固化微生物技術在印染污水處理中的應用

尉苗軍

（紹興市柯橋區生態環境保護綜合行政執法隊，浙江 紹興312000）

固化微生物技術又稱固化細胞技術，該技術利用物理和化學等手段限定住游離的細胞或酶并將其聚集在一定的載體上，創造適宜的條件和環境保持住細胞和酶的活性和特定的生物功能并繁殖，使其可以反復被利用。

20 世紀60年代起固化微生物新技術開始被發現和運用，主要用于治理污染的水體，固化微生物具有濃度和純度容易被控制、處理效率高、穩定性強、對難降解污染物非常有效的特點。基于如上特點，加之工業化時代的到來，在水資源污染日益嚴重的背景下，固化微生物技術在水污染處理領域得到迅速發展及廣泛運用，并取得了不錯的效果，在目前和未來很長一段時間內都將有著廣闊的發展空間和運用前景，尤其是在當前“綠水青山就是金山銀山”的綠色發展理念下，固化微生物技術在處理水污染方面將得到更為廣泛的普及運用。

1 固化微生物技術概述

固化微生物技術是通過物理和化學技術將選定的酶等微生物聚集在固定的載體上，然后通過創造適宜微生物生存的條件使其大量繁殖并保持生活活性的一種技術。酶是一種無污染、有催化作用、生存條件適宜的生物催化劑，使微生物固定的載體主要有瓊脂聚丙烯酰胺（PAM）、海藻酸鈉（CA）、聚乙烯醇（PVA）等有機載體以及多孔陶珠、紅磚碎粒、活性炭等無機載體，還有有機載體以及無機載體的結合體，即復合載體。有機載體主要通過其自身的凝膠特性來包埋微生物細胞，無機載體主要通過微生物的電荷作用或吸附作用使微生物細胞固定，復合載體這兩種方式都有。綜合而言，目前復合載體更實用一些，運用也相對比較廣泛。

目前固化微生物技術主要被運用于污水、廢水處理領域，包括印染污水、城市生活污水、工業廢水、化糞池污水、排水管污水等。其實沒有利用固化微生物技術的情況下，水體中天然存在的微生物本身就具有氧化分解有機物的作用，只是天然的微生物數量少、分解消耗慢、處理污水時間長，而且有限的微生物難以完全負荷和消耗大量的水中污染源，而通過技術來固定化微生物使其能夠大量、快速地繁殖，進而達到快速降解水中污染物的目的，處理效果更加顯著。

2 固化微生物技術的特點及分類

2.1 技術特點

固化微生物技術主要特點有以下幾個方面：①固化微生物因其被聚集和固定在特定的載體上，便于后期統一進行處理，而且也減少和減輕了固化期間污泥的產生量和零散程度。②將微生物固定在特定的載體上，處理完一處的污水后，還方便對其進行掌握和控制，再次培栽在另一個載體上，可循環利用于另一處的污水處理中。并且目前培栽微生物的載體，不論是有機載體還是無機載體，價格都相對比較便宜，再加之微生物可循環利用，污水、廢水處理成本較低。③利用固定化微生物可以更好保證載體中微生物的存活情況、繁殖情況和濃度，保證微生物技術具有較好的穩定性，能夠承受和降解更高難度和更大面積的污染源，同時提高處理效率。

2.2 技術分類

固化微生物從技術角度來看，主要有物理固化和化學固化兩種。物理固化法包括包埋法、包絡法、吸附法，化學固化法包括交聯法、共價結合法等。

包埋法是通過海藻酸鈣凝膠、聚丙烯酰胺（ACAM）、聚乙烯醇（PVA）等自身具有粘質的聚合物凝膠將微生物細胞包埋在其中不使其漏出的一種物理固化方法。包埋法因其采用的物理固定技術，對微生物細胞的影響較小，但聚合物凝膠又因其密度低而不適用于較大范圍的微生物固化。

吸附法是利用微生物之間的吸附原理，通過固體物質或者其他微生物將目標微生物吸附聚集在特定載體上。物質之間的相互吸附對微生物影響較小，而且簡單易操作、成本低，因此被較為廣泛地運用。但單純依靠物質之間的吸附和結合能力并不十分靠譜，一旦面積過大，外圍的微生物常常會脫離、游離出去，并逐漸散開不再聚集。

針對吸附法和包埋法所存在的缺點，而研發出了一種新的物理固化方法，即包絡法。包絡法綜合了包埋法和吸附法的特點，一方面既利用了聚合物凝膠凝聚微生物，同時又通過生物之間的吸附作用，雙管齊下凝聚和固定目標微生物。包絡法具有吸附法和包埋法的優點，但也存在一定的缺陷，如會出現載體內部孔隙孔徑過大而導致的基體塌陷問題。

