固定化微生物技术处理含酚废水的研究现状

2 固定化微生物处理含酚废水的研究现状
2.1 固定化的微生物源 固定化微生物技术是 20 世纪 70 年代末由固定
化酶技术发展起来的，它是指通过物理或化学的手
段将游离的微生物固定在限定的空间区域使其保持 活性并可反复利用的一项生物技术［7］。因此，首先要 选择能高效降解酚类物质的微生物作为固定化菌 源。一般来说，普通的微生物不具有降解酚类化合物 的能力，只有经过驯化筛选后的微生物才具有高效 的生物降解效果。
用前景。
关键词：固定化微生物；固定化细胞；苯酚；降解
Abstract：The current progress of immobilized microorganism technique applied to the research of degradation of phenol was reviewed
5 结语
伴随着微生物技术和生物技术的发展，与传 统降解苯酚的方法相比，具有诸多优点的固定化 细胞技术将成为一项高效而实用的废水处理技 术 ，在 有 机 废 水 特 别 是 含 酚 废 水 这 样 的 高 毒 性 、难 降解的有机废水处理领域有独特的应用优势。因 此，固定化细胞技术在今后几十年中将发挥其独 特的作用。
施翔等［17］选用了 JX-101 吸附树脂对硝基苯酚 废水进行了处理和回收，取得满意的效果。
Ferschl 等［18］以海藻酸钙为载体包埋固定化食 酸 假 单 孢 菌 pseudomonacidovorus， 用 于 连 续 降 解 3－氯苯胺。
Wiesel 等［19］利用固定化混合菌群降解多环芳烃。 试验结果表明：固定化细胞能利用这些物质进行生 长并使之完全降解。固定化细胞分别在培养 1，2 和 15 d 后，酚、萘、菲均能被彻底降解。与游离细胞相 比，固定化细胞表现出生长稳定，且具有较强的降解 能力。
参考文献
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业水处理，2002，22（9）：5- 8. ［4］Kowalska M，Bohdziewicz J .Biodegradation of phenols and
4 存在的问题及前景展望
尽管固定化细胞技术在含酚废水处理领域的研
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究已取得很大进展，但距离实际应用仍有一些理论 及实际问题需要解决。比如，国内在固定化微生物的 大批量制备方式及其所需装置以及固定化细胞反应 器的研制等方面仍需进一步加强，开发出适合降解 苯酚的机械设备。另外，很多研究还只是处于实验室 阶段，而真正运用到生产实际中时，成本问题依然是 亟待解决的问题之一。
Microbiology，2003，149（11）：3265- 3277. ［6］Yang PY，Wang ML. Packed—entrapped- mixed microbial
from the aspects of immobilized cells selection , immobilization carrier selection and the effect on degradation of phenol by immobilize
microorganisms. Moreover , some problems caused by the application of immobilized microorganism technique to degradation of phenol
中图分类号：X703
文献标识码：A
文章编号：1674－1021（2009）08-0043-03
1 引言
含酚废水主要来自于制造、炼焦、炼油、冶金、塑 料、化纤、制药、炸药、农药等工业生产过程［1］。酚类 化合物是一系列芳香族碳氢化合物的含氧衍生物， 是造成水体污染的重要物质，有较强的毒性且较难 降解。而酚类化合物种类繁多，有苯酚、酚、氨基酚、 硝基酚、萘酚、氯酚等，其中以苯酚污染最为突出［2］。 因此，目前环境检测常以苯酚等挥发性酚作为污染 指标。
3 固定化细胞技术除酚效果的研究进展
