1、五章 利用鱼粉废水产生的微生物絮凝剂第五章 利用鱼粉废水产生的微生物絮凝剂对几种废水的絮凝第一节 对几种无机废水的絮凝1 对极细活性炭粉末的絮凝为了检测该微生物絮凝剂对极细活性炭粉末悬浊液的絮凝效果，配成以下几种溶液：（1）以一定量活性炭粉末配成OD550=1.21的悬液100ml；（2）将上述悬液和1ml发酵液混合成100 ml；（3）将上述悬液和5mlCaCl2混合成100 ml；（4）将上述悬液和5 mlCaCl2 及1 ml发酵液混合成100ml。结果如图5.1所示。由上图5.1可看出，只加CaCl2 并不能对活性炭悬液产生絮凝作用，当加入絮凝剂后3分钟内絮凝效果就十分明显，在经过10
2、分钟后，吸光度OD550稳定在0.11左右。若絮凝剂和CaCl2同时作用，则大大加强了絮凝作用，在1分钟时吸光度OD550可达0.12，并且沉降速度很快，在3分钟时吸光度即稳定为0.043左右，而且从实验现象上看，此时生成大絮团，上清液较清。由此可知，该絮凝剂对活性炭悬浊液的具有很好的絮凝效果。2 对土壤悬浊液的絮凝取100g土壤于烧杯中加水至500ml，搅拌均匀后沉降3分钟，取其上层悬浊液（pH =6.5）为净化对象。将上述悬浊液与1ml发酵液及5ml1% CaCl2配成100ml混合液，另取100ml上述悬浊液作为对照。将此两种悬浊液分别搅拌2分钟后倒入100ml量筒中，测其上清液在不同沉
3、降时间时的吸光度OD550值。结果如表5.1所示。表5.1 微生物絮凝剂对土壤悬液的絮凝作用时间/minOD550沉淀体积/ml未加絮凝剂加有絮凝剂未加絮凝剂加有絮凝剂022100100120.7110015320.231008520.1281006820.110051020.09810041520.0781003.5201.80.0691003.4251.780.0681003.4由表5.1中可以看出，此絮凝剂与CaCl2共同作用对土壤悬液的絮凝效果很好。在1分钟时吸光度 OD550就达到0.71，且沉降速度很快，在20分钟左右达到稳定值0.068。因而，对于该种类似的废水如雨水冲刷水、黄河
4、水等该生物絮凝剂均可能有较好的作用效果。3 对电瓷厂废水的絮凝分别以：（1）原水100ml（2）原水与2ml絮凝剂的混合液100ml（3）原水与5ml1%的CaCl2混合液100ml（4）原水加5ml1%的CaCl2+1ml发酵液的混合液100ml（5）原水加5ml1%的CaCl2+2ml发酵液的混合液100ml（6）原水加5ml1%的CaCl2+4ml发酵液的混合液100ml为实验水样。将如上水样搅拌2min后静置，测不同沉降时间时的OD550如下表5.2。表5.2 微生物絮凝剂对电瓷厂废水的絮凝效果时间/minOD550原水只加絮凝剂只加CaCl2CaCl2+1ml絮凝剂CaCl2+2ml
5、絮凝剂CaCl2+4ml絮凝剂022222212221.10.750.713221.430.3550.240.2845220.940.2560.1550.266821.90.570.2030.140.2541021.80.4450.1840.1380.239151.81.70.2960.1560.130.238201.61.60.2330.1240.1260.22251.51490.2040.120.1150.209301.421.380.190.1060.0960.203由表5.2中可知，此2ml发酵液与CaCl2一起加入时对废水处理效果很好，沉降速度很快，在1min时可将OD550降到0.
