微生物吸附固定化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用研究

王正

摘?要：改革開放促使國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，但在追求經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視并不夠，這也導(dǎo)致環(huán)境污染和生態(tài)破壞則呈急劇蔓延之勢(shì)，其中水資源受到污染是一個(gè)非常重要的方面。人類不能以犧牲環(huán)境為代價(jià)去求得發(fā)展，不能用今天的發(fā)展損害明天的發(fā)展。如何簡(jiǎn)化污水處理過程，提高污水處理效率，改善污水處理環(huán)境，快速獲取優(yōu)良水質(zhì)，不引發(fā)二次污染是非常必要的。本文僅對(duì)微生物吸附固定化技術(shù)處理污水這種方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：微生物;吸附;固定化;污水;處理;應(yīng)用

污水的處理從最初大自然的凈化能力到現(xiàn)階段必須建設(shè)污水處理設(shè)施，運(yùn)用污水處理技術(shù)，才能盡可能的遏止水環(huán)境的污染。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，污水變得更加復(fù)雜，有生活污水，工業(yè)污水，導(dǎo)致污水中有機(jī)物含量高，成分復(fù)雜，因此，其治理目標(biāo)主要是去除有機(jī)污染物、懸浮物及化學(xué)污染物。

一、為何選擇微生物吸附固定化技術(shù)處理污水

微生物吸附固定化技術(shù)是將游離微生物固定在載體上，使微生物與污水分割開，在特定內(nèi)空間內(nèi)高密度富集，使得被污染的水體中游離微生物細(xì)胞成為有機(jī)雜質(zhì)的強(qiáng)力吸附劑，是污水處理需求的一種新型生物處理技術(shù)。通過固定化后的微生物密集度高、活性強(qiáng)，對(duì)不同種類的污水，對(duì)所處環(huán)境的溫度、酸堿度、鹽度的濃度的適應(yīng)性都有較大的提升，同時(shí)，也能提升固液分離的速度，提高毒害物質(zhì)的抵抗力，還可以連續(xù)重復(fù)利用?，F(xiàn)階段的研究實(shí)踐表明。采用微生物吸附固定化技術(shù)，可以固定一種或聯(lián)合固定多種優(yōu)勢(shì)功能菌群，且沒有二級(jí)污染。

固定化微生物技術(shù)可大致分為三類：吸附法、交聯(lián)法和包埋法，其中，交聯(lián)法因?yàn)榻宦?lián)劑價(jià)格昂貴，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，雖然材料低廉，但機(jī)械強(qiáng)度低、可降解性差，十分容易造成二次污染，因此也不做為優(yōu)質(zhì)選擇項(xiàng)。吸附法通常采用的載體材料為天然載體材料，獲取容易，不會(huì)造成污染，因此微生物菌體吸附固定化技術(shù)成為研究人員重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。

二、微生物吸附固定化技術(shù)吸附材料的選擇與開發(fā)

固定化載體為微生物提供一個(gè)適宜生存的微環(huán)境，固定載體的選擇至關(guān)重要。不同的載體處理效果會(huì)有所不同。在選擇吸附固定的載體時(shí)，對(duì)載體結(jié)構(gòu)、表面積孔隙大小、機(jī)械強(qiáng)度等因素都需要考慮?，F(xiàn)如今對(duì)吸附法所用載體材料分為天然材料和改性材料。其中，天然材料就是無需加工的自然產(chǎn)物，比如絲瓜瓤、植物秸稈等都是易獲取，無毒、無害，可為微生物提供碳源的材料。但天然材料不能直接用進(jìn)行固定化，需進(jìn)行改良。因?yàn)槲唇?jīng)處理的天然材料其吸附能力弱、生物親和性不足。改性材料是對(duì)天然材料進(jìn)行改性，通過將天然材料殼聚糖、氫氧化鈉、硅烷偶聯(lián)劑、過氧化氫等作為單獨(dú)或復(fù)配改性劑，以提高載體的吸附效果。改性后的天然材料會(huì)發(fā)生明顯變化，相比天然材料上含氧官能團(tuán)數(shù)量、比表面積、孔比容積等都有很大提升，從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術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

