目前，我國(guó)酒精生產(chǎn)企業(yè)有千余家，制酒廢水主要來(lái)自于生產(chǎn)過(guò)程中酒精蒸餾后產(chǎn)生的廢水、生產(chǎn)設(shè)備的洗滌水、沖洗水，以及復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻水等，廢水年產(chǎn)量超過(guò)400 萬(wàn)t。酒精廢水基本都是高濃度、高酸度的有機(jī)廢水，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，其COD 濃度高達(dá)50000 mg/L，懸浮物SS 達(dá)10000 mg/L，總氮濃度高于1000 mg/L，且大多數(shù)制酒廢水中的SS顆粒細(xì)小、致密、黏度大，處理難度較大。若直接進(jìn)行廢水的厭氧處理，容易造成厭氧污泥流失;若直接排放周邊，會(huì)加速周邊水體富營(yíng)養(yǎng)化，污染地下飲用水，以及破壞水體生態(tài)系統(tǒng);酒精行業(yè)的廢水污染已經(jīng)成為酒精生產(chǎn)企業(yè)的大難題。因酒精廢水妥善處理要求資金投入大、技術(shù)管理嚴(yán)格、設(shè)備規(guī)模較大等原因，所以多數(shù)酒精企業(yè)對(duì)其廢水的回收利用率很低。如何高效、經(jīng)濟(jì)的處理酒精廢水，已成為環(huán)保行業(yè)重要課題。

在制酒廢水處理中，絮凝沉淀法工藝簡(jiǎn)單、成本低且應(yīng)用普遍。絮凝劑的有效開(kāi)發(fā)與利用是關(guān)鍵。絮凝劑主要分為無(wú)機(jī)、有機(jī)和微生物絮凝劑。制酒工業(yè)現(xiàn)有廢水處理工藝主要是采用無(wú)機(jī)化學(xué)絮凝劑與氣浮等廢水處理專業(yè)設(shè)備、裝置相結(jié)合的模式，具有低成本、高效率特點(diǎn)，是目前應(yīng)用比較廣泛的處理模式。但常用的化學(xué)絮凝劑易殘留，且殘留單體(如丙烯酰胺)為神經(jīng)性致毒劑，可能引起神經(jīng)毒性和癌癥，中毒后會(huì)呈現(xiàn)肌體無(wú)力、運(yùn)動(dòng)失調(diào)等不良癥狀。安全、無(wú)毒、高效、無(wú)二次污染、可降解的“綠色”微生物絮凝劑越來(lái)越被關(guān)注。微生物絮凝劑(microbial flocculant，MBF)是由微生物(如細(xì)菌、酵母、霉菌、放線菌等)在一定的培養(yǎng)條件下通過(guò)自身新陳代謝產(chǎn)生的具有絮凝活性的產(chǎn)物，并通過(guò)發(fā)酵、提取、精制等方法獲得，獲得的產(chǎn)物具有生物降解性且安全、高效、成本低等特點(diǎn)，主要組分包括糖蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素和核酸等。作為新式污水處理技術(shù)，微生物絮凝劑因高效、安全、零殘留、綠色環(huán)保的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于生活污水、豬場(chǎng)污水、印染污水以及制酒廢水等各類廢水處理。本文將從微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理、絮凝制酒廢水的微生物種類、在制酒廢水中的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 微生物絮凝劑作用機(jī)理

微生物的絮凝作用報(bào)道最早始于法國(guó)學(xué)者Pasteur(1876 年)，他發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了酵母菌在發(fā)酵后期具有絮凝能力，此后，根據(jù)對(duì)微生物絮凝劑成分、組成的研究，國(guó)內(nèi)外研究者總結(jié)出了多種絮凝機(jī)理，但被普遍接受的機(jī)理主要有吸附架橋機(jī)理、電中和機(jī)理、化學(xué)反應(yīng)學(xué)說(shuō)、卷捕作用、酯合假說(shuō)、粘質(zhì)學(xué)說(shuō)等。也有些專家認(rèn)為，絮凝過(guò)程復(fù)雜多變，單一的機(jī)理很難概括所有現(xiàn)象，吸附機(jī)理并非單一的。羅平等的研究表明，微生物的絮凝機(jī)理是在氫鍵作用下的“吸附架橋”機(jī)理模式;朱艷彬等的研究表明，微生物絮凝機(jī)理是兩性電解質(zhì)的電中和作用及代謝殘留物吸附架橋作用的共同結(jié)果;馬放等研究發(fā)現(xiàn)，在不同的水質(zhì)條件下，電中和、吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃3 種模式可相互協(xié)同。微生物絮凝劑的絮凝能力取決于自身的分子結(jié)構(gòu)、形狀、分子質(zhì)量和所帶基團(tuán)。一般情況下，絮凝劑直線型分子結(jié)構(gòu)較好，比交聯(lián)的或支鏈結(jié)構(gòu)的絮凝劑絮凝效果好。此外絮凝劑分子質(zhì)量越大，絮凝活性越高。同時(shí)，絮凝劑的添加量、絮凝環(huán)境( 如溫度、pH值、金屬離子和濃度、通氣量等) 是影響絮凝效果的主要因素。He J 等的報(bào)道指出，通過(guò)對(duì)深海細(xì)菌V3a’所產(chǎn)生的微生物絮凝劑HBF-3絮凝機(jī)理研究表明，HBF-3 對(duì)高嶺土絮凝主要是由于Ca2+的架橋作用。