对固定化细胞除酚效果的研究包括固定化条 件下酚类化合物的降解机理、固定化细胞的降解动 力学、游离细胞与固定细胞的除酚效果比较及不同 因素对细胞降解酚效果的影响等。VeraL 等 用 ［23］ Trichosporon sp. 对酚进行降解，将微生物用海藻胶 质固定化后的降解率与该微生物处于悬浮状态时的 降解率进行比较实验。结果发现，酚在固定化体系中 的降解率远高于微生物的悬浮体系，且微生物的连 续使用时间也有大大延长。
环境保护与循环经济
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菌属，该菌株可耐受 1.5 g/L 左右的苯酚。实验还表 明，Hg+，Co2+，Ag+等重金属离子对该菌株降解苯酚能 力有不同程度的抑制作用。 2.2 固定化载体的选择
微生物的固定化方法主要有载体结合法、交联 固定法、包埋固定法三大类，微生物固定化的载体有 活性炭、多孔玻璃、石英砂、硅藻土、沸石等无机材料 以及琼脂、海藻酸钙（钠）、PVA 凝胶、ACAM 凝胶、硅 胶等有机材料［12-15］。微生物固定化过程及固定化微 生物在废水处理实际应用效果的好坏，与所利用的 载体材料特性有密切的关系；开发筛选理想的固定 化细胞载体是固定化细胞技术能否投入实用的关 键。适用于废水处理的理想的固定化细胞载体应具 备以下特点：对微生物无毒性；传质性能好；性质稳 定，不易被生物分解；强度高、寿命长；细胞的固定化 操作容易；水不溶性；价格低廉等。
何泽超等［24］将活性污泥中驯化分离出的对苯酚 具有较强降解能力的菌株，用海藻酸钠进行固定化 包埋，结果表明：该降酚菌株的固定化细胞对苯酚的 耐受能力和降解速度均优于游离细胞，经 48 h 可将 低于 1 650 mg/ L 的苯酚完全降解。
刘和等［25］采用经苯酚驯化后的活性污泥制成固定 化微生物小球，处理了 2 种不同类型的含酚废水：对于 苯酚浓度为 2 148. 0 mg/ L，COD 浓度 为 10 828.8 mg/L 的高浓度含酚废水，经 24 h 处理后对苯酚及 COD 去除 率分别为 50. 1 %和 38. 7 %;对于苯酚浓度为 180. 7 mg/L， COD 浓度为 947 mg/ L 左右的一般浓度混合含酚废 水，经 6 h 处理后对苯酚及 COD 去除率分别为89. 1 % 和 84. 6 %，而活性污泥法分别为 76. 6 %和 75. 0%。 固定化微生物法在处理时间及浓度两方面均优于活 性污泥法。
陈明等［10］从炼油厂污水中分离得到具有较强苯 酚降解能力的醋酸不动杆菌 PHEA-2。在温度为 30 ℃ 和接种量为 l%条件下，该菌在 24 h 内完全降解苯酚 的浓度为 300 mg/L。
潘利华等［11］从某印染厂下水道的污泥中分离到 1 株能高效降解苯酚的菌株 Ph6，经初步鉴定为微球
收稿日期：2009－05－08；修订日期：2009-07-31。 作者简介：张黎，女，1983 年生，在读硕士研究生，主要研究方向为固定化细胞技术在废水处理中的应用。
实用技术
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Pr actical Technology
固定化微生物技术处理含酚废水的研究现状
张黎 魏炜 袁雅姝 冯思琦
（沈阳建筑大学，辽宁沈阳 110168）
摘 要：从固定化细胞的微生物选择、细胞固定化载体的选择以及固定化细胞降解苯酚效果的影响等方面介绍了固定化细
胞技术降解苯酚的研究进展，指出了固定化细胞技术在降解苯酚应用中所存在的问题，并展望了固定化细胞技术降解苯酚的应
索宏图等［8］从氧化池的活性污泥中培养驯化后 分离出 1 株抗高效酚浓度的菌种，并通过正交实验 研究这个菌种对酚类降解的最佳条件。
马海娟等［9］从腈纶废水处理构筑物中分离筛选 到 1 株高效降解烷烃和丁二腈的菌株 C-14-1，经驯 化发现其对苯酚也有很强的降解能力。考察了不同 底物浓度、pH、通气量对苯酚降解的影响以及苯酚 降解的动力学分析。结果表明，该菌生长的迟滞期随 苯酚浓度的增大而延长，但比同类报道的苯酚降解 菌要短；600 mg/L 苯酚浓度的完全降解时间在 20 h 之内，该菌株降解苯酚基本发生在对数期，对苯酚降 解的适宜条件为温度 35 ℃，pH 7～8，该菌为好氧菌， 通气有利于苯酚的降解。
were proposed. The future degrading phenol with immobilized microorganism technique was also put forward.
