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废水处理中的应用
固定化微生物技术及其在废水处理中的应用摘 要伴随着我国经济水平的迅速提升，纺织工业获得了一个良好的发展平台，排放工印染废水的量呈现逐年增长的趋势。
如果没有采取有效措施来对这些污水废水进行及时的处理，将会破坏大自然水体生态系统的平衡，严重影响人们的居住环境。
处理工业印染废水的方式及措施是多种多样的，一般有生物与物化等方式，其中采用生物方式进行处理的频率是比较高的。
但是由于染料的类型发生了非常复杂的改变，导致工业印染废水处理难度系数的不断提升，以往使用的生物法因为只能聚集少量的微生物，非常容易流失菌种，获得的脱色率及水质都不是很理想，已经无法满足工业印染废水的标准排放要求。
而固定化微生物技术能够迅速聚集大量的微生物，发生反应的速度非常快，具有理想的稳定性及耐毒害能力，在处理过程中只丢失少量的微生物，这些优于传统方式的特点让固定化微生物技术在工业印染废水的处理中得到了非常广泛的应用。
关键词固定化微生物技术；概念；印染废水特征；处理方式随着社会进步和时代发展，特别是工业文明的飞速发展，城市化进程中工农业生活废水的处理越来越得到社会各界的重视。
随着生物科技术水平的不断提高进步，固定化生物技术作为一种环保高效可行的废水处理技术得到越来越广泛的应用和认可。
所谓的固定化微生物技术，我们又称作固定化细胞技术，是依靠固定化酶技术发展而来的。
其主要特征是利用化学或者物理的手段，将游离的细胞或酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的手段方法来影响微生物固定化的因素主要有微生物性质、载体性质及环境特征。
现在，在应用固定化微生物技术来处理废水及各类难降解生物的有机污染物方面使其受到国内外的广泛关注并取得了显著的成绩，固定化微生物技术在废水处理中的优势越来越明显。
1 固定化载体的分类及性能比较就国内外应用现状来看，目前，可以用来作为固定化微生物的载体的物质主要可以分为：有机高分子载体、无机高分子载体和复合载体三类。
固定化微生物技术及其在生物脱氮中的应用
怔ｄｍｄ 科 ｉ ｉｈｇ ａ ｅ ｔｆａｉ ｄｍｏｏｙ ｉｂｉｆ ｅ ，ｂｄ ａｄｔｅａ ｐ ｃｆ ｎｏ ” ｌｌ ａ ｄｚｔ ａ ｍ ｎｍｅｓｉ ｅｎ ｌ一 ｎｂｏ ｉ ￣ｄ ｔ ｒ ｅｔ ｎｔ ｅ ｉ ｉ ｏ ｅ ｆｉ ｌｇ ｒ ｌ ｄ． ｒ ｅ ｎ ｐ ｈ ａ ｏ ｆ ｊ ｅｂｏｏ ｌ ｅ ｒ ｔ ａｉ ａｄｔ ｈ ｏｏ ｓ ｅｙ ￣ｉ ｈ ｉ ｓ ＃ｃ ｆ ￣ｃ ｉ ｉ ｅ
Ｙ 昭 ， ￣ａ ｍｌ Ⅱ ｏ ｎ ｇ
Ａ ｓ ａｔ Ｓ，￣ ｐａｔａ ｆｅ ｆｒ ｅｈｏ 画 ａｅｎｒ ｕｅ ｎ ｅ￣ｄ ｉ ｂｔ ｃ ｅｅ ｒ ｉ ｌ ｘｄｎｃ ｂ￣ ｎ｜ Ｉ ｉ ｏ ｃｄａｄｔ ｅ ｒ ， － ｃｃ ｉ ＇ｏ ｃ ０ ｉ ｔｄ ｃ ａｃ
ｓ ｓ ａ ｅ ｕ．Ｉｅａｐｃｔｎｏ ｔｅ ｉｒ ［ ｒ ｄｏｔ ＇ ｐｌ ａｏ Ｌ ｄｍ ｃ ｂ 期ｉ ｃ ｒ ｉ ｈ ｉｉ ｆ ｘ ｏ
ｂｓｄ １ｇ￣Ｌａ ５］ ｐ ｎｉ ｉ ｐ ｓｎ ｄ ａ￣ ２ ｒ， ｒ 玎 ｃ ０ ｔ ｄ ［ ｈ 出 ｓ ｒ ｅｔ ｅ ｅ
Hale Waihona Puke Ｋ ｙＷｏｄ ￣：ｄｎｅｏ 兰 ｅｂｏ ｇａ ｅ ｔｆａｏ Ｇａｕ ｒ 峥 ｅ ｒｓ ０ ｆｒ ｅ ｉ ｂ ｉ ｉｏｉ ｌ ￣ｒ ｃｔｎ ｒ ｌ ｕ ｌ ｃ ｄ ｉ ｉ ｉ ｎａ
术、 细胞 问 自交联 固定 技 术 、 聚体 包埋 技 术 、 网 多 孔 状载体截 陷 固定技 术等 ， 目前 应 用摄 为 广泛 的 主要 是表 面吸附 固定 和多聚体包 埋技术 它 们 的技 术性
不可逆附着
’
固定微生物增长 、 形成生物膜 图 １ 微生物在载体表面固定一般过 程
