固定化微生物技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用

盧建昌

【摘 要】紡織印染廢水是中國(guó)最主要的工業(yè)廢水污染源之一，因其廢水中含有大量難降解物質(zhì)，一直以來(lái)都是工業(yè)污水治理的難點(diǎn)。而固定化微生物技術(shù)具有的高效、穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，使其在印染廢水處理中具有重要的作用。論文介紹了固定化微生物技術(shù)原理及其在印染廢水處理的研究進(jìn)展。

【Abstract】Textile printing and dyeing wastewater is one of the most important sources of industrial wastewater pollution in China. Because the wastewater contains a large number of refractory substances， it has been a difficult point in industrial wastewater treatment. The immobilized microorganism technology has many advantages， such as high efficiency， stability， adaptability and so on， and these characters makes it played an important role in the treatment of printing and dyeing wastewater. This paper introduces the principle of immobilized microorganism technology and its research progress in the treatment of printing and dyeing.

【關(guān)鍵詞】固定化微生物技術(shù)；印染廢水；應(yīng)用

【Keywords】immobilized microorganism technology； dyeing wastewater treatment； application

【中圖分類號(hào)】R139+.1 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0142-02

1 固定化微生物技術(shù)的發(fā)展和意義

紡織染整工業(yè)作為我國(guó)傳統(tǒng)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，為我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，同時(shí)也帶來(lái)嚴(yán)重環(huán)境污染問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)紡織染整工業(yè)每天產(chǎn)生的廢水量約為每天排放量為3×106～4×106m3。隨著紡織染整工業(yè)的高速發(fā)展，一方面廢水的產(chǎn)生量也在逐年增加，另一方面由于新工藝、新技術(shù)及染料助劑的更新等，印染廢水的水質(zhì)變得越發(fā)復(fù)雜，增加了其處理難度。以目前印染廢水的處理方法來(lái)看，可以分為兩個(gè)大類，一類是物理化學(xué)方法，另一類是生物方法，其中以生化方式為主。

固定化微生物技術(shù)自20世紀(jì)60年代產(chǎn)生以來(lái)，以其具有的高效、穩(wěn)定、耐毒性等特點(diǎn)受到各方研究人員青睞，從國(guó)內(nèi)外的研究表明，固定化微生物技術(shù)已被運(yùn)用于環(huán)境修復(fù)、食品工業(yè)、化學(xué)分析、能源開發(fā)、醫(yī)學(xué)和制藥等多種領(lǐng)域。其中，固定化微生物技術(shù)在污水處理中已由實(shí)驗(yàn)階段向工程應(yīng)用方面發(fā)展。國(guó)內(nèi)外研究固定化微生物技術(shù)對(duì)于印染廢水的作用，通過不斷培養(yǎng)合適的菌種，組成高效的廢水處理系統(tǒng)，實(shí)踐證明，這種處理方法的效果是比較好的，具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。

2 微生物的固定化方法

固定化微生物技術(shù)關(guān)鍵在于微生物的固定，而微生物的固定化方法種類很多，可以根據(jù)微生物細(xì)胞和載體的作用力作用形式等因素對(duì)方法進(jìn)行分類：

2.1 吸附法

吸附法是一種十分常見的微生物固定化方法，與此同時(shí)，吸附法又常常被我們稱之為載體結(jié)合法，在此種方法之中，需要用到多孔載體，然后利用這個(gè)載體本身的吸附作用來(lái)修復(fù)微生物細(xì)胞，吸附法的重要優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)于細(xì)胞活性的影響比較小，基本上不會(huì)造成細(xì)胞的抵抗反應(yīng)，反應(yīng)過程比較溫和，而且操作步驟很簡(jiǎn)單，操作思路很明了。缺點(diǎn)就是當(dāng)受到的負(fù)荷比較大時(shí)，載體就會(huì)發(fā)生破壞，而且固定的細(xì)胞是有一定的數(shù)量限制的。董新姣利用絲瓜穰的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行了微生物固定化研究，實(shí)驗(yàn)證明，是瓜瓤的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠很好地固定化菌體，當(dāng)pH值為6的時(shí)候，對(duì)于顏色顆粒的吸附能力是最強(qiáng)的。

2.2 包埋法

除了吸附法之外，包埋法也是一個(gè)十分常見的微生物固定化方法，其主要原理就是把微生物細(xì)胞放置在多孔的網(wǎng)絡(luò)空間中，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間是不溶于水的，也應(yīng)當(dāng)是多聚體化合物，因而可以通過聚合作用而讓細(xì)胞匯集，把細(xì)胞固定住。與此同時(shí)，多聚體化合物的網(wǎng)絡(luò)是十分致密的，這不但能夠防止細(xì)胞發(fā)生泄漏，而且能夠讓底物進(jìn)行一定程度的滲出，讓那些不想要的產(chǎn)物擴(kuò)散出來(lái)，得到濃度更高的目標(biāo)產(chǎn)物。包埋法的操作是比較簡(jiǎn)單的，因而制作效率比較高，除此之外，通過包埋法制作出來(lái)的固定化細(xì)胞球體強(qiáng)度更高。劉志培等人探索了聚乙烯醇對(duì)于固定混合細(xì)胞的作用，并把其運(yùn)用到了印染廢水脫色的研究之中，實(shí)踐結(jié)果表明，聚乙烯醇具有很好的應(yīng)用價(jià)值，當(dāng)溫度在30℃左右，pH值在7左右的時(shí)候，具有非常高的脫色效率，可以被投入到工業(yè)使用之中。

