水资源缺乏已经成为困扰当今社会经济发展的最大难题之一。虽然山西拥有丰富的地下水资源,但是位于深层的地下水的矿化度和硬度很高,不能直接作为生产用水或生活用水,必须经过处理后方可使用。投加絮凝剂是改善水质最常规也是最实用的方法,常用来改善水质使用的是化学絮凝剂,化学絮凝剂然而在应用过程中效率高但会对水质带来一定的危害。微生物絮凝剂是近年来兴起的一种新型絮凝剂,因其具有安全、高效、无毒的特点备受关注。本论文选择微生物絮凝剂应用于太原市地下水。主要研究内容如下：借鉴课题组郭彦涵硕士用啤酒酵母(Sacharomyces cerevisiae)对地下水絮凝性能的研究,本论文拟采用啤酒酵母絮凝地下地下水,并用海藻酸钠对其固定化,探究固定化因素对啤酒酵母絮凝剂物理性能的影响,最后通过正交实验,以硬度、矿化度絮凝率为指标对其制作方法进行优化,以提高其絮凝性能。为了深入了解啤酒酵母絮凝剂的絮凝机理,本论文对啤酒酵母絮凝剂在扫描电镜下观察了其絮凝反应前后的表面结构的变化。根据啤酒酵母絮凝剂的絮凝特点,在实验室自制絮凝反应装置并进行小试实验,在动态条件下以硬度矿化度絮凝率为指标计算出装置的运行参数,最后通过稳定运行来计算小试能够处理的水量,为扩大中试提供一定的工艺参考。根据絮凝剂的静态实验和小试实验的结果,在地下水水源地,自建反应装置来进行絮凝剂的中试实验,并对装置运行参数进行测定,之后连续运行并计算每天能够处理的最终水量。最后,对絮凝剂中试运行的成本进行分析。实验结果如下：1.制作微生物啤酒酵母絮凝剂最优物理性能区间为：海藻酸钠质量分数2.0%-3.0%、菌体海藻酸钠质量比6%-8%、交联时间为6-10h和氯化钙浓度2.0%-4.0%。通过正交实验,以矿化度和硬度絮凝率为指标得出制作固定化小球最优固定化条件分别为：2%海藻酸钠浓度、10%菌体包埋比、4%氯化钙浓度和10h交联时间,此时絮凝剂对地下水的硬度矿化度絮凝率分别达到76.97%和69.77%,地下水矿化度从3109mg·L-1降到940 mg·L-1,达到《地下水质量标准》(GB.T14848-93)的Ⅳ类用水标准；硬度从2856 mg·L-1降到658 mg·L-1,接近《地下水质量标准》(GB.T14848-93)的Ⅳ类用水标准。2.扫描电子显微镜对絮凝剂进行观察后发现,SA啤酒酵母絮凝剂小球表面凹凸不平并有大量凸起,絮凝剂表面附着大量的啤酒酵母。在包埋菌驯化絮凝地下水后发现,小球表面多出许多孔隙和空洞,其中小球表面附着大量的似菌体代谢产物的絮状物,疑似菌代谢产物上的活性基团与金属离子络合形成络合物并附着在小球表面。絮凝剂絮凝速度快,时间短表明啤酒酵母絮凝剂发挥絮凝作用很可能是表面吸附或络合作用。3.由小试工艺设计得出当絮凝剂投加量为2g,水利停留时间(]HRT) 28min,转速110r/min,反应瓶有效储水体积为1190m1,此时的出水水质最好；计算出最佳水力停留时间和絮凝剂投加量后,稳定运行可以计算出装置处理水量30.416L,日理论处理水量为60.832L。4.扩大中试实验得出的最佳水力停留时间32min,絮凝投放量1.25kg,此时装置出水效果最好,实际稳定运行日处理规模16.88t,理论日处理规模45t,成本2.28元/m3。研究结果为处理地下水提供了一种更加环保的方法,实现了生物技术处理高硬度高矿化度地下水的新突破。