固定化微生物技术及其在废水处理中的应用

固定化微生物技术及其在废水处理中的应用
摘 要伴随着我国经济水平的迅速提升，纺织工业获得了一个良好的发展平台，排放工印染废水的量呈现逐年增长的趋势。

如果没有采取有效措施来对这些污水废水进行及时的处理，将会破坏大自然水体生态系统的平衡，严重影响人们的居住环境。

处理工业印染废水的方式及措施是多种多样的，一般有生物与物化等方式，其中采用生物方式进行处理的频率是比较高的。

但是由于染料的类型发生了非常复杂的改变，导致工业印染废水处理难度系数的不断提升，以往使用的生物法因为只能聚集少量的微生物，非常容易流失菌种，获得的脱色率及水质都不是很理想，已经无法满足工业印染废水的标准排放要求。

而固定化微生物技术能够迅速聚集大量的微生物，发生反应的速度非常快，具有理想的稳定性及耐毒害能力，在处理过程中只丢失少量的微生物，这些优于传统方式的特点让固定化微生物技术在工业印染废水的处理中得到了非常广泛的应用。

关键词固定化微生物技术；概念；印染废水特征；处理方式
随着社会进步和时代发展，特别是工业文明的飞速发展，城市化进程中工农业生活废水的处理越来越得到社会各界的重视。

随着生物科技术水平的不断提高进步，固定化生物技术作为一种环保高效可行的废水处理技术得到越来越广泛的应用和认可。

所谓的固定化微生物技术，我们又称作固定化细胞技术，是依靠固定化酶技术发展而来的。

其主要特征是利用化学或者物理的手段，将游离的细胞或酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的手段方法来影响微生物固定化的因素主要有微生物性质、载体性质及环境特征。

现在，在应用固定化微生物技术来处理废水及各类难降解生物的有机污染物方面使其受到国内外的广泛关注并取得了显著的成绩，固定化微生物技术在废水处理中的优势越来越明显。

1 固定化载体的分类及性能比较
就国内外应用现状来看，目前，可以用来作为固定化微生物的载体的物质主要可以分为：有机高分子载体、无机高分子载体和复合载体三类。

其中有机高分子载体又可以分为天然和人工合成两类。

常见的天然有机高分子载体有琼脂、角叉莱胶、明胶、海藻酸钠等；常见的人工合成的有机高分子载体有聚丙烯酰胺凝胶（ACAM）、聚乙烯醇凝胶(PV A)、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。

常见的无机载体有多孔玻璃、多孔硅酸盐、石英砂、生物活性炭（BAC）、硅藻土等。

微生物固定化载体各有各的优缺点，其中天然有机高分子载体对生物无毒性，传质性能好，但机械强度较低，在厌氧条件下易被微生物分解；人工合成的有机高分子载体一般强度较大，但传质性能较差，微生物固定时对其活性影响较大，聚乙烯醇与琼脂、明胶和丙烯酰胺凝胶相比较，具有机械强度较高、传质性能较好，生物毒性较低和固定操作容易等优点。

无机载体具有机械强度大、对微生物无毒性、不易被微生物分解、耐酸碱、成本低、寿命长等优点。

由于有机载体和无机载体各有优缺点，在许多性能方面两类载体可以互补，因而，就有了复合载体材料，它是将两类载体结合起来，以改进载体性能，降低成本，提高废水处理效果。

2 印染废水的特征
印染废水是一种非常难以进行降解的工业废水，其水质及水量存在的不定性因素非常多，随时都可能发生巨大的改变，水质的构成成分比较复杂，含有高浓度的有机污染物。

这种工业废水的色度深，pH值十分高，只存在较低的可生化性。

目前印染废水是我国水质及水环境污染的重要元素，各种各样有害物质包含在其复杂的水质中，对常规生物的生长繁殖，甚至生存产生了非常消极的影响。

其中印染废水的色度问题是最难解决的，与标准排放要求之间还是存在着一定的距离。

3 印染废水的固定化微生物处理方式
将固定混合脱色菌与固定化微生物技术有机融合起来，对工业印染废水施行全面细致的处理，得出相关的数据显示，两者结合使用可以获得非常理想的效果，印染废水在处理之后可以获得85.15%的脱色率。

