固定化微生物技术在废水处理中的应用

陈 珊，张 乐，曲 磊

（天津现代职业技术学院，天津 300222）

固定化微生物技术在废水处理中的应用

陈 珊，张 乐，曲 磊

（天津现代职业技术学院，天津 300222）

目前废水处理是环境治理的难题之一，采用固定化微生物进行治理具有一定的优势。本文主要介绍固定化微生物技术在印染废水、含氰废水、高浓度氨氮废水、石油化工废水处理中的应用。

固定化；微生物；废水

随着经济的发展，工业废水里面有毒有害物质不断产生，为了保证人类赖以生存的环境，要重点对印染废水、化工废水、含氰废水、难处理的高浓度氨氮废水进行治理。微生物固定化技术是通过一定的物理或化学的方法将水中游离态的微生物加以固定，保证微生物一定空间范围内具有较好的生物活性并能够生长繁殖，达到处理污水的目的。优点在于微生物可重复利用，反应时间短，耐冲击性强，产生污泥少，便于操作，因此固定化微生物技术具有很好的应用前景。

1 固定化微生物技术在印染废水中的应用

印染废水色度比较大，难以达到标准进行排放，因此很多研究人员采用固定化技术结合固定混合脱色菌对印染废水进行处理。赵大传[1]采用一个串联柱状反应器装置，以核桃壳为载体固定化优势菌或者以聚乙烯醇固定混合脱色菌均取得良好效果。周林成[2]将混凝沉淀后的废水，利用固定化微生物工艺处理，最终水质达到国家一级排放标准。郭建博等[3]采用固定化蒽醌可将多种偶氮染料的厌氧生物脱色速度提高1.5～2倍。 JIN Ruo-fei等[4]用基因工程菌对染料废水进行处理,染料去除率达81.73%。刘志培[5]采用固定化微生物技术以聚乙烯醇为载体，确定微生物最适温度为30～40℃，pH为7.0，当pH在6.0～8.0，温度在25～40℃时，具有较高的脱色活性，停留时间3h以内，脱色率达到70%～80%。陈一萍[6]从筛选到的微生物絮凝菌中构建出更高絮凝活性的复合菌群并固定化，将其用海藻酸钙包埋固定化，较长时间保持细胞的高活性，且固定化菌群对染料废水具有较好的脱色效果，并在一定程度上可以达到连续生产絮凝剂的目的。庄会栋[7]采用固定化微生物增强A/O工艺，在A/O工艺中引入改性聚氨酯填料，将微生物附着生长和悬浮生长相结合，减少了悬浮生长微生物食料并抑制其生长，强化了有机物及氨氮的去除效果，增强了系统耐冲击负荷和耐有毒有害物质的能力。刘荣荣[8]认为包埋法是固定化微生物有效除印染废水的好方法，具有操作简单，对细胞活性影响小，细胞强度高，易于固液分离的优点。

2 固定化微生物技术在含氰废水中的应用

含氰化物的废水主要来自于黄金提炼的过程、冶金过程、合成橡胶的过程以及染料制造的过程。降解氰化物的菌种主要以细菌为主，这些细菌可以将硫氰化物、氰化物转变为碳酸盐、氨和硫酸盐等一些无毒或低毒性的化合物。Yeung-Jean Sub等曾在90%的直径小于10μm的沸石上固定P. fluoresens ICIB 11764菌株，达到降解氰化物的目的。周镟[9]对微生物处理含氰废水进行了实验研究，研究了在不同条件下氰化物的降解试验，对驯化微生物的培养物质浓度、pH值等降解氰化物的适宜条件进行了探索。研究表明经过驯化的活性污泥对于降解氰化物有着明显的促进作用。鞠鸿鹏研究了微生物膜载体BioMTM应用于含氰废水处理，也取得了好的效果。

