固定化微生物技术

固定化微生物技术•固定化微生物技术是用化学的或者物理的手段和方法将游离微生物限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，且能够被重复和连续使用的现代生物工程技术。优势固定化微生物技术与传统的悬浮生物处理法相比，有许多优点。(I)微生物固定化可以保持反应器内微生物的高浓度和高活性，有助于提高污染物的处理负荷和去除效率；(2)采用固定化微生物技术的工艺，污泥产量低，减轻了后续污泥处置的负担；(3)微生物固定化形成颗粒态，利于沉淀过程的泥水分离；(4)将具有降解某些难降解有机物特性的微生物固定化，可有效处理某些行业废水；(5)微生物固定化对有毒物质的承受能力强，稳定性好；固定化微生物技术的分类•吸附法：是基于微生物和载体之间静电、粘附力等作用，将微生物固定在不溶性载体上形成生物膜，是物理吸附，简单易行、条件温和，对微生物活力影响小，应用比较广泛。•包埋法：将微生物限定在凝胶的微小格子或微胶囊等有限空间内，同时能让基质渗入和产物扩散出来，而微生物却不能动。•共价结合法：是利用微生物细胞表面功能团与固相载体表面基团之间形成化学共价键相连来固定细胞。固定化微生物技术的分类•介质截留法：是利用半透膜、中空纤维膜、超滤膜等截留。将生物催化剂以可溶形式限定在一定的空间范围内。这种方法可以使基质与微生物充分有效地反应，并可选择性地控制底物和产物的扩散。•无载体固定化法：是利用某些微生物具有自絮凝形成颗粒的特性，使微生物产生自固定，成为无载体固定化技术。载体的选择微生物固定化的理想载体应该具备以下特性：(1)制作过程简单易行。(2)对细胞无毒害作用。(3)传质性能良好。(4)不易被微生物分解。(5)性质稳定。(6)强度高、寿命长。(7)价格便宜。载体的类型(1)无机载体类(活性炭、多孔陶土、微孔玻璃等)。此类载体强度大、传质性好、对细胞无毒害、价格便宜且制备过程简单，有较大的应用价值。但是它们有密度大、实现流化的能效高、微生物吸附有限和易脱落等缺点。(2)天然有机载体类(海藻酸盐、琼脂等)。这类载体对微生物无毒害作用，传质性好。但是机械强度低，易被微生物分解。(3)人工合成有机载体类(聚丙烯酰胺(ACAM)凝胶、聚乙烯醇(PVA)凝胶等)。ACAM凝胶强度较高，传质性一般，由于丙烯酰胺单体对微生物活性有害，废水处理中应用并不广泛。PVA凝胶是国内外研究最为广泛的一种包埋固定化载体，它具有强度高、化学稳定性好、抗微生物分解性强、对细胞无毒且价格低廉等一系列优点。因而具有很大的利用价值。固定化微生物竹炭竹炭是一种多功能的环境友好材料。近年来,运用竹炭对废水中的污染物进行吸附净化逐渐成为新的研究热点。固定化微生物竹炭既保留了竹炭对水体中污染物的吸附性能,又可以充分发挥高效微生物的降解作用。固定化微生物制备流程①空气泵;②废水池;③曝气头;④恒流水泵;⑤流量计;⑥接触塔;⑦净化后出水固定化微生物竹炭接触塔装置示意图对氨氮的去除效果固定化后微生物能力的提高(1)固定化载体对细胞起一种保护作用，固定化载体对有机污染物的扩散会产生阻碍作用，使得细胞表面的实际污染物浓度降低，毒性减小；(2)细胞经固定化后，在载体与细胞之间建立了某种物理或化学联系，增加了细胞膜的稳定性；(3)固定化细胞所处的微环境与游离细胞不同，这种微环境的变化可能会引起细胞的形态结构、生理特性及代谢活性的改变。固定化微生物技术的发展趋势固定化微生物虽然具有很多优点，并且在各类废水中表现出了较大的优越性，但要广泛地应用于工业生产中，仍有许多问题需要解决。固定化操作系统的研究如何能得到固定化细胞的最佳活性，在固定化操作过程中有诸多影响因素。高效反应器的研究使固定化微生物处于良好的微环境中，同时利用微生物与基质良好的接触，促进对污染物的降解。与其他处理方法相结合的研究使各技术发挥出各自的优势以达到最佳处理效果。固定化对象的研究对于不同的废水应采用何种微生物固定化处理，是单一菌种作用还是能发挥多种细菌共同作用。寻找性能稳定、强度高、寿命长、价格低的固定化载体。参考文献[1]马明娟，陈冬．固定化微生物技术在废水处理中的研究与应用[J]．江西农业学报，2007，19(7)：117—120[2]郭雪琳，王成端．固定化微生物技术在废水处理中的应用[J]．广东化工，2007，34(8)：67—69[3]肖亦，钟飞，潘献晓．固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展[J]．环境科学与管理，2009，34(6)：82—84[4]吴光前，张齐生，周培国，等．固定化微生物竹炭对废水中主要污染物的降解效果[J]．南京林业大学学报：自然科学版，2009，33(1)：20—24[5]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