微生物固定化技术及其在污水处理领域的研究进展

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1、微生物固定化技术及其在污水处理领域的研究进展［摘要］微生物固定化技术是一种有效的废水处理技术。对微生物固定化载体和固定化方法进行了分类，并对微生物固定化后的细胞性能做了阐述。综述了微生物固定化方法在各类废水中的国内外研究现状，并针对相关问题提出了今后的研究和发展方向。［关键词］固定化技术；微生物；废水处理［中图分类号］X703.1［文献标识码］A［］1005-829X（2010）10-0014-03微生物固定化技术是生物工程中的一项新兴技术，其利用物理或化学手段将微生物限制或定位于限定的空间区域，使之成为水不溶性，但仍能保留生物活性

2、且在适宜的条件下还可以增殖。微生物被固定化后具有密度高、反应速度快、耐毒害能力强、产物分离容易、能实现连续操作、可以大大提高生产能力等优势，因此近几年微生物固定化技术得到了迅速发展和广泛应用〔1〕。1微生物固定化技术的分类方法一般将微生物固定化方法分为载体结合法、交联法、载体分离法、系统截留法和联合固定化技术〔2〕。1.1载体结合法载体结合法是基于微生物与载体之间通过物理吸附、离子结合、共价结合及生物特异性吸附等作用将微生物固定在非水溶性载体上的方法〔3〕。1.2交联法交联法又称为无载体固定化法，可分为化学交联法和物理交联法。其中物

3、理交联法是利用微生物自身作用进行微生物固定化的方法，即所谓的自身固定化。此法一般不需使用人工载体或包埋剂，但所需固定化时间长且受环境因素的影响大〔4〕。1.3载体分隔法载体分隔法是指依靠载体对生物催化剂的物理阻挡来实现生物催化剂的固定化。载体分隔法又可分为包埋法和微胶囊法。将生物催化剂限制在聚合X络中的方法称为包埋法；微胶囊固定化法是指通过乳化作用将生物催化剂包埋在各种多聚物制成的半透性微胶囊内的方法〔5〕。1.4系统截留法系统截留法是利用各种半透膜（如渗析膜、超滤膜等）将生物催化剂以可溶形式限定在一定的空间范围内，或将过滤、离心、

4、沉淀后的生物催化剂返回到生物反应器中循环使用的方法〔6〕。1.5联合固定化技术联合固定化最初是指把外来酶结合于固定化完整细胞上。后来，又发展到将两种酶、两种微生物细胞或生物催化剂（酶、细胞）与底物或其他物质联合固定在一起。与普通的固定化酶或固定化细胞相比，联合固定化生物催化剂可以充分利用酶和细胞各自的特点，把不同的酶和整个细胞的生物催化性质结合到一起〔7〕。2微生物固定化技术在废水处理中的研究与应用2.1处理氨氮废水微生物去除氨氮需经过好氧硝化、厌氧（缺氧）反硝化两个阶段。硝化菌、脱氮菌的增殖速度慢，要想提高去除率，必须有较长的停留

5、时间和较高的细菌浓度，而用固定化细胞技术就可解决这个问题。Nilsson用海藻酸钙固定假单细胞反硝化菌Pseudomonasdenitrificans，用填充床对含20mg/L硝酸盐的地下水进行两个月的连续脱氮试验，脱氮效果良好，反硝化速度为66mg/（hkg），容积负荷（以N计）达到3.6kg/（m3d）〔8〕。中村裕纪用聚丙烯酸胺包埋法固定硝化菌和脱氮菌，用好氧硝化与厌氧反硝化两段工艺进行合成废水的脱氮试验，其结果表明：与悬浮生物法相比，低温下硝化速度（以N计）加快了6～7倍，约为0.5kg/（m3d）；脱氮速率提高了3倍，约为

6、l.5kg/（m3d）；停留时间由原来的7h（硝化4h，反硝化3h）缩短为4h（硝化2h，反硝化2h），即处理装置容积可减少约50%左右〔9〕。周定等将脱氮细胞包埋于PVA（聚乙烯醇）中，结果表明在低温、低pH的条件下，固定化细胞能够保留比未包埋细胞更高的脱氮活性，减轻溶解氧对脱氮的抑制作用，脱氮微生物在固定化载体中可以增殖〔10〕。笔者用包埋有硝化细菌的微生物载体投入某生活污水厂的好氧池中，控制温度在20～38℃，pH6.0～9.0，溶解氧在0.5mg/L以下，污泥沉降比SV30为15%～30%，停留时间3～6h，进水COD为40

7、0～650mg/L，出水COD为60～100mg/L，污泥回流比控制在1∶1～1∶4，进水硝酸盐和亚硝酸盐的质量浓度为150～400mg/L。在添加硝化细菌载体工程中，氨氮去除率达到90%以上，明显高于不添加的处理工程，这说明在添加硝化细菌载体的工程中，载体有利于硝化细菌从外界污水中吸收氨氮转化成硝基氮，使最终出水氨氮达到国家一级A标准。且在运行中，硝化细菌载体的投加较方便、抗冲击负荷能力较强，运行管理方便，成本较低。2.2处理难降解的有机废水2.2.1含重金属废水的处理你可能会感兴趣：关于浒苔绿潮的离岸处理技术及生态化综合利用的提

8、案臭氧在水处理技术中的应用城市水污染控制技术和政策的分析研究碳循环：可替代碳捕捉与存储的前沿技术碳捕获和存储技术研究进展中水技术应用及发展趋向免费(.mFFanwEN.)：环保论文收集或原创M.Iqbal等〔11〕用一种新型经济的多孔