2 絮凝制酒廢水的微生物種類

有關(guān)絮凝菌的報(bào)道起源很早，但有關(guān)制酒廢水的絮凝菌報(bào)道起步較晚。近年來(lái)有很多學(xué)者報(bào)道了在制酒廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用較好的絮凝菌，主要有細(xì)菌、酵母、霉菌等，具體匯總見(jiàn)表1。

3 微生物絮凝劑在制酒廢水中應(yīng)用

國(guó)內(nèi)啤酒和白酒行業(yè)產(chǎn)生廢水量較大，其廢水有效處理已成為環(huán)保領(lǐng)域研究的關(guān)注重點(diǎn)。

3.1 微生物絮凝劑在啤酒廢水中的應(yīng)用：中國(guó)是全球最大啤酒生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，啤酒年生產(chǎn)量較大，產(chǎn)1 t 啤酒的耗水量8～25 t，我國(guó)啤酒廢水年產(chǎn)量約為4 億立方米。啤酒廢水綜合利用效率低，排放后對(duì)環(huán)境造成較嚴(yán)重的污染。啤酒工業(yè)廢水中含有糖、醇等有機(jī)物，濃度高，易腐敗，其中COD、BOD 普遍較高。一般企業(yè)多采用好氧生物處理法，花費(fèi)較高、電量消耗大，且經(jīng)處理后的廢水N、P 含量仍然偏高。有學(xué)者采用微生物絮凝菌處理啤酒廢水，取得較好效果，尤其可有效去除COD、SS。徐放等通過(guò)研究培養(yǎng)基絮凝菌、培養(yǎng)條件、絮凝劑的投加量對(duì)啤酒廢水的處理效果。研究結(jié)果表明，利用酵母膏培養(yǎng)基培養(yǎng)的MBF-1 型菌，菌液對(duì)啤酒廢水COD 的去除率最高達(dá)到90.8 %，COD 去除能力最高達(dá)到55.3 mg/mL，啤酒廢水處理效果比較理想。陳燁等用硅酸鹽細(xì)菌GY03 菌株所產(chǎn)生的微生物絮凝劑處理啤酒廠廢水，結(jié)果顯示，處理后啤酒廢水SS 去除率高達(dá)93.59 %，對(duì)BOD、CODcr也有較好效果，且絮凝效果優(yōu)于化學(xué)絮凝劑。Zhang ZQ 等利用1 L 啤酒廢水作為絮凝微生物碳源主要成分，添加0.5 g/L 尿素、0.5 g/L 酵母浸出粉以及0.2～0.5 g/L (NH4)2SO4，最佳培養(yǎng)條件下，以啤酒洗槽廢水作為碳源，培養(yǎng)絮凝菌，所產(chǎn)絮凝劑MMF1 成分為蛋白質(zhì)和多糖，它對(duì)靚藍(lán)印染廢水有很好的絮凝效果，COD 和色度最高去除率可達(dá)到79.2 %和86.5 %。蘆艷等以利用啤酒廢水作為唯一碳源和氮源的培養(yǎng)基，僅添加0.5 %的KH2PO4無(wú)機(jī)鹽，所產(chǎn)生的微生物絮凝劑對(duì)高嶺土懸液的絮凝率高達(dá)93.5 %。啤酒廢水營(yíng)養(yǎng)豐富，張迎明等利用稀釋10 倍啤酒廢水作為廉價(jià)培養(yǎng)基, 直接培養(yǎng)篩選到的絮凝球菌，在最佳的培養(yǎng)條件下所得絮凝劑的絮凝效果最高為96.8 %。Liu Z Y 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用啤酒廢水作為Klebsiellasp TG-1 菌的廉價(jià)培養(yǎng)基，雖然絮凝率不如豆腐渣培養(yǎng)基，但也可以達(dá)到43 %。Ugbenyen A M報(bào)道，利用3 種海洋細(xì)菌混合培養(yǎng)產(chǎn)微生物絮凝劑對(duì)廢水絮凝實(shí)驗(yàn)，其中對(duì)于啤酒廢水的絮凝率高達(dá)93.7 %，以及對(duì)啤酒廢水的濁度清除達(dá)92 %，清除效果顯著。Luo Z S 也報(bào)道指出，Klebsiella sp 菌株yz-6 產(chǎn)生的微生物絮凝劑MBF-6 對(duì)乳品廢水、啤酒廢水、糖蜜廢水均非常有效，絮凝劑主要成分有95.1 %的多糖和3.4 %的蛋白質(zhì)。Feng L D等篩選出的芽孢菌種所產(chǎn)生的高效微生物絮凝劑MBF3-3 對(duì)綜合性的廢水處理效果較好，其中對(duì)于啤酒廢水的處理時(shí)的添加量低于常用的聚酰胺(PAC)，且多種金屬離子對(duì)其絮凝性有促進(jìn)作用。Cosa S 等利用2 株海洋微生物混合培養(yǎng)，并提取微生物絮凝劑，其可有效去除啤酒廢水中99.7 %的COD，且濁度去除率為93.9 %，其主要成分是多糖類;將啤酒廢水直接作為微生物廉價(jià)培養(yǎng)基，可使啤酒廢水資源有效利用，并大大降低微生物絮凝菌的培養(yǎng)成本。

