微生物絮凝剂及其在工业水处理中的应用探索

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0826

摘要/Abstract

摘要：

微生物絮凝剂作为一种新型生物制剂，与传统絮凝剂相比，具有高效、无毒、来源广泛等显著优点，其研发和应用受到了高度重视。通过查阅总结近年来国内外关于微生物絮凝剂研究的文献以及其他相关资料，对目前微生物絮凝剂的主要来源、制备表征方法、絮凝机理进行了总结。同时为解决微生物絮凝剂制备成本高、效果不稳定等问题，提出了改善物化条件、利用基因工程手段、采取化学改性、使用复合絮凝剂、加强群感效应等一系列优化絮凝剂生产和使用的方法。最后，结合微生物絮凝剂在工业水处理方面的应用探索对其局限性进行了分析总结，发现高成本、强损耗、低回报的提取技术是限制微生物絮凝剂工业化应用最主要的原因，对此提出见解并对微生物絮凝剂的发展前景进行了展望。

关键词: 微生物絮凝剂, 工业废水, 基因工程, 改性

Abstract:

Microbial flocculant is a new type of biological agent. Compared with traditional flocculants，it has significant advantages such as high efficiency，non-toxicity and wider source of raw material. Therefore，the studies and applications of microbial flocculant have received great attention. In this paper，the sources，preparation methods，characterizations and flocculation mechanism of microbial flocculant were discussed by referring to the literatures and other relevant data at home and abroad in recent years. At the same time，in order to solve the problems of high preparation cost and unstable performance of microbial flocculant，a series of methods to optimize the production and use of flocculants were proposed，such as parameter optimization，genetic engineering，chemical modification，composite flocculants and quorum sensing. Finally，considering the applications of microbial flocculant in industrial water treatment，it was found that extraction technology with high cost，strong loss and low recovery was the main reason to limit the industrial application. Thus，the opinions were put forward and the development prospect of microbial flocculant was prospected.

Key words: microbial flocculant, industrial wastewater, genetic engineering, chemical modification

中图分类号:

X703.1

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https://www.iwt.cn/CN/Y2023/V43/I2/1

图/表 5

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77	TANG Xiaomin， HUANG Jing， ZHANG Shixin，et al. Comparison of two cationic chitosan-based flocculants prepared by photocatalysis and photoinitiation systems：Synthesis mechanism，structure and performance in water treatment［J］. Separation and Purification Technology，2021，279：119670. doi:10.1016/j.seppur.2021.119670
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82	ZHANG Chaofan， WANG Xiansheng， WANG Yao，et al. Synergistic effect and mechanisms of compound bioflocculant and AlCl₃ salts on enhancing Chlorella regularis harvesting［J］. Applied Microbiology and Biotechnology，2016，100（12）：5653-5660. doi:10.1007/s00253-016-7543-3
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93	ZOU Xiao， SUN Jialong， LI Juan，et al. High flocculation of coal washing wastewater using a novel bioflocculant from Isaria cicadae GZU6722［J］. Polish Journal of Microbiology，2020，69（1）：1-10. doi:10.33073/pjm-2020-008
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95	DAVID O M， OLUWOLE O A， AYODELE O E，et al. Characterisation of fungal bioflocculants and its application in water treatment［J］. Current Journal of Applied Science and Technology，2019：1-9. doi:10.9734/cjast/2019/v34i630159
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菌种来源	菌种	絮凝剂活性组分	作用对象	参考文献
细菌	Brevundimonas，Moraxclla，Psudomonus	胞外多糖、脂多糖	浊度、悬浮物	〔9〕
	Aliiglaciecola lipolytica	蛋白质、腐殖酸	偶氮染料	〔10〕
	Citrobacter W4	蛋白质	微藻	〔11〕
	Bacillus sp.	多糖	重金属离子	〔12〕
	Klebsiella variicola B16	多糖、蛋白质	浊度、悬浮物	〔13〕
	Klebsiella pneumoniae strain NJ7	多糖、蛋白质	COD、浊度	〔14〕
	Bacillus cereus strain MSI021	多糖	重金属	〔15〕
	Bacillus megaterium strain PL8	多糖、氨基酸	色度、Pb²⁺	〔16〕
	Raoultella ornithinolytica 160-1	多糖、蛋白质	COD、浊度、色度	〔17〕
	Diaphorobacter nitroreducens R9	多糖、蛋白质	COD、浊度、木质素	〔18〕
真菌	Phanerochaete chrysosporium BKMF-1767	多糖、蛋白质、类氨基糖化合物	COD	〔19〕
真菌	Aspergillus oryzae（No. CGMCC 3.16041）	蛋白质	浊度	〔20〕
复合菌种	Aspergillus fumigatus，Synechocystis sp. PCC6803	胞外多糖、胞外蛋白	Cd、微藻	〔21〕
复合菌种	Enterococcus faecalis（MG996001），Proteus mirabilis（MG996004），Lysini bacillus sp.（MG996000）	多糖	重金属离子、蚊虫幼虫	〔22〕
放线菌	Streptomyces sp.	多糖	微藻	〔23〕
	Nocardiopsis dassonvillei（MH900216）	多糖、脂质	浊度	〔24〕
	Nocardiopsis sp. GRG 3（KT235642）	多糖、蛋白质	重金属离子	〔25〕

