固定化微生物

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固定化微生物技术及其在污水脱氮方面的应用

固定化微生物技术及其在污水脱氮方面的应用

固定化微生物技术及其在污水脱氮方面的应用固定化微生物技术是一种将微生物细胞固定在一定载体上用于污水处理的技术。

随着环境污染问题日益凸显,固定化微生物技术在污水处理领域得到了广泛应用,其中在污水脱氮方面的应用尤为突出。

本文将从固定化微生物技术的原理和应用以及在污水脱氮方面的具体应用进行介绍。

一、固定化微生物技术的原理和应用固定化微生物技术是利用载体将微生物固定在一定位置,使其在一定范围内活动,有效利用微生物的代谢活性来处理污水中的有机物、氨氮、磷等物质。

常见的载体有多孔陶瓷、多孔玻璃、发泡塑料、植物渣等。

固定化微生物技术在污水处理中的应用主要有以下几个优点:1. 提高微生物的稳定性和抗冲击能力:微生物固定在载体上后,可以减少外界环境因素对微生物的影响,提高微生物的稳定性和抗冲击能力。

2. 提高微生物的代谢效率:固定化微生物技术可以使微生物在载体上形成一定密度,有利于微生物与底物的接触,从而提高微生物的代谢效率。

3. 增加微生物的保存性:通过固定化技术,可以使微生物在较长时间内保持生物学活性,减少了频繁接种的次数,提高了微生物的使用寿命。

氮是污水中主要的污染物之一,其中的氨氮和硝态氮是最主要的问题。

氨氮和硝态氮是水质中的两种重要氮源,对生态环境和人体健康都具有较大危害。

固定化微生物技术在污水脱氮方面的应用主要包括以下几种方式:1. 厌氧氨氮去除:通过将微生物固定在厌氧颗粒中,形成厌氧颗粒污泥床反应器,可以有效去除污水中的氨氮。

此种方法适用于富集和分离厌氧细菌群,提高氨氮的去除效率。

2. 低温硝化:低温硝化是指在低温条件下将氨氮氧化成硝态氮。

通过固定化微生物技术,可以将低温硝化微生物固定在一定载体上,在寒冷季节或寒冷地区,依然能够高效去除氨氮。

3. 排水塔工程:在城市污水处理厂的氨氮去除工程中,排水塔是一个重要的环节。

通过固定化技术,在排水塔中保存一定数量的高效硝化细菌,可以提高氨氮的氧化速率和硝态氮的去除效率。

微生物固定化载体5.10

微生物固定化载体5.10

微生物固定化载体固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上,限制或定位于一定的空间区域.使其高度密集并保持生物活性,在适宜条件下能够快速、大量增殖的现代生物技术。

固定化微生物具有生物浓度易控制、耐毒害能力强、菌种流失少、产物易分离、运行设备小型化等特点。

近年来固定化微生物技术的研究非常活跃,发展很快,已遍及环境保护、食品工业、化学分析、能源开发、医学和制药等多种领域,并得到了广泛的应用。

同时,对载体材料的性能也提出了更高的要求。

载体材料的性能对固定化微生物功能的发挥起着至关重要的作用,有关固定化载体材料的研究也就显得非常重要1.微生物固定化对载体材料的要求载体材料的主要作用是为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境。

根据所固定的微生物种类以及固定化方法与工艺的不同,需要制备不同的周定化载体材料。

制备合适的载体材料是固定化细胞技术的关键,在选择和制备载体材料时,必须考虑所固定微生物的生理习性及其应用的环境条件。

一般情况下。

理想载体应该具有以下特征:(1)载体对细胞呈惰性,对微生物无毒害;(2)具有高的载体活性,固定化细胞密度大;(3)力学强度和化学稳定性好,耐微生物分解;(4)操作简便,易于成型;(5)底物和产物的扩散阻力小,具有良好的传质性能;(6)微生物的活性回收率要高,能较长时间使用和重复使用;(7)原料易得,成本低。

2.固定化载体材料的种类2.1天然载体材料天然无机类载体材料主要有沙粒、沸石、硅藻土等。

天然有机载体材料的究和应用较多,它们主要是天然多糖类材料,如纤维素及其衍生物、琼脂、角叉莱胶、海藻酸盐、卡拉胶。

2.2合成高分子载体该类材料应用较多的主要是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、羧甲基纤维素等。

