剩余污泥发酵产微生物絮凝剂原理及所产絮凝剂特性研究

微生物絮凝剂(MBF)具有高效、环境友好等特点，可弥补传统无机、有机絮凝剂在水处理中的不足，对保护人类健康和生态环境都有重要的现实意义。制备MBF常用方法是利用纯菌株在特定培养基中好氧发酵，纯菌株复杂的筛选、保藏及培养过程使MBF成本偏高，成为制约其推广应用的瓶颈。申请人研究发现活性污泥中含有大量MBF产生菌，它们在降解污水中有机物时产生的絮凝性物质与MBF成份及功能相仿；剩余污泥富含微生物和有机物可成为制备MBF的良好原料。本课题拟建立剩余污泥好氧发酵产MBF的方法，解析各种工艺下MBF的构效关系，探讨其产生动力学；明晰MBF产生与发酵后污泥性能的内在关系；优化工艺提高MBF絮凝活性及产率，增强发酵后污泥的稳定性及脱水性能；考察MBF使用安全性及保藏稳定性；剖析其絮凝过程、形态及机理。本课题成果将为利用剩余污泥制备MBF及其应用奠定理论基础，也为剩余污泥资源化、稳定化和减量化提供新思路。

通过本课题的研究，揭示了剩余污泥好氧发酵产微生物絮凝剂（MBF）的原理，即通过短时好氧发酵培养，剩余污泥中微生物将污泥中吸附的有机物部分转为化MBF，提高MBF产率。考察了碳源投加、剩余污泥浓度、污泥初始pH值、溶解氧浓度、发酵时间、钙离子投加和温度等因素对MBF产率的影响，优化了剩余污泥短时好氧发酵培养工艺参数，建立了剩余污泥好氧发酵产MBF的方法；采用优化超声提取工艺从发酵后剩余污泥中提取出MBF。以污泥中有机物含量（VSS/SS）为污泥稳定性的主要参数，通过对提取MBF后泥渣的SS、VSS、VSS/SS等的测定，比较各种短时好氧发酵培养工艺参数下污泥稳定性的差异。.本课题研制的MBF含有蛋白质、多糖和核酸等天然有机高分子物质；平均分子量达190万道尔顿，富含羟基氨基和羧基等官能团，呈现长链结构；它通过范德华力、化学基团等快速捕集水中胶体物质和重金属离子等，并能快速沉淀分离，从而实现水质净化。.应用研究表明，所制备的MBF可以改善曝气池活性污泥的沉降性能，有效控制污泥膨胀；对酸性化工废水表现出较好的絮凝效果，在同等投加剂量下，MBF的絮凝效果优于传统絮凝剂聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）；对Cu(II)和Cd(II)的吸附容量分别为427.9 mg/g和344.8 mg/g，达到国内外领先水平。本课题研制的MBF以其绿色、高效、廉价的特点可很好地适用于絮凝和吸附等工艺。