生物絮凝剂在单独使用时，往往存在絮凝效果不稳定、使用成本高等问题，为了降低化学絮凝剂残留对水体的不良影响，同时节约生物絮凝剂的使用成本，提高絮凝效果，将产胞外多糖微生物所制备的生物絮凝剂 CFCC- P，分别与化学絮凝剂PAC、PAFC 和 PAM复配，应用于某毛纺厂印染废水的絮凝处理。实验发现，复配后的脱色率明显较各絮凝剂单独使用时有所提高，基本可以达到 60%~80%。同时，也减少了达到最大脱色率所需要的化学絮凝剂的投药量。
关键词：
生物絮凝剂；化学絮凝剂；复配；印染废水
引 言
微生物胞外多糖是微生物在生长繁殖过程中产生并分泌至细胞外的有机高分子碳水化合物。胞 外多糖是微生物的次级代谢产物，随着对其生物学 功能认知的深入，胞外多糖被广泛应用于食品、医 药、环保等各个行业。在水处理领域，一些胞外多糖 具有絮凝和吸附的能力，能够显著降低污水的浊 度、色度、重金属离子含量，同时，相较于化学絮凝 剂和吸附剂，胞外多糖生物絮凝剂具有易降解、无 毒、无二次污染等优点，因此，诸多学者聚焦于胞外 多糖在生物絮凝剂、重金属吸附剂等领域的开发与应用研究。生物絮凝剂在絮凝效果、使用成本等方面较化 学絮凝剂仍然不具备明显的竞争优势，因而未能在 生产应用中广泛推广。将生物絮凝剂与化学絮凝剂复配使用，往往可以达到既提高絮凝效率，又减少 絮凝剂使用量的效果，降低了化学絮凝剂残留对水体的不良影响，也节约了生物絮凝剂的使用成本。
本文以一株根瘤菌 CFCC2272 为研究对象，将 其所产的胞外多糖粗提并制备成生物絮凝剂，并与化学絮凝剂聚合氯化铝 （PAC）、聚合氯化铝铁 （PAFC）、聚丙烯酰胺（PAM）复配，联合处理印染废 水，考察最优工况条件，为生物絮凝剂的应用推广提供数据参考。
1 实验材料
1.1 实验仪器
PHS- 25 酸 度 计 ，SW- CJ- VS1 超 净 工 作 台 ，SPX- 100B- Z 生化培养箱，IS- RDV1 恒温培养摇床，UV- 1801 紫外可见分光光度计，JJ- 4A 六联搅拌器， 移液枪，电子天平等。
1.2 实验材料
印染废水：取自某毛纺厂的印染废水，黑褐色， 浊度 208~512； 液体菌种培养基：葡萄糖 1%，酵母粉 0.5%，胰 蛋白胨 0.5%，pH 值调至 7.0； 发酵培养基：蔗糖 5%，酵母粉 0.1%，天冬氨酸0.05%，尿嘧啶 0.05%，pH 值调至 7.4。
2 实验方法
2.1 培养与发酵方法
将菌种接种至液体菌种培养基（50mL） 中，在28℃，180 rpm 条件下培养 24h 后得到菌液。取菌液 按 2%的接种量接种至发酵培养基，在 30℃，180rpm 条件下培养 48h 后获得发酵液。
2.2 生物絮凝剂的制备
将发酵液于 4℃、10000rpm 离心分离 20min，收 集上清液并加入 3 倍体积的 4℃无水乙醇溶液，搅拌均匀后放入 4℃冰箱静置过夜，再次放入离心机，8000rpm 离心 20 min，将沉淀物用 70%乙醇洗涤三 遍后冷冻干燥[ 5，6 ]，即得到生物絮凝剂 CFCC- P。
2.3 絮凝实验
（1） 取 100mL 浓度为 100mg/L 的印染废水，加 入 1mL 质量分数为 10%的 CaCl2 溶液作为助凝剂，然后加入不同量的絮凝剂溶液，在六联搅拌器上以180rpm 的速度快速搅拌 30s，再以 60rpm 的速度慢 速搅拌 2min，静置沉淀 20min 后抽取距液面 1cm 处的水样，测定其在 565nm 处的吸光度，与原水的吸光度对比，得出脱色率[ 7，8 ]，找到不同絮凝剂的最佳 投药量范围。 脱色率 = (A-B) / B×100%A———原水在波长 565nm 处的吸光度值；B———絮凝后上清液在波长 565nm 处的吸光度 值。
（2）量取多份 100mL 浓度为 100mg/L 的印染废 水，加入 1mL 质量分数为 10%的 CaCl2 溶液作为助 凝剂，先在最佳投药量范围内分别加入 PAC、PAFC、PAM三种絮凝剂，然后分别与不同量的生物 絮凝剂 CFCC- P 复配，其余步骤参照（1），考察其最 佳复配比例。
3 结果与分析