2.3人工无机载体材料多孔陶瓷、活性炭、微孔玻璃、泡沫金属等人造无机载体,大多具有多孔结构,在与微生物接触时,利用吸附作用和电荷效应把微生物固定。

表1为具体固定化载体固定微生物的吸附物质的效果表。

固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法

固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法

固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法李玉兵上海师范大学环境工程系2003级0313549摘要:固定化微生物技术起始于1959年,由Hattori等人首次实现了大肠杆菌的固定化,此后发展迅速。

该技术最初主要用于工业发酵,20世纪70年代以后,由于水污染严重,迫切需要一种高效、快速,能连续处理的废水处理技术,从而微生物固定化技术才在污水处理中得到广泛应用[1]。

固定化微生物技术是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性功能,在适宜条件下还可以增殖以满足应用之需的生物技术。

在生物反应器中所使用的微生物菌体往往被称之为生物催化剂。

由于在传统的废水生物处理工艺中,微生物通常是在水中以悬浮态生长的,因而易于从反应器中流失,又由于其与水的密度差小,因此从流出的水中回收微生物进行重复利用将变得较为困难或复杂。

为此,采用固定化技术,将微生物通过一定的技术手段是微生物固着生长,有利于提高生物反应器内微生物的数量,利于反应后的固液分离,利于去除氮,取出高浓度有机物或难以生物降解物质,提高系统的处理能力和适应性,是一项高效低耗,运行管理简单的废水生物处理技术[2]。

关键词:固定化,载体,海藻酸钠,细胞活性,前景1. 引言下面介绍一下固定化微生物中的一些基础知识,即固定化微生物的要求,载体的要求,以及载体种类,制备等。

1.1被固定的微生物(主要是人为选定的特效降解菌的优势菌种)基本条件:①投加的菌体活性高;②菌体可快速降解目标污染物;③在系统中不仅能竞争生存,而且可维持相当数量[1]。

1.2 固定化载体为微生物创造了更不易解体的生存环境,所以一个理想的固定化载体的选择也很重要。

适合于废水处理的固定化载体应具有以下性能:①对微生物无毒,生物滞留量高,不干扰生物分子的功能;②传质性能好;③具有足够的机械、物理和化学稳定性,不易被生物降解;④机械强度高,使用寿命长;⑤固定化操作简单;⑥对其它生物的吸附小;⑦价格低廉[1]。

环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用初探

环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用初探

环境工程中固定化酶与固定化微生物的应用初探环境工程是通过采取适当的技术手段,保护和改善自然环境,维护人类健康和促进可持续发展的工程学科。

在环境工程中,固定化酶和固定化微生物是两种常见的应用技术。

固定化酶是指将酶固定在固体载体上,形成固定化酶颗粒,以实现酶的稳定性和重复使用。

固定化酶具有许多优点,如提高催化活性,提高酶的稳定性和重复使用能力,提高产量和纯度,降低生产成本等。

固定化酶在环境工程中的应用非常广泛。

固定化酶可以用于废水处理。

废水中含有各种有机和无机污染物,这些污染物通过固定化酶可以得到有效降解。

固定化酶可以应用于废水中的有机废物处理,通过酶的作用将废物转化为无害物质,从而达到净化废水的目的。

固定化酶也可以用于废水中的重金属去除,在一定条件下,酶可以选择性地结合和去除废水中的重金属离子。

固定化酶可以用于土壤修复。

土壤污染是一个严重的环境问题,污染的土壤中含有大量的有害物质,会对生态系统和人类健康造成严重影响。

固定化酶可以应用于土壤污染物的修复。

通过固定化酶催化作用,有机和无机污染物可以被有效地降解,从而修复受污染的土壤。

固定化酶还可以应用于空气处理。

空气中存在着各种有害气体和颗粒物,这些污染物对人类健康和环境造成危害。

固定化酶可以用于空气中有害气体的降解。

一些固定化酶可以催化空气中有毒气体的转化为无害物质,从而达到净化空气的目的。

固定化微生物还可以应用于生物膜反应器。

生物膜反应器是一种基于固定化微生物的废水处理技术。

在生物膜反应器中,微生物生长在固体载体的表面,通过微生物的代谢作用,将废水中的有机和无机污染物转化为无害物质。

生物膜反应器具有高效、节能、稳定性好等特点,已广泛应用于废水处理。

聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究

聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究

聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究在当前生物技术领域中,聚乙烯醇(PVA)固定化微生物的研究备受关注。

