微生物固定化技術(shù)在含鋅廢水處理中的應(yīng)用研究綜述

夏陽 李山

摘要 隨著我國工業(yè)化進度不斷完善和發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了的廢棄物越來越多，諸多的廢棄物的大量排放，對環(huán)境產(chǎn)生了不可低估的危害，文章結(jié)合含鋅廢水處理過程中所選用的微生物固定化技術(shù)進行了闡述和分析，主要介紹了微生物固定化技術(shù)的分類和微生物固定化技術(shù)載體的選擇以及對微生物固定化技術(shù)在含鋅廢水處理中的應(yīng)用進行了大量的研究與探討。

關(guān)鍵詞 微生物固定化技術(shù)；含鋅廢水；環(huán)境監(jiān)測

中圖分類號X7 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0109-02

在工業(yè)制造行業(yè)，污水難處理，污水處理成本居高不下等難題一直是制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。市場上迫切需要一種高效、可靠、低廉、實用的污水處理新技術(shù)。當前，國內(nèi)外在處理廢水的問題上各自處理手段都有所不同，就含鋅廢水的處理而言，主要有兩種方法應(yīng)用比較廣泛一些，它們是生物法和物化法，由于鋅在不同的溶液中所存在的形態(tài)也不一樣，在具體的實際工作中所選用的方式也是有著本質(zhì)上的區(qū)別。通常情況都是利用化學方法，將鋅離子逐漸置換出來，以重金屬化合物的形態(tài)沉淀，從而使鋅離子從廢水中脫離出來，最常選用方法有離子交換法、化學沉淀法以及吸附法等；還有一種方法就是在保證廢水中的重金屬化學形態(tài)不改變的條件下進行分離和濃縮，常見的方法有電滲析法、蒸發(fā)濃縮法、反滲透法。從上個世紀末期開始，一些發(fā)達的國家致力研究微生物法進行含鋅廢水處理，很多方法已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

1 微生物固定化技術(shù)分析

1.1 載體結(jié)合法

又稱吸附法，是利用化學或離子結(jié)合、物理吸附，通過微生物的逐步被吸附到載體上而形成固定處理的一種方法。載體結(jié)合法中最常見到的載體有多孔磚、硅藻土、石英砂、聚氨醋泡沫、活性炭、多孔陶瓷和大孔樹脂等。載體結(jié)合法操作相對比較簡單，而且處理環(huán)境要求也比較單一，在整個微生物固定當中對細胞活性保護有著有力的保證，所以載體結(jié)合法的應(yīng)用屬于最常見的一種處理方式。不過可以選擇固定的微生物種類有限，所以在載體以及吸附面上都受到了制約，整個系統(tǒng)的反復(fù)性和穩(wěn)定性都相對比較差，這就產(chǎn)生了引入親水和疏水的配位體之后而研發(fā)制成的載體衍生物。

1.2 共價結(jié)合法

共價結(jié)合法屬于酶表面功能團或微生物細胞與固相表面支持物的反應(yīng)基團中間所形成的一種化學共價鍵，利用這種化學共價鍵的鏈接固定了酶或微生物細胞。通過這種方法處理的酶或細胞與載體之間的連接鍵是相當?shù)睦喂?，在一般情況下都不能脫落，兩者之間是緊密結(jié)合的，共價結(jié)合法處理穩(wěn)定性相對較高，不過基團在結(jié)合的過程中反應(yīng)比較劇烈，所以對控制的條件就相當?shù)目量桃恍?/p>

1.3 包埋固定化法

包埋法是通過微生物細胞的逐漸擴散慢慢進入到多孔性的載體之內(nèi)，或者是在形成高聚物凝膠的過程中，把細胞包埋在高聚物凝膠之中，只有一些小分子物質(zhì)和代謝反應(yīng)的一些產(chǎn)物能夠通過和進入這種凝膠膜中，而顆粒較大的微生物細胞是完全不能通過的。包埋固定化法最常見的載體包括聚丙烯酞胺(ACAM)、聚乙烯乙二醇(PEG)、海藻酸鈣、聚乙烯醇(PVA)、瓊脂、光硬化性樹脂、角叉藻聚糖幾種等。包埋固定化法操作比較簡單，它的優(yōu)點就是能夠保持整個多酶的系統(tǒng)，對微生物細胞的活性干擾力比較少，制作出強度比較高的一種固定化微球。不過包埋材料很多時候能夠影響和阻礙氧和底物之間的擴散，包埋固定化法只能適合一些小分子的底物。

