1.絮凝機(jī)理

微生物絮凝劑是通過(guò)微生物發(fā)酵、提取、精制而獲得的具有生物分解性和安全性的新型水處理劑。在利用微生物絮凝劑對(duì)給水或生活污水、工業(yè)廢水的處理過(guò)程中，若對(duì)微生物絮凝劑的凈水機(jī)理缺乏正確認(rèn)識(shí)，則很可能會(huì)造成許多不必要的損失。

由于絮凝反應(yīng)是多種作用共同產(chǎn)生的結(jié)果，形成過(guò)程非常復(fù)雜，任何某種機(jī)理均不能獨(dú)立解釋清楚所有的現(xiàn)象。以下將分別對(duì)比較具有代表性的吸附架橋?qū)W說(shuō)、電性中和學(xué)說(shuō)等進(jìn)行介紹。

1）吸附架橋機(jī)理

雖然微生物絮凝劑的種類和性質(zhì)各不相同，但均可通過(guò)離子鍵、氫鍵等作用與液體中懸浮的膠體顆粒相結(jié)合。由于在低濃度微生物絮凝劑環(huán)境中，呈鏈狀結(jié)構(gòu)的微生物絮凝劑可以同時(shí)附著在多個(gè)膠體微粒的表面，致使由微生物絮凝劑分子與膠體顆粒的結(jié)合物之間再通過(guò)細(xì)胞外聚合物進(jìn)行搭橋相連，形成一種“膠體顆粒-微生物絮凝劑高分子物質(zhì)-膠體顆?！钡娜S網(wǎng)狀聚合物，從而削弱了膠體的穩(wěn)定性，聚合成較為緊密的絮凝體，并在重力的作用下從液體中沉淀分離出來(lái)。這就是利用微生物絮凝劑的吸附架橋作用來(lái)實(shí)現(xiàn)絮凝的過(guò)程。微生物絮凝劑的吸附架橋機(jī)理如圖所示。

在通常情況下，微生物絮凝劑的絮凝效果隨著該絮凝劑分子量的增加而加強(qiáng)，即分子量增加，絮凝效率亦隨之提高;在架橋的過(guò)程中，倘若出現(xiàn)了微生物絮凝劑鏈段間的重疊，則亦會(huì)產(chǎn)生一定的排斥作用，在這種情況下，過(guò)高的絮凝劑分子量會(huì)削弱架橋作用，并最終降低絮凝劑的絮凝效果。相反，當(dāng)用微生物絮凝劑處理相反電性的膠體顆粒時(shí)，則往往會(huì)加大微生物絮凝劑的解離程度，造成絮凝劑電荷密度的增加，有利于微生物絮凝劑分子的擴(kuò)展，進(jìn)而增強(qiáng)其架橋作用。例如，Lee等通過(guò)吸附等溫線和電位的測(cè)定研究表明，在利用由環(huán)圈項(xiàng)圈藻PCC-6720所產(chǎn)生的微生物絮凝劑對(duì)膨潤(rùn)土進(jìn)行絮凝處理的過(guò)程中，絮凝機(jī)理即是以架橋作用為基礎(chǔ)的。

2)電性中和機(jī)理

在通常情況下，水體中以絮凝穩(wěn)定性存在的膠體顆粒帶有負(fù)電荷,所以當(dāng)帶有一定量正電荷的微生物絮凝劑鏈狀高分子或其水解產(chǎn)物靠近膠體顆粒時(shí)，兩者各自攜帶的正負(fù)電荷將會(huì)相互抵消，從而使膠體顆粒表面電荷密度減小而出現(xiàn)脫穩(wěn)狀態(tài)，這時(shí)膠體顆粒之間以及膠體顆粒與絮凝劑之間的自由碰撞將會(huì)加劇，并在分子間力的作用下充分接近并結(jié)合成一個(gè)結(jié)構(gòu)緊密的整體，最終在重力作用下從水中沉淀分離出來(lái)。因此，在污水處理前需明確微生物絮凝劑和污水膠體顆粒的帶電性，兩者帶有相同電荷時(shí)，不僅不能取得理想的絮凝處理效果，還會(huì)造成絮凝劑的浪費(fèi)。

3）卷掃作用機(jī)理

“卷掃”主要是一種機(jī)械作用，指當(dāng)投加微生物絮凝劑到一定量且可形成小粒聚體時(shí)，可以在重力作用下迅速卷掃、網(wǎng)捕水中膠粒，并產(chǎn)生沉淀而將其從水體中分離，即“卷掃作用”或“網(wǎng)捕作用”。

4）化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

絮凝效率與溫度關(guān)系的研究試驗(yàn)顯示，在30℃條件下，微生物的絮凝效率可達(dá)到85.2%;相比之下，在15℃條件下，卻只有42.1%的絮凝效果。試驗(yàn)研究表明，溫度對(duì)微生物絮凝劑的作用主要是通過(guò)影響其活性基團(tuán)，進(jìn)而影響其化學(xué)反應(yīng)，最終起到對(duì)微生物絮凝效果的促進(jìn)或抑制作用。

高分子微生物絮凝劑中存在一定數(shù)量的活性基團(tuán)，其對(duì)微生物絮凝過(guò)程起著十分重要的作用。研究顯示，微生物絮凝劑中的某些活性基團(tuán)可與膠體表面的相應(yīng)基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而凝聚成體積較大的顆粒物質(zhì)，最終在重力的作用下從水體中沉淀分離出來(lái)。此外，當(dāng)對(duì)微生物絮凝劑進(jìn)行一定的改性、處理，使某些活性基團(tuán)發(fā)生添加、減少或是改變，這時(shí)微生物絮凝劑的絮凝效果也將會(huì)出現(xiàn)很大程度的變化。

總體而言，由于微生物絮凝劑的絮凝過(guò)程極為復(fù)雜，因此要明確其作用機(jī)理，還需要對(duì)微生物絮凝劑及膠體顆粒的組成、結(jié)構(gòu)、電荷等方面進(jìn)行深入研究。