PVA是一种无毒、生物相容性高的合成聚合物,在生物医学、环境保护和食品工业等领域有着广泛的应用。

而固定化微生物技术是利用载体将微生物细胞固定化在其上,以提高微生物的稳定性和耐受性,从而增强微生物的活性和应用效果。

将PVA与微生物结合固定化有着巨大的应用前景和研究意义。

在近年来的研究中,一种新的PVA固定化微生物方法备受关注,即利用纳米技术制备PVA纳米纤维,将微生物固定化在纳米纤维上。

这一方法不仅拓展了PVA固定化微生物的载体形式,还进一步提高了微生物的固定效果和应用效果。

PVA纳米纤维具有较大的比表面积和良好的生物相容性,可以更好地提供微生物生长和代谢所需的条件,从而提高固定化效果。

固定化微生物的研究对于环境污染的治理、生物药物的生产、农业生产等领域具有重要意义。

采用PVA固定化微生物的新方法,有望为相关领域的技术创新和产品开发提供新的途径和可能性。

这一研究也需要深入探讨PVA固定化微生物在不同条件下的稳定性、活性和反应效果,以便更好地指导相关技术的应用和推广。

总结来说,聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究具有重要的理论和应用价值,有望为生物技术领域的发展和产业化应用带来新的突破和进展。

要实现这一目标,需要加强基础研究,深化对PVA固定化微生物新方法的理解,并积极探索其在环境、医药、食品等领域的广泛应用。

在文章撰写中,非常重要的是深度和广度的讨论。

面对这个主题,我们不仅要全面介绍相关技术的发展历程、现状和前景,还需要探讨PVA固定化微生物的原理和机制、固定效果和应用效果等深层次问题。

为了更好地理解这一主题,还可以结合具体的研究案例和应用实例,进行案例分析和总结。

只有在此基础上,我们才能更全面、深刻和灵活地理解聚乙烯醇固定化微生物新方法的研究,并为相关研究和应用提供有价值的参考意见。

在写作过程中,我个人对于这个主题的理解是相当重要的。

微生物固定化技术

微生物固定化技术

固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上,使其高度密集并保持生物活性,在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。

这种技术应用于废水处理,有利于提高生物反应器内微生物(尤其是特殊功能的微生物)的浓度,有利于微生物抵抗不利环境的影响,有利于反应后的固液分离,缩短处理所需的时间。

利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法也被称作”生物增效”,其适用的领域非常广泛,例如:化粪池、隔油槽、排水管、城市污水处理厂以及工业废水…等。

一般而言,针对特殊污染源,来自天然环境的微生物消耗很快、效率低下,即使有快速的繁殖能力仍不足以负荷。

因此,生物增效的作业过程还是依循自然的方式,向目标添加定制的、具有已知降解能力的微生物制剂(固定化微生物),处理效果则有明显的提升。

现在所研究的生物吸附剂的固定化方法主要有以下几种:1吸附法吸附法一般依靠生物体与载体之间的作用,包括范德华力、氢键、静电作用、共价键及离子键,两者间的屯电位,在微生物体和载体的相互作用中起重要作用。

常用的吸附载体有活性炭、木屑、多孔玻璃、多孔陶瓷、磁铁矿、硅藻土、硅胶、纤维素、聚氨醋泡沫体、离子交换树脂等。

它是一种简单易行、条件温和的固定化方法,但用它固定的生物体不够牢靠,容易脱落。

2交联法交联法又称无载固定化法,是一种不用载体的工艺,通过化学、物理手段使生物体细胞间彼此附着交联。

化学交联法它一般是利用醛类、胺类等具有双功能或多功能基团的交联剂与生物体之间形成共价键相互联结形成不溶性的大分子而加以固定,所使用的交联剂主要有戊二醛、聚乙烯酞胺、表氯醇等等。