6、75，最后可使OD550稳定为0.096。同时，以聚丙烯酰胺及Al2(SO4)3对电瓷厂废水进行絮凝得到的的絮凝效果如表5.3所示。表5.3 聚丙烯酰胺及Al2(SO4)3对电瓷厂废水的絮凝效果时间/minOD550聚丙烯酰胺Al2(SO4)34ppm12ppm50ppm200ppm0.50.19510.1910.17620.9930.190.1520.42250.1880.131.80.2880.1860.1231.350.155100.1850.1231.20.16150.1860.1170.850.15200.1860.1070.5150.12250.1860.1010.4340.123
7、00.1860.1010.4280.115由表5.2与表5.3可以看出在对电瓷厂废水的絮凝过程中，该生物絮凝剂的絮凝效果和沉降过程均类似于聚丙烯酰胺的效果和沉降过程。这是因为该生物絮凝剂与聚丙烯酰胺的性质相近的缘故。同时还可以看出，这两种絮凝剂对电瓷厂废水的絮凝效果都要优于Al2(SO4)3的絮凝效果。同时测得沉降10min后用2ml该生物絮凝剂+CaCl2处理后水样及原电瓷厂废水的SS的结果如下表5.4所示表5.4 沉降10min后处理水样及原水的SS原电瓷厂废水的SS（mg/L）处理水样的SS（mg/L）去除率（%）103937559934 对碳素墨水的絮凝碳素墨水是一种很稳定的胶体。使之
8、脱稳需要加入大量的絮凝剂和无机盐离子。先考察了pH对絮凝碳素墨水的影响。在多个150ml烧杯中各加入80ml水后，加入1ml碳素墨水，再加入10ml絮凝剂和5ml10%的CaCl2后，加水至满刻度（此时溶液的OD5502）。调节不同的pH，快速搅拌1min，再慢速搅拌5min，搅拌完后静置5min，测上清液的OD550，结果如图5.2所示。由图5.2中可以看出，在偏碱性的条件下该絮凝剂对碳素墨水的絮凝收到了较好的效果。尤其在pH在10以上时，上清液的OD550可以降到0.1以下。再考察絮凝剂的加量对絮凝碳素墨水的影响。条件同上，在pH=11条件下只改变絮凝剂的加量，测其OD550，结果如图5.
9、3所示。由图5.3中可以看出在絮凝剂的加量为10ml的时候，絮凝效果最好,此时，上清液的OD550为0.064。再考察CaCl2的加量对絮凝碳素墨水的影响。条件同上，在pH=11条件下只改变CaCl2溶液(10%)的加量，测其OD550，结果如图5.4所示。由图5.4中可以看出在CaCl2（10%）加量为5ml时位于曲线最底点。即在此种情况下，该絮凝剂对碳素墨水的絮凝效果最好。由此可知，在偏碱性条件下，尤其是在pH大于10，在100ml反应体系中加入该生物絮凝剂10 ml和CaCl2(10%)5ml时，对碳素墨水的絮凝效果最好。第二节 对几种有机废水的絮凝1 对生活污水的絮凝考察了该生物絮凝剂
10、对生活污水的絮凝作用。该生活污水的COD= 205mg/L，OD550=0.204。11 不同CaCl2溶液的添加量对絮凝生活污水的影响先考察了反应体系中CaCl2的量对絮凝生活污水的影响。在150ml烧杯中加入100ml的生活污水，再加入1ml生物絮凝剂和不同量的1%的CaCl2溶液，分别调各个反应体系的pH至7。用电磁搅拌机快速搅拌1min，再慢速搅拌5min，静置5min后，测50ml处溶液的OD550和上清液的COD，计算其絮凝率和COD去除率，结果如图5.5所示。由图5.5中可以看出在CaCl2的量为46ml时，其絮凝率和COD去除率都教高。12 反应体系中不同pH对絮凝生活污水的影
11、响考察了反应体系中pH对絮凝的影响。在150ml烧杯中加入100ml的生活污水，再加入1ml生物絮凝剂和5ml1%的CaCl2溶液，分别调各个反应体系的pH值。用电磁搅拌机快速搅拌1min，再慢速搅拌5min，静置5min后，测50ml处溶液的OD550和上清液的COD，计算其絮凝率和COD去除率，结果如图5.6所示。由图5.6中可以看出在偏碱性（pH8时）条件下该生物絮凝剂对生活污水的絮凝效果较好。此时OD550可以降到0.02左右，COD可以降到56mg/L左右。13 不同絮凝剂添加量对絮凝生活污水的影响考察了反应体系中生物絮凝剂的量对絮凝生活污水的影响。在150ml烧杯中加入100ml的