3.2 微生物絮凝劑在白酒廢水中的應(yīng)用：中國(guó)是白酒發(fā)源地，也是生產(chǎn)大國(guó)。白酒行業(yè)生產(chǎn)量大，釀酒過(guò)程中產(chǎn)生大量廢水，且基本都是高濃度有機(jī)廢水。廢水成分復(fù)雜，酸度高，色度也較高，主要含有低碳醇、脂肪酸、氨基酸等物質(zhì)。楊濤等研究報(bào)道，用紫色非硫細(xì)菌01S 菌株處理有機(jī)釀酒廢水，在自然(或白熾燈)光照、pH7.0、溫度28～30 ℃條件下，菌株生長(zhǎng)良好，培養(yǎng)液能夠明顯降解釀酒廢水，COD 的去除率為82.2 %。王伊娜等利用制酒廢水培養(yǎng)酵母菌HJ4，在最佳培養(yǎng)條件下獲得微生物絮凝劑MBF4，在白酒廢水中應(yīng)用，對(duì)其色度和濁度有超過(guò)80 %的去除率，對(duì)COD的去除率有的較好、有的較低，穩(wěn)定性不好，結(jié)果表明，制酒廢水可以作為混合型酵母菌的廉價(jià)培養(yǎng)基。王麗麗等利用制酒廢水作替代培養(yǎng)基，在所產(chǎn)復(fù)合型生物絮凝劑MFHJ4 的最佳合成條件下，MFHJ4 的產(chǎn)量最高可達(dá)3.85 g/ L。常洪娟等利用誘變篩選菌株，獲得產(chǎn)胞外多糖高產(chǎn)菌株副干酪乳桿菌，在最佳生產(chǎn)工藝下制備乳酸菌微生物絮凝劑，對(duì)酒精糟液的絮凝率為95.5 %以及COD 去除率為97.5 %;彭瑞昊等選用酒精廢醪液作為培養(yǎng)基培養(yǎng)環(huán)境微生物，篩選獲得酒精廢醪液的最佳生長(zhǎng)菌株ZJ-15，獲得的微生物絮凝劑對(duì)部分重金屬離子有吸附作用。張帆等利用白酒廢水替代高成本的普通培養(yǎng)基對(duì)蠟狀芽孢桿菌(Bacillus cereus)、膜璞畢赤酵母(Pichia membranifaciens)和混合菌(HXJ-1)分別進(jìn)行培養(yǎng)，HXJ-1 比單菌株長(zhǎng)勢(shì)更佳;混菌可以直接利用白酒廢水產(chǎn)生微生物絮凝劑，且不需要調(diào)節(jié)pH 值;混菌產(chǎn)絮周期短，比單菌縮短了24 h;混菌能利用高濃度的制酒廢水且只外加少量氮源，有利于節(jié)約絮凝劑培養(yǎng)成本和綜合利用制酒廢水。在此基礎(chǔ)上，最佳培養(yǎng)條件下，張帆研究團(tuán)隊(duì)提取的絮凝劑對(duì)高嶺土絮凝率約為89.50 %。通過(guò)對(duì)微生物絮凝劑XJBF-1 理化性質(zhì)的研究表明，其主要成分是多糖63.40 %，總蛋白質(zhì)為0.87 %，分子量較低，為50789 U，且為線性結(jié)構(gòu)，安全性實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)實(shí)驗(yàn)魚(yú)苗基本沒(méi)有急性毒性，可作為無(wú)毒水處理劑。