交聯法是一種常見的化學固化方法，利用化學試劑將微生物細胞連接起來以固定化微生物群體。通過化學試劑使微生物連片的方式，一方面化學試劑的穩定性較好，能夠較長時間且較大范圍將微生物固定聚集起來；另一方面對環境的適應性也較好，環境的變化不太會影響固化的微生物，使其打散或破壞其聚集。但化石試劑在一定程度上還是會對微生物的活性產生不良影響，加之化學試劑比較貴，用該種方法的成本也會比較高。

化學共價法是利用微生物細胞上的載體反應基因使其形成化學共價減并相連的一種方法。這種化學固化法穩定性好，能夠穩定和聚集大面積的微生物，但操作復雜，也不易控制。

3 固化微生物技術在印染污水處理中的運用

印染污水具有水質變化劇烈、污染物含量高、色度深、濃度高、堿性和酸堿度變化大、可生化性低、處理難度高等特點，并含有苯、氮、胺等有毒物質，這給處理印染污水和脫色處理帶來更高的難度。固化微生物技術可以通過固定繁殖能夠脫色或還原染料的微生物，利用微生物降解帶有顏色的物質，以達到脫色和處理廢水的目的。

目前，處理印染污水的固化微生物技術主要有以下幾種：①好氧生物固化技術。主要是固定化好氧生物，然后利用好氧生物細胞降解污染物和溶解氧分子，達到處理污水的目的，但是好氧技術需要大量的氧氣供應。②厭氧生物固化技術。在水中沒有溶解氧分子的環境下，通過培植厭氧生物菌或是兼性生物菌進行生化反應，利用其反應來降解印染污水有機污染物的過程。但是厭氧技術需要非常嚴格的厭氧環境，在創造環境方面還需要一定的成本，同時還可能產生如甲烷、硫化氫等有毒氣體。③好氧和厭氧綜合處理技術。好氧和厭氧技術較好地規避了兩種技術的缺點，融合了兩種技術的優點，即培殖無氧環境下和有氧環境下皆能生存和繁殖的兼性生物菌，利用這種生物菌來處理印染污水。目前在印染污水處理中較為廣泛運用此技術，如水解酸化工藝就是利用兼性微生物來進行污水處理的。④其他新興的固化生物技術。隨著社會不斷進步、印染行業不斷發展，印染技術也在不斷改進，新的染料和添加劑加入使印染污水更加復雜多變，原有的生物技術難以完全處理越來越復雜的印染污水，針對不同染料和添加劑的可降解的微生物或微生物結合技術逐步被研發和運用，固化微生物技術與其他技術結合而生的新型微生物技術將會大有發展前景。

4 固化微生物技術在印染污水處理中的發展前景

當前無論是國內還是國外，對環保技術都給予了高度重視，并不斷研發和創新，尤其是與所有人切實相關的水資源問題，水資源污染處理既是一個難點也是一個熱點。過去傳統的生物處理技術一定程度上能夠緩解水資源污染問題，但是隨著工業化技術不斷推進，特別是印染方面的技術、染料、添加劑越來越多、越來越復雜，傳統的生物處理技術已難以解決印染廢水問題，而且其效率低、成本大、由此產生的二次污染泥也多，一方面難以解決當前印染廢水處理問題，另一方面其本身也存在一定的缺陷和問題，因此需要進一步改進和發展傳統的生物處理技術。而固化微生物技術在處理當前難降解的污染物、脫色以及規避缺陷方面都做得比較好，因此有著不可估量、廣闊的發展前景。固化微生物技術發展前景不言而喻，但目前該技術還有很大的提升和改進空間，還不夠成熟。需進一步改進固化微生物技術，使其更加高效、穩定，能處理更多、范圍更廣的水體污染物。

5 結語

綜上所述，固化微生物技術在污水、廢水處理領域尤其是印染污水處理領域有著十分優越、廣闊的發展前景。固化微生物處理技術能夠使水污染處理更加高效、便捷、低成本，同時也符合當前“綠水青山就是金山銀山”的綠色發展趨勢。隨著大眾對固化微生物處理技術的逐步了解和逐步運用推廣，更加優化的固化微生物處理技術將會出現，進而不斷提高污水、廢水處理水平和質量，實現水資源的循環利用，促進可持續經濟的發展，共同建設和保護好美好的家園——地球。