Key words：immobilized microorganism; immobilized cell ; phenol; degradation
常见的含酚废水处理方法主要有物理法、化学 法、物理化学法、生物法等。用固定化微生物技术处 理含酚废水是近年发展起来的废水处理新技术［3-4］。 国内外一些学者将固定化技术引用到废水的生物处 理过程中，取得了良好的效果［5-6］。和传统的废水生 物处理法相比, 它能将单位体积内的微生物浓度大 大提高而不析出, 具有处理效率高、适应能力强、剩 余污泥量少、固液分离效果好等优点。因此在处理高 浓度有机废水，特别是含酚废水方面有明显的发展 优势和应用前景。
Enzymatic［21］采用介孔分子筛（MCM241）吸 附 固 定化节杆菌、枯草芽胞杆菌、藤黄微球菌处理三硝基 甲苯（TNT），结果表明，使用一种新型的微生物细胞 固定化载体，可延长细胞的寿命，且可提高对 TNT 的耐受力。
S. Manohar 等［22］采用聚氨基甲酸酯泡沫，吸附 假单包菌 NGKI 处理含萘配水，结果表明：与 CA、琼 脂和 PAM 及流离态微生物细胞相比，此固定化微生 物细胞的处理效果提高,且稳定性好。
王蕾等［20］以聚氨酯泡沫作为载体材料对 1 株降 酚菌株进行固定化，并与游离菌、海藻酸钠固定化微 生物含酚废水处理效果比较，结果表明：聚氨酯泡沫 作为固定化材料，因其吸附能力强等优势而优于海 藻酸钠，在酚浓度较低时，主要是以聚氨酯材料吸附 为主，当酚浓度达到一定程度时，固定化微生物酚降 解效果较为显著。
cyanides using membranes with immobilized microorganisms ［J］. Process Biochemistry，1998，33（20）：189- 197. ［5］Jae Jun Ji Hyun m，Chi 一 kyukim.al3- and4- alkyl phenol degradation Pathway in Pseudomonas sp strain kl28：genetic or ganization of the lap gene eluster and substrate specificities of Phenol hydroxylase and catechol 2 ，3 — dioxygenase ［J］.
周珊等［16］以竹炭为载体，将假单胞菌 固 定 在 竹 炭 上 ，用 竹 炭 固 定 化 假 单 胞 菌 降 解 苯 酚 ，研 究 竹炭固定化假单胞菌对苯酚的降解。结果表明： 竹炭固定化假单胞菌能有效地降解水样中苯酚。 在 pH 5 ~8 范 围 内 、200 mL 水 样 中 固 定 化 假 单 胞 菌添加量为 20 g 时，竹炭固定化假单胞菌对苯酚 的降解效率最高。竹炭固定化假单胞菌对苯酚的 降解相对于活性污泥法，不需污泥回流，固液易于 分 离 ，污 泥 量 少 ，对 高 浓 度 苯 酚 的 降 解 率 更 高 、处 理量更大。
周运听等［26］通过驯化、筛选和富集，从温州某印 染厂的生化曝气池下水道的活性污泥中分离得到 1 株高效降解苯酚的细菌并采用海藻酸钙对该菌进行 固定化，实验结果表明：最佳温度 35 ℃，pH 5.0，转速 120 r/min，在有氧条件下，24 h 内对 100 mg/L 苯酚降 解率可达99%以上。