固定化微生物技術(shù)在水環(huán)境治理中的應(yīng)用

石 瑤，李靖一，段俊娜

（沈陽(yáng)理工大學(xué)，遼寧沈陽(yáng) 110159）

固定化微生物技術(shù)在水環(huán)境治理中的應(yīng)用

石 瑤，李靖一，段俊娜

（沈陽(yáng)理工大學(xué)，遼寧沈陽(yáng) 110159）

從固定化微生物技術(shù)的概念入手，對(duì)固定化微生物技術(shù)在水環(huán)境治理中的應(yīng)用進(jìn)行分析和研究。

水環(huán)境治理；固定化微生物技術(shù)；應(yīng)用

1 固定化微生物技術(shù)

1.1 固定化微生物技術(shù)的概念

這種技術(shù)是指，將預(yù)先選定的微生物固定在相應(yīng)的載體上，以維持微生物活性為原則使得微生物發(fā)生高度密集，通過(guò)增殖作用的發(fā)生實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)待處理要素的去除。這種技術(shù)在水環(huán)境治理中的應(yīng)用頻率相對(duì)較高[1]。

1.2 固定化微生物技術(shù)的應(yīng)用方法

從整體角度來(lái)講，固定化微生物技術(shù)的應(yīng)用方法主要包含以下幾種：

1.2.1 包埋法

從固定化微生物技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可知，這種方法的應(yīng)用頻率相對(duì)較高。這種方法的作用原理為：基于聚合反應(yīng)、沉淀反應(yīng)等作用將生物體細(xì)胞截留至凝膠聚合物的孔隙中，在固定微生物的同時(shí)，提升它的抗沖擊效果。這種方法是通過(guò)相關(guān)包埋材料的使用實(shí)現(xiàn)的，其材料類型主要包含以下幾種：第一，合成高分子化合物材料。這種材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于其化學(xué)性能極為穩(wěn)定，并且能夠有效遏制微生物發(fā)生分解作用。但應(yīng)用這種包埋材料會(huì)對(duì)微生物細(xì)胞產(chǎn)生一定的損害，進(jìn)而影響最終的水環(huán)境治理效果。第二，天然高分子多糖類。這種包埋材料的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于可以獲得較高的微生物固定密度、固化操作十分便捷。除此之外，這種包埋材料的應(yīng)用可能引發(fā)微生物的大量分解，使得包埋操作失去意義。

1.2.2 吸附法

這種方法是指，利用具有吸附作用的載體，將微生物吸附在載體上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)固定目的。

1.2.3 交聯(lián)法

這種方法是指，在不依靠載體的情況下，直接利用相應(yīng)的物理方法或化學(xué)方法使得微生物的細(xì)胞轉(zhuǎn)化為交聯(lián)狀態(tài)。以物理方法為例，在培養(yǎng)微生物的過(guò)程中，可以通過(guò)pH值或者離子強(qiáng)度等相關(guān)培養(yǎng)參數(shù)的調(diào)控，使得微生物細(xì)胞之間產(chǎn)生絮凝，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)固定目的[2]。

2 固定化微生物技術(shù)在水環(huán)境治理中的應(yīng)用

這里主要從以下幾方面入手，對(duì)固定化微生物技術(shù)在水環(huán)境治理中的應(yīng)用進(jìn)行分析和研究：

2.1 固定化微生物技術(shù)在含有高濃度有機(jī)物水環(huán)境中的應(yīng)用

就這種水環(huán)境而言，如果利用SRT與HRT這種傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行處理，所得處理成品中有機(jī)物的濃度仍然較高。相比之下，固定化微生物技術(shù)的應(yīng)用則可以有效避免這種問(wèn)題。針對(duì)這種水環(huán)境，可以結(jié)合吸附包埋法固定住甲烷八疊球菌這種微生物，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凈化水資源的目的。治理結(jié)果表明，應(yīng)用這種固定化微生物技術(shù)之后，含有高濃度有機(jī)物水環(huán)境中的COD負(fù)荷最高值為14.6kg/（m3·d），整個(gè)處理流程結(jié)束后，原本水環(huán)境中94.11%的有機(jī)物被全部清除[3]。

