固化微生物技術(shù)在印染污水處理中的應(yīng)用

尉苗軍

（紹興市柯橋區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合行政執(zhí)法隊(duì)，浙江 紹興312000）

固化微生物技術(shù)又稱(chēng)固化細(xì)胞技術(shù)，該技術(shù)利用物理和化學(xué)等手段限定住游離的細(xì)胞或酶并將其聚集在一定的載體上，創(chuàng)造適宜的條件和環(huán)境保持住細(xì)胞和酶的活性和特定的生物功能并繁殖，使其可以反復(fù)被利用。

20 世紀(jì)60年代起固化微生物新技術(shù)開(kāi)始被發(fā)現(xiàn)和運(yùn)用，主要用于治理污染的水體，固化微生物具有濃度和純度容易被控制、處理效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、對(duì)難降解污染物非常有效的特點(diǎn)。基于如上特點(diǎn)，加之工業(yè)化時(shí)代的到來(lái)，在水資源污染日益嚴(yán)重的背景下，固化微生物技術(shù)在水污染處理領(lǐng)域得到迅速發(fā)展及廣泛運(yùn)用，并取得了不錯(cuò)的效果，在目前和未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都將有著廣闊的發(fā)展空間和運(yùn)用前景，尤其是在當(dāng)前“綠水青山就是金山銀山”的綠色發(fā)展理念下，固化微生物技術(shù)在處理水污染方面將得到更為廣泛的普及運(yùn)用。

1 固化微生物技術(shù)概述

固化微生物技術(shù)是通過(guò)物理和化學(xué)技術(shù)將選定的酶等微生物聚集在固定的載體上，然后通過(guò)創(chuàng)造適宜微生物生存的條件使其大量繁殖并保持生活活性的一種技術(shù)。酶是一種無(wú)污染、有催化作用、生存條件適宜的生物催化劑，使微生物固定的載體主要有瓊脂聚丙烯酰胺（PAM）、海藻酸鈉（CA）、聚乙烯醇（PVA）等有機(jī)載體以及多孔陶珠、紅磚碎粒、活性炭等無(wú)機(jī)載體，還有有機(jī)載體以及無(wú)機(jī)載體的結(jié)合體，即復(fù)合載體。有機(jī)載體主要通過(guò)其自身的凝膠特性來(lái)包埋微生物細(xì)胞，無(wú)機(jī)載體主要通過(guò)微生物的電荷作用或吸附作用使微生物細(xì)胞固定，復(fù)合載體這兩種方式都有。綜合而言，目前復(fù)合載體更實(shí)用一些，運(yùn)用也相對(duì)比較廣泛。

目前固化微生物技術(shù)主要被運(yùn)用于污水、廢水處理領(lǐng)域，包括印染污水、城市生活污水、工業(yè)廢水、化糞池污水、排水管污水等。其實(shí)沒(méi)有利用固化微生物技術(shù)的情況下，水體中天然存在的微生物本身就具有氧化分解有機(jī)物的作用，只是天然的微生物數(shù)量少、分解消耗慢、處理污水時(shí)間長(zhǎng)，而且有限的微生物難以完全負(fù)荷和消耗大量的水中污染源，而通過(guò)技術(shù)來(lái)固定化微生物使其能夠大量、快速地繁殖，進(jìn)而達(dá)到快速降解水中污染物的目的，處理效果更加顯著。

2 固化微生物技術(shù)的特點(diǎn)及分類(lèi)

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

固化微生物技術(shù)主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：①固化微生物因其被聚集和固定在特定的載體上，便于后期統(tǒng)一進(jìn)行處理，而且也減少和減輕了固化期間污泥的產(chǎn)生量和零散程度。②將微生物固定在特定的載體上，處理完一處的污水后，還方便對(duì)其進(jìn)行掌握和控制，再次培栽在另一個(gè)載體上，可循環(huán)利用于另一處的污水處理中。并且目前培栽微生物的載體，不論是有機(jī)載體還是無(wú)機(jī)載體，價(jià)格都相對(duì)比較便宜，再加之微生物可循環(huán)利用，污水、廢水處理成本較低。③利用固定化微生物可以更好保證載體中微生物的存活情況、繁殖情況和濃度，保證微生物技術(shù)具有較好的穩(wěn)定性，能夠承受和降解更高難度和更大面積的污染源，同時(shí)提高處理效率。

