聚乙烯醇（PVA）固定化微生物技術(shù)對(duì)生活污水的處理研究

（揭陽市榕祥環(huán)保工程有限公司，廣東 揭陽 522000）

摘 要：聚乙烯醇在生物活性高分子研究中的作用日趨重要，把聚乙烯醇應(yīng)用于生活污水處理，可以有效地提高水資源利用率。本文就聚乙烯醇固定化微生物技術(shù)載體制備、改性及其在生活污水中的應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：聚乙烯醇;固化微生物;生活污水

0 概述

隨著工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，越來越嚴(yán)重的生水污水給環(huán)境帶來的污染對(duì)人類的可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，探討新型高效的廢水處理工藝成為可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。聚乙烯醇被認(rèn)為是酶及微生物的有效固定載體，這一載體具有無毒、價(jià)格低廉、抗微生物分解和較高的機(jī)械性強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)而備受歡迎。聚乙烯醇固定化微生物處理生活污水需要制備良好的聚乙烯醇作為載體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生活污水的預(yù)期處理效果。

1 PVA載體制備原理及方法

水溶性PVA材料改性及制備PVA的載體是通過交聯(lián)法獲取的，根據(jù)交聯(lián)方法的不同，可以將PVA載體的制備方法分為物理交聯(lián)、化學(xué)交聯(lián)、輻射交聯(lián)三種方法。其中，輻射交聯(lián)法在交聯(lián)過程中容易產(chǎn)生殺菌和誘變作用，對(duì)于微生物載體的制備不利。因此，實(shí)際運(yùn)用中較少應(yīng)用輻射交聯(lián)，一般會(huì)運(yùn)用物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)方式制備PVA載體。

（1）物理交聯(lián)。PVA物理交聯(lián)的方法是冷凍解凍法，這一方法獲取的PVA載體具有開孔率高、含水率大等優(yōu)勢(shì)。物理交聯(lián)法凝膠成型是利用PVA鏈間的分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵、微晶區(qū)以及大分子鏈間的纏結(jié)，最終形成了三維網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)PVA溶液與微生物的融合性。對(duì)于冷凍解凍法的應(yīng)用，主要是將聚乙烯醇溶液放置在-20℃～-80℃低溫和室溫下反復(fù)進(jìn)行冷凍——解凍，促使聚乙烯醇材料內(nèi)部形成微晶區(qū)作為物理交聯(lián)點(diǎn)。物理交聯(lián)法對(duì)微生物活性影響不大，不需要采用化學(xué)交聯(lián)試劑，但通過物理交聯(lián)法所取得的PVA制備載體具有較大的水溶性，但穩(wěn)定性不好。

（2）化學(xué)交聯(lián)?；瘜W(xué)交聯(lián)法比PVA物理交聯(lián)法更為有效，能夠使材料的機(jī)械性強(qiáng)度高，彈性好，使命也更長(zhǎng)，這對(duì)于提高聚乙烯醇固定化微生物技術(shù)應(yīng)用性有很大作用。其原理是由PVA的烴基與多官能團(tuán)物質(zhì)反應(yīng)而形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的過程?；瘜W(xué)交聯(lián)法制備PVA載體中最常使用的是PVA-硼酸法，這種方法的原理是PVA與硼酸發(fā)生反應(yīng)生成單二醇型鍵，生成單二醇型鍵之后通過共價(jià)交聯(lián)形成多孔凝膠并將微生物細(xì)胞包埋在凝膠網(wǎng)格中，最終獲得PVA水凝膠（如圖1）。然而，在利用化學(xué)交聯(lián)法來獲得聚乙烯醇載體，會(huì)使硼酸對(duì)某些微生物有毒害的作用，降低了殘余細(xì)胞的活性，另外，由于載體的硬化時(shí)間長(zhǎng)，容易在制備過程中發(fā)生粘連膨脹，難以成為均勻的球體，在使用的過程中應(yīng)當(dāng)慎重考慮這一點(diǎn)。但PVA—硼酸法是制備聚乙烯醇載體的一種非常有效的化學(xué)交聯(lián)法，值得在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中廣泛推廣。

2 PVA固定化微生物技術(shù)對(duì)生活污水的處理研究

加強(qiáng)生活污水處理是解決水污染問題中的重要部分之一。相對(duì)于難降解、濃度高、含有重金屬的廢水來說，生活污水還是比較容易處理的。現(xiàn)實(shí)中會(huì)經(jīng)常運(yùn)用PVA固定化微生物技術(shù)處理生活污水。

（1）污染物降解處理。使用PVA固定化微生物技術(shù)來處理生活污水，其原理是對(duì)活性污泥予以有效的處理，先讓生活污水變得清澈、干凈。在對(duì)生活污水中污染物降解處理過程中，所采用的處理方法主要是PVA-硼酸法，待污染物固定化后，活性污泥對(duì)溫度和pH值的適應(yīng)范圍變寬，并在優(yōu)選條件下連續(xù)運(yùn)行，盡可能的被去除，實(shí)現(xiàn)污水處理效果。聚乙烯醇-硼酸法處理生活污水的主要內(nèi)容是以聚乙烯醇（PVA）為包埋材料，以含2%的飽和硼酸作為交聯(lián)劑，采用包埋和交聯(lián)聯(lián)合應(yīng)用的微生物固定化方法固定馴化后的活性污泥，以網(wǎng)格塑料片作為支撐體，制備成固定化生物膜。生物膜活性恢復(fù)后，組裝固定化微生物反應(yīng)器，對(duì)生活污水進(jìn)行處理。聚乙烯醇固定化微生物技術(shù)的有效應(yīng)用可以對(duì)生活污水予以有效的處理，促使生活污水可以再次被應(yīng)用，這將大大提高水資源利用率，緩解日益匱乏的水資源，為促進(jìn)我國(guó)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。

（2）含氮生活污水的處理。利用PVA固化微生物技術(shù)處理含氮生活廢水，能夠有效提升處理效果。在含氮廢水處理方面，PVA固定化微生物技術(shù)可以同時(shí)固定自養(yǎng)好氧的硝化菌和異養(yǎng)厭氧的反硝化菌，通過載體內(nèi)部的溶解氧梯度形成外部好氧內(nèi)部厭氧的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)在好氧反應(yīng)器內(nèi)的同時(shí)硝化反硝化脫氮，促使含氮廢水得到有效處理。

3 結(jié)語

PVA固定化微生物技術(shù)能夠有效處理生活污水，該技術(shù)具有無毒、價(jià)廉、抗微生物分解、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，使其適合應(yīng)用于生活污水處理中。在對(duì)生活污水予以處理的過程中所應(yīng)用的聚乙烯醇固定化微生物技術(shù)，根據(jù)生活污水污染物情況，科學(xué)合理的應(yīng)用此技術(shù)來處理，充分發(fā)揮聚乙烯醇載體的作用，提升生活污水處理效果，實(shí)現(xiàn)水資源利用率的提高，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造條件。

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作者簡(jiǎn)介：楊云（1972-），男，廣東汕頭人，大專，助理工程師，主要從事：環(huán)境保護(hù)研究。