽、聚丙烯酰胺相比,微生物絮凝劑對活性污泥的絮凝速度最高,而且絮凝沉淀物容易過濾。

      三是無毒。微生物絮凝劑為微生物菌體或菌體外分泌的生物高分子物質,屬天然生物高分子絮凝劑,它安全無毒。

      四是可消除二次污染。微生物絮凝劑是微生物的分泌物,絮凝后的殘渣可被生物降解,不會影響水處理效果,對環境無害,不會造成二次污染。

      五是應用范圍廣泛,脫色效果獨特。微生物絮凝劑能處理的對象有活性污泥、粉煤灰、木炭、墨水、泥水、河底沉積物、高嶺土、印染廢水等。而且,微生物絮凝劑對懸濁液絮凝速度快、用量少,對膠體、溶液均有較好的絮凝效果,對富含有機物的屠宰廢水和血水也有較好的去色效果。


      04

      降低微生物絮凝劑的制造成本


      應用復合菌群

      相較于單一的菌群,復合菌群當中含有多種微生物,類型較為豐富,呈多樣化態勢,同時也為微生物的良性共生提供了穩定、和諧的生存環境,使得功能可以更加齊全和多樣。

      發揮復合菌群的作用,制備微生物絮凝劑,可以讓處理的效果更為顯著,便利性有所增強。

      利用復合菌群制備微生物絮凝劑,能夠從很大程度上讓制備的成本控制在最低,絮凝效果得到提升,二次污染的可能性會有所降低。

      應用廉價培養基

      現行的培養基方式,需要付出較大的成本,這一點對于微生物絮凝劑制備始終有所影響。因此,尋求相對廉價的培養基就成為重中之重。

      具體來說,制備微生物絮凝劑基碳源進行選擇時,其不僅可以是蜜糖廢水、甘蔗渣,也可以是銑槽廢水或生物制氫廢液等。隨著碳源的渠道不斷增多,價格也相對較為低廉,同時也能夠對廢物進行充分利用。

      在對碳源進行利用的過程中,不但可以讓微生物絮凝劑的制備成本得到有效控制,提升生物絮凝劑活性,而且也能夠防止環境被再次污染,起到一箭雙雕的作用。

      污泥的應用

      進行水處理的過程中,可能會產生大量的剩余污泥,其中涵蓋多種微生物形成的菌膠圖案與其他的無機物或有機物等。

      菌膠團的核心為微生物,圍繞在其外圍的是天然有機高分子物質,物質進行聚合之后,就形成了聚合物EPS。EPS 所具備的功能與微生物絮凝劑有極大的相似之處,當條件相同時,絮凝的效果也會有所增強。

      由于水處理過程中,剩余污泥的產量相對較大,并且還要進行無害化的處理,所以,可以充分發揮污泥的價值,將其作為原材料,制備微生物絮凝劑,繼而讓成本能夠控制在最低,讓剩余污泥的處理可以有更加廣闊的渠道。


      05

      微生物絮凝劑的使用


      處理工業廢水

      工業廢水是我們常見的生活垃圾,工業廢水需要進行脫色處理、懸浮顆粒沉降和金屬離子去除等。

       工業廢水中的除油處理方式主要運用的是生物除油,通常而言,化學絮凝劑可以在一定程度上對微生物的降解進行遏制。

      微生物絮凝劑卻與此不同,其不僅有絮凝的作用,而且還兼具降解的性能,可以有效提高去油率。

      活性污泥中加入微生物絮凝劑

      很多工業廢水運用活性污泥法處理的過程中,形成的活性污泥都處于極易膨脹的狀態,進而導致效率變低。

      如果活性污泥當中加入一定比例的微生物絮凝劑,污泥的容積指數就會快速降低,進而避免污泥的膨脹,快速恢復活性污泥的沉降能力。

      供水處理

      現階段,無論是國內還是國外,大部分凈水廠所使用的絮凝劑中都富含鋁鹽與鐵鹽,且較為普遍,這些都屬于無機鹽類的絮凝劑。對此,可以采取靜止培養的方式,來制備微生物絮凝劑。

      這種方式不僅只需要簡單設備即可,而且還與工業領域的大量生產相符。


      06

      微生物絮凝劑很難大規模推廣


      雖然微生物絮凝劑技術一直都在研究之中,但是在應用過程中暴露的問題還是很難得到有效的解決,比如:

      • 微生物絮凝劑的主要優點是其可再生性、生物降解性、無毒性,但其菌種對環境要求高,穩定性差,以及單一作用處理效果不理想的特點限制它未來的發展,單一菌種微生物絮凝劑不能滿足未來發展需求,只有開發復合型絮凝劑才具有一定的優勢。

      • 在生物降解過程中,大多數可進行生物降解的天然或生物高聚物中含有可水解基團,部分陰離子微生物絮凝劑只能用作絮凝劑,在絮凝之前陽離子進行電荷中和過程,可降低渾濁度,對這部分凝聚體形成特性研究甚少。

      • 缺乏可替代微生物絮凝劑培養基的廉價基質,無法降低微生物絮凝劑的成本,提高產品穩定性,實現絮凝劑產品商業化。

      當然,以上所講述的只能作為科普介紹,缺乏足夠有力的實踐支持。微生物絮凝劑雖然打著綠色環保的招牌,但確實適應性還不夠,價格也偏貴,廠家不愿意使用也是理所當然。至于未來微生物絮凝劑能不能取代化學絮凝劑成為市場的寵兒,還要等時間來見證。


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