微生物吸附固定化技術在污水處理中的應用研究

王正

摘?要：改革開放促使國民經濟發展迅速，但在追求經濟的同時，對環境保護的重視并不夠，這也導致環境污染和生態破壞則呈急劇蔓延之勢，其中水資源受到污染是一個非常重要的方面。人類不能以犧牲環境為代價去求得發展，不能用今天的發展損害明天的發展。如何簡化污水處理過程，提高污水處理效率，改善污水處理環境，快速獲取優良水質，不引發二次污染是非常必要的。本文僅對微生物吸附固定化技術處理污水這種方法進行探討。

關鍵詞：微生物;吸附;固定化;污水;處理;應用

污水的處理從最初大自然的凈化能力到現階段必須建設污水處理設施，運用污水處理技術，才能盡可能的遏止水環境的污染。隨著經濟的迅猛發展，污水變得更加復雜，有生活污水，工業污水，導致污水中有機物含量高，成分復雜，因此，其治理目標主要是去除有機污染物、懸浮物及化學污染物。

一、為何選擇微生物吸附固定化技術處理污水

微生物吸附固定化技術是將游離微生物固定在載體上，使微生物與污水分割開，在特定內空間內高密度富集，使得被污染的水體中游離微生物細胞成為有機雜質的強力吸附劑，是污水處理需求的一種新型生物處理技術。通過固定化后的微生物密集度高、活性強，對不同種類的污水，對所處環境的溫度、酸堿度、鹽度的濃度的適應性都有較大的提升，同時，也能提升固液分離的速度，提高毒害物質的抵抗力，還可以連續重復利用?，F階段的研究實踐表明。采用微生物吸附固定化技術，可以固定一種或聯合固定多種優勢功能菌群，且沒有二級污染。

固定化微生物技術可大致分為三類：吸附法、交聯法和包埋法，其中，交聯法因為交聯劑價格昂貴，降解效果差，逐步被吸附法和包埋法取代。相比吸附法而言，包埋法采用的是人工合成的高聚物，雖然材料低廉，但機械強度低、可降解性差，十分容易造成二次污染，因此也不做為優質選擇項。吸附法通常采用的載體材料為天然載體材料，獲取容易，不會造成污染，因此微生物菌體吸附固定化技術成為研究人員重點關注的對象。

二、微生物吸附固定化技術吸附材料的選擇與開發

固定化載體為微生物提供一個適宜生存的微環境，固定載體的選擇至關重要。不同的載體處理效果會有所不同。在選擇吸附固定的載體時，對載體結構、表面積孔隙大小、機械強度等因素都需要考慮。現如今對吸附法所用載體材料分為天然材料和改性材料。其中，天然材料就是無需加工的自然產物，比如絲瓜瓤、植物秸稈等都是易獲取，無毒、無害，可為微生物提供碳源的材料。但天然材料不能直接用進行固定化，需進行改良。因為未經處理的天然材料其吸附能力弱、生物親和性不足。改性材料是對天然材料進行改性，通過將天然材料殼聚糖、氫氧化鈉、硅烷偶聯劑、過氧化氫等作為單獨或復配改性劑，以提高載體的吸附效果。改性后的天然材料會發生明顯變化，相比天然材料上含氧官能團數量、比表面積、孔比容積等都有很大提升，從而使得材料的吸附性能大大提高，有利于微生物的固定化。

三、微生物吸附固定化技術在污水處理中的應用

微生物吸附固定化技術用于污水處理，能有針對性地對有效微生物菌群進行固定，可選擇性地有提升效微生物菌種的活性，很大程度上提升各種高濃度，難降解的有機污水的處理效率，降低處理費用。現階段，微生物吸附固定化技術處理污水的研究與引用主要集中在有機污水、重金屬污水和氨氮污水的處理。

1.有機污水的處理

有機污水大多是在石化和焦煤行業的生產過程產生，這類有機污水含有酚類、醚類等毒害物質，嚴重危害生態環境。一般的微生物處理方法效率較低，這是因為有效降解這類物質的微生物世代周期較長，難以大量存在。利用竹炭固定化假單胞菌（Pseudomonas）用以降解壬基酚（NP），當滿足溫度為30℃、竹炭粒徑為 35 目、pH 為 6-8 時微，生物生長最好，用該條件下制備的固定化微生物降解 NP，發現當 NP 濃度為 100mg L-1 時，竹炭固定菌對 NP 的降解量達到了 78.7%。如果作為固定化材料，對生物親和性不高、孔隙太少，可將竹炭經過高溫加熱制成生物炭。生物炭不僅具有良好的生物親和性，其吸附的污染物還可被微生物良好的吸收降解，提高對污染物的降解效率。而用用軟木樹皮和楊木制備的生物炭固定化微生物使其形成生物膜，處理污水中的環烷酸，去除率高達 87.0%。

2.重金屬污水處理

重金屬污水來自于電鍍、冶金等行業，重金屬污水對人體傷害很大，易引起各種重大疾病，同時也會嚴重破壞生態環境。微生物菌體吸附固定化技術在處理重金屬污水上不僅具有高效、無二次污染等特性，還具有良好的經濟效益。利用絲瓜瓤固定黃孢原毛平革菌體制成固定化菌劑，并用其吸附溶液中的 Cu2+、Zn2+、Pb2+，當吸附時間為 1小時、pH 為 6 時上述固定化菌劑對三種金屬離子的吸附率分別為68.7%、39.6%、88.2%，與無載體的對照組相比吸附效率高 12%。利用絲瓜瓤固定化簡青霉對 Pb2+、Cu2+進行吸附，發現當 pH 為 5.5、溫度在 25-30℃之間時，固定化菌劑對 Pb2+、Cu2+的吸附效率最高，并利用 HCl 作為解吸劑對吸附有 Pb2+、Cu2+的固定化菌劑進行解吸，發現 Pb2+的解析率達到了 97.20%，Cu2+的解析率達到了 98.20%，在 5 次吸附-解吸實驗后發現菌體依舊具有很強的吸附能力。這證明絲瓜瓤具有良好的生物親和性和穩定性，具有良好的循環使用性能，是一種性能優異的吸附固定化載體。

3.氨氮污水處理

氨氮污水主要來源于化肥、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場等。氨氮排入自然水中易導致水中藻類及其他微生物大量繁殖，導致水中氧含量下降，水生生物缺氧死亡。利用蘆葦生物炭、SA、PVA 等制成蘆葦生物炭復合載體，吸附固定馴化過的活性污泥處理污水中的氨氮，當生物炭粒徑越小越均勻，其對優勢菌種的固定化效果越好，對氨氮污水的處理效果也越好。當降解時間為72小時時，氨氮降解率達到了 96.3%。

結束語

利用生物技術對污水進行處理，處理效果會比較好并且 可以控制，可以緩解水資源污染的危害，對環境進行保護。但是這種技術還需要有一定的發展，在使用成本以及微生物 的使用壽命上還有很大的發展空間，需要進行進一步的研究。但是隨著時間以及科學技術的迅速發展，這一技術應該會應用的更加好。

參考文獻

[1]司圓圓，陳興漢，關則智，等.固定化微生物技術在水處理中的應用進展[J].資源節約與環保，2019，000（006）：94-95.

[2]鄭華楠.蘆葦生物炭基質改善固定化微生物技術去除水體中氨氮的研究[D].2019.

[3]劉金香.改性微生物吸附劑在重金屬廢水處理中的應用進展[J].微生物學通報，2020，47（3）：941-951.