菌种来源	菌种	絮凝剂活性组分	作用对象	参考文献
细菌	Brevundimonas，Moraxclla，Psudomonus	胞外多糖、脂多糖	浊度、悬浮物	〔9〕
	Aliiglaciecola lipolytica	蛋白质、腐殖酸	偶氮染料	〔10〕
	Citrobacter W4	蛋白质	微藻	〔11〕
	Bacillus sp.	多糖	重金属离子	〔12〕
	Klebsiella variicola B16	多糖、蛋白质	浊度、悬浮物	〔13〕
	Klebsiella pneumoniae strain NJ7	多糖、蛋白质	COD、浊度	〔14〕
	Bacillus cereus strain MSI021	多糖	重金属	〔15〕
	Bacillus megaterium strain PL8	多糖、氨基酸	色度、Pb²⁺	〔16〕
	Raoultella ornithinolytica 160-1	多糖、蛋白质	COD、浊度、色度	〔17〕
	Diaphorobacter nitroreducens R9	多糖、蛋白质	COD、浊度、木质素	〔18〕
真菌	Phanerochaete chrysosporium BKMF-1767	多糖、蛋白质、类氨基糖化合物	COD	〔19〕
真菌	Aspergillus oryzae（No. CGMCC 3.16041）	蛋白质	浊度	〔20〕
复合菌种	Aspergillus fumigatus，Synechocystis sp. PCC6803	胞外多糖、胞外蛋白	Cd、微藻	〔21〕
复合菌种	Enterococcus faecalis（MG996001），Proteus mirabilis（MG996004），Lysini bacillus sp.（MG996000）	多糖	重金属离子、蚊虫幼虫	〔22〕
放线菌	Streptomyces sp.	多糖	微藻	〔23〕
	Nocardiopsis dassonvillei（MH900216）	多糖、脂质	浊度	〔24〕
	Nocardiopsis sp. GRG 3（KT235642）	多糖、蛋白质	重金属离子	〔25〕

废水来源	废水性质	絮凝剂来源	絮凝剂用量	处理效果	参考文献
皮革废水	高总氮、高浓度有色物质	Bacillus cereus	1 g/L	絮凝效率98.17%；总氮去除率100.00%	〔94〕
堆肥渗滤液	高COD、高氮磷、多种重金属离子	从废水污泥中分离出的菌株BS-04	0.5 g/L	COD去除率92%；磷去除率94%；氨氮去除率96%	〔92〕
印染废水	高BOD、高COD、高色度、高浓度重金属离子	Bacillus subtilis（E1）， Exiguobacterium acetylicum（D1）， Klebsiella terrigena（R2）， Staphylococcus aureus（A22）， Pseudomonas pseudoalcaligenes（A17），Pseudomonas plecoglossicida（A14）	2~10 mg/L	脱色率97.04%	〔91〕
淀粉加工废水	高COD、高浊度	Klebsiella pneumoniae strain NJ7	30 mg/L	COD去除率41%；浊度去除率90%	〔14〕
秸秆废水	高SS	Bacillus agaradhaerens C9	6.0 mg/L	SS去除率93.1%	〔56〕
制浆废水	高COD	Diaphorobacter nitroreducens R9	831.57 mg/L	浊度去除率96.2%；COD去除率79.5%；木质素去除率9.2%；多糖去除率63.1%	〔18〕
洗煤废水	高浓度SS	Isaria cicadae GZU6722 （IC-1）	24 mg/L	最大絮凝效率91.81%	〔93〕
高岭土模拟废水	高SS	Aspergillus flavus MCB 271	—	絮凝活性97%；细菌负荷减少58.73%	〔95〕
养猪废水	高COD、高TN、高SS	Talaromyces trachyspermus OU5	5%（体积分数）	COD去除率52.1%；总氮去除率39.7%； SS去除率75%	〔96〕

废水来源	废水性质	絮凝剂来源	絮凝剂用量	处理效果	参考文献
皮革废水	高总氮、高浓度有色物质	Bacillus cereus	1 g/L	絮凝效率98.17%；总氮去除率100.00%	〔94〕
堆肥渗滤液	高COD、高氮磷、多种重金属离子	从废水污泥中分离出的菌株BS-04	0.5 g/L	COD去除率92%；磷去除率94%；氨氮去除率96%	〔92〕
印染废水	高BOD、高COD、高色度、高浓度重金属离子	Bacillus subtilis（E1）， Exiguobacterium acetylicum（D1）， Klebsiella terrigena（R2）， Staphylococcus aureus（A22）， Pseudomonas pseudoalcaligenes（A17），Pseudomonas plecoglossicida（A14）	2~10 mg/L	脱色率97.04%	〔91〕
淀粉加工废水	高COD、高浊度	Klebsiella pneumoniae strain NJ7	30 mg/L	COD去除率41%；浊度去除率90%	〔14〕
秸秆废水	高SS	Bacillus agaradhaerens C9	6.0 mg/L	SS去除率93.1%	〔56〕
制浆废水	高COD	Diaphorobacter nitroreducens R9	831.57 mg/L	浊度去除率96.2%；COD去除率79.5%；木质素去除率9.2%；多糖去除率63.1%	〔18〕
洗煤废水	高浓度SS	Isaria cicadae GZU6722 （IC-1）	24 mg/L	最大絮凝效率91.81%	〔93〕
高岭土模拟废水	高SS	Aspergillus flavus MCB 271	—	絮凝活性97%；细菌负荷减少58.73%	〔95〕
养猪废水	高COD、高TN、高SS	Talaromyces trachyspermus OU5	5%（体积分数）	COD去除率52.1%；总氮去除率39.7%； SS去除率75%	〔96〕

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