物理交联法在是指在微生物培养过程中,适当改变细胞悬浮液的培养条件(如离子强度、温度、pH值等),使微生物细胞之间发生直接作用而颗粒化或絮凝来实现固定化,即利用微生物自身的自絮凝能力形成颗粒的一种固定化技术。

3包埋法在微生物的固定化方法中,以包埋法最为常用。

它的原理是将生物体细胞截留在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络中,通过聚合作用或通过离子网络形成,或通过沉淀作用,或通过改变溶剂、温度、pH值使细胞截留.凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄露,同时能让基质渗入和产物扩散出来。

微生物固定化技术

微生物固定化技术

固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上,使其高度密集并保持生物活性,在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。

这种技术应用于废水处理,有利于提高生物反应器内微生物(尤其是特殊功能的微生物)的浓度,有利于微生物抵抗不利环境的影响,有利于反应后的固液分离,缩短处理所需的时间。

利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法也被称作"生物增效",其适用的领域非常广泛,例如:化粪池、隔油槽、排水管、城市污水处理厂以及工业废水…等。

一般而言,针对特殊污染源,来自天然环境的微生物消耗很快、效率低下,即使有快速的繁殖能力仍不足以负荷。

因此,生物增效的作业过程还是依循自然的方式,向目标添加定制的、具有已知降解能力的微生物制剂(固定化微生物),处理效果则有明显的提升。

现在所研究的生物吸附剂的固定化方法主要有以下几种:1吸附法吸附法一般依靠生物体与载体之间的作用,包括范德华力、氢键、静电作用、共价键及离子键,两者间的屯电位,在微生物体和载体的相互作用中起重要作用。

常用的吸附载体有活性炭、木屑、多孔玻璃、多孔陶瓷、磁铁矿、硅藻土、硅胶、纤维素、聚氨醋泡沫体、离子交换树脂等。

它是一种简单易行、条件温和的固定化方法,但用它固定的生物体不够牢靠,容易脱落。

2交联法交联法又称无载固定化法,是一种不用载体的工艺,通过化学、物理手段使生物体细胞间彼此附着交联。

化学交联法它一般是利用醛类、胺类等具有双功能或多功能基团的交联剂与生物体之间形成共价键相互联结形成不溶性的大分子而加以固定,所使用的交联剂主要有戊二醛、聚乙烯酞胺、表氯醇等等。

物理交联法在是指在微生物培养过程中,适当改变细胞悬浮液的培养条件(如离子强度、温度、pH值等),使微生物细胞之间发生直接作用而颗粒化或絮凝来实现固定化,即利用微生物自身的自絮凝能力形成颗粒的一种固定化技术。

3包埋法在微生物的固定化方法中,以包埋法最为常用。

它的原理是将生物体细胞截留在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络中,通过聚合作用或通过离子网络形成,或通过沉淀作用,或通过改变溶剂、温度、pH值使细胞截留。

固定化微生物技术

固定化微生物技术

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用前言:固定化微生物技术是20世纪70年代在固定化酶技术的基础上上发展起来的。

固定化微生物技术是指用物理或化学方法将游离微生物细胞、动植物细胞、细胞器或酶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,并能被重复和连续使用技术[1]。

,固定化微生物技术的本质是采用生物活性高分子载体固定、诱导和驯化出难降解有机物有特异性的特殊菌群,使微生物依据有机物的降解速度和次序分级排列,实现难降解有机物的高效去除;加之载体的高分子效应的影响,创造出适宜微生物生存的微环境,提高微生物的耐受性。

该技术的应用,为污水处理提供了一条新的技术途径,具有广阔的应用前景。

1、微生物固定化方法固定化微生物技术的方法分类多种多样,目前在国内外尚无一个统一的分类标准。

固定化微生物的制备方法大致可以分为包埋法、吸附法、共价结合法和交联法[ 2] 以及新近发展的无载体固定化方法[ 3] 。

1.1包埋法包埋法是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。

凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏,同时能让底物渗入和产物扩散出来。

包埋法对微生物活性影响小、颗粒强度高,是目前制备固定化微生物最常用、研究最广泛的固定化方法[4]。

1.2吸附法吸附法在固定化微生物技术处理污水中是研究最早、应用较广泛、技术也较成熟的方法。

在大多数生物膜反应器启动的早期,所应用的都是吸附法的原理。

固定化微生物方法可分为物理吸附和离子吸附两类[5]。

该方法操作简单,微生物固定过程对细胞活性的影响小,条件温和。

但这种方法结合的细胞数量有限,反应稳定性和重复性差,所固定的微生物数目受所用载体的种类及其表面积的限制[6],同时微生物与载体之间吸附强度也不够牢固,故载体的选择是关键。

