微生物絮凝调理技术的絮凝机理

1.絮凝机理

微生物絮凝剂是通过微生物发酵、提取、精制而获得的具有生物分解性和安全性的新型水处理剂。在利用微生物絮凝剂对给水或生活污水、工业废水的处理过程中，若对微生物絮凝剂的净水机理缺乏正确认识，则很可能会造成许多不必要的损失。

由于絮凝反应是多种作用共同产生的结果，形成过程非常复杂，任何某种机理均不能独立解释清楚所有的现象。以下将分别对比较具有代表性的吸附架桥学说、电性中和学说等进行介绍。

1）吸附架桥机理

虽然微生物絮凝剂的种类和性质各不相同，但均可通过离子键、氢键等作用与液体中悬浮的胶体颗粒相结合。由于在低浓度微生物絮凝剂环境中，呈链状结构的微生物絮凝剂可以同时附着在多个胶体微粒的表面，致使由微生物絮凝剂分子与胶体颗粒的结合物之间再通过细胞外聚合物进行搭桥相连，形成一种“胶体颗粒-微生物絮凝剂高分子物质-胶体颗粒”的三维网状聚合物，从而削弱了胶体的稳定性，聚合成较为紧密的絮凝体，并在重力的作用下从液体中沉淀分离出来。这就是利用微生物絮凝剂的吸附架桥作用来实现絮凝的过程。微生物絮凝剂的吸附架桥机理如图所示。

在通常情况下，微生物絮凝剂的絮凝效果随着该絮凝剂分子量的增加而加强，即分子量增加，絮凝效率亦随之提高;在架桥的过程中，倘若出现了微生物絮凝剂链段间的重叠，则亦会产生一定的排斥作用，在这种情况下，过高的絮凝剂分子量会削弱架桥作用，并最终降低絮凝剂的絮凝效果。相反，当用微生物絮凝剂处理相反电性的胶体颗粒时，则往往会加大微生物絮凝剂的解离程度，造成絮凝剂电荷密度的增加，有利于微生物絮凝剂分子的扩展，进而增强其架桥作用。例如，Lee等通过吸附等温线和电位的测定研究表明，在利用由环圈项圈藻PCC-6720所产生的微生物絮凝剂对膨润土进行絮凝处理的过程中，絮凝机理即是以架桥作用为基础的。

2)电性中和机理

在通常情况下，水体中以絮凝稳定性存在的胶体颗粒带有负电荷,所以当带有一定量正电荷的微生物絮凝剂链状高分子或其水解产物靠近胶体颗粒时，两者各自携带的正负电荷将会相互抵消，从而使胶体颗粒表面电荷密度减小而出现脱稳状态，这时胶体颗粒之间以及胶体颗粒与絮凝剂之间的自由碰撞将会加剧，并在分子间力的作用下充分接近并结合成一个结构紧密的整体，最终在重力作用下从水中沉淀分离出来。因此，在污水处理前需明确微生物絮凝剂和污水胶体颗粒的带电性，两者带有相同电荷时，不仅不能取得理想的絮凝处理效果，还会造成絮凝剂的浪费。

3）卷扫作用机理

“卷扫”主要是一种机械作用，指当投加微生物絮凝剂到一定量且可形成小粒聚体时，可以在重力作用下迅速卷扫、网捕水中胶粒，并产生沉淀而将其从水体中分离，即“卷扫作用”或“网捕作用”。

4）化学反应机理

絮凝效率与温度关系的研究试验显示，在30℃条件下，微生物的絮凝效率可达到85.2%;相比之下，在15℃条件下，却只有42.1%的絮凝效果。试验研究表明，温度对微生物絮凝剂的作用主要是通过影响其活性基团，进而影响其化学反应，最终起到对微生物絮凝效果的促进或抑制作用。

高分子微生物絮凝剂中存在一定数量的活性基团，其对微生物絮凝过程起着十分重要的作用。研究显示，微生物絮凝剂中的某些活性基团可与胶体表面的相应基团进行化学反应而凝聚成体积较大的颗粒物质，最终在重力的作用下从水体中沉淀分离出来。此外，当对微生物絮凝剂进行一定的改性、处理，使某些活性基团发生添加、减少或是改变，这时微生物絮凝剂的絮凝效果也将会出现很大程度的变化。

总体而言，由于微生物絮凝剂的絮凝过程极为复杂，因此要明确其作用机理，还需要对微生物絮凝剂及胶体颗粒的组成、结构、电荷等方面进行深入研究。