摘要：随着我国人口的持续增长、地表水和地下水的污染、经济发展和城市化进程的加快，城市缺水问题越来越突出。因此，为了解决我国逐渐加剧的水资源缺乏问题，生活污水回用是必要的。絮凝沉降法是生活污水处理中应用很普遍的方法。常用的絮凝剂主要有无机絮凝剂及人工合成的有机絮凝剂，但使用时都有不同程度的二次污染问题，目前许多国家已禁止或限量使用。微生物絮凝剂是利用生物技术从微生物及其分泌物中提取纯化而获得的安全高效、能自然降解的新型水处理剂，具有无毒无害的特性，因此越来越受到人们关注。
关键词：微生物絮凝剂；生活污水；絮凝
引言：研究了6种絮凝剂对生活污水的处理效果，选出絮凝剂LF-Tou2，通过均匀实验对其絮凝效果进行优化。实验结果表明：当pH为7.5、添加量为19mg/L、温度27℃、搅拌时间为3min时，生活污水COD去除率为92.9%。
1.实验材料
1.1供试菌株和培养基
节杆菌LF-Tou2（Arthrobactersp.，16SrRNA在GenBank中的顺序号为AY641537）由实验室保存。培养基：混合糖（98%葡萄糖+2%麦芽低聚糖）10g，K2HPO45g，（NH4）2SO40.6g，玉米浆1g，MgSO40.2g，CaCl20.1g，蒸馏水1000mL，pH7.0，121℃灭菌20min。
1.2实验水样
实验水样1取自山东建筑大学污水处理站，污水水质指标：COD为126.32mg/L、浊度为7.3mg/L、SS为21mg/L、pH为7.5。实验水样2取自山东建筑大学教授花园小区，污水水质指标：COD为568.51mg/L、浊度为7.5mg/L、SS为0、pH为8.0。实验水样3取自济南经十东路田园小区，污水水质指标：COD为334.23mg/L、浊度为11.2mg/L、SS为24mg/L、pH为6.9。
2.实验方法
2.1发酵方法
每株菌取一满环接入到50mL发酵培养液中（250mL三角瓶），摇床培养18h，然后按2%的接种量转入500mL三角瓶中，在30℃、170r/min的条件下摇床培养24h。
2.2絮凝剂
LF-Tou2提取方法发酵液中加入3倍的无水乙醇进行沉淀，将沉淀分别用75%乙醇、无水乙醇、乙醚进行洗涤，40℃真空干燥得到粗品。
2.3分析方法
首先，COD的测定采用重铬酸钾法，SS测定采用滤纸法。另外，各种重金属离子的检测方法：邻菲啰啉分光光度法（Fe2+），高碘酸钾氧化光度法（Mn2+），二乙氨基硫代甲酸钠萃取分光光度法（Cu2+），双硫腙分光光度法（Zn2+），丁二酮肟光度法（Ni2+），双硫腙光度法（Hg2+）。
3.结果与讨论
3.1絮凝剂LF-Tou2与常规絮凝剂的絮凝效果比较
第一，絮凝剂的初步筛选。取生活废水水样于烧杯中，分别投入硫酸铝溶液、聚合氯化铝溶液（PAC）、聚合硫酸铁溶液（PFS）、聚丙烯酰胺溶液（PAM）、壳聚糖、絮凝剂LF-Tou2，搅拌反应并沉降，测定絮凝后上清液的SS和COD。絮凝效果如表1所示。由表1可见，絮凝剂LF-Tou2的絮凝效果明显高于其他5种絮凝剂，其COD去除率达到89.8%，SS去除率为98.2%。
3.2絮凝剂添加量对絮凝效果的影响
选出3种絮凝效果比较好的絮凝剂，考察不同添加量对絮凝效果的影响，结果如图1所示。由图1可见，絮凝剂LF-Tou2的絮凝效果要优于其他两种絮凝剂，最适添加质量浓度在20mg/L。
图1.絮凝剂用量对絮凝效果的影响：