1.3 共价结合法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, 因此结合紧密, 稳定性好, 但是基团结合时反应激烈, 操作复杂、难控制。

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1 引言随着石油工业的迅速发展油气田开发对土壤的污染越来越严重。

石油污染土壤已经是石油及石化企业的重要污染之一,其中的石油污染物对人体及环境具有很高的毒害作用。

土壤污染不仅会破坏其自身结构、改变其物理化学性质,而且会影响作物的产量和品质,并通过食物链危害人类的健康和生命。

因此,修复污染土壤,保障人类健康,已引起各国政府及环境学家的广泛关注,成为当前国内外环保研究的热点。

2 石油污染土壤的现状及危害随着国民经济的迅速发展,人们对石油的需求不断增加,石油的勘探开发、运输及炼制过程中,石油污染问题日益凸显,特别是土壤污染日趋严重。

据报道,目前世界石油总产量每年约有22亿t,其中约有800万t石油进入环境已造成污染,我国石油年产量已超过1亿t,每年新污染土壤10万t,其中每年有近60万t石油进入环境,污染了土壤、地下水、河流和海洋[fll。

石油污染土壤主要由于石油的泄漏和排放引起的,一般集中在油田、油库、炼油厂周围,对土壤的污染大多集中在20cm左右的土壤表层[f2l。

我国许多油区污染严重,例如陇东油区年产原油约200万吨是中国第二大油田的中心区,石油污染面积正在逐年扩大,目前石油污染面积SOO}l000hm2,在重污染区,土壤原油含量高达3510mg/kg,高出临界值(200mg/kg) 17.6倍。

因此,修复石油污染土壤,加快土壤的修复和治理显得尤为重要。

石油是一种成分极其复杂的混合物,主要是由各种不同的碳氢化合物组成,还含有少量的氧、氮、硫、氯、硅和磷等非金属元素以及少量的重金属元素成分。

石油通常指原油和石油初加工产品(包括汽油、煤油、柴油、重油、润滑油等)及各类油的分解产物,主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃、烯烃等,其中多环芳香烃类物质被认为具有严重的致癌、致突变、致畸作用,其形态包括气体、挥发性液体、高沸点液体以及固体等[[3,4] o石油进入土壤后,影响土壤环境质量,严重威胁着生态环境、食品安全和人身健康:1)石油吸附在土壤颗粒表面堵塞土壤孔隙,降低了土壤透水性,改变土壤有机质的组成、结构和物理化学性质,引起土壤有机质的变化如碳磷比;2)石油在植物根系表面形成一层粘膜,阻碍植物根系的呼吸与吸收,引起根系腐烂,影响植物的根系生长,致使农作物减产;3)石油积累在土壤低等动物(如蛆叫等)体内导致其死亡,生态平衡遭到破坏;4)土壤中的石油烃由植物根系吸收作用进入其体内并逐渐积累,再由食物链进入动物和人体,使环境生态和人体生命健康受到威胁;5)石油进入土壤在渗透过程中沿着地表扩散、侵蚀土层,使土壤盐渍化、沥青化、板结化;没有被土壤吸附的石油在重力作用下还沿土壤深部迁移,增加污染范围,渗入到地下污染地下水,从而对环境的多个层面产生广泛影响。

近年来的研究表明,石油和石油化工产品,经常以非水相液体(NAPL)的形式污染土壤、含水层和地下水,若未被土壤吸附的NAPL的密度比水大,石油污染物将穿过地表的土壤层,进入含水层,在其底部扩散;而密度比水小的则沿地下水面横向扩展,其可溶性成分逐渐扩散到水中,从而形成一种持久性污染源。

Nayef Z Al-Mutairi等使用毒性实验和蛆叫来监测分析生物修复石油污染土壤过程,发现旧污染的毒性比新污染的大,代谢产物的毒性有逐渐增大后减小最后不变的趋势。