固定化微生物技术 （ ￣
ｂｉｄＭｉｏ ｒ ｎｓｓ ｉｚ ｃ —ｏ ａｌ ） ｌｅ ｒ ｇ ｉ ｎ
固定化微生物技术在废水治理中的应用
江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报
Ｊ Ｕ ＮＡ Ｆ ＪＡ Ｇ Ｕ Ｔ Ａ Ｈ ＳＵ Ｉ Ｅ Ｓ Ｔ Ｆ Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ Ｒ ＬＯ Ｎ Ｓ Ｅ Ｃ ＥＲ Ｎ Ｖ Ｒ Ｉ Ｙ Ｏ Ｅ Ｈ ０ Ｏ Ｙ Ｉ
Ｖｏ．６ Ｎｏ３ １ ． ． １ Ｍａ ． ２ ０ ｒ ． ０１
命 长等 特性 。
１２ 制作 工艺 ．
采用吸附法 固定微生物简单易行 ， 且载体可再生 。但传统的颗粒微生物 固定是将颗粒载体浸泡在微
生物凝胶液 中进行吸附 ， 再加固定液固定 ， 其缺陷是微生物只是固定在表面， 单位生物量少 ， 易脱落， 易崩
解。 而采用真空吸附法制备固定化微生物颗粒 ， 可有效弥补传统吸附法的缺陷。 该工艺可广泛用于各种污
挥。
微生物固定化技术是 ２ 世纪 ６ 年代由生物化工中的固定化酶技术发展起来的生物技术 ， Ｏ ０ 应用化学 或物理手段 ， 将游离细胞定位于限定的区域 ， 使其保持活性并可反复利用的方法 。 随着 日 益严重的水污染 问题 ， 迫切要求开发高效 的废水处理新技术 ， 人们开始利用微生物固定化技术取代传统的活性污泥法， 将 筛选 、 选育 出的适宜降解特定废水的优势菌种加以固定 ， 组成一个快速 、 高效 、 连续的废水处理系统 ， 用于 各种污染物的转化和降解。该技术具有诸多优点 ： 生物处理反应器中微生物浓度高 ， 反应速度快 ； 以免 可 除污泥处理的二次污染 ； 选择性地固定优势菌种 ， 为微生物生长繁殖提供良好 的微环境 ； 硝化 、 反硝化过
物颗粒， 可有效弥补传统吸附法的缺陷 ， 利用真空吸附固定法 比传统浸泡吸附法单位生物量可高出 ｌ ～ ０ ２倍， ０ 而且稳定性强 ， 不脱落， 不崩解 ， 持效期长 ； 适用于 自然河道 ， 景观水体的生态修复 ， 农村生活污水
微生物固定化技术在污水处理领域的研究进展
微生物固定化技术在污水处理领域的研究进展微生物固定化技术在污水处理领域的研究进展近年来，随着人口的快速增长和工业化的进展，污水排放问题日益突出，给环境和人类健康带来了巨大的威胁。
传统的污水处理方法往往存在技术难题和高昂的成本，因此寻找一种高效、经济且可持续的污水处理技术显得尤为重要。
微生物固定化技术作为一种新兴的污水处理方法，由于其独特的优势在研究中引起了广泛关注，取得了显著的进展。
微生物固定化技术是一种利用载体材料将微生物固定化并附着在固定化载体上的方法。
而微生物就是维持生态平衡的重要组成部分，它们能够通过吸附、降解、转化等功能，将污水中的有机物、无机物、微生物等进行转化和去除，从而达到治理污水的目的。
目前，在微生物固定化技术的研究中，常用的载体材料包括多孔陶瓷颗粒、纤维束、活性炭和生物膜等。
这些载体材料能够提供有利于微生物生长和代谢的物理、化学环境，并通过增大接触面积促进与污水中或固体表面存在的有机物和无机物的吸附和转化。
微生物固定化技术在污水处理领域中的应用主要包括厌氧固定化技术和好氧固定化技术。
厌氧固定化技术是指将厌氧微生物固定在有效载体上，以降解有机废水中的有机物质。
它能够高效地去除废水中的有机物质，并能把有机物质转化为沼气等能源。
而好氧固定化技术则是将好氧微生物固定在载体上，通过氧化反应降解污水中的有机物质，并将其转化为无害的物质。
微生物固定化技术的研究进展主要包括以下几个方面：首先，改进载体材料的研究。
研究人员通过改进载体材料的性质，如增加载体的孔隙率和比表面积，改善载体的生物相容性和稳定性，提高载体对微生物的承载能力和保护微生物的能力，以提高微生物固定化技术的效果和稳定性。