2.3 交聯(lián)法

交聯(lián)法是一種化學(xué)方法，通過一定的形式讓微生物細(xì)胞與交聯(lián)劑進(jìn)行結(jié)合，從而達(dá)到固定化的效果。交聯(lián)法的應(yīng)用并不是很廣泛，主要是因?yàn)榇朔N方法所耗費(fèi)的資金比較多，包括交聯(lián)溶劑以及交聯(lián)操作的實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，而這些設(shè)備都是十分昂貴的。

2.4 自固定化法

在自固定法中，沒有用到載體，因此，這種固定方法又被稱為無(wú)載體固定化法，當(dāng)顆粒形成的時(shí)候，微生物的周圍會(huì)形成相應(yīng)的小型生態(tài)系統(tǒng)，有利于微生物的生存和代謝，這種協(xié)調(diào)發(fā)展能有助于微生物的信息傳遞，細(xì)胞顆粒的整體活性就會(huì)提高很多。最重要的是，這種自固定化法是比較簡(jiǎn)單的，非常容易進(jìn)行操作，因而得到了廣大工程技術(shù)人員的青睞。[1]

3 在印染廢水處理中的應(yīng)用

固定化微生物技術(shù)在印染廢水處理中得到了較為廣泛的應(yīng)用，在傳統(tǒng)的印染污水處理過程中，我們通常采用懸浮生物方法，然而這種方法的操作效率并不是很高，菌種并不能得到足夠的純化。當(dāng)我們采用固定化微生物技術(shù)之后，不但菌種的純化度提高了，而且菌種的工作效率大大提升，污泥的產(chǎn)量也有所降低，固體與液體的分離效果十分明顯，正是由于固定化微生物技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)，我們把這項(xiàng)技術(shù)廣泛運(yùn)用在了廢水處理中，充分運(yùn)用生物技術(shù)來(lái)美化環(huán)境。在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，印染廢水是五顏六色的，而且顏色的濃度比較大，因此這些印染廢水是達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的，這時(shí)候，通過采用固定化微生物技術(shù)，我們可以用一些混合脫色細(xì)菌對(duì)廢水進(jìn)行處理，從而消除印染廢水的顏色，大大降低有害物質(zhì)含量。實(shí)踐證明，此種方法對(duì)于廢水的脫色率可以達(dá)到85%，是一種十分可靠的方法。[2]

固定化微生物技術(shù)有非常大的優(yōu)點(diǎn)，并且在印染廢水處理行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是其應(yīng)用水平并不是很高，有很多時(shí)候，此種技術(shù)與實(shí)際工作并不能很好地契合，要想加強(qiáng)固定化微生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用水平，我們還需要加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究工作：

首先，優(yōu)勢(shì)微生物細(xì)菌的培養(yǎng)。在目前的廢水處理工作中，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大量的可以用于降解印染廢水的生物菌種，但是存在的這些菌種數(shù)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。印染廢水的種類非常之多，因此所需要的降解菌種也非常多，只有不斷開發(fā)和培養(yǎng)新的微生物細(xì)菌，才能夠讓印染污水的處理更加順暢。這些優(yōu)勢(shì)菌種不但要能夠在常溫中很好地生存，而且需要適應(yīng)低溫環(huán)境和高溫環(huán)境，從而滿足各種處理?xiàng)l件的需要。

其次，固定化載體的開發(fā)與改進(jìn)。雖然說我們已經(jīng)開發(fā)了很多固定化載體，但是很多載體還仍然存在著容易坍塌、容易堵塞的問題，而且很多載體的制作成本比較高，這在很大程度上阻礙了載體的運(yùn)用，因此，開發(fā)出更加便宜和性能穩(wěn)定的固定化載體，是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。

固定化微生物反應(yīng)器的研究也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，只有構(gòu)建好高效的反應(yīng)器，才能夠讓反應(yīng)更加徹底，從而高效的去除掉廢水中的顏色，有效凈化污水。因此，我們應(yīng)當(dāng)研究透徹印染廢水的特性，并有針對(duì)性地探索固定化微生物反應(yīng)器的工作方法，不斷優(yōu)化和篩選，從而充分提高固定化微生物反應(yīng)器的工作效率。

總而言之，固定化微生物技術(shù)對(duì)于印染廢水處理工作具有重要意義，相關(guān)的工程技術(shù)人員必須要不斷探索新技術(shù)和新材料，并在具體的工作實(shí)踐之中不斷改進(jìn)工作思路、改善工作方法，為印染污水處理行業(yè)的進(jìn)步而不斷努力。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李端林，盧徐節(jié).固定化微生物技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用[J].江漢大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（01）：51-54.

【2】楊雪芬，趙旭德.固定化微生物技術(shù)在印染廢水處理方面的研究進(jìn)展[J]. 污染防治技術(shù)，2011（01）：47-49.