微生物架凝剂对废水中木质纤维类污染物的絮凝机理

在烟草生产、养殖废水及纤维板加工等领域，木质纤维类污染物因其分子量大、结构复杂且含木质素等难降解成分，成为废水处理的难点。传统化学絮凝剂存在二次污染风险，而微生物絮凝剂凭借其天然、可降解的特性，为这类污染物的治理提供了新思路。

一、微生物絮凝剂的特性与优势

微生物絮凝剂是由细菌、放线菌等微生物发酵产生的次生代谢产物，主要成分为糖蛋白、黏多糖等高分子化合物，相对分子质量超过10⁵。其表面富含羟基、羧基、氨基等活性官能团，这些特性使其具备以下优势：

环境友好：无毒无害，降解产物不会造成二次污染；

高效絮凝：对悬浮物、胶体及部分有机物均有良好去除效果；

资源化潜力：处理后的絮体可转化为有机肥或饲料添加剂。

二、絮凝机理：多机制协同作用

微生物絮凝剂对木质纤维类污染物的去除主要通过以下三种机理协同实现：

吸附架桥作用

絮凝剂分子中的长链结构（如多糖链）通过氢键、范德华力等作用，同时吸附多个悬浮颗粒或纤维碎片，在颗粒间形成"桥梁"，促使微小颗粒聚集成大絮团。研究表明，Bacillus sp.菌株产生的絮凝剂可使烟草废水中10-50μm的纤维碎片聚结为500μm以上的絮体。

电性中和效应

木质纤维表面通常带负电荷，而部分微生物絮凝剂（如含氨基的蛋白质组分）可提供正电荷位点。通过静电相互作用，中和颗粒表面电荷，降低双电层排斥力，促进颗粒聚集。实验显示，在pH6.5-7.5范围内，这种中和作用最为显著。

网捕卷扫功能

当絮凝剂浓度达到临界值时，未吸附的聚合物分子相互缠绕形成三维网状结构。这种网络可捕获悬浮颗粒和胶体，在重力作用下沉降分离。纤维板加工废水处理中，该机制对去除5-50μm微粒的效率可达85%以上。

三、工艺优化方向

当前研究聚焦于提升絮凝效能：

菌种改良：通过基因工程强化絮凝基因表达；

复合工艺：与生物膜反应器联用，实现同步脱氮除碳；

条件控制：优化pH（6.0-8.0）、温度（25-35℃）等参数。

四、应用前景

在烟草废水处理中，微生物絮凝剂可使COD去除率提升30%，纤维回收率超过90%。未来，随着低成本培养技术和规模化提取工艺的突破，该技术有望在造纸、食品加工等领域实现更广泛应用。

结语

微生物絮凝剂通过多机制协同作用，为木质纤维类污染物的治理提供了绿色解决方案。其环境友好、资源化潜力大的特点，契合可持续发展需求，是未来废水处理技术的重要发展方向。