應用微生物專題

1、固定化微生物技術在處理污水中的應用固定化微生物技術在處理污水中的應用摘要：綜述了固定化微生物技術的方法和所使用的載體，以及固定化微生物技術在處理污水包括工業(yè)廢水、生活污水和農業(yè)污水中的研究進展并做了展望關鍵詞：固定化微生物技術；方法；載體；應用1.前言前言微生物固定化技術是生物工程中的一項新興技術，是將特選的微生物固定在選證的載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠大量、快速增殖的生物技術。這種技術應用于污水處理，有利于提高

2、生物反應器內微生物（特別是特殊功能的微生物）的濃度，有利于微生物抵抗不利環(huán)境的影響，有利于反應后的固液分離，縮短處理所需的時間。微生物被固定化后具有密度高、反應速率快、耐毒害能力強、產物容易分離、能實現(xiàn)持續(xù)操作、可以大大提高生產能力等優(yōu)勢，因此近幾年固定化微生物技術得到了迅速發(fā)展和廣泛應用。2.固定化微生物的方法及載體固定化微生物的方法及載體2.1微生物固定的方法微生物固定的方法目前，微生物固定化的方法有很多種，所固定微生物種類的不同固

3、定化方法也不一樣。現(xiàn)常用的固定化方法主要有四種：吸附法、包埋法、交聯(lián)法和共價結合法。2.1.1吸附法吸附法是傳統(tǒng)的微生物固定的方法，它的原理是帶電的微生物細胞和載體之間的靜電作用[1]，使微生物細胞吸附在載體上使其固定的方法。這種方法操作簡單，對微生物活力影響小，但所結合的微生物數(shù)量有限，反應穩(wěn)定性和反復使用性差。吸附法可分為物理吸附法和離子吸附法。前者是使用具有高度吸附能力的硅膠、活性炭、多孔玻璃和纖維素等吸附劑將細胞吸附到固定載體表

4、面，這是最古老的方法。操作簡單，反應條件溫和，載體可反復利用。但結合不牢固，細胞易脫落；后者根據(jù)細胞在解離狀態(tài)下在靜電引力（即離子鍵合作用）的作用下而固著于帶有相異電荷的離子交換劑上，如DEAE纖維素、DEAEsephadex、CM纖維素等。2.1.2包埋法包埋法的原理[2]是將微生物細胞截流在水不溶性的凝膠聚合物孔隙的網絡空間中，通過聚合作用或者離子網絡形成，或通過沉淀作用，或改變溶劑、溫度、pH值使細胞截流。凝膠聚合物的網絡可以阻止

5、細胞的泄漏，同時能讓基質滲入和產物擴散出來。包埋法操作簡單，對細胞活性影響較小，制作的固定化細胞球的強度高，目前工業(yè)應用上以凝膠包埋法固定細胞最為廣泛。2.1.3交聯(lián)法交聯(lián)法又稱為無載體固定化法，可分為化學交聯(lián)法和物理交聯(lián)法。其中物理交聯(lián)法是利用微生物自身作用進行微生物固定化的方法，即所謂的自身固定化[3]。此法制備的細胞與載體結合緊密，但制備麻煩，活力損失較大，常用的交聯(lián)劑有戊二醛、甲苯二異氰酸酯、雙偶氮聯(lián)苯等。2.1.4共價結合法共

6、價結合法是先將菌體活化后，然后利用微生物細胞表面功能團（如氨苯酚廣泛存在于石油、肥料、橡膠、制革、造紙等多種工業(yè)廢水中，毒性強且降解難度大，是嚴格控制的污染物。袁利娟，姜立春[5]等海藻酸鈉作為載體固定降酚菌株Bacillussp.JY01，結果表明最佳固定條件為：海藻酸鈉質量分數(shù)3%菌液量，海藻酸鈉水溶液體積比4:30、氯化鈣含量為3%、鈣化交聯(lián)時間8h；固定化細胞降解苯酚的最適溫度是32℃，最適pH值范圍為7.0~7.5，最適條件下

7、能高效降解質量分數(shù)為1300mgL的苯酚溶液，固定化細胞重復利用8次苯酚降解率仍可達到96.8%，該固定化細胞降酚性能優(yōu)于游離細胞。這項研究為該細菌進一步應用于含酚工業(yè)廢水處理提供了可能。LoiselleSA[9]將固定化細胞和與之菌量相等的菌懸液分別接種于不同苯酚濃度的模擬廢水中，于pH7.0、30℃、150rmin條件下培養(yǎng)24h，表明，固定化細胞對苯酚的耐受力有大幅度提高，游離細胞降酚能力卻受到苯酚抑制。3.2固定化微生物技術在處

8、理生活污水中的應用研究固定化微生物技術在處理生活污水中的應用研究隨著經濟的發(fā)展和城市化的快速發(fā)展，城市化所帶來的負面影響也逐步顯現(xiàn)，城市人口的急劇增長伴隨著大量生活污水的出現(xiàn)，嚴重影響了人們居住的環(huán)境。對固定化為生物技術在處理城市污水中的研究也取得了一定的進展。唐鳳舞，樊華[10]采用海藻酸鈉和聚乙烯醇作為包埋材料，以氯化鈣和飽和硼酸的混合溶液作為交聯(lián)劑，包埋了富集培養(yǎng)后的活性污泥，并做成固定化小球。用包埋顆粒作城市污水的COD去除實驗

9、，確定影響因素。實驗結果表明，各因素對COD去除率的影響程度分別為：pH值、固定化顆粒與污水的質量比例、溫度。得出了pH值為8.0、固定化顆粒與污水的質量比例為16%、溫度為25℃是最佳的工藝條件。吳云海，吳云影[11]等]利用生物活性炭(BAC)、海藻酸鈣包埋微生物(IM)和包埋生物活性炭(IBAC)處理生活污水中的NH4N、PO43、CODcr，對種方法的去除效果進行比較。結果表明，海藻酸鈣包埋生物活性炭(IBAC)對NH4N、PO

10、43、CODcr的去除率均較高，最高去除率分別為88.08%、87.26%、89.25%。IonatoE[12]等用聚丙烯酸胺包埋法固定硝化菌和脫氮菌，用好氧硝化與厭氧反硝化兩段工藝進行合成廢水的脫氮試驗，其結果表明：與懸浮生物法相比，低溫下硝化速度加快了67倍，約為0.5kg(m3.d)；脫氮速率提高了3倍，約為l.5kg（m3.d）；停留時間由原來的7h縮短為4h，即處理裝置容積可減少約50%左右。3.3固定化微生物技術在處理農業(yè)污

11、染中的應用研究固定化微生物技術在處理農業(yè)污染中的應用研究農業(yè)廢水也是當今環(huán)境處理所面臨的一大難題，農業(yè)生產中大量的使用化學肥料和農藥，這些肥料和農藥進入水中嚴重的威脅人類和其他生物的安全。因此利用固定化微生物進行農業(yè)污水處理的研究顯得十分重要。張波，陳金龍[13]等采用新型固定化載體大孔吸附樹脂X5固定化微生物強化SBR對甲苯胺模擬廢水進行處理，通過實驗，結果表明通過投加大孔吸附樹脂X5固定化微生物可以有效提高反應器的處理效率。張麗青，