微生物吸附固定化技术在污水处理中的应用研究

王正

摘 要：改革开放促使国民经济发展迅速，但在追求经济的同时，对环境保护的重视并不够，这也导致环境污染和生态破坏则呈急剧蔓延之势，其中水资源受到污染是一个非常重要的方面。人类不能以牺牲环境为代价去求得发展，不能用今天的发展损害明天的发展。如何简化污水处理过程，提高污水处理效率，改善污水处理环境，快速獲取优良水质，不引发二次污染是非常必要的。本文仅对微生物吸附固定化技术处理污水这种方法进行探讨。

关键词：微生物;吸附;固定化;污水;处理;应用

污水的处理从最初大自然的净化能力到现阶段必须建设污水处理设施，运用污水处理技术，才能尽可能的遏止水环境的污染。随着经济的迅猛发展，污水变得更加复杂，有生活污水，工业污水，导致污水中有机物含量高，成分复杂，因此，其治理目标主要是去除有机污染物、悬浮物及化学污染物。

一、为何选择微生物吸附固定化技术处理污水

微生物吸附固定化技术是将游离微生物固定在载体上，使微生物与污水分割开，在特定内空间内高密度富集，使得被污染的水体中游离微生物细胞成为有机杂质的强力吸附剂，是污水处理需求的一种新型生物处理技术。通过固定化后的微生物密集度高、活性强，对不同种类的污水，对所处环境的温度、酸碱度、盐度的浓度的适应性都有较大的提升，同时，也能提升固液分离的速度，提高毒害物质的抵抗力，还可以连续重复利用。现阶段的研究实践表明。采用微生物吸附固定化技术，可以固定一种或联合固定多种优势功能菌群，且没有二级污染。

固定化微生物技术可大致分为三类：吸附法、交联法和包埋法，其中，交联法因为交联剂价格昂贵，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，虽然材料低廉，但机械强度低、可降解性差，十分容易造成二次污染，因此也不做为优质选择项。吸附法通常采用的载体材料为天然载体材料，获取容易，不会造成污染，因此微生物菌体吸附固定化技术成为研究人员重点关注的对象。

二、微生物吸附固定化技术吸附材料的选择与开发

固定化载体为微生物提供一个适宜生存的微环境，固定载体的选择至关重要。不同的载体处理效果会有所不同。在选择吸附固定的载体时，对载体结构、表面积孔隙大小、机械强度等因素都需要考虑。现如今对吸附法所用载体材料分为天然材料和改性材料。其中，天然材料就是无需加工的自然产物，比如丝瓜瓤、植物秸秆等都是易获取，无毒、无害，可为微生物提供碳源的材料。但天然材料不能直接用进行固定化，需进行改良。因为未经处理的天然材料其吸附能力弱、生物亲和性不足。改性材料是对天然材料进行改性，通过将天然材料壳聚糖、氢氧化钠、硅烷偶联剂、过氧化氢等作为单独或复配改性剂，以提高载体的吸附效果。改性后的天然材料会发生明显变化，相比天然材料上含氧官能团数量、比表面积、孔比容积等都有很大提升，从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术在污水处理中的应用

微生物吸附固定化技术用于污水处理，能有针对性地对有效微生物菌群进行固定，可选择性地有提升效微生物菌种的活性，很大程度上提升各种高浓度，难降解的有机污水的处理效率，降低处理费用。现阶段，微生物吸附固定化技术处理污水的研究与引用主要集中在有机污水、重金属污水和氨氮污水的处理。

1.有机污水的处理

有机污水大多是在石化和焦煤行业的生产过程产生，这类有机污水含有酚类、醚类等毒害物质，严重危害生态环境。一般的微生物处理方法效率较低，这是因为有效降解这类物质的微生物世代周期较长，难以大量存在。利用竹炭固定化假单胞菌（Pseudomonas）用以降解壬基酚（NP），当满足温度为30℃、竹炭粒径为 35 目、pH 为 6-8 时微，生物生长最好，用该条件下制备的固定化微生物降解 NP，发现当 NP 浓度为 100mg L-1 时，竹炭固定菌对 NP 的降解量达到了 78.7%。如果作为固定化材料，对生物亲和性不高、孔隙太少，可将竹炭经过高温加热制成生物炭。生物炭不仅具有良好的生物亲和性，其吸附的污染物还可被微生物良好的吸收降解，提高对污染物的降解效率。而用用软木树皮和杨木制备的生物炭固定化微生物使其形成生物膜，处理污水中的环烷酸，去除率高达 87.0%。

2.重金属污水处理

重金属污水来自于电镀、冶金等行业，重金属污水对人体伤害很大，易引起各种重大疾病，同时也会严重破坏生态环境。微生物菌体吸附固定化技术在处理重金属污水上不仅具有高效、无二次污染等特性，还具有良好的经济效益。利用丝瓜瓤固定黄孢原毛平革菌体制成固定化菌剂，并用其吸附溶液中的 Cu2+、Zn2+、Pb2+，当吸附时间为 1小时、pH 为 6 时上述固定化菌剂对三种金属离子的吸附率分别为68.7%、39.6%、88.2%，与无载体的对照组相比吸附效率高 12%。利用丝瓜瓤固定化简青霉对 Pb2+、Cu2+进行吸附，发现当 pH 为 5.5、温度在 25-30℃之间时，固定化菌剂对 Pb2+、Cu2+的吸附效率最高，并利用 HCl 作为解吸剂对吸附有 Pb2+、Cu2+的固定化菌剂进行解吸，发现 Pb2+的解析率达到了 97.20%，Cu2+的解析率达到了 98.20%，在 5 次吸附-解吸实验后发现菌体依旧具有很强的吸附能力。这证明丝瓜瓤具有良好的生物亲和性和稳定性，具有良好的循环使用性能，是一种性能优异的吸附固定化载体。

3.氨氮污水处理

氨氮污水主要来源于化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等。氨氮排入自然水中易导致水中藻类及其他微生物大量繁殖，导致水中氧含量下降，水生生物缺氧死亡。利用芦苇生物炭、SA、PVA 等制成芦苇生物炭复合载体，吸附固定驯化过的活性污泥处理污水中的氨氮，当生物炭粒径越小越均匀，其对优势菌种的固定化效果越好，对氨氮污水的处理效果也越好。当降解时间为72小时时，氨氮降解率达到了 96.3%。

结束语

利用生物技术对污水进行处理，处理效果会比较好并且 可以控制，可以缓解水资源污染的危害，对环境进行保护。但是这种技术还需要有一定的发展，在使用成本以及微生物 的使用寿命上还有很大的发展空间，需要进行进一步的研究。但是随着时间以及科学技术的迅速发展，这一技术应该会应用的更加好。

参考文献

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