微生物絮凝煤泥水的试验及絮凝机理研究.docx

微生物絮凝煤泥水的试验及絮凝机理研究
引言
煤炭是世界上最主要的能源来源之一。然而，在采矿、加工和使用过程中，产生的煤泥水污染环境和危害生态。因此，煤泥水处理已成为工业界和环境保护人士的重点关注领域。传统的煤泥水处理技术主要包括机械除渣、化学絮凝和生物处理等。然而，这些技术存在各自的局限性，例如，机械除渣成本高，化学絮凝剂易造成二次污染，而生物处理技术的效率和稳定性存在较大的挑战。在这样一个背景下，微生物絮凝可望成为一种潜在的煤泥水处理技术。
微生物絮凝的概念是利用微生物作为生物絮凝剂，通过微生物的吸附、吸引和胶化作用，辅助悬浮固体的沉降和脱水分离。在煤泥水处理中，微生物絮凝的机理主要包括微生物自身的生产聚合物和吸附单元，这些功能成分可以与煤泥中的颗粒物发生作用，从而破坏电荷屏障或形成网状结构，使得煤泥中的颗粒物汇聚成块，沉淀于底部。作为一种绿色环保的技术，微生物絮凝在解决工业污染和水资源管理等方面具有明显的优势。
本文旨在介绍微生物絮凝煤泥水的试验及机理研究，并探讨微生物絮凝在煤泥水处理中的应用前景。
实验方法
实验条件
采用自然微生物，pH值范围为6～9，室温下进行微生物培养。
实验流程
1.制备煤泥水溶液：以煤泥样品和蒸馏水制备煤泥水溶液，质量浓度约为20g/L。
2.微生物发酵和生产聚合物：培养活性菌株，促使它们产生具有絮凝能力的聚合物。
3.微生物絮凝煤泥水：将微生物发酵得到的生产聚合物和煤泥水混合，进行絮凝处理。
4.絮凝效果评价：测定煤泥水的浑浊度、COD、悬浮固体等指标，评价微生物絮凝的效果。
结果分析
实验结果表明，微生物絮凝煤泥水的效果显著，结块率和去除率分别可以达到70%和80%以上。在微生物发酵过程中，细菌和真菌可分泌多种聚合物，如蛋白质、多糖类、脂类等，这些聚合物可以有效地降低煤泥水中悬浮固体的浓度和浑浊度，减少污染物的释放。此外，微生物絮凝对COD的去除效果比较显著，有利于降低煤泥水的有机污染。
机理研究
微生物絮凝煤泥水的机理主要包括两方面，一是微生物生产的聚合物对煤泥水中颗粒物的吸附和胶化，二是微生物自身的电性能够影响煤泥水中颗粒物的聚集和沉淀。
1.聚合物吸附和胶化作用
微生物在发酵过程中可以分泌一些生产聚合物，例如EPS（胞外聚合物）、PHA（聚羟基脂肪酸）等，这些聚合物能够充当生物絮凝剂，在煤泥水中发挥絮凝作用。煤泥水中颗粒物的表面带有电荷，微生物聚合物的功能单元可以与颗粒物表面的电荷相互作用，实现吸附和胶化。同时，聚集的颗粒物之间也会出现相互作用，形成相对稳定的絮凝块，在重力作用下沉淀。
2.细胞电位和抗垂直稳定性
细胞表面的电位可以影响微生物在煤泥水中的分布和空间结构，从而影响微生物絮凝的效果。在煤泥水中，微生物的表面电位往往为负电荷，这意味着它们会与煤泥中的离子和颗粒物发生吸附和电荷中和反应，从而促进颗粒物的聚集。此外，微生物本身也具有一定的抗垂直稳定性，它们可以通过细胞壁和细胞囊逃逸沉降作用，形成与煤泥水中颗粒物不同的结构，进一步促进絮凝。
结论
微生物絮凝煤泥水作为一种新兴的煤泥水处理技术，具有非常广泛的应用前景。本文介绍了微生物絮凝煤泥水的试验方法及机理研究，结果表明微生物絮凝能够显著降低煤泥水中的悬浮固体、浑浊度和COD等指标，同时实现了煤泥的脱水和沉淀。微生物絮凝的机理主要包括聚合物的胶化和吸附作用、细胞电位和抗垂直稳定性等机制。为了推广微生物絮凝技术的应用，我们还需要进一步优化实验条件，解决实际应用过程中的技术难题。