微生物固定化技術在含鋅廢水處理中的應用研究綜述

夏陽 李山

摘要 隨著我國工業化進度不斷完善和發展，在工業生產過程中出現了的廢棄物越來越多，諸多的廢棄物的大量排放，對環境產生了不可低估的危害，文章結合含鋅廢水處理過程中所選用的微生物固定化技術進行了闡述和分析，主要介紹了微生物固定化技術的分類和微生物固定化技術載體的選擇以及對微生物固定化技術在含鋅廢水處理中的應用進行了大量的研究與探討。

關鍵詞 微生物固定化技術；含鋅廢水；環境監測

中圖分類號X7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0109-02

在工業制造行業，污水難處理，污水處理成本居高不下等難題一直是制約行業發展的瓶頸。市場上迫切需要一種高效、可靠、低廉、實用的污水處理新技術。當前，國內外在處理廢水的問題上各自處理手段都有所不同，就含鋅廢水的處理而言，主要有兩種方法應用比較廣泛一些，它們是生物法和物化法，由于鋅在不同的溶液中所存在的形態也不一樣，在具體的實際工作中所選用的方式也是有著本質上的區別。通常情況都是利用化學方法，將鋅離子逐漸置換出來，以重金屬化合物的形態沉淀，從而使鋅離子從廢水中脫離出來，最常選用方法有離子交換法、化學沉淀法以及吸附法等；還有一種方法就是在保證廢水中的重金屬化學形態不改變的條件下進行分離和濃縮，常見的方法有電滲析法、蒸發濃縮法、反滲透法。從上個世紀末期開始，一些發達的國家致力研究微生物法進行含鋅廢水處理，很多方法已經得到了廣泛的應用。

1 微生物固定化技術分析

1.1 載體結合法

又稱吸附法，是利用化學或離子結合、物理吸附，通過微生物的逐步被吸附到載體上而形成固定處理的一種方法。載體結合法中最常見到的載體有多孔磚、硅藻土、石英砂、聚氨醋泡沫、活性炭、多孔陶瓷和大孔樹脂等。載體結合法操作相對比較簡單，而且處理環境要求也比較單一，在整個微生物固定當中對細胞活性保護有著有力的保證，所以載體結合法的應用屬于最常見的一種處理方式。不過可以選擇固定的微生物種類有限，所以在載體以及吸附面上都受到了制約，整個系統的反復性和穩定性都相對比較差，這就產生了引入親水和疏水的配位體之后而研發制成的載體衍生物。

1.2 共價結合法

共價結合法屬于酶表面功能團或微生物細胞與固相表面支持物的反應基團中間所形成的一種化學共價鍵，利用這種化學共價鍵的鏈接固定了酶或微生物細胞。通過這種方法處理的酶或細胞與載體之間的連接鍵是相當的牢固，在一般情況下都不能脫落，兩者之間是緊密結合的，共價結合法處理穩定性相對較高，不過基團在結合的過程中反應比較劇烈，所以對控制的條件就相當的苛刻一些。

1.3 包埋固定化法

包埋法是通過微生物細胞的逐漸擴散慢慢進入到多孔性的載體之內，或者是在形成高聚物凝膠的過程中，把細胞包埋在高聚物凝膠之中，只有一些小分子物質和代謝反應的一些產物能夠通過和進入這種凝膠膜中，而顆粒較大的微生物細胞是完全不能通過的。包埋固定化法最常見的載體包括聚丙烯酞胺(ACAM)、聚乙烯乙二醇(PEG)、海藻酸鈣、聚乙烯醇(PVA)、瓊脂、光硬化性樹脂、角叉藻聚糖幾種等。包埋固定化法操作比較簡單，它的優點就是能夠保持整個多酶的系統，對微生物細胞的活性干擾力比較少，制作出強度比較高的一種固定化微球。不過包埋材料很多時候能夠影響和阻礙氧和底物之間的擴散，包埋固定化法只能適合一些小分子的底物。

1.4 交聯固定化法

交聯法是通過對多功能或雙功能試劑，使酶表面和細胞的反應基團直接發生一系列的反應，讓微生物菌體住結成網，利用這種網狀結構固定化酶或細胞。通常情況都是選用的交聯劑包括雙重氮聯苯胺、戊二醛、乙烯一馬來酸酐共聚物、甲苯二異氰酸酯等物質。因為交聯固定法化學整個反應都是相當的激烈，從而嚴重的降低了所有微生物酶的活性，再加上交聯固定化法所選用的交聯劑都是比較貴重的材料，所以工業中對交聯固定化法并不看好，交聯固定化法在實際工作中收到了價格等諸多因素的制約。

2 微生物固定化的載體分析

目前最常用的載體主要有：人工合成有機載體類、天然有機載體類、無機載體類等幾種。在工業廢水的凈化處理當中，固定化微生物技術在選用載體的時候有著一些硬性的要求，一般而言，微生物固定化過程較為理想的載體必須要滿足一些幾點：確保良好的傳質性能，要有很好的透光性和透氣性；所選載體一定要符合對微生物細胞無傷害、無毒性；不易被其他的微生物所分解，所以性質的穩定也很重要，同時還要能夠耐受破裂和破壞；盡量選擇一些強度比較高，壽命比較長的載體；最后還要有低廉的價格，這樣才能為開拓市場打下良好的前提。

3 微生物固定化技術處理含鋅廢水應用研究

3.1 固定化微生物反應器

當前，固定化微生物反應器通常都是分為兩個類型，一種是混合種群固定化反應器，另一種是純種固定化反應器。混合種群在固定化生物反應器處理含鋅廢水的時候，一般都是通過合理控制具體的反應器營養結構、控制反應器的實際水力流態、投加一些必要的核心物質，從而讓微生物自身實現固定化，比如污泥的顆粒化形成等等。工程上通常所應用的這種反應器有AF、ABR、UASB、EGSB、IC、AFB等一些生物處理的工藝，這里面通常都是以高效厭氧反應器為主。純種的固定化微生物反應器都是通過對單一種群微生物細胞作為整個生物活性的具體物質，用所選擇的特殊種類作為具體的載體、利用不同的化學方法將其固定，從而實現了對廢水中一些重金屬污染物的降解和分類。利用人工純化的形式篩選，同時富集了特定的微生物種群，采用化學或物理的形式將其具體固定，適用于處理一些富含有特定重金屬污染物質的工業廢水。

3.2 SRB固定化技術在含鋅廢水處理中的應用

內聚營養源SRB污泥固定化新技術除具有一般固定化技術的優勢外，采用SRB污泥固定與有機營養源內聚技術，使營養源得到充分利用而不進入廢水中，避免在處理含鋅廢水過程中，由于外加有機營養物降解不完全而產生有機廢水污染的問題。在獲得SRB占優污泥的基礎上，采用固定化技術將SRB高效污泥包埋固定，并進行營養源內聚，以期得到內聚營養源的SRB包埋污泥顆粒。

參考文獻

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[2]張蕾，段連生.微生物固定化技術在廢水處理中應用的研究進展[J].湖北第二師范學院學報，2009，26(2)：39-42.