固定化微生物技术在废水处理的应用(2)

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1 固定化微生物技术概述

20世纪70年代固定化酶技术的发展为固定化微生物技术的形成提供了基础。固定化微生物技术是通过物理或化学方法将筛选出的微生物固定在特定的载体上，并且能够使其大量存在且保持一定的生物活性，在适宜条件下能够快速生长增殖的生物技术[1]。这种技术应用于废水处理，有利于提高微生物（尤其是特殊功能的微生物）的浓度，加大了微生物对不利环境的抵抗力，使废水处理更高效。同时这种利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法称为“生物增效”。

1.1 固定化微生物处理方法

固定化微生物技术包含多种方法，如吸附固化法、包埋固化法、交联固化法、自身固化法、化学共价法、复合固化法等。其中，交联法、包埋法与吸附法是最常采用的几种方法。

1.1.1 吸附法固定化

吸附法对废水中微生物的处理原理是利用微生物本身具有的可吸附性作用，能够吸附到固体和细胞表面，以及载体与微生物之间存在的范德华力，使微生物吸附在载体之上，进而达到固化作用[2]。吸附法有离子吸附和物理吸附两种形式，离子吸附是指在解离条件下，微生物受静电力作用而被吸附在具有相反电荷的交联试剂上。而物理吸附则指借助生物活性炭、硅胶等具有高强吸附力物质将微生物吸附到其表面而使其固化的一种吸附形式。在废水处理中，吸附法也是一种常见方法，具有便于控制，易于操作，对微生物活性影响小，反应条件温和等优点。缺点是微生物结合度弱，固化程度受载体限制，易从载体上脱离，降低废水处理效率。一般情况下吸附剂和包埋剂联合使用效果更加明显。宋志文等[3]采用物理吸附的方法，筛选出能够降解甲醇的细菌，在pH值为7~8，温度20~30℃条件下可用于甲醇的深度净化。

1.1.2 包埋法固定化

包埋法固定化是固定化微生物技术在废水处理中最常采用的一种固化方法，而常用包埋法有聚丙烯酰胺包埋法、海藻酸钙凝胶包埋法等。这种方法对废水处理的基本原理是用半透明凝胶膜或聚合物将微生物细胞包埋在内，使微生物细胞在膜内经扩散至多孔的载体内部，这种多孔的载体和凝胶膜只允许小分子物质及其代谢产物通过，因而微生物就被分离出来。包埋法处理废水的优点主要体现在操作简单容易，毒性小，易于液态化，对微生物活性影响小，制备出的固定化小球具有较高强度等。就目前该方法在废水处理中的应用效果与研究成果来说，其被认为是一种研究最深入、采用最多的一种固定化微生物技术。Lin等[4]采用粉末活性炭吸附剂和海藻酸钙联合包埋固定phanerochate chrysosporium菌，用于降解五氯酚产生理想的效果。