2.2 技術(shù)分類(lèi)

固化微生物從技術(shù)角度來(lái)看，主要有物理固化和化學(xué)固化兩種。物理固化法包括包埋法、包絡(luò)法、吸附法，化學(xué)固化法包括交聯(lián)法、共價(jià)結(jié)合法等。

包埋法是通過(guò)海藻酸鈣凝膠、聚丙烯酰胺（ACAM）、聚乙烯醇（PVA）等自身具有粘質(zhì)的聚合物凝膠將微生物細(xì)胞包埋在其中不使其漏出的一種物理固化方法。包埋法因其采用的物理固定技術(shù)，對(duì)微生物細(xì)胞的影響較小，但聚合物凝膠又因其密度低而不適用于較大范圍的微生物固化。

吸附法是利用微生物之間的吸附原理，通過(guò)固體物質(zhì)或者其他微生物將目標(biāo)微生物吸附聚集在特定載體上。物質(zhì)之間的相互吸附對(duì)微生物影響較小，而且簡(jiǎn)單易操作、成本低，因此被較為廣泛地運(yùn)用。但單純依靠物質(zhì)之間的吸附和結(jié)合能力并不十分靠譜，一旦面積過(guò)大，外圍的微生物常常會(huì)脫離、游離出去，并逐漸散開(kāi)不再聚集。

針對(duì)吸附法和包埋法所存在的缺點(diǎn)，而研發(fā)出了一種新的物理固化方法，即包絡(luò)法。包絡(luò)法綜合了包埋法和吸附法的特點(diǎn)，一方面既利用了聚合物凝膠凝聚微生物，同時(shí)又通過(guò)生物之間的吸附作用，雙管齊下凝聚和固定目標(biāo)微生物。包絡(luò)法具有吸附法和包埋法的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定的缺陷，如會(huì)出現(xiàn)載體內(nèi)部孔隙孔徑過(guò)大而導(dǎo)致的基體塌陷問(wèn)題。

交聯(lián)法是一種常見(jiàn)的化學(xué)固化方法，利用化學(xué)試劑將微生物細(xì)胞連接起來(lái)以固定化微生物群體。通過(guò)化學(xué)試劑使微生物連片的方式，一方面化學(xué)試劑的穩(wěn)定性較好，能夠較長(zhǎng)時(shí)間且較大范圍將微生物固定聚集起來(lái)；另一方面對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性也較好，環(huán)境的變化不太會(huì)影響固化的微生物，使其打散或破壞其聚集。但化石試劑在一定程度上還是會(huì)對(duì)微生物的活性產(chǎn)生不良影響，加之化學(xué)試劑比較貴，用該種方法的成本也會(huì)比較高。

化學(xué)共價(jià)法是利用微生物細(xì)胞上的載體反應(yīng)基因使其形成化學(xué)共價(jià)減并相連的一種方法。這種化學(xué)固化法穩(wěn)定性好，能夠穩(wěn)定和聚集大面積的微生物，但操作復(fù)雜，也不易控制。

3 固化微生物技術(shù)在印染污水處理中的運(yùn)用

印染污水具有水質(zhì)變化劇烈、污染物含量高、色度深、濃度高、堿性和酸堿度變化大、可生化性低、處理難度高等特點(diǎn)，并含有苯、氮、胺等有毒物質(zhì)，這給處理印染污水和脫色處理帶來(lái)更高的難度。固化微生物技術(shù)可以通過(guò)固定繁殖能夠脫色或還原染料的微生物，利用微生物降解帶有顏色的物質(zhì)，以達(dá)到脫色和處理廢水的目的。