因此,寻求对已污染土壤的经济、有效的治理与清洁措施,加速污染与退化农田生态系统的修复与重建,实现我国农业持续发展、保障人类健康,保护生态,所必须解决的关键问题之一。

3国内外处理石油污染土壤的研究现状分析为了消除环境中石油烃的污染,修复土壤石油污染经历了多层面和多方位的技术革新和研究,人们不断研究发展了多种石油污染土壤的修复方法。

目前石油污染土壤的处理大体主要分为三种方式:物理法,化学法和生物法。

3.1物理法物理法是修复石油污染土壤技术中常用方法之一,主要包括热处理法(焚烧法)、换土法、隔离法等,但这些方法均存在一定的缺陷和局限性,使其应用受到不同程度的限制。

例如热处理法在净化土壤时破坏土壤结构和组分,且焚烧过程会产生有毒有害物质而对环境造成二次污染;隔离法只是阻止石油烃在土壤中的迁移,没有改变石油烃的结构,因此不能作为一种永久性的处理方法;换土法一般仅适用于小面积污染特别严重的土壤的治理,特别是事故后的简单处理,并且换土法消耗的人工费用较高,难以应用于大面积土壤污染的处理。

3.2化学处理法化学处理法也是目前修复石油污染土壤中比较常用的方法[f 12l,主要包括:1)萃取法:根据相似相溶原理,利用有机溶剂萃取、分离、回收污染土壤中的石油烃,并实现废物的资源化,比较适合于受石油烃污染较严重的土壤。

2)土壤洗涤法:破碎污染土壤,混入足够的水和洗涤剂,过滤土壤、水和洗涤剂相互作用的浆液,将洗去石油烃后的土壤重新归入环境。

3)化学氧化法:向被石油烃污染的土壤中喷撒或注入化学氧化剂,使其与污染物质发生化学反应来实现净化的目的,该方法适合土壤和地下水同时被石油烃污染的治理。

这些化学处理方法除油效果较好,但是操作复杂,并且加入的化学试剂很容易引起土壤的二次污染,破坏土壤环境的正常生态系统,因此其实际应用受到了很大的限制。

3.3生物修复法物理法和化学法虽小范围内可以产生较好效果,但存在处理费用高,二次污染严重以及不适合工业化推广等缺陷。

因此从20世纪80年代末和90年代初期,国外开始致力于以物理化学方法为辅的生物修复技术,即物理化学法与生物修复法联合修复污染物。

生物修复技术由于具有安全,高效、无二次污染,经济效益好等优点,被人们认为是进行污染土壤生物修复的最有效、最有前途的一种污染治理技术。

石油污染生物修复技术作为一种新兴的处理技术,目前还没有统一的分类方法,生物修复主要包括微生物修复、植物修复和植物一微生物联合修复。

3.3.1微生物修复微生物修复一般是指利用土壤中的土著微生物或向污染环境添加经驯化的外源高效降解菌,有时也添加基因工程菌,在优化的环境条件下,加速其分解有机污染物,修复被污染的土壤,具体可以分为原位生物修复和异位生物修复两部分。

1)原位修复是指不移动受污染的土壤,在原位投放氮、磷营养物质或供氧,促进土著微生物的生长繁殖,或接种经驯化培养的高效微生物,利用其代谢作用有效的降解土壤中的污染物,包括投菌法、生物培养法、生物通气法等。

投菌法是向受污染的土壤中投入高效降解菌,同时提供微生物生长所需营养,包括以N, P为主的常量营养元素和微量营养元素。

其微生物可以是自然界筛选的微生物,也可以是基因工程菌。

生物培养法是以就地污染土壤作为接种物的好氧生物过程,即定期向土壤投加HaOa和营养,过氧化氢在代谢过程中作为电子受体,以满足土著降解菌的需要,将污染物彻底矿化成COz和Ha0。

生物通气法又称土壤曝气,是基于将空气(空气中加入氮、磷等营养元素)强行排入土壤中,然后抽出,土壤中的挥发性毒物也随之去除,是一种强迫氧化的生物降解方法。

2)异位生物修复是将受污染的土壤挖出,在污染场地以外或运送至专门的修复场地进行处理的方法,主要包括:堆肥处理法、生物反应器法、预制床法等。

土壤堆肥处理法是将受石油污染的土壤与适当的材料相混合并堆放,依靠堆肥过程中微生物作用来降解石油烃类的过程,同时加入了土壤调理剂以提高微生物的生长和石油生物降解的能量。