3 固定化微生物技术在高浓度氨氮废水中的应用

氨氮已经成为许多水体和流域的第一超标污染物。在实际的工业处理过程中，高氨氮废水中含有较多的污染物质，其中包括可生物降解的有机物和难生物降解的污染物。常规的微生物处理工艺的去除效果不是很好，为了防止高浓度氨氮废水由于耗氧导致水体富营养化而对水生生物产生毒害作用，采用固定化微生物技术处理，有利于提高微生物反应器内生物浓度，有利于反应的固液分离，缩短处理时间，提高系统处理能力和适应性。王静萱[10]对北京市某污水处理厂的二沉池出水进行深度脱氮处理，采用包埋固定化颗粒的方法，研究了驯化启动及稳定运行的条件以及脱氮特性，对比了不同水力停留时间(HRT)、不同进水TN负荷的脱氮效能，并且确定了包埋固定化菌的最佳填充率为20%。李尧[11]在小试规模基础上研究了包埋固定化技术结合A/ O工艺处理高氨氮化工废水的可行性，确定了活性污泥与包埋颗粒驯化、硝化反应碱度的控制和反硝化反应碳源的控制是脱氮的重要因素，方法对氨氮、TN、COD具有一定的去除率，最终可以达到一级排放标准的要求。王兴南[12]选取JHE-1 型微生物载体、JHE-3型微生物载体和多孔球型悬浮载体填料作为载体进行挂膜实验，采用 ABFT工艺进行高氨氮废水处理，考察微生物投加量、pH值、水力停留时间、曝气量对废水中 NH4+-N去除率的影响，取得了一定的效果，从中选出最优挂膜载体及微生物处理最佳条件。李珍珍[13]通过富集培养和分离筛选4类脱氮菌用聚乙烯醇、海藻酸钠、活性炭、固化剂、氯化钙饱和硼酸溶液，固定交联时间为24h，在处理高浓度氨氮废水时，将多个生物处理工艺相结合，都对处理含氮服装加工废水具有一定效果。崔兵[14]研究了A/O工艺联合固定化微生物技术处理养殖废水，利用填充聚氨酯网泡形高分子聚合载体材料为微生物提供附着生长条件，形成固定化生物膜和活性污泥两种生化处理系统，都说明固定化微生物技术在高氨氮废水处理上具有工程实用性。

4 固定化微生物技术在石油化工废水中的应用

在工业污染中以石油企业所生产的含油污水最为严重，含油污水含有大量的油物质、重金属等有毒有害物质，石化废水具有排放量大，污染物组分复杂，处理难度大等特点，属较难生物降解的工业废水。姚宏分离筛选工程菌构建高效混合菌群，通过臭氧-固定化生物活性炭滤池，深度处理难降解石化有机废水，并且该系统对COD、油类、NH3-N和色度的平均去除率分别为73.0%、90.5%、81.2%和90%，各项指标均达到了国家循环冷却水的用水要求。包木太[15]考察了交联剂的pH和包埋菌的量对固定化微球的物理性质和降解效果的影响，表明直接包埋法优于先吸附后包埋固定法并确定了最佳固定化条件，最终处理石油化工废水取得良好效果。

5 小结

固定化微生物技术在污水处理中越来越受到重视，未来要加强菌种的选育和驯化，创造条件培养微生物，并结合污水处理的设备和其他工艺达到良好的处理效果。

[1] 赵大传，张洪荣，贾洪斌.核桃壳固定化微生物处理高浓度印染废水的研究[J].工业水处理，2004，24(4):17-19.

[2] 周林成，李彦锋，白雪，等.固定化微生物工艺处理印染废水[J].兰州大学学报:自然科学版，2008，44(5) : 63-68.

[3] 郭建博，周集体，王栋，等.固定化蒽醌对偶氮染料生物降解促进作用研究[J].环境科学，2006，27(10): 2071-2075.

[4] JIN Ruo-fei, YANG Hua, ZHANG Ai-li, et al.Bioaugementation on decolorization of C.I. Direct Blue 71 by using genetically engineered strain Escherichia coli JM109 (pGEX-AZR)[J].Journal of Hazardous Materials, 2009(163): 1123-1128.

[5] 刘志培.聚乙烯醇固定化混合细菌细胞对印染废水脱色的研究[J].环境科学，1992(1):2-6.

