絮凝性技术介绍

絮凝技术最早广泛应用于选矿和污水处理，主要用于除去水和废水中的悬浮物质和胶体物质。随着发酵工业的发展，特别是酶制剂工业的发展，絮凝技术在发酵液的固液分离上变得越来越重要。

微生物絮凝作用首先是Louis Pasetur在酵母中观察到的。这里的“絮凝作用”是指细胞的聚集现象，但当时一直未对其产生重视 。

絮凝是微生物细胞从介质中由悬浮状态聚集成团并快速沉降的现象。絮凝性是微生物的一个重要特性 ，发酵临近结束时，大量微生物细胞絮凝在一起结块沉下，发酵液因而得到澄清。菌种不同，生理特性存在差异，絮凝性能也不同。絮凝性能良好的微生物，发酵结束时能迅速沉淀，不仅降低分离细胞所耗的能源，而且可以避免细胞长时间悬浮于发酵液中造成自溶的危险。在实际生产中，存在着两种不正常的絮凝现象：一是发酵结束时细胞不絮凝；二是在未达到要求的发酵度时，提前出现絮凝现象。这两种现象对生产都是极为不利的，应该尽力避免。

桥联说：聚合物分子在溶液中伸展，不同部位与溶液中的不同颗粒相互作用，而将颗粒结合在一起，形成更大的粒子，而沉降。

简单的电荷中和：带电荷的聚电解质与带有相反电荷的颗粒通过电荷中和作用而集聚成大颗粒。絮凝效果与表面电荷有关。

电荷补偿中和作用：不需要颗粒与聚合物的相反电荷之间一对一的作用，在吸附状态下，聚合物的高密度电荷，是颗粒上会出现电荷补偿（即使颗粒可能为中性的），与不同颗粒上相反电荷区域吸引，使之聚集。

透光度或浊度及细胞数测定：絮凝沉降上清液

沉降速度测定：初始时间内固形物下降离液面的距离

絮凝物体积测定：沉降停止或固定时间的沉降物体积

过滤速度：固定时间收集的滤液体积，或固定体积的滤液需要的过滤时间

滤饼含水量：滤饼烘干后失去的水分量

滤液的颗粒浓度，滤液透光度或浊度，细胞数

滤饼可压缩程度：自然过滤与抽滤滤饼厚度及体积比

絮凝性相互作用力

使用中性或具有相同电荷的絮凝剂聚合物时，与颗粒的相互作用包括：

1、氢键

2、非极性或范德瓦尔力

3、简单的电荷基因与颗粒表面通过二价或三价带有相反电荷的离子结合

4、局部静电吸附

絮凝性吸附等温线

1、低亲和吸附等温线：聚合物吸附量随聚合物浓度增加而增加。吸附量随分子量和离子强度增加而增加。

2、高亲和吸附等温线：在低聚合物浓度下，聚合物几乎定量吸附。中性和具有相反电荷的聚合物，但有相同电荷的聚合物也常有。吸附量与分子量和离子强度关系较弱。主要与聚合物的结构、离子化强度及颗粒电荷密度有关。

絮凝性电解质浓度

当使用中性与相同电荷的聚合物时，吸附随电解质浓度增加而增加；电荷相反时，情况复杂。

絮凝性颗粒浓度

1、在无电解质存在下，相反电荷的聚合物与不同浓度颗粒絮凝的吸附等温无明显差异，说明桥联作用在这里并不是主要的；

2、在有电解质存在时，聚合物浓度与颗粒浓度比值随颗粒浓度增加而降低。说明颗粒浓度增加，颗粒之间的碰撞频率以颗粒浓度的平方增加，颗粒共享聚合物的几率增加，形成桥联的所需聚合物量明显减少。