以下是及种固定化微生物处理工业印染废水的有效方式。

3.1 选择使用海藻酸钠的处理方式
在这种方式中，使用海藻酸钠将白腐真菌F29固定在限定的范围之内。

然后把海藻酸钠分别放入三个具有差异性的生物反应器里，观察其反映在偶氮染料Orange上的作用情况，测定并记录脱色获得的效果。

经过较长一段时间的观察及记录可以知道，这三个差异性生物反应器全部都能够获得理想的脱色效果，脱色能力具有高效稳定的特点，最终的脱色率都超过95%。

3.2 选择使用聚集-交联固定法和吸附法
在这种方式中，PSB即紫色非硫光合细菌混合菌体将会被固定在限定的区域之内，实现含酚废水及工业印染废水满足标准排放要求的目的。

紫色非硫光合细菌混合菌体如果处于厌氧及光照环境中，会非常容易被表面多孔、粗糙、具有很强吸附能力的载体所吸引，从而依附在载体上，例如沸石、石英砂、活性炭等。

紫色非硫光合细菌混合菌体不会被强度较大的水力冲刷掉，可以获得的脱色率范围在81%至97.8%之间，CODcr去除率则处于52%与75.6%之间。

若聚集-交联固定的紫色非硫光合细菌混合菌体得到解毒活化，将会有效提高酶的活性，脱氢酶的活力将会超过自然细胞一倍以上，脱色的速度提升30%。

3.3 选择施行印染废水脱色实验研究
这种脱色实验研究方式主要采用聚乙烯醇来将混合细菌细胞固定在限定的区域之内。

实验得出的相关数据及结果显示，和自然细胞进行比较，混合细菌细胞在被固定之后，针对工业印染废水的脱色活性来说，最理想的温度应该维持在30℃至40℃，pH的值则等于7.0。

但是当pH的值在6.0至8.0之间，温度在25℃至40℃之间，将会获得较高水平的脱色活性，热稳定性也得到显著提升。

在持续一个月时间的试验研究里，水力停留的时间在不超过三个小时的时候，脱色率
将会保持在70%至80%之间，满足了废水处理的标准要求，具有非常高的应用价值。

3.4 选择使用包埋固定化微生物的方式
琼脂作为包埋物，把蜡状芽孢杆菌包埋起来施行酸性红B的脱色实验分析研究，当进水的浓度为42.1 mg/L的时候，可以获得87%的平均脱色率。

3.5 选择使用深海锰结核的方式
深海锰结核作为固定化载体处理工业印染废水的时候，HRT值等于100小时，可以获得90%的脱色率，80%的COD清除率。

这种处理形式方法的有效寿命要比无菌体等量活性炭方式长，使用纤维挂条作为固定化载体将脱色菌固定在限定范围之内，对工业印染废水进行处理，获得的效果和使用同样接种量无载体的游离菌液处理方式是一样的，都能满足标准的排放要求，处理废水使用的时间少于处理游离菌液使用的时间。

使用核桃壳颗粒固定优势菌模拟方式处理印染废水，并检测获得实际水样的数据，发现水质的COD消除率是94.5%，浓度低于160 mg/L，脱色率是99.3%，色度小于5倍。

4 结束语
固定化微生物技术是一种在人工强化作用下，持续提升微生物反应能力的印染废水处理方式，在这种方式下，能够获得令人满意的水质，缓解了我国近几年来水体生态系统所承受的污染压力，同时也有效的改善了人们的生活环境。

本文通过阐述固定化微生物技术的改概念，分析印染废水的水质特征，提出固定化微生物技术在印染废水处理中的若干种有效应用形式，希望能够给予废水处理工作者一些工作上的借鉴或帮助，为改善我国水质环境贡献一份微薄的力量。

参考文献
[1]张旭,陈胜,孙德智.印度废水生物法处理技术研究进展[J].长春工业大学学报(自然科学版),2009,01.
[2]臧艺鹏,李悦,曲洋,孔范龙,郗敏.固定化微生物技术―载体截留法在污水生物处理中的研究应用[J].科技信息,2010,07.
[3]刘帅,张培玉,曲洋,郭沙沙.包埋法固定化微生物技术中的载体选择及在污水生物处理中的应用[J].河南科学,2009,05.
[4]尚通明,谢小东,陈娴,程洁红,刘永祥.固定化微生物技术在废水治理中的应用[J].江苏技术师范学院学报,2010,03.
[5]肖亦,钟飞,潘献晓.固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展[J].环境科学与管理,2009,06.。