應(yīng)用微生物專題

1、固定化微生物技術(shù)在處理污水中的應(yīng)用固定化微生物技術(shù)在處理污水中的應(yīng)用摘要：綜述了固定化微生物技術(shù)的方法和所使用的載體，以及固定化微生物技術(shù)在處理污水包括工業(yè)廢水、生活污水和農(nóng)業(yè)污水中的研究進(jìn)展并做了展望關(guān)鍵詞：固定化微生物技術(shù)；方法；載體；應(yīng)用1.前言前言微生物固定化技術(shù)是生物工程中的一項新興技術(shù)，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(shù)。這種技術(shù)應(yīng)用于污水處理，有利于提高

2、生物反應(yīng)器內(nèi)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(yīng)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(yīng)速率快、耐毒害能力強(qiáng)、產(chǎn)物容易分離、能實現(xiàn)持續(xù)操作、可以大大提高生產(chǎn)能力等優(yōu)勢，因此近幾年固定化微生物技術(shù)得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)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?，F(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(jié)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(xì)胞和載體之間的靜電作用[1]，使微生物細(xì)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(jié)合的微生物數(shù)量有限，反應(yīng)穩(wěn)定性和反復(fù)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(xì)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(yīng)條件溫和，載體可反復(fù)利用。但結(jié)合不牢固，細(xì)胞易脫落；后者根據(jù)細(xì)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(xì)胞截流在水不溶性的凝膠聚合物孔隙的網(wǎng)絡(luò)空間中，通過聚合作用或者離子網(wǎng)絡(luò)形成，或通過沉淀作用，或改變?nèi)軇囟?、pH值使細(xì)胞截流。凝膠聚合物的網(wǎng)絡(luò)可以阻止

5、細(xì)胞的泄漏，同時能讓基質(zhì)滲入和產(chǎn)物擴(kuò)散出來。包埋法操作簡單，對細(xì)胞活性影響較小，制作的固定化細(xì)胞球的強(qiáng)度高，目前工業(yè)應(yīng)用上以凝膠包埋法固定細(xì)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(xué)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(jìn)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(xì)胞與載體結(jié)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(jié)合法共

6、價結(jié)合法是先將菌體活化后，然后利用微生物細(xì)胞表面功能團(tuán)（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(qiáng)且降解難度大，是嚴(yán)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(jié)果表明最佳固定條件為：海藻酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?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(xì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為1300mgL的苯酚溶液，固定化細(xì)胞重復(fù)利用8次苯酚降解率仍可達(dá)到96.8%，該固定化細(xì)胞降酚性能優(yōu)于游離細(xì)胞。這項研究為該細(xì)菌進(jìn)一步應(yīng)用于含酚工業(yè)廢水處理提供了可能。LoiselleSA[9]將固定化細(xì)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(xì)胞對苯酚的耐受力有大幅度提高，游離細(xì)胞降酚能力卻受到苯酚抑制。3.2固定化微生物技術(shù)在處

8、理生活污水中的應(yīng)用研究固定化微生物技術(shù)在處理生活污水中的應(yīng)用研究隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化的快速發(fā)展，城市化所帶來的負(fù)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(yán)重影響了人們居住的環(huán)境。對固定化為生物技術(shù)在處理城市污水中的研究也取得了一定的進(jìn)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(jié)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(zhì)量比例、溫度。得出了pH值為8.0、固定化顆粒與污水的質(zhì)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(jìn)行比較。結(jié)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(jìn)行合成廢水的脫氮試驗，其結(jié)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(shù)在處理農(nóng)業(yè)污

11、染中的應(yīng)用研究固定化微生物技術(shù)在處理農(nóng)業(yè)污染中的應(yīng)用研究農(nóng)業(yè)廢水也是當(dāng)今環(huán)境處理所面臨的一大難題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量的使用化學(xué)肥料和農(nóng)藥，這些肥料和農(nóng)藥進(jìn)入水中嚴(yán)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(jìn)行農(nóng)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(qiáng)化SBR對甲苯胺模擬廢水進(jìn)行處理，通過實驗，結(jié)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(yīng)器的處理效率。張麗青，