说明电荷相反的颗粒与聚合物的絮凝过程，电荷中和作用很重要，中和后会发生桥联作用。

微生物絮凝剂的来源可包括以下四类：

（1）直接利用微生物细胞的絮凝剂，它们大量存在于土壤活性污泥和沉积物中，如某些细菌、酵母等。

（2）利用微生物细胞提取物的絮凝剂，如酵母细胞壁的葡萄糖、蛋白质等成分均可作为絮凝剂。

（3）利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。微生物分泌到壁外的产物主要是细菌的荚膜和粘液质，其絮凝剂的有效成分主要有蛋白质，脂类及其复合物，多糖在某种程度上可作为絮凝剂。

（4）克隆技术所获得的絮凝剂。目前从酿酒酵母中至少发现14个絮凝基因，其中FL01和FL05絮凝基因在1号染色体上，FL08絮凝基因在8号染色体上，这3个絮凝基因分子克隆已获成功。

微生物絮凝剂的产生受其培养条件的影响，影响因素包括：

（1）培养基组成，包括碳源、氮源及生命所需的各种无机盐等。

不同的微生物需要不同的营养基质，如细菌中的自氧菌不能利用有机化合物，而异氧菌则需要有机化合物作为碳源（蔗糖、淀粉等）和氮源（牛肉膏、蛋白陈等），产荚膜细菌需要较高浓度的糖类作为培养基。

（2）培养基初始pH值，pH值可影响絮凝剂产生菌的生长及絮凝物的分泌，一般来说，细菌的最适pH为中性到弱碱性，而霉菌为酸性。如MBFAg培养基的最佳初始pH为8-9，NOC-1的为8.5。

（3）培养温度，不同种类的微生物有不同的适宜温度范围，一般认为，最适宜的温度为25-35℃之间。

（4）培养时间，不同种类的微生物有不同的生长周期，因而产生絮凝剂的周期也不一样。

（5）通气情况（水浴摇床的速度），直接影响絮凝剂产生菌的生长及絮凝剂的分泌。

微生物絮凝剂的絮凝能力除受上述培养条件的影响外，同样也受它所处理的水质条件的影响，如水质的pH值、浓度等，即有其特定的应用条件。2100433B

悬浮颗粒的浓度比较高(50~500mg/L)，在沉淀过程中能发生凝聚或絮凝作用，使悬浮颗粒互相碰撞凝结，颗粒质量逐渐增加，沉降速度逐渐加快。经过混凝处理的水中颗粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属絮凝性沉淀。

从液相中产生一个可分离的固相的过程，或是从过饱和溶液中析出的难溶物质。沉淀作用表示一个新的凝结相的形成过程，或由于加入沉淀剂使某些离子成为难溶化合物而沉积的过程。产生沉淀的化学反应称为沉淀反应。物质的沉淀和溶解是一个平衡过程，通常用溶度积常数Ksp来判断难溶盐是沉淀还是溶解。2100433B

污水处理采用IC反应器与活性污泥法相结合方式处理酒精废水(主要以蒸发冷凝液为主)，COD：3000-4000mg/L,PH:3.5-5.0.经过近两个多月的调试，二沉池出水仍未达到合同标准(COD小于100mg/L，悬浮物小于70mg/L)。调试期间IC出口的COD值在200-350mg/L,产沼气性能基本正常，可以说厌氧部分能够达到设计要求。但后面的曝气池后处理效果不明显，好氧活性污泥絮凝性不好，SV30在90-100%之间(现在稍有好转，SV30在85-90之间)，SVI：200-250。因此后面的二沉池、污泥浓缩池泥水分离效果相当不好。在调试期间，由于原水中缺乏N、P，所以在日常处理中我们注意了营养的添加，好氧活性污泥是不可能缺乏N、P的。在曝气池出口末端，我们控制DO值：1-1.5mg/L.曝气池混合污泥浓度约为4000mg/L.曝气池污泥的COD负荷为0.2kgCOD/KgMLSS.d.

从上面的介绍来看，污泥絮凝性不好不是N、P缺乏造成的，通过显微镜观察，未发现大量丝状菌，来水一般很稳定，但偶尔也会遇到高COD的冲击，我们分析是否可能由于COD短时冲击造成的，但时间过了差不多有一个月了，仍未有明显好转，请各位大侠帮忙分析一下。2100433B