例如，一些研究人员通过改变载体材料的物理结构和化学性质，将固定载体的孔隙度增加，从而提高固定载体对微生物的承载能力和吸附效果。
其次，微生物固定化技术与其他污水处理方法的结合。
研究人员将微生物固定化技术与其他污水处理方法相结合，形成联合处理系统，以进一步提高废水处理效果。
固定化微生物技术处理废水
固定化微生物技术处理废水作者：王龄泽王南来源：《科学与财富》2017年第10期摘要：固定化微生物技术利用物理或化学手段将具有特定生理功能的游离微生物固定于载体材料内部或表面，并加以有效利用。
该技术具有微生物活性高、单位空间微生物密度高、耐受性好、抗冲击负荷能力强、处理效率高等优点，目前已被广泛应用于废水处理。
本文就固定化微生物技术处理废水得应用进行探讨。
关键词：固化微生物；废水；处理引言固定化微生物细胞技术是利用物理或化学的手段将游离微生物细胞定位于限定的空间区域，并使其保持活性反复利用的方法，在化工、印染、发酵生产、能源、医药等行业应用广泛。
一、固定化载体的选择1.1 固定化载体的分类及性能比较目前，用来作为固定化微生物的载体有：有机高分子载体、无机高分子载体和复合载体三类。
其中有机高分子载体分为天然和人工合成两类。
常见的天然有机高分子载体有琼脂、角叉莱胶、明胶、海藻酸钠等；常见的人工合成的有机高分子载体有聚丙烯酰胺凝胶（ACAM）、聚乙烯醇凝胶（PVA）、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。
常见的无机载体有多孔玻璃、多孔硅酸盐、石英砂、生物活性炭（BAC）、硅藻土等。
天然有机高分子载体对生物无毒性，传质性能好，但机械强度较低，在厌氧条件下易被微生物分解；人工合成的有机高分子载体一般强度较大，但传质性能较差，微生物固定时对其活性影响较大，聚乙烯醇与琼脂、明胶和丙烯酰胺凝胶相比较，具有机械强度较高、传质性能较好，生物毒性较低和固定操作容易等优点。
无机载体具有机械强度大、对微生物无毒性、不易被微生物分解、耐酸碱、成本低、寿命长等优点。
由于有机载体和无机载体各有优缺点，在许多性能方面两类载体可以互补，因而，就有了复合载体材料，它是将两类载体结合起来，以改进载体性能，降低成本，提高废水处理效果。
以聚乙烯醇（PVA）、累托石、海藻酸钠（SA）作为固定化载体材料，硼酸和氯化钙作为交联剂，将菲的降解菌（茄镰孢菌）包埋制备固定化微生物小球，考察了各种材料的用量，微生物包埋量，PVA投加量，交联时间等因素对微生物小球活性的影响，及固定化茄镰孢菌小球的机械强度和传质性能。
包埋固定化微生物工艺技术处理高氨氮废水
2
包埋固定化微生物技术
包埋 技术
定义
用化学或物理的手段将游离微生物定 位于限定的载体空间领域，并使其保 持活性，反复利用的方法
要求 优点
包埋载体需具备：固定化过程对微生 物无害、固定化细胞密度大、基质通 透性好、载体内细胞漏出少、抗微生 物分解、沉降分离性好。本试验采样 高分子材料作为载体
处理效率高、反应易于控制、菌种高 纯高效、生物浓度高、固液分离效果 好，污泥产生少
3
Identity
进水
混合液回流Biblioteka A 缺氧池O 好氧池
回流污泥
A/O工艺
A/O法生物去除氨氮原理：污水 中的氨氮，在充氧的条件下（O 段），被硝化菌硝化为硝态氮， 大量硝态氮回流至A段，在缺氧 条件下，通过兼R性ea厌lit氧y 反硝化菌 作用，以污水中有机物作为电子 供体，硝态氮作为电子受体，使 硝态氮被还原为无污染的氮气， 逸入大气从而达到最终脱氮目的。
关键词
高氨氮废水 驯化
包埋技术 A/O工艺
1
高氨氮废水、驯化
❖ 氨氮是水体中主要耗氧污染物，也是水体富营 养化和环境污染的重要污染物，进入水体可引 起水草、蓝藻等生物大量繁殖，造成水体缺氧， 严重影响水质。
❖ 投入废水中的包埋颗粒对新的废水需要一定的 适应阶段，故需要通过对包埋颗粒驯化来提高 包埋颗粒的活性。从而取得具有较高耐受力及
