微生物固定化技术在含锌废水处理中的应用研究综述

夏阳 李山

摘要 随着我国工业化进度不断完善和发展，在工业生产过程中出现了的废弃物越来越多，诸多的废弃物的大量排放，对环境产生了不可低估的危害，文章结合含锌废水处理过程中所选用的微生物固定化技术进行了阐述和分析，主要介绍了微生物固定化技术的分类和微生物固定化技术载体的选择以及对微生物固定化技术在含锌废水处理中的应用进行了大量的研究与探讨。

关键词 微生物固定化技术；含锌废水；环境监测

中图分类号X7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0109-02

在工业制造行业，污水难处理，污水处理成本居高不下等难题一直是制约行业发展的瓶颈。市场上迫切需要一种高效、可靠、低廉、实用的污水处理新技术。当前，国内外在处理废水的问题上各自处理手段都有所不同，就含锌废水的处理而言，主要有两种方法应用比较广泛一些，它们是生物法和物化法，由于锌在不同的溶液中所存在的形态也不一样，在具体的实际工作中所选用的方式也是有着本质上的区别。通常情况都是利用化学方法，将锌离子逐渐置换出来，以重金属化合物的形态沉淀，从而使锌离子从废水中脱离出来，最常选用方法有离子交换法、化学沉淀法以及吸附法等；还有一种方法就是在保证废水中的重金属化学形态不改变的条件下进行分离和浓缩，常见的方法有电渗析法、蒸发浓缩法、反渗透法。从上个世纪末期开始，一些发达的国家致力研究微生物法进行含锌废水处理，很多方法已经得到了广泛的应用。

1 微生物固定化技术分析

1.1 载体结合法

又称吸附法，是利用化学或离子结合、物理吸附，通过微生物的逐步被吸附到载体上而形成固定处理的一种方法。载体结合法中最常见到的载体有多孔砖、硅藻土、石英砂、聚氨醋泡沫、活性炭、多孔陶瓷和大孔树脂等。载体结合法操作相对比较简单，而且处理环境要求也比较单一，在整个微生物固定当中对细胞活性保护有着有力的保证，所以载体结合法的应用属于最常见的一种处理方式。不过可以选择固定的微生物种类有限，所以在载体以及吸附面上都受到了制约，整个系统的反复性和稳定性都相对比较差，这就产生了引入亲水和疏水的配位体之后而研发制成的载体衍生物。

1.2 共价结合法

共价结合法属于酶表面功能团或微生物细胞与固相表面支持物的反应基团中间所形成的一种化学共价键，利用这种化学共价键的链接固定了酶或微生物细胞。通过这种方法处理的酶或细胞与载体之间的连接键是相当的牢固，在一般情况下都不能脱落，两者之间是紧密结合的，共价结合法处理稳定性相对较高，不过基团在结合的过程中反应比较剧烈，所以对控制的条件就相当的苛刻一些。

1.3 包埋固定化法

包埋法是通过微生物细胞的逐渐扩散慢慢进入到多孔性的载体之内，或者是在形成高聚物凝胶的过程中，把细胞包埋在高聚物凝胶之中，只有一些小分子物质和代谢反应的一些产物能够通过和进入这种凝胶膜中，而颗粒较大的微生物细胞是完全不能通过的。包埋固定化法最常见的载体包括聚丙烯酞胺(ACAM)、聚乙烯乙二醇(PEG)、海藻酸钙、聚乙烯醇(PVA)、琼脂、光硬化性树脂、角叉藻聚糖几种等。包埋固定化法操作比较简单，它的优点就是能够保持整个多酶的系统，对微生物细胞的活性干扰力比较少，制作出强度比较高的一种固定化微球。不过包埋材料很多时候能够影响和阻碍氧和底物之间的扩散，包埋固定化法只能适合一些小分子的底物。

1.4 交联固定化法

交联法是通过对多功能或双功能试剂，使酶表面和细胞的反应基团直接发生一系列的反应，让微生物菌体住结成网，利用这种网状结构固定化酶或细胞。通常情况都是选用的交联剂包括双重氮联苯胺、戊二醛、乙烯一马来酸酐共聚物、甲苯二异氰酸酯等物质。因为交联固定法化学整个反应都是相当的激烈，从而严重的降低了所有微生物酶的活性，再加上交联固定化法所选用的交联剂都是比较贵重的材料，所以工业中对交联固定化法并不看好，交联固定化法在实际工作中收到了价格等诸多因素的制约。

2 微生物固定化的载体分析

目前最常用的载体主要有：人工合成有机载体类、天然有机载体类、无机载体类等几种。在工业废水的净化处理当中，固定化微生物技术在选用载体的时候有着一些硬性的要求，一般而言，微生物固定化过程较为理想的载体必须要满足一些几点：确保良好的传质性能，要有很好的透光性和透气性；所选载体一定要符合对微生物细胞无伤害、无毒性；不易被其他的微生物所分解，所以性质的稳定也很重要，同时还要能够耐受破裂和破坏；尽量选择一些强度比较高，寿命比较长的载体；最后还要有低廉的价格，这样才能为开拓市场打下良好的前提。

3 微生物固定化技术处理含锌废水应用研究

3.1 固定化微生物反应器

当前，固定化微生物反应器通常都是分为两个类型，一种是混合种群固定化反应器，另一种是纯种固定化反应器。混合种群在固定化生物反应器处理含锌废水的时候，一般都是通过合理控制具体的反应器营养结构、控制反应器的实际水力流态、投加一些必要的核心物质，从而让微生物自身实现固定化，比如污泥的颗粒化形成等等。工程上通常所应用的这种反应器有AF、ABR、UASB、EGSB、IC、AFB等一些生物处理的工艺，这里面通常都是以高效厌氧反应器为主。纯种的固定化微生物反应器都是通过对单一种群微生物细胞作为整个生物活性的具体物质，用所选择的特殊种类作为具体的载体、利用不同的化学方法将其固定，从而实现了对废水中一些重金属污染物的降解和分类。利用人工纯化的形式筛选，同时富集了特定的微生物种群，采用化学或物理的形式将其具体固定，适用于处理一些富含有特定重金属污染物质的工业废水。

3.2 SRB固定化技术在含锌废水处理中的应用

内聚营养源SRB污泥固定化新技术除具有一般固定化技术的优势外，采用SRB污泥固定与有机营养源内聚技术，使营养源得到充分利用而不进入废水中，避免在处理含锌废水过程中，由于外加有机营养物降解不完全而产生有机废水污染的问题。在获得SRB占优污泥的基础上，采用固定化技术将SRB高效污泥包埋固定，并进行营养源内聚，以期得到内聚营养源的SRB包埋污泥颗粒。

参考文献

[1]王里奥，崔志强，钱宗琴，等.微生物固定化的发展及在废水处理中的应用[J].重庆大学学报，2O10，27(3)：125-129.

[2]张蕾，段连生.微生物固定化技术在废水处理中应用的研究进展[J].湖北第二师范学院学报，2009，26(2)：39-42.