循環(huán)水排污水處理技術(shù)—膜分離法除鹽

　　光合細(xì)菌(Photosynthetic　Bacteria)簡(jiǎn)稱PSB，是利用光能進(jìn)行光合作用的一類原核微生物的總稱。它是地球上最古老的細(xì)菌之一，廣泛分布于水溝、湖、海、土壤、泥潭沼澤、下水污泥、水生植物根系等區(qū)域，幾乎在所有光能可供利用的地方都存在。光合細(xì)菌是進(jìn)行不放氧光合作用的一大類細(xì)菌總稱，它們的共同特點(diǎn)是體內(nèi)具有光合色素。在不同的環(huán)境中，會(huì)表現(xiàn)出如固氮、脫氮、固碳、有機(jī)物和硫化物氧化等多種不同的功能，在廢水處理上具有特殊的意義。光合細(xì)菌細(xì)胞中富含蛋白質(zhì)和B族維生素，可用于制藥、畜禽飼料、廢水凈化等。近年來(lái)，利用光合細(xì)菌處理有機(jī)廢水成為環(huán)境科學(xué)的一項(xiàng)新進(jìn)展。傳統(tǒng)微生物處理廢水，一般是在一定條件下，微生物吸附和吸收廢水中溶解性的有機(jī)污染物，滲透過(guò)細(xì)胞膜，在細(xì)胞酶的作用下進(jìn)行分解。而光合細(xì)菌在處理有機(jī)廢水時(shí)，因其細(xì)胞內(nèi)含有可以進(jìn)行光合作用的載色體，如菌綠素和類胡蘿卜素，光合細(xì)菌可以利用這些載色體進(jìn)行光合磷酸化反應(yīng)和光氧化還原反應(yīng)。不同于其他微生物，光合細(xì)菌具有多重代謝方式，可以擺脫好氧菌和厭氧菌受溶解氧的限制和影響，自身利用光能進(jìn)行高效的基質(zhì)代謝。如：在好氧條件下，光合細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)缺少可以進(jìn)行光合作用的載色體，只要將其置于光照條件下便能快速形成;在好氧黑暗條件下，光合細(xì)菌利用三磷酸循環(huán)實(shí)現(xiàn)有機(jī)酸的代謝;在厭氧光照條下，三磷酸的循環(huán)受到抑制，而光合細(xì)菌的代謝并不受到影響，其會(huì)比迅速轉(zhuǎn)變代謝途徑，并把有機(jī)酸異化及同化的氧化還原反應(yīng)緊密聯(lián)系。更重要的是光合細(xì)菌不僅有兼性厭氧的特性和強(qiáng)的適應(yīng)性，還能利用廢水中的難降解的小分子有機(jī)物，且光合細(xì)菌耐鹽能力強(qiáng)，除氨效果好。上海交通大學(xué)生物技術(shù)研宄所利用光合細(xì)菌進(jìn)行150t/d檸檬酸廢水處理中試研究，取得了較好成果。但是，光合細(xì)菌的菌體較小，自然沉降困難，應(yīng)用中需要不斷補(bǔ)加新鮮菌體來(lái)保證光合細(xì)菌的活性，還需要進(jìn)行固液分離的處理工作，造成工藝流程復(fù)雜。運(yùn)用固定化技術(shù)可相對(duì)解決這些問(wèn)題。光合細(xì)菌固定化即選用適當(dāng)?shù)墓潭ú牧献鳛檩d體，利用某種方法將光合細(xì)菌固定在載體上，使其固定化，并保持生物活性。這樣不僅可以避免菌體流失，還能提高菌體利用率，簡(jiǎn)化處理用游離和固定化的光合細(xì)菌降解活性艷紅X_3B，結(jié)果表明，光合細(xì)菌經(jīng)固定化后可擴(kuò)大適用的pH及溫度范圍，強(qiáng)熱穩(wěn)定性和酶活力，加快脫色速率。目前常用的光合細(xì)菌固定的方法有吸附法、交聯(lián)法和包埋法。

　　1吸附法：是把微生物細(xì)胞固定在水不溶性的載體上。吸附法固定光合細(xì)菌的操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，不影響細(xì)胞活性，但固定的微生物數(shù)量受載體表面積及種類限制，微生物與載體之間的結(jié)合力較弱。常用的吸附劑有聚氨脂泡沫塑料、活性炭、石英砂、無(wú)煙煤濾料、沸石、鋇鐵氧體磁粉、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂等實(shí)驗(yàn)研究表明，光合細(xì)菌容易附著在活性炭、沸石、陽(yáng)離子交換纖維及鋇鐵氧體磁粉等載體上，且生長(zhǎng)快。

　　2交聯(lián)法：交聯(lián)方法一般有兩種，一種是細(xì)胞表面活性基團(tuán)與交聯(lián)劑反應(yīng)，使得菌體間交聯(lián)而固定;另一種為，將PSB固定在活性污泥上。目前常用的交聯(lián)劑有戊二醛、甲苯二異氰酸脂、雙重氮聯(lián)苯胺等。交聯(lián)劑固定細(xì)菌結(jié)合力強(qiáng)，但其對(duì)微生物活性有較大的影響，且交聯(lián)劑大多價(jià)格比較高，從而限制了其廣泛的應(yīng)用。

　　3包埋法：將光合細(xì)菌細(xì)胞包埋在半透性的聚合物或膜內(nèi)，或使其擴(kuò)散進(jìn)入多孔性的載體內(nèi)部，小分子及反應(yīng)產(chǎn)物可以自由出入這些多孔或凝膠膜，而微生物細(xì)胞卻不能移動(dòng)。該法操作簡(jiǎn)單，對(duì)微生物的活性影響小，是目前最常用，研宄最多的方法。常用的包埋材料有海藻酸鈉、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯二醇、瓊脂、光硬化樹(shù)脂、聚藻酸鈣、聚丙烯酸等。章鳴用海藻酸鈉及活性炭包埋光合細(xì)菌處理染料廢水，COD去除率可達(dá)71.6%。光合細(xì)菌處理有機(jī)廢水的設(shè)備占地小，操作管理簡(jiǎn)單，可降解類型多，對(duì)于生化需氧量(BOD)高達(dá)數(shù)千mg/L的有機(jī)廢水，一些生物膜法及活性污泥法難以耐受，而光合細(xì)菌則可以承受，且菌泥本身富含蛋白質(zhì)、氨基酸，可作為飼料添加劑等，有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。固定化光合細(xì)菌法又在一定程度上解決了菌體流失，菌液難分離等缺點(diǎn)，提高了菌體酶活力，擴(kuò)大了pH及溫度的適應(yīng)范圍。故在處理高濃度有機(jī)廢水方面具有廣泛的應(yīng)用前景。但經(jīng)光合細(xì)菌處理后廢水BOD值一般不能達(dá)到排放或回用標(biāo)準(zhǔn)，還要配合其他方法進(jìn)一步處理，才能達(dá)標(biāo)。