2.2 固定化微生物技術(shù)在含有高濃度氮、氨水環(huán)境中的應(yīng)用

就這種水環(huán)境而言，傳統(tǒng)治理工藝面臨的問(wèn)題在于：其在提升水環(huán)境中硝化菌數(shù)量的過(guò)程中，微生物停留時(shí)間與泥齡之間的干擾作用會(huì)對(duì)硝化菌這種微生物降低水體中氨、氮元素的硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，進(jìn)而影響這兩種元素的治理效果。相比之下，固定化微生物技術(shù)的應(yīng)用可以將反硝化菌與硝化菌分別固定在載體上，這種處理方式在增加微生物數(shù)量的同時(shí)，提高了水環(huán)境中硝化反應(yīng)酶的活性，進(jìn)而促進(jìn)硝化反應(yīng)的順利完成。為了驗(yàn)證這種技術(shù)的治理效果，以某含有氨、氮元素的水環(huán)境為研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)合褐藻酸鈣凝膠包埋普通小球藻方法，將水力停留時(shí)間控制為4.5h，此時(shí)，被固定褐藻對(duì)該水環(huán)境中氨、氮元素的去除率為92.1%[4]。

2.3 固定化微生物技術(shù)在含有難降解有機(jī)物水環(huán)境中的應(yīng)用

就這種水環(huán)境而言，傳統(tǒng)微生物治理技術(shù)面臨的問(wèn)題在于：在微生物降解水體有機(jī)物的同時(shí)，有機(jī)物本身也會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用，進(jìn)而影響降解質(zhì)量。相比之下，固定化微生物技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于：該技術(shù)降低了水體難降解有機(jī)物與微生物之間的接觸概率，因此利用這種技術(shù)可以獲得較好的水環(huán)境治理效果。

2.4 固定化微生物技術(shù)在含有重金屬元素水環(huán)境中的應(yīng)用

固定化微生物技術(shù)治理含有重金屬元素水環(huán)境的作用機(jī)理為：水環(huán)境中的重金屬元素會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害作用，經(jīng)過(guò)固定化處理的微生物在抗沖擊、抗干擾方面的性能都發(fā)生了顯著提升。因此，微生物的生化特性得到有效維持，通過(guò)具有高度活性的微生物酶將水環(huán)境中的重金屬元素有效富集在一起，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)凈化水環(huán)境的作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了解決傳統(tǒng)處理工藝在實(shí)際的水環(huán)境治理中面臨的問(wèn)題，可以將固定化微生物技術(shù)應(yīng)用在含有高濃度有機(jī)物、重金屬元素、高濃度氨、氮等污染物的水環(huán)境中。結(jié)合包埋法、吸附法等固定方法，提升水環(huán)境的治理質(zhì)量。

[1] 李海明.固定化微生物技術(shù)在蘇州重污染河道治理中的應(yīng)用研究[D].河海大學(xué)，2007.

[2] 饒應(yīng)福，夏四清，姜?jiǎng)?固定化微生物技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用[J].能源環(huán)境保護(hù)，2005，（02）：24-26.

[3] 秦勝東，郭嘉昒，劉玉存，等.固定化微生物技術(shù)研究進(jìn)展及其在水處理中的應(yīng)用[J].水處理技術(shù)，2014，（10）：6-11.

[4] 尚通明，謝小東，陳嫻，等.固定化微生物技術(shù)在廢水治理中的應(yīng)用[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（03）：6-9.

Application of Immobilized Microbial Technology in Water Environment Treatment

Shi Yao，Li Jing-yi，Duan Jun-na

Obtains from the concept of immobilized microorganism technology，the application of immobilized microorganism technology in water environment management is analyzed and studied.

water environment governance；immobilized microorganism technology；apply隨著水資源污染的不斷加重，人們對(duì)水環(huán)境治理提出了更高的要求。為了保證治理質(zhì)量，人們開(kāi)始將固定化微生物技術(shù)應(yīng)用在水環(huán)境治理工作中，通過(guò)重金屬、有機(jī)物等污染物的合理處理，提升水環(huán)境的質(zhì)量。

X172

B

：1003–6490（2016）10–0039–01

2016–09–15

石瑤（1996—），女，遼寧遼陽(yáng)人，在讀本科生，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。