出水 沉淀池
剩余污泥
硝化反应：
Creativity
NH4﹢＋2O2→NO3ˉ＋
2H++H2O
反硝化反应： 6NO3ˉ＋5CH3OH（有机物） →5CO2↑＋7H2O＋ 6OHˉ+3N2↑
4
实例取样于某化工厂废水调节池污水
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。
固定化微生物技术在废水脱氮中的应用
提高 了硝化菌的浓度 （ 通常达 到常规活性污泥 法
的 ７～８倍 ） ，还 可 以 大 大 减 少 因 硝 酸 根 浓 度 过 高
对 硝化 速度 的影 响 。
例 如 ：日本 有研 究者 提 出用光 敏 聚乙烯 醇前 体 对 硝化 细 菌 进 行 固定 ，利 用 固 定 化 的 硝 化 细 菌 将
（ ）工 艺 流 程 长 ，管 理 复 杂 ， 回流 量 大 ，从 ５ 而增 加 了处 理 成本 。 ３ 固定化 微 生物技 术在 生物 脱氮 中的主 要优势
固定 化 微 生 物 技 术… ，是 将 微 生 物 通 过 一 定 的技 术 手 段 （ 利 用 载 体 材料 、包 埋 物 质 或 合 理 如
硝 酸根 浓度将 能 提高 硝化速 度 ，从 而提 高整个 生 物 脱 氮过程 的速 度 和效 率 。而 通 过 固定 化 方法 ，不 但
２ 废 水生物 脱氮 技术 存在 的主 要 问题 目前 ，国 内外 开 发 和 应 用 的生 物 脱 氮 技 术 很 多 ，如早 期 的 Ａ Ｏ、Ａ／ ／ Ｏ、Ｓ Ｒ， 以及 最 近 出 现 Ｂ 的 Ａ Ａ Ｏ 工 艺 、Ｓ Ａ Ｏ 工 艺 等 。但 现 有 的 Ｎ ＭＭ Ｘ Ｈ ＲＮ 废 水生 物脱 氮技术 主要 存在 ５个方 面 的 问题 Ｊ 。 （ ） 硝化 细 菌 是 自养 细 菌 ，生 长 缓 慢 ，世 代 １ 时间长 ，在 混合 培养 的活性 污 泥系统 中无 法 与异养 细菌竞 争 ，难 以取 得优 势 ； （ ）硝化 细 菌 易 受 外 界 环 境 影 响 ，对 环 境 冲 ２ 击 尤其 是毒物 冲击 非 常敏 感 ，而 系统 重 新启 动又 相
（ ）硝化 和 反 硝 化 过 程 难 在 时 间和 空 间上 统 ３
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
4. 生物滤池：生物滤池是一种常见的污水处理设备，通过在填料表面附着微生物，
去除污水中的氨氮和硝态氮。
通过固定化技术，可以提高微生物在填料表面的密度和代谢
效率，提高氮的去除效率。
大连某污水处理厂引进了固定化微生物技术进行污水脱氮处理。
通过在柱状填料表面
固定硝化细菌，并结合曝气系统，可以有效去除污水中的氨氮和硝态氮。
该技术成功解决
了污水处理厂寒冷季节氨氮氧化效率低的问题，提高了氨氮的去除效率。
成都某城市污水处理厂利用厌氧颗粒污泥床反应器进行氨氮去除，通过在颗粒污泥床
中固定厌氧氨氮氧化菌，实现了氨氮的高效去除，并且降低了废液中的氮浓度。
随着对水质要求的不断提高，固定化微生物技术在污水脱氮方面的应用前景十分广阔。
未来，固定化微生物技术在污水脱氮方面的发展趋势主要包括以下几个方面：
1. 多样化载体的研发：固定化微生物技术的载体种类将会越来越多样化，包括天然
材料、合成材料等，以适应不同的环境和处理要求。
2. 微生物菌种优化：将开发出更加适应低温、高盐、高浓度污水等恶劣环境的微生
物菌种，提高氨氮和硝态氮的去除效率。
3. 智能化操作系统：固定化微生物技术在污水处理过程中将会更加智能化和自动化，可以通过传感器和控制系统实现更精准的氨氮和硝态氮的去除。
固定化微生物技术在污水脱氮方面的应用具有重要意义，通过不断的研究和应用，将
使固定化微生物技术在环境领域发挥更加重要的作用，为改善水质和保护生态环境做出更
大的贡献。