絮凝性基本原理

橋聯(lián)說：聚合物分子在溶液中伸展，不同部位與溶液中的不同顆粒相互作用，而將顆粒結(jié)合在一起，形成更大的粒子，而沉降。

簡(jiǎn)單的電荷中和：帶電荷的聚電解質(zhì)與帶有相反電荷的顆粒通過電荷中和作用而集聚成大顆粒。絮凝效果與表面電荷有關(guān)。

電荷補(bǔ)償中和作用：不需要顆粒與聚合物的相反電荷之間一對(duì)一的作用，在吸附狀態(tài)下，聚合物的高密度電荷，是顆粒上會(huì)出現(xiàn)電荷補(bǔ)償（即使顆?？赡転橹行缘模?，與不同顆粒上相反電荷區(qū)域吸引，使之聚集。

絮凝技術(shù)最早廣泛應(yīng)用于選礦和污水處理，主要用于除去水和廢水中的懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)。隨著發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，特別是酶制劑工業(yè)的發(fā)展，絮凝技術(shù)在發(fā)酵液的固液分離上變得越來越重要。

微生物絮凝作用首先是Louis Pasetur在酵母中觀察到的。這里的“絮凝作用”是指細(xì)胞的聚集現(xiàn)象，但當(dāng)時(shí)一直未對(duì)其產(chǎn)生重視 。

絮凝是微生物細(xì)胞從介質(zhì)中由懸浮狀態(tài)聚集成團(tuán)并快速沉降的現(xiàn)象。絮凝性是微生物的一個(gè)重要特性 ，發(fā)酵臨近結(jié)束時(shí)，大量微生物細(xì)胞絮凝在一起結(jié)塊沉下，發(fā)酵液因而得到澄清。菌種不同，生理特性存在差異，絮凝性能也不同。絮凝性能良好的微生物，發(fā)酵結(jié)束時(shí)能迅速沉淀，不僅降低分離細(xì)胞所耗的能源，而且可以避免細(xì)胞長(zhǎng)時(shí)間懸浮于發(fā)酵液中造成自溶的危險(xiǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，存在著兩種不正常的絮凝現(xiàn)象：一是發(fā)酵結(jié)束時(shí)細(xì)胞不絮凝；二是在未達(dá)到要求的發(fā)酵度時(shí)，提前出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象。這兩種現(xiàn)象對(duì)生產(chǎn)都是極為不利的，應(yīng)該盡力避免。

透光度或濁度及細(xì)胞數(shù)測(cè)定：絮凝沉降上清液

沉降速度測(cè)定：初始時(shí)間內(nèi)固形物下降離液面的距離

絮凝物體積測(cè)定：沉降停止或固定時(shí)間的沉降物體積

過濾速度：固定時(shí)間收集的濾液體積，或固定體積的濾液需要的過濾時(shí)間

濾餅含水量：濾餅烘干后失去的水分量

濾液的顆粒濃度，濾液透光度或濁度，細(xì)胞數(shù)

濾餅可壓縮程度：自然過濾與抽濾濾餅厚度及體積比

絮凝性相互作用力

使用中性或具有相同電荷的絮凝劑聚合物時(shí)，與顆粒的相互作用包括：

1、氫鍵

2、非極性或范德瓦爾力

3、簡(jiǎn)單的電荷基因與顆粒表面通過二價(jià)或三價(jià)帶有相反電荷的離子結(jié)合

4、局部靜電吸附

絮凝性吸附等溫線

1、低親和吸附等溫線：聚合物吸附量隨聚合物濃度增加而增加。吸附量隨分子量和離子強(qiáng)度增加而增加。

2、高親和吸附等溫線：在低聚合物濃度下，聚合物幾乎定量吸附。中性和具有相反電荷的聚合物，但有相同電荷的聚合物也常有。吸附量與分子量和離子強(qiáng)度關(guān)系較弱。主要與聚合物的結(jié)構(gòu)、離子化強(qiáng)度及顆粒電荷密度有關(guān)。

絮凝性電解質(zhì)濃度

當(dāng)使用中性與相同電荷的聚合物時(shí)，吸附隨電解質(zhì)濃度增加而增加；電荷相反時(shí)，情況復(fù)雜。

絮凝性顆粒濃度

1、在無電解質(zhì)存在下，相反電荷的聚合物與不同濃度顆粒絮凝的吸附等溫?zé)o明顯差異，說明橋聯(lián)作用在這里并不是主要的；

2、在有電解質(zhì)存在時(shí)，聚合物濃度與顆粒濃度比值隨顆粒濃度增加而降低。說明顆粒濃度增加，顆粒之間的碰撞頻率以顆粒濃度的平方增加，顆粒共享聚合物的幾率增加，形成橋聯(lián)的所需聚合物量明顯減少。