微生物吸附固定化技術(shù)用于污水處理，能有針對(duì)性地對(duì)有效微生物菌群進(jìn)行固定，可選擇性地有提升效微生物菌種的活性，很大程度上提升各種高濃度，難降解的有機(jī)污水的處理效率，降低處理費(fèi)用?，F(xiàn)階段，微生物吸附固定化技術(shù)處理污水的研究與引用主要集中在有機(jī)污水、重金屬污水和氨氮污水的處理。

1.有機(jī)污水的處理

有機(jī)污水大多是在石化和焦煤行業(yè)的生產(chǎn)過程產(chǎn)生，這類有機(jī)污水含有酚類、醚類等毒害物質(zhì)，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境。一般的微生物處理方法效率較低，這是因?yàn)橛行Ы到膺@類物質(zhì)的微生物世代周期較長(zhǎng)，難以大量存在。利用竹炭固定化假單胞菌（Pseudomonas）用以降解壬基酚（NP），當(dāng)滿足溫度為30℃、竹炭粒徑為 35 目、pH 為 6-8 時(shí)微，生物生長(zhǎng)最好，用該條件下制備的固定化微生物降解 NP，發(fā)現(xiàn)當(dāng) NP 濃度為 100mg L-1 時(shí)，竹炭固定菌對(duì) NP 的降解量達(dá)到了 78.7%。如果作為固定化材料，對(duì)生物親和性不高、孔隙太少，可將竹炭經(jīng)過高溫加熱制成生物炭。生物炭不僅具有良好的生物親和性，其吸附的污染物還可被微生物良好的吸收降解，提高對(duì)污染物的降解效率。而用用軟木樹皮和楊木制備的生物炭固定化微生物使其形成生物膜，處理污水中的環(huán)烷酸，去除率高達(dá) 87.0%。

2.重金屬污水處理

重金屬污水來自于電鍍、冶金等行業(yè)，重金屬污水對(duì)人體傷害很大，易引起各種重大疾病，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。微生物菌體吸附固定化技術(shù)在處理重金屬污水上不僅具有高效、無二次污染等特性，還具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。利用絲瓜瓤固定黃孢原毛平革菌體制成固定化菌劑，并用其吸附溶液中的 Cu2+、Zn2+、Pb2+，當(dāng)吸附時(shí)間為 1小時(shí)、pH 為 6 時(shí)上述固定化菌劑對(duì)三種金屬離子的吸附率分別為68.7%、39.6%、88.2%，與無載體的對(duì)照組相比吸附效率高 12%。利用絲瓜瓤固定化簡(jiǎn)青霉對(duì) Pb2+、Cu2+進(jìn)行吸附，發(fā)現(xiàn)當(dāng) pH 為 5.5、溫度在 25-30℃之間時(shí)，固定化菌劑對(duì) Pb2+、Cu2+的吸附效率最高，并利用 HCl 作為解吸劑對(duì)吸附有 Pb2+、Cu2+的固定化菌劑進(jìn)行解吸，發(fā)現(xiàn) Pb2+的解析率達(dá)到了 97.20%，Cu2+的解析率達(dá)到了 98.20%，在 5 次吸附-解吸實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)菌體依舊具有很強(qiáng)的吸附能力。這證明絲瓜瓤具有良好的生物親和性和穩(wěn)定性，具有良好的循環(huán)使用性能，是一種性能優(yōu)異的吸附固定化載體。

3.氨氮污水處理

氨氮污水主要來源于化肥、焦化、石化、制藥、食品、垃圾填埋場(chǎng)等。氨氮排入自然水中易導(dǎo)致水中藻類及其他微生物大量繁殖，導(dǎo)致水中氧含量下降，水生生物缺氧死亡。利用蘆葦生物炭、SA、PVA 等制成蘆葦生物炭復(fù)合載體，吸附固定馴化過的活性污泥處理污水中的氨氮，當(dāng)生物炭粒徑越小越均勻，其對(duì)優(yōu)勢(shì)菌種的固定化效果越好，對(duì)氨氮污水的處理效果也越好。當(dāng)降解時(shí)間為72小時(shí)時(shí)，氨氮降解率達(dá)到了 96.3%。

結(jié)束語

利用生物技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行處理，處理效果會(huì)比較好并且 可以控制，可以緩解水資源污染的危害，對(duì)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。但是這種技術(shù)還需要有一定的發(fā)展，在使用成本以及微生物 的使用壽命上還有很大的發(fā)展空間，需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。但是隨著時(shí)間以及科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，這一技術(shù)應(yīng)該會(huì)應(yīng)用的更加好。

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