12、生活污水，再加入不同量的生物絮凝剂和5ml1%的CaCl2溶液，分别调各个反应体系的pH至7。用电磁搅拌机快速搅拌1min，再慢速搅拌5min，静置5min后，测50ml处溶液的OD550和上清液的COD，计算其絮凝率和COD去除率，结果如图5.7所示。由图5.7中可以看出在絮凝剂加量为12ml时对生活污水的絮凝效果最好，此时生活污水的OD550降至0.16，COD降至52mg/L左右。14 对生活污水絮凝时其沉降随时间的变化曲线考察了原水、在原水中只加入CaCl2和在原水中加入絮凝剂和CaCl2絮凝剂和三种情况下沉降时上清液的OD550随时间的变化情况。结果如图5.8所示。由图5.8中可以看
13、出，虽然生活污水本身也能沉降，但最后其上清液的OD550只能稳定在0.05左右。而只加CaCl2时，由于CaCl2本身有助凝作用，可以使反应体系中上清液的OD550降至0.025左右。但若在反应体系中同时加入该生物絮凝剂和CaCl2溶液，则可以使反应体系中上清液的OD550在1min内就降到0.015，最后可以降至0.004左右的低值。由此可见该生物絮凝剂对絮凝沉降生活污水有很好的效果。2 对针织染纱水的絮凝测试了该生物絮凝剂对针织染纱水的絮凝效果。实验用的针织染纱水取自盘锦华信针织制衣有限责任公司，其主要成分为直接染料和活性染料，其中含有短纤维，废水颜色为蓝灰色，其最大吸收峰在375nm处。
14、原水的COD=1974mg/L，pH为7.58，OD375=1.25。经过探索性预实验，发现在针织染纱废水的自然pH下，利用生物絮凝剂对其进行絮凝就能收到较好的效果。因此在絮凝实验时，选取废水的自然pH。21 不同絮凝剂添加量对絮凝针织染纱水的影响先考察了不同量的絮凝剂加量对絮凝针织染纱水的影响，在150ml烧杯中加入100ml的针织染纱水，再加入5ml10%的CaCl2溶液和不同量的生物絮凝剂后，在自然pH条件下快速搅拌1min，再慢速搅拌5min，然后静置5min，测其上清液的OD375和COD，计算其絮凝率和COD去除率结果如图5.9所示。由图5.9中可以看出，在絮凝剂加量为1ml时絮凝
15、剂对针织染纱水的絮凝率和COD去除率均较高,此时OD375降到了0.271，COD降到了535mg/L的低值。22 不同CaCl2溶液的添加量对絮凝针织染纱水的影响考察了不同量的CaCl2加量对絮凝针织染纱水的影响，在150ml烧杯中加入100ml的针织染纱水，再加入1ml生物絮凝剂溶液和不同量的10%的CaCl2后，在自然pH条件下快速搅拌1min，再慢速搅拌5min，然后静置5min，测其上清液的OD375和COD，计算其絮凝率和COD去除率结果如图5.10所示。由图5.10中可以看出，在所实验的范围内CaCl2加量为35ml时絮凝剂对针织染纱水的絮凝率和COD去除率均较高，此时处理后废水
16、的OD375降到0.27左右，COD降到540mg/L以下。因此，只要在絮凝反应体系中加入3ml10%的CaCl2溶液即可达到较好的絮凝效果。3 对重油催化废水的絮凝测试了该生物絮凝剂对重油催化废水的絮凝效果。实验用的重油催化废水来自锦西石油化工厂，主要为石油类物质，原水呈乳状、泛黄色、微透明，其COD为2568.4mg/L，pH为7左右。31对重油催化废水的絮凝预实验由于水质较为复杂，为了考察pH、CaCl2、絮凝剂等条件对废水的影响，先进行了如下探索实验。在废水中只加入生物絮凝剂、或只加入CaCl2、或将废水调pH至8，均未发现有明显的絮凝现象。若将絮凝剂和CaCl2同时加到废水中去，并调