1.4 交聯(lián)固定化法

交聯(lián)法是通過對多功能或雙功能試劑，使酶表面和細胞的反應(yīng)基團直接發(fā)生一系列的反應(yīng)，讓微生物菌體住結(jié)成網(wǎng)，利用這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)固定化酶或細胞。通常情況都是選用的交聯(lián)劑包括雙重氮聯(lián)苯胺、戊二醛、乙烯一馬來酸酐共聚物、甲苯二異氰酸酯等物質(zhì)。因為交聯(lián)固定法化學整個反應(yīng)都是相當?shù)募ち遥瑥亩鴩乐氐慕档土怂形⑸锩傅幕钚?，再加上交?lián)固定化法所選用的交聯(lián)劑都是比較貴重的材料，所以工業(yè)中對交聯(lián)固定化法并不看好，交聯(lián)固定化法在實際工作中收到了價格等諸多因素的制約。

2 微生物固定化的載體分析

目前最常用的載體主要有：人工合成有機載體類、天然有機載體類、無機載體類等幾種。在工業(yè)廢水的凈化處理當中，固定化微生物技術(shù)在選用載體的時候有著一些硬性的要求，一般而言，微生物固定化過程較為理想的載體必須要滿足一些幾點：確保良好的傳質(zhì)性能，要有很好的透光性和透氣性；所選載體一定要符合對微生物細胞無傷害、無毒性；不易被其他的微生物所分解，所以性質(zhì)的穩(wěn)定也很重要，同時還要能夠耐受破裂和破壞；盡量選擇一些強度比較高，壽命比較長的載體；最后還要有低廉的價格，這樣才能為開拓市場打下良好的前提。

3 微生物固定化技術(shù)處理含鋅廢水應(yīng)用研究

3.1 固定化微生物反應(yīng)器

當前，固定化微生物反應(yīng)器通常都是分為兩個類型，一種是混合種群固定化反應(yīng)器，另一種是純種固定化反應(yīng)器?；旌戏N群在固定化生物反應(yīng)器處理含鋅廢水的時候，一般都是通過合理控制具體的反應(yīng)器營養(yǎng)結(jié)構(gòu)、控制反應(yīng)器的實際水力流態(tài)、投加一些必要的核心物質(zhì)，從而讓微生物自身實現(xiàn)固定化，比如污泥的顆?；纬傻鹊取９こ躺贤ǔＫ鶓?yīng)用的這種反應(yīng)器有AF、ABR、UASB、EGSB、IC、AFB等一些生物處理的工藝，這里面通常都是以高效厭氧反應(yīng)器為主。純種的固定化微生物反應(yīng)器都是通過對單一種群微生物細胞作為整個生物活性的具體物質(zhì)，用所選擇的特殊種類作為具體的載體、利用不同的化學方法將其固定，從而實現(xiàn)了對廢水中一些重金屬污染物的降解和分類。利用人工純化的形式篩選，同時富集了特定的微生物種群，采用化學或物理的形式將其具體固定，適用于處理一些富含有特定重金屬污染物質(zhì)的工業(yè)廢水。

3.2 SRB固定化技術(shù)在含鋅廢水處理中的應(yīng)用

內(nèi)聚營養(yǎng)源SRB污泥固定化新技術(shù)除具有一般固定化技術(shù)的優(yōu)勢外，采用SRB污泥固定與有機營養(yǎng)源內(nèi)聚技術(shù)，使營養(yǎng)源得到充分利用而不進入廢水中，避免在處理含鋅廢水過程中，由于外加有機營養(yǎng)物降解不完全而產(chǎn)生有機廢水污染的問題。在獲得SRB占優(yōu)污泥的基礎(chǔ)上，采用固定化技術(shù)將SRB高效污泥包埋固定，并進行營養(yǎng)源內(nèi)聚，以期得到內(nèi)聚營養(yǎng)源的SRB包埋污泥顆粒。

參考文獻

[1]王里奧，崔志強，錢宗琴，等.微生物固定化的發(fā)展及在廢水處理中的應(yīng)用[J].重慶大學學報，2O10，27(3)：125-129.

[2]張蕾，段連生.微生物固定化技術(shù)在廢水處理中應(yīng)用的研究進展[J].湖北第二師范學院學報，2009，26(2)：39-42.