說明電荷相反的顆粒與聚合物的絮凝過程，電荷中和作用很重要，中和后會(huì)發(fā)生橋聯(lián)作用。

微生物絮凝劑的來源可包括以下四類：

（1）直接利用微生物細(xì)胞的絮凝劑，它們大量存在于土壤活性污泥和沉積物中，如某些細(xì)菌、酵母等。

（2）利用微生物細(xì)胞提取物的絮凝劑，如酵母細(xì)胞壁的葡萄糖、蛋白質(zhì)等成分均可作為絮凝劑。

（3）利用微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物的絮凝劑。微生物分泌到壁外的產(chǎn)物主要是細(xì)菌的莢膜和粘液質(zhì)，其絮凝劑的有效成分主要有蛋白質(zhì)，脂類及其復(fù)合物，多糖在某種程度上可作為絮凝劑。

（4）克隆技術(shù)所獲得的絮凝劑。目前從釀酒酵母中至少發(fā)現(xiàn)14個(gè)絮凝基因，其中FL01和FL05絮凝基因在1號(hào)染色體上，F(xiàn)L08絮凝基因在8號(hào)染色體上，這3個(gè)絮凝基因分子克隆已獲成功。

微生物絮凝劑的產(chǎn)生受其培養(yǎng)條件的影響，影響因素包括：

（1）培養(yǎng)基組成，包括碳源、氮源及生命所需的各種無機(jī)鹽等。

不同的微生物需要不同的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，如細(xì)菌中的自氧菌不能利用有機(jī)化合物，而異氧菌則需要有機(jī)化合物作為碳源（蔗糖、淀粉等）和氮源（牛肉膏、蛋白陳等），產(chǎn)莢膜細(xì)菌需要較高濃度的糖類作為培養(yǎng)基。

（2）培養(yǎng)基初始pH值，pH值可影響絮凝劑產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)及絮凝物的分泌，一般來說，細(xì)菌的最適pH為中性到弱堿性，而霉菌為酸性。如MBFAg培養(yǎng)基的最佳初始pH為8-9，NOC-1的為8.5。

（3）培養(yǎng)溫度，不同種類的微生物有不同的適宜溫度范圍，一般認(rèn)為，最適宜的溫度為25-35℃之間。

（4）培養(yǎng)時(shí)間，不同種類的微生物有不同的生長(zhǎng)周期，因而產(chǎn)生絮凝劑的周期也不一樣。

（5）通氣情況（水浴搖床的速度），直接影響絮凝劑產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)及絮凝劑的分泌。

微生物絮凝劑的絮凝能力除受上述培養(yǎng)條件的影響外，同樣也受它所處理的水質(zhì)條件的影響，如水質(zhì)的pH值、濃度等，即有其特定的應(yīng)用條件。2100433B

懸浮顆粒的濃度比較高(50~500mg/L)，在沉淀過程中能發(fā)生凝聚或絮凝作用，使懸浮顆?；ハ嗯鲎材Y(jié)，顆粒質(zhì)量逐漸增加，沉降速度逐漸加快。經(jīng)過混凝處理的水中顆粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均屬絮凝性沉淀。

從液相中產(chǎn)生一個(gè)可分離的固相的過程，或是從過飽和溶液中析出的難溶物質(zhì)。沉淀作用表示一個(gè)新的凝結(jié)相的形成過程，或由于加入沉淀劑使某些離子成為難溶化合物而沉積的過程。產(chǎn)生沉淀的化學(xué)反應(yīng)稱為沉淀反應(yīng)。物質(zhì)的沉淀和溶解是一個(gè)平衡過程，通常用溶度積常數(shù)Ksp來判斷難溶鹽是沉淀還是溶解。2100433B

污水處理采用IC反應(yīng)器與活性污泥法相結(jié)合方式處理酒精廢水(主要以蒸發(fā)冷凝液為主)，COD：3000-4000mg/L,PH:3.5-5.0.經(jīng)過近兩個(gè)多月的調(diào)試，二沉池出水仍未達(dá)到合同標(biāo)準(zhǔn)(COD小于100mg/L，懸浮物小于70mg/L)。調(diào)試期間IC出口的COD值在200-350mg/L,產(chǎn)沼氣性能基本正常，可以說厭氧部分能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但后面的曝氣池后處理效果不明顯，好氧活性污泥絮凝性不好，SV30在90-100%之間(現(xiàn)在稍有好轉(zhuǎn)，SV30在85-90之間)，SVI：200-250。因此后面的二沉池、污泥濃縮池泥水分離效果相當(dāng)不好。在調(diào)試期間，由于原水中缺乏N、P，所以在日常處理中我們注意了營(yíng)養(yǎng)的添加，好氧活性污泥是不可能缺乏N、P的。在曝氣池出口末端，我們控制DO值：1-1.5mg/L.曝氣池混合污泥濃度約為4000mg/L.曝氣池污泥的COD負(fù)荷為0.2kgCOD/KgMLSS.d.

從上面的介紹來看，污泥絮凝性不好不是N、P缺乏造成的，通過顯微鏡觀察，未發(fā)現(xiàn)大量絲狀菌，來水一般很穩(wěn)定，但偶爾也會(huì)遇到高COD的沖擊，我們分析是否可能由于COD短時(shí)沖擊造成的，但時(shí)間過了差不多有一個(gè)月了，仍未有明顯好轉(zhuǎn)，請(qǐng)各位大俠幫忙分析一下。2100433B