絮凝剂LF-Tou2为蛋白质多糖大分子生物物质，分子质量为3.89×106u。多糖的分子质量和分子链中的功能基团是絮凝活性高低的决定因素。多数研究者认同，在多糖絮凝剂中，羧基和羟基起着重要的作用，而在蛋白质絮凝剂中氨基、羧基主导着絮凝活性。还有研究者强调，磷酸盐基团也与絮凝活性密切相关。LF-Tou2是蛋白质多糖大分子生物物质，在絮凝活性的展示中，应综合体现出蛋白质的氨基、羧基，多糖的羧基、羟基及磷酸基团的共同作用，所以表现出高的絮凝活性。
3.3均匀设计确定最佳絮凝条件
首先，均匀设计实验方案及实验结果。采用均匀设计表中的4因素6水平实验6组方案，确定絮凝剂LF-Tou2的最佳絮凝效果。另外，实验数据的回归分析和方程建立。均匀实验数据处理采用UniformDesign2.10软件，得出回归方程：Y=38.47+0.1147X1X3+0.003X2X3－0.0704X12方差分析表中显著性水平为0.001，说明回归方程变量间关系是极显著的。对应的最优絮凝条件是：pH为7.5、添加量为19mg/L、温度为27℃、搅拌时间为3min，预测最优结果为93.3%。最后，最佳絮凝条件的验证实验。在最优条件下进行验证实验，测得COD去除率为92.9%，与前面推导出的预测值93.3%相比，误差仅为0.65%，由结果可以看出，实验值与预测值的误差在允许范围之内，说明均匀设计优化的絮凝条件准确可信。从对生活污水的处理效果看，其絮凝效果非常显著。SS去除100%；COD去除率在92%以上[1]。
3.4化学生物絮凝工艺运行参数优化研究
首先，絮凝剂投加量。在化学-生物絮凝工艺中，絮凝剂的投量对絮凝的效果有很大影响。适当增加投加量有利于絮凝效果的提高；过量的投加量不仅会导致絮凝效果的下降，而且会使水处理成本上升。试验条件：固定污泥活化时间为2.0h，MLSS/COD=2.5，曝气搅拌强度为0.04m3·h-1，反应时间为40min，开展CSM絮凝投量优化试验。通过实验分析可知，在
0～60mg·L-1范围内，随着CSM投量的增加，COD和PO43--P去除率逐渐增加，最佳投加量为60mg·L-1；继续增加投量，各污染物去除率趋于下降。分析认为，过量的金属盐水解物吸附在初始絮体表面，使其电荷由负变正，产生电荷相斥作用，对絮体长大不利。另一方面，有研究表明，絮凝剂投量的上升会对活性污泥絮体产生影响，导致其吸附和降解能力下降。
结论
简而言之，通过文章分析，首先，考察了硫酸铝溶液、PAC、PFS、PAM、壳聚糖和絮凝剂LF-Tou2这6种絮凝剂对生活污水的处理效果。结果表明：絮凝剂LF-Tou2的絮凝率明显高于其他5种絮凝剂，其COD去除率达到89.8%，浊度去除率为98.2%；其次，考察了絮凝剂LF-Tou2的最佳絮凝条件：pH为7.5、添加量为19mg/L、温度为27℃、搅拌时间为3min，其COD去除率达到92.9%；最后，考察了絮凝剂LF-Tou2对不同来源生活污水的处理效果。结果表明：不仅对COD和SS有很好的去除效果，而且原水中重金属Fe3+、Cu2+和Hg2+经絮凝处理后，去除率全部超过90%[3]。
参考文献：
[1]周静.低温生活污水化学-生物絮凝强化一级处理试验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016：46.
[2]桑义敏，尹伟.CASS工艺在处理低温生活污水中的应用[J].环境工程，2016，20（2）：16-18.
论文作者:丛小琳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/19
标签：絮凝论文; 絮凝剂论文; 效果论文; 污水论文; 羧基论文; 多糖论文; 浊度论文; 《基层建设》2019年第6期论文;