目前，處理印染污水的固化微生物技術(shù)主要有以下幾種：①好氧生物固化技術(shù)。主要是固定化好氧生物，然后利用好氧生物細(xì)胞降解污染物和溶解氧分子，達(dá)到處理污水的目的，但是好氧技術(shù)需要大量的氧氣供應(yīng)。②厭氧生物固化技術(shù)。在水中沒(méi)有溶解氧分子的環(huán)境下，通過(guò)培植厭氧生物菌或是兼性生物菌進(jìn)行生化反應(yīng)，利用其反應(yīng)來(lái)降解印染污水有機(jī)污染物的過(guò)程。但是厭氧技術(shù)需要非常嚴(yán)格的厭氧環(huán)境，在創(chuàng)造環(huán)境方面還需要一定的成本，同時(shí)還可能產(chǎn)生如甲烷、硫化氫等有毒氣體。③好氧和厭氧綜合處理技術(shù)。好氧和厭氧技術(shù)較好地規(guī)避了兩種技術(shù)的缺點(diǎn)，融合了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，即培殖無(wú)氧環(huán)境下和有氧環(huán)境下皆能生存和繁殖的兼性生物菌，利用這種生物菌來(lái)處理印染污水。目前在印染污水處理中較為廣泛運(yùn)用此技術(shù)，如水解酸化工藝就是利用兼性微生物來(lái)進(jìn)行污水處理的。④其他新興的固化生物技術(shù)。隨著社會(huì)不斷進(jìn)步、印染行業(yè)不斷發(fā)展，印染技術(shù)也在不斷改進(jìn)，新的染料和添加劑加入使印染污水更加復(fù)雜多變，原有的生物技術(shù)難以完全處理越來(lái)越復(fù)雜的印染污水，針對(duì)不同染料和添加劑的可降解的微生物或微生物結(jié)合技術(shù)逐步被研發(fā)和運(yùn)用，固化微生物技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合而生的新型微生物技術(shù)將會(huì)大有發(fā)展前景。

4 固化微生物技術(shù)在印染污水處理中的發(fā)展前景

當(dāng)前無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，對(duì)環(huán)保技術(shù)都給予了高度重視，并不斷研發(fā)和創(chuàng)新，尤其是與所有人切實(shí)相關(guān)的水資源問(wèn)題，水資源污染處理既是一個(gè)難點(diǎn)也是一個(gè)熱點(diǎn)。過(guò)去傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)一定程度上能夠緩解水資源污染問(wèn)題，但是隨著工業(yè)化技術(shù)不斷推進(jìn)，特別是印染方面的技術(shù)、染料、添加劑越來(lái)越多、越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)已難以解決印染廢水問(wèn)題，而且其效率低、成本大、由此產(chǎn)生的二次污染泥也多，一方面難以解決當(dāng)前印染廢水處理問(wèn)題，另一方面其本身也存在一定的缺陷和問(wèn)題，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)。而固化微生物技術(shù)在處理當(dāng)前難降解的污染物、脫色以及規(guī)避缺陷方面都做得比較好，因此有著不可估量、廣闊的發(fā)展前景。固化微生物技術(shù)發(fā)展前景不言而喻，但目前該技術(shù)還有很大的提升和改進(jìn)空間，還不夠成熟。需進(jìn)一步改進(jìn)固化微生物技術(shù)，使其更加高效、穩(wěn)定，能處理更多、范圍更廣的水體污染物。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，固化微生物技術(shù)在污水、廢水處理領(lǐng)域尤其是印染污水處理領(lǐng)域有著十分優(yōu)越、廣闊的發(fā)展前景。固化微生物處理技術(shù)能夠使水污染處理更加高效、便捷、低成本，同時(shí)也符合當(dāng)前“綠水青山就是金山銀山”的綠色發(fā)展趨勢(shì)。隨著大眾對(duì)固化微生物處理技術(shù)的逐步了解和逐步運(yùn)用推廣，更加優(yōu)化的固化微生物處理技術(shù)將會(huì)出現(xiàn)，進(jìn)而不斷提高污水、廢水處理水平和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，促進(jìn)可持續(xù)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，共同建設(shè)和保護(hù)好美好的家園——地球。