3.1 不同絮凝剂单一处理印染废水
絮凝剂 PAC、PAFC、PAM及 CFCC- P 在不同投 加量下，对印染废水絮凝率的影响见图 1．
絮凝剂 PAC、PAFC、PAM及 CFCC- P 在不同投 加量下，对印染废水絮凝率的影响见图 1．
随着絮凝 剂的投加量增加，脱色率也逐步增大，PAC、PAFC、PAM 及 CFCC- P 分 别 在 投 加 量 为 150mg/L、150mg/L、60mg/L 及 200mg/L 时，脱色率达到最大 值，投药量超过后，上升幅度减小或去除率降低。
PAC、PAFC 和 PAM主要是通过电中和和吸附架桥作用进行絮凝，因此随投加量增加，架桥作用显现， 当投加量过多，会出现电性改变再稳现象，脱色率下降，其中，PAM虽然有较好的沉淀网捕能力，但脱 色效果较差；而CFCC- P 主要是多糖类物质，以吸附架桥作用为主，过量的絮凝剂分散在水中，使得 絮凝剂包裹胶体，架桥作用减弱，脱色率下降。
3.2 CFCC- P 与化学絮凝剂复配处理印染废水
3.2.1 CFCC- P 与 PAC 复配 将 CFCC- P 与 PAC 复配，对印染废水的脱色效果影响见图 2。
3.2.1 CFCC- P 与 PAC 复配 将 CFCC- P 与 PAC 复配，对印染废水的脱色效果影响见图 2。
图中，横坐标为 PAC 的投加量，mc 为 CFCC- P的投加量。可以看出，两种絮凝剂复配使用，对印染废水的脱色率明显较单独使用 PAC 时增加。当 PAC投加 100mg/L，CFCC- P 投加 150mg/L 时，脱色率可 达到 83.86%。PAC 带有正电荷，可以发挥电中和作 用，并起到吸附架桥作用，但其形成的絮体较轻，沉 淀性能不好，加入 CFCC- P 后，生物絮凝剂既有吸附架桥作用，同时也有很好的网捕能力，能够增大絮体粒径，加快沉速，提升了脱色效果。但随着 PAC和 CFCC- P 投加量的增加，高分子絮凝剂包裹在胶 体颗粒表面，使颗粒不能聚集沉淀，脱色率反而下 降。
3.2.2 CFCC- P 与 PAFC 复配
将 CFCC- P 与 PAFC 复配，对印染废水的脱色 效果影响见图 3。
图 中 ， 横 坐 标 为 PAFC 的 投 加 量 ，mc 为CFCC- P 的投加量。两两种絮凝剂复配使用，较单独使 用 PAFC 或 CFCC- P 时的脱色率有所增加。当PAFC 投加 100mg/L，CFCC- P 投加 100mg/L 时，脱 色率最大，可达到 87.13%。但 PAFC 溶液本身呈亮 黄色，投加量过大，未反应的絮凝剂溶于水中，脱色 率反而下降。
3.2.3 CFCC- P 与 PAM 复配 将 CFCC- P 与 PAM复配，对印染废水的脱色 效果影响见图 4。
图中，横坐标为 PAM的投加量，mc 为 CFCC- P的投加量。PAM溶液非常粘稠，呈拉丝状，其架桥网 捕能力较强，投药量较少，但对于含活性染料的印 染废水，脱色效果并不理想。加入 CFCC- P 后，脱色 效果得到很大提升，在单独投加 PAM 60mg/L 时，脱 色率最大为 54.75%，在 PAM投加 60mg/L，CFCC- P投加 100mg/L 时，脱色率可达到 75.11%。CFCC- P与 PAM复配使用，共同发挥聚集网捕和吸附架桥作用，脱色率高于两者单独使用时的脱色率，絮体增大，沉淀时间明显减短。
4 结 论
（1）CFCC- P 与化学絮凝剂复配使用，明显增加了絮凝的脱色率，基本可以达到 60%~80%。同时， 也减少了达到最大脱色率所需要的化学絮凝剂PAC、PAFC 的投药量。
（2）CFCC- P 分别与 PAC、PAFC、PAM 复配，其 中 与 PAFC 的 复 配 效 果 最 好 。 在 PAFC 投 加100mg/L，CFCC- P 投100mg/L 时，对印染废水水样的絮凝效果最好，脱色率可达到 87.13%。
原标题：胞外多糖生物絮凝剂与化学絮凝剂复配处理印染废水的效果
原作者：刘明源，钱 佳，沙赟颖
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