生物反应器法是将受污染土壤置于专门的反应器中进行处理,反应器可使土壤与微生物及其它添加物如营养盐、表面活性剂等彻底混合,能很好地控制降解条件,因而处理速度快、效果好。

预制床法具有滤液收集和控制排放系统,使得污染物的迁移量降到最小。

3.3.2植物修复植物修复技术是利用植物根系的吸收作用以及植物体内发达的酶系统对污染的环境介质进行治理。

植物修复技术已被广泛应用到有机污染物的环境治理中。

目前已报道有88种植物能有效吸收和富集70余种有机污染物。

Liste等用燕麦、羽扁豆、芸苔、漪萝、胡椒、红萝卜、短叶松、红松和白松9种植物研究对PAHs中花降解的影响,结果发现9种植物都明显加强了花的降解;8周内,有植物的土壤中花的去除达74%以上,而无植物的去除率少于40%,芸苔的降解能力最强,胡椒和红萝卜在28d里可明显减少花的浓度。

虽然植物修复污染物取得了良好的降解效果,但其仍然存在一定的不足:1)植物生长受到各种环境因素的影响,使得修复效果不稳定,很难达到工程化的要求;2}植物根系的长度有限,修复很大程度上只能限制在根区土壤范围;3}存在污染物通过“植物一动物”的食物链进入自然界的可能;4)同时受生长周期的限制,植物修复的周期长;5)最后是修复后植物处置困难的问题,而且引进的超富集植物等可能带来巨大的生态风险和环境问题。

3.3.3植物一微生物联合修复植物一微生物系统的吸收和代谢能力是修复石油污染土壤的关键部分。

目前研究较多的是用植物来辅助石油污染土壤微生物修复技术,如Miya等【19]对植物和微生物联合作用的机理进行了研究,发现植物根系分泌物有利促进细菌的生长,且根际区域的生物多样性比其它区域小。

李春荣等[}ao}通过田间试验研究了玉米和向日葵两种植物对石油污染土壤的修复作用,考察了外源菌(DX-9对植物修复的强化和协同效应,对“外源菌-植物”修复效果进行了初步评价,结果表明,150d玉米、向日葵试验区土壤中石油降解率较对照区提高了100.5%和118.9%;外源节细菌的施加可使生物修复速度显著加快;玉米、向日葵与节细菌对石油污染土壤的联合生物修复效果显著,经过两年修复,污染土壤恢复健康状态。

尽管植物一微生物联合修复在石油污染物降解中的重要性已经被充分认识,但是由于植物根际环境的微域性、动态性和复杂性等特点,目前对石油污染物植物一微生物联合修复的研究还存在一定的困难,有关降解微生物的群落组成和变化动态了解甚少。

4 微生物固定化技术4.1微生物固定化技术的概念微生物固定化技术是20世纪80年代兴起的一种新型生物技术,是指通过化学或物理方法将游离细胞(微生物)或酶定位于限定的空间区域内,并使其保持活性且能反复使用的技术。

高效降解菌对污染物的降解作用是微生物修复技术的核心,目前用于修复污染土壤的降解菌主要分为土著菌、外来菌和基因工程菌,这些都是游离菌。

由于降解过程中污染物的成分更复杂,一些次生代谢物和中间降解产物的毒性更大,游离微生物表现出单位体积内有效降解菌浓度低、与土著菌竞争处于弱势、抗毒性侵害能力差等特点。

而固定化技术能够对完整的微生物细胞进行固定,避免人为破坏生物酶的活性和生化反应的稳定性;提高单位体积介质中微生物细胞密度;固定化后的微生物能够长期保持活性;固定化细胞颗粒的微环境有利于屏蔽土著菌、噬菌体和毒性物质对微生物体的恶性竞争、吞噬和毒害,使其在复杂环境中也可稳定地发挥高效能o4.2固定化微生物的制备方法目前常用的固定化方法主要有吸附法、交联法、包埋法、共价结合法以及复合固定化法,即上述几种方法的联合使用。

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