17、废水的pH至8，此时就有明显的絮凝现象发生。实验现象如表5.5所示。表5.5 对重油催化的絮凝的预实验只加Fe2(SO4)3只加生物絮凝剂只加CaCl2 (10%3ml)将原水调pH至8将原水调pH至8再加生物絮凝剂+CaCl2无明显絮凝无明显絮凝无明显絮凝无明显絮凝有絮体，沉降快由表5.5中结果可知在絮凝剂与CaCl2共同作用下，能够对重油催化废水起到絮凝沉降作用。同时还发现，若在絮凝系统中加入Fe2(SO4)3能对絮凝起到促进作用。在上述探索实验的基础上，对废水的pH值、CaCl2的添加量及生物絮凝剂的添加量与絮凝率的关系进行了详细的实验研究。32反应体系中不同pH对絮凝重油催化废水的影响
18、在150ml烧杯中加入重油催化废水的原水90ml，并加入5ml生物絮凝剂和5ml10%的CaCl2溶液，调节不同的pH值，将烧杯中的反应物快速搅拌1min，然后慢速搅拌5min，静置3min后去上相液测其COD值。结果如表5.6所示。表5.6反应体系中pH对絮凝重油催化废水的影响pH67891011COD无明显絮凝无明显絮凝525.7461.9465.1391.5由表5.6中可以看出，在pH为碱性条件下絮凝效果较好，且在pH=11时在所实验的pH范围内COD去除效果最好。但由于在pH=11时出水的pH过高，而且比pH=9时高的不太多，因而从工程的角度考虑，取pH=9时为最好。33 不同CaCl
19、2溶液的添加量对絮凝重油催化废水的影响在150ml烧杯中加入重油催化废水的原水80ml，并加入5ml生物絮凝剂和不同量的10%的CaCl2溶液，再用原水加满至100ml，调节pH值至9，将烧杯中的反应物快速搅拌1min，然后慢速搅拌5min，静置3min后去上相液测其COD值。结果如图5.11所示。由图5.11中可以看出在CaCl2的添加量为58ml时效果不错，添加量再加大反而不利于絮凝。34 不同絮凝剂添加量对絮凝重油催化废水的影响在150ml烧杯中加入重油催化废水的原水80ml，并加入5ml 10%的CaCl2溶液和不同量的生物絮凝剂，再用原水加满至100ml，调节pH值至9，将烧杯中的反
20、应物快速搅拌1min，然后慢速搅拌5min，静置3min后去上相液测其COD值。结果如图5.12所示。由图5.12中可以看出，在絮凝剂添加量为15ml时，该絮凝剂对重油催化废水的絮凝效果比较好，COD去除率均达到80%以上，而加量再增大似乎不利于絮凝。在絮凝剂添加量为3ml时，废水的COD降至最底点为353.6mg/L。4 对大化焦化废水的絮凝用该生物絮凝剂对焦化废水进行了絮凝处理。该焦化水来自大连化工厂，该水的COD为227mg/L，SS为194mg/L。在150ml烧杯中加入90ml该焦化水，再加入5ml生物絮凝剂和5ml1%的CaCl2溶液，以磁力搅拌器搅拌2min后，静置2min，然后
21、取出上清液测其COD和SS，结果如表5.7所示。表5.7 微生物絮凝剂对大化焦化水的絮凝效果COD/mg.L-1SS/mg.L-1原水处理后的水原水处理后的水22721519432.6由表5.7中可以看出该生物絮凝剂对该焦化水的COD去除率不高，但对悬浮固体（SS）的去除率很高。第三节 对鱼粉废水的絮凝鱼粉废水是一种高浓度的食品废水，虽然也是一种有机废水，但是由于它的浓度特别高，而且它含有高蛋白，可以回收利用，因而这里单独拿出来讨论。该鱼粉废水取自旅顺鱼粉厂和大连南关岭鱼粉厂，其COD为80,000mg/L左右，是一种浓稠的乳浊液，呈黄色，废水中漂有部分鱼油，同时还悬浮着许多固体颗粒，可能为细
22、小粉末状鱼骨和鱼粉。鱼粉废水水质参数如表5.8所示：表5.8 鱼粉废水的水质参数CODBODNH3-NK-NSS80,000mg/L29600mg/L1287.8 mg/L2933 mg/L15763.4 mg/L1 对鱼粉废水絮凝的探索性实验由于该鱼粉废水特别浓稠，且又是乳浊液，比较难以絮凝，因而先对其进行了探索性的实验，以初步了解有利于对其絮凝的因素。先在150ml的烧杯中加入50ml该鱼粉废水，再在烧杯里加入各种成分如表中所指示，实验现象亦如表5.9所示。表5.9 对鱼粉废水的絮凝探索性实验成分现象5ml的生物絮凝剂未见絮凝2滴聚丙烯酰胺未见絮凝5ml10%的CaCl2有小絮体，但沉降极