3.3 微生物絮凝劑在糖蜜酒精廢水中的應(yīng)用：糖蜜酒精廢水是以糖蜜為原料發(fā)酵生產(chǎn)酒精，在此過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水。糖蜜酒精廢水色度高、酸度高，且含有大量的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、纖維素等，若直接排放，易造成周邊環(huán)境水體富營(yíng)養(yǎng)化。國(guó)內(nèi)外對(duì)糖蜜酒精廢水脫色處理的研究較多。成文等在以糖蜜酒精廢水為產(chǎn)絮霉菌的廉價(jià)培養(yǎng)基主要成分，絮凝劑產(chǎn)量較高，與優(yōu)質(zhì)淀粉培養(yǎng)基產(chǎn)量接近;HE-P7 和HHE-A26的培養(yǎng)菌液也具有良好的絮凝作用，達(dá)到淀粉培養(yǎng)基的90 %以上。易小暢等以啤酒酵母為出發(fā)菌株，單獨(dú)用糖蜜酒精廢水稀釋40 倍作培養(yǎng)基時(shí)效果最佳;稀釋糖蜜酒精廢液和葡萄糖培養(yǎng)基聯(lián)合使用(7∶3 比例)最大絮凝率超過(guò)70 %，對(duì)湖塘水中濁度的去除率也較高[40]。Yadav S 等[41]利用4 種菌株最佳復(fù)合比例(4∶3∶2∶1)并在最佳條件下培養(yǎng)10 d，其色度降解了75 %，COD 去除了71 %。范艷霞等研究表明，菌群在10 %(v/v)糖蜜廢水中添加少量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并調(diào)節(jié)pH 值、培養(yǎng)7 d，有較好的脫色效果，為46.2 %。Zhuang X以糖蜜酒精廢液作為唯一碳源代替蔗糖培養(yǎng)芽孢菌，所產(chǎn)生的微生物絮凝劑可有效去除甘蔗精煉過(guò)程中的廢水中的膠質(zhì)懸浮物、色度和濁度;微生物脫色糖蜜酒精廢水是一個(gè)較復(fù)雜的生化過(guò)程，微生物的組成、結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)狀態(tài)決定處理效果的好壞，因此微生物的生長(zhǎng)條件是處理的關(guān)鍵因素。

4 展望

微生物絮凝劑相較于傳統(tǒng)絮凝劑，具有安全、高效、無(wú)殘留、易降解，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，在制酒廢水領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越受關(guān)注，且可以將制酒廢水作為廉價(jià)培養(yǎng)基進(jìn)行廢物利用，既減少處理制酒廢水的高額費(fèi)用，也可以對(duì)難處理的廢棄物進(jìn)行綜合利用。經(jīng)濟(jì)環(huán)保，應(yīng)用前景廣闊，今后的研究方向可能為：(1)針對(duì)性地選育對(duì)制酒廢水絮凝效果好的高效絮凝劑產(chǎn)生菌?；蚬こ毯桶l(fā)酵技術(shù)的合理使用，可有效提高微生物絮凝劑的生產(chǎn)效率。(2)對(duì)高效制酒廢水絮凝菌進(jìn)行基因表達(dá)、克隆，確定起絮凝作用的基因并加以轉(zhuǎn)化應(yīng)用。(3)利用制酒廢水作為廉價(jià)培養(yǎng)基，探究添加比例、形式，變廢為寶，廢資源再生轉(zhuǎn)化，獲得高效收益。(4)深入研究微生物絮凝劑的作用機(jī)理、分子構(gòu)架以及動(dòng)力學(xué)，以研制更有效、更安全的新型超級(jí)絮凝劑。

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