[6] 陈一萍.固定化微生物絮凝菌在废水脱色中的应用[J].环境工程，2009(2):65-68.

[7] 庄会栋. 固定化微生物增强A/O工艺处理煤化工高氨氮废水的中试研究[J].水处理技术，2011，37（12）:75-77.

[8] 刘荣荣.固定化微生物技术研究进展及其在印染废水处理中的应用[J]. 印染助剂，2014，31（3）:1-5.

[9] 周璇.微生物处理含氰废水的实验研究[D].大连:大连工业大学，2012.

[10] 王静萱，李俊，张振家，等.固定化包埋颗粒对二级出水深度脱氮特性研究[J].环境科学学报，2013，33（2）: 389-394.

[11] 李尧. 包埋固定化微生物工艺技术处理高氨氮化工废水[J].净水技术，2012，31（3）:32-35.

[12] 王兴南. 固定化微生物处理高氨氮废水的研究[D].兰州:兰州交通大学，2013.

[13] 李珍珍. 微生物固定化技术处理含氮服装加工废水的机理研究[D]. 广州:广东工业大学，2013.

[14] 崔兵，张玮，郦朝晖.微生物固定化技术处理高氨氮养殖废水的应用[J].能源环境保护，2011(1):31-33.

[15] 包木太，巩元娇，李一鸣.固定化微生物在降解含油污水中的应用[J].武汉大学学报:理学版，2010(1): 109-114.

图5 鼓泡进氧加压对处理效果的影响

3 结论

1) 采用Mn/Ce复合氧化物催化剂湿式氧化杀螟丹母液废水，能有效降解该废水的COD。

2) 当反应温度为180℃，压力1.3MPa，pH为9，催化剂用量为7g·L-1，经过1h反应，COD去除率可达到92.5%。

3) 采用鼓泡加压进气方式降解效果更好，速度更快。

参考文献：

[1] 赵彬侠，李红亚，刘学林，等. Mn/Ce复合催化剂湿式氧化降解高浓度吡虫啉农药废水的研究[J].环境科学，2007，27(3):408-412.

[2] 苑博. MnCeOx的合成及湿式催化氧化苯酚性能[D].石家庄:河北师范大学，2014.

[3] 程鼎. 非均相催化湿式氧化法处理苯酚废水研究[D].上海:上海交通大学，2008.

[4] 周文俊. 催化湿式氧化法处理焦化废水的研究[D].南京:南京工业大学，2003.

Abstract:Inhomogeneous catalytic wet air oxidation was applied to pretreat wastewater of cartap using Mn/Ce mixed oxide catalysts. The inf uence of reaction temperature, reaction pressure, water distribution pH value, catalytic agent dose on the treatment effect of cartap wastewater was observed and studied, the better technologic conditions were obtained based on our study. The result showed that the removal rate of COD would up to 92.5% when the reaction temperature was 180℃, reaction pressure was 1.3MPa, solution pH value was 9, catalytic agent dose was 7g/L.

Key words:catalytic wet air oxidation; catalytic agent; waste water; cartap

Application of Immobilized Microorganism Technology in Wastewater Treatment

CHEN Shan, ZHANG Le, QU Lei
(Tianjin Modern Vocational Technology College, Tianjin 300222, China)

At present, the wastewater treatment was one of the difficult problems in environmental governance, governance had some of the advantages of using immobilized microbe, this paper mainly introduced the immobilized microorganism technology in printing and dyeing wastewater, cyanide containing wastewater, high concentration ammonia nitrogen application of petroleum chemical wastewater treatment.

immobilization; microorganism; wastewater

Pretreatment of Cartap Wastewater by Catalytic Wet Air Oxidation

YUAN Mei-he, SHU He-ying, WANG Xue-wen, CHEN Zheng-yu, YUAN Cong
(Hunan Haohua Chemical Co. Ltd., Zhuzhou 412005, China)

X 703.1

A

1671-9905(2015)04-0053-03

陈珊(1983-)，女，硕士研究生， 任教于天津现代职业技术学院生物工程学院，讲师，研究方向:生物反应工程，E-mail: chenshantj@sina.com

2015-02-08