23、慢5ml10%的CaCl2+5ml生物絮凝剂有絮体，但沉降较慢*5ml10%的CaCl2+5ml生物絮凝剂未见絮凝5ml10%的CaCl2+5ml生物絮凝剂调pH为8-9有大絮体，沉降较快调pH为8-9后加入5ml10%的CaCl2有絮体，但沉降缓慢注：表中*一项表示将该废水稀释了3倍后再加的其他成分。由表5.9中可以看出，在鱼粉废水中单纯加入该生物絮凝剂，并没有对鱼粉废水产生絮凝作用，这是由于鱼粉废水处于乳浊液状态，废水中的物质与水分子结合的较为紧密，致使絮凝剂分子不易与废水中的物质结合，因而不易形成絮体。而加入CaCl2则有利于废水的破乳，此时若与絮凝剂共同作用则有利于絮凝作用的进行。同时
24、若调节废水的pH为偏碱性，则有利于改善废水中物质的带电状态，此时就更有利于絮凝剂与废水中物质的作用，有助于改善絮凝效果。然后根据上表中的结果，详细考察了反应体系中的pH值、CaCl2的添加量以及生物絮凝剂的添加量对絮凝鱼粉废水的影响。2 pH对絮凝鱼粉废水的影响在150ml烧杯中加入100ml鱼粉废水，再加入15ml10%的CaCl2溶液和30ml生物絮凝剂，调节不同的pH，用电磁搅拌器快速搅拌1min，再慢速搅拌5 min，之后静置30min，用721分光光度计在550nm下测其吸光度值，及其COD值。测得结果如图5.13所示。由图5.13中可以看出在偏碱性条件下絮凝效果较好。其中在pH为8
25、的时候，OD550和COD的值都达到了最小，碱性再加大也不会对絮凝有明显的促进作用。因而选取pH=8时为絮凝鱼粉废水的最佳pH。3 絮凝剂的添加量对絮凝鱼粉废水的影响在150ml烧杯中加入100ml鱼粉废水，再加入不同量的10%的CaCl2溶液和30ml生物絮凝剂，调节pH至8，用电磁搅拌器快速搅拌1min，再慢速搅拌5 min，之后静置30min，用721分光光度计在550nm下测其吸光度值，及其COD值。测得结果如图5.14所示。由图5.14中可以看出，在絮凝剂添加量为20ml30ml时，鱼粉废水的OD550最低，而在絮凝剂添加量为30ml时，鱼粉废水的COD值降低的最多，因而选取最佳的絮
26、凝剂添加量为30ml。4 CaCl2的添加量对絮凝鱼粉废水的影响在150ml烧杯中加入100ml鱼粉废水，再加入不同量的生物絮凝剂和15ml 10%的CaCl2溶液，调节pH至8，用电磁搅拌器快速搅拌1min，再慢速搅拌5 min，之后静置30min，用721分光光度计在550nm下测其吸光度值，及其COD值。测得结果如图5.15所示。由图5.15中可以看出在10%的CaCl2溶液的添加量达到15ml时，该生物絮凝剂对鱼粉废水的絮凝效果趋向于稳定，即此时所需破乳用的CaCl2的量与助凝所需的CaCl2的量均能满足。因此选择15ml为最佳的添加量。5 对絮凝鱼粉废水后所得沉淀物的分析在150ml
27、烧杯中加入100ml鱼粉废水，再加入30ml的生物絮凝剂和15ml 10%的CaCl2溶液，调节pH至8，用电磁搅拌器快速搅拌1min，再慢速搅拌5 min，之后静置30min，倒掉上清液，测底层的沉淀物的SS、氨氮和凯氏氮结果如表5.10所示。表5.10 沉淀物的分析结果分析值SS24360 mg/L凯氏氮6273.68mg/L氨氮4382.04 mg/L粗蛋白质浓度(计算值)11822.75 mg/L粗蛋白质浓度(粗蛋白质/SS)48.5%从表5.10中可以看出粗蛋白的含量达到了48.5%的高值，可以用作饲料添加剂成分。由上所述，该生物絮凝剂对于去除各种废水的浊度有非常明显的作用，对于去除大多数废水的COD也有较好的效果。同时发现在大多数情况下该生物絮凝剂在偏碱性条件下絮凝效果更好。因为微生物絮凝剂的絮凝机理多是吸附架桥，絮凝剂分子靠范德华力和氢键吸附到颗粒表面，如能使絮凝剂分子充分伸展，才能有效发挥吸附架桥作用。絮凝剂吸附在颗粒表面后，由于絮凝剂分子链中带有适宜的负电荷羧基，而水中的颗粒也带有负电荷，随着pH升高，絮凝剂和颗粒间的斥力增加，絮凝剂分子的其余部分由于斥力作用，也就很难再被吸附到颗粒表面，而是朝外伸向溶液中。所以颗粒是不会被絮凝剂所覆盖的，有足够可提供进一步吸附的空位，而没有被吸附的分子链很可能成为自由链端，或为一个疏松的链环，有利于吸附其他颗粒，发生桥连作用。
