微生物固定化载体5.10
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]。
微生物固定化技术处理水产养殖废水研究进展
二、研究现状分析
固定化微生物技术是一种利用微生物将废水中的有机物转化为无害物质的方 法。目前，国内外研究者已针对固定化微生物技术处理含油废水进行了大量研究。 在研究方法方面，主要有物理法、化学法和生物法。物理法主要通过吸附、萃取 等手段去除废水中的油脂，但处理效率较低；化学法主要通过氧化还原反应将油 脂分解为无害物质，
微生物固定化技术是一种新型的生物处理技术，通过将微生物固定在特定的 载体上，提高微生物的浓度和活性，从而增强废水的处理效果。微生物固定化技 术具有处理效果好、运行稳定、耐冲击负荷能力强等优点，在水产养殖废水处理 中具有广阔的应用前景。
微生物固定化技术介绍：微生物固定化技术是指通过物理或化学手段将游离 的微生物固定在特定的载体上，从而提高微生物的浓度和活性，使其能够更有效 地降解污染物。微生物固定化技术的方法主要包括：吸附法、共价键合法、交联 法、包埋法等。这些方法的分类主要依据是载体的性质和微生物与载体的结合方 式。
应用前景
随着人们对环境保护和食品安全问题的日益，包埋固定化微生物技术在水产 养殖水处理领域的应用前景广阔。未来，科研人员将继续研究如何优化包埋固定 化微生物技术的处理效率、降低成本和提高实用性。同时，该技术在其他领域的 广泛应用也将进一步推动其研究和应用的发展。
结论
包埋固定化微生物技术在水产养殖水处理领域的研究和应用取得了显著的成 果。该技术不仅可以有效处理养殖废水，还可以提高水质和增加产量，降低养殖 成本。未来，随着技术的不断进步和应用范围的扩大，包埋固定化微生物技术在 水产养殖水处理领域的应用将更加广泛和深入。
除了上述技术外，科研人员还在探索新的水产养殖模式和废水处理技术。例 如，循环水养殖（Recirculating Aquaculture Systems, RAS）是一种将养殖 废水进行循环再利用的养殖模式，可以减少废水的排放量，同时提高水资源的利 用效率。此外，一些新型的废水处理技术如膜生物反应器（MBR）、电化学高级 氧化（EO）和光催化氧化（Photocatalytic Oxidation）等也逐渐被应用到水 产养殖废水处理中。
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。
微生物固定化技术的应用
微生物固定化技术的应用
微生物固定化技术是一种利用特定载体将微生物固定在其中，从而形
成固定化生物反应器的技术。
这种技术被广泛应用于生物处理、食品工业、制药工业、环境工程等领域，以下是一些应用方面的具体例子：
1.生物废水处理：利用固定化微生物反应器对污水进行处理，可降解
污水中的有机物和氮化物，减少污染物的排放。
2.食品工业：利用固定化酶和微生物进行制酸、发酵等过程，提高产
品质量和生产效率。
3.制药工业：利用固定化细胞或酶制备药物，提高出药率和产量，减
少废水和废气的排放。
4.处理重金属污染：固定化微生物对重金属污染进行处理，从废水中
去除重金属离子，减少对环境的污染。
5.土壤修复：利用固定化微生物对污染土壤进行修复，可以去除土壤
中的有害物质，恢复土壤质量。
6.生产生物能源：利用固定化微生物进行生物燃料和生物气体的生产，提高能源利用率和环保性。
总之，微生物固定化技术可以为许多领域带来更加有效和环保的解决
方案，是一种十分有用的生物技术。
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。
固定化微生物
固定化微生物更新时间：2009-03-04 11:03来源：作者: 阅读：257网友评论0条固定化微生物技术是20世纪60年代发展起来的一门新兴生物技术。
该技术利用物理或化学的措施将游离微生物细胞或酶定位于限定的空间区域，并使其保持活性从而反复利用，具有效率高、稳定性强、反应易控制、对环境耐受力强、保持菌种高效等优点。
目前经常采用的生物固定化方法主要有吸附法、包埋法、交联法和共价结合法，尤以包埋法和吸附法最为常用。
选择合适的固定化细胞载体是这项技术的关键，固定化细胞载体主要有天然高分子凝胶载体(琼脂、海藻酸钙等)和有机合成高分子凝胶载体(如聚乙烯醇PVA、聚丙烯酰胺ACAM等)。
因为PVA凝胶具有无毒、廉价、对细胞活性损伤小、抗微生物分解和机械强度高等特点，被认为是目前最有效的固定化载体之一。
Nagadomi等使用由PVA-硼酸和海藻酸材料固定化的光合细菌处理水产废水，试验结果表明，固定化PVA球的水质净化能力比海藻酸盐固定化球强。
目前对处理水产养殖废水的固定化菌株研究得较多的是光合细菌和硝化细菌。
将光合细菌同载体结合并固定化，不仅可以增强沉降性，使水质净化效率提高、稳定性增强，微生物质量分数提高；同时还具有抗环境因子影响能力强，可长期保持包埋菌占优势而防止其它有害菌生长等优点。
郑耀通等[16]净化模拟养殖水质的试验结果表明，经PVA、SiO2、CaCO3、海藻酸钠组成的凝胶液固定化后的光合细菌可显著提高氨氮和COD的去除率，并能增加溶解氧。
加入固定化光合细菌15d后，氨氮含量下降98.9 %，溶解氧增加63.4%，COD去除率为70.6%。
由此可以看出，固定化光合细菌在去除氨氮、有机物质和增加溶解氧方面有明显的优越性。
硝化细菌主要用于生物脱氮。
黄正等选用PVA作为硝化细菌包埋体，添加适量粉末活性炭包埋固定化硝化污泥，制备固定化小球，经6周驯化后处理养殖废水，COD的去除率为74.9 %，氨氮的去除率达82.5 %。
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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。
表2位固定化载体的特性。
表1常见的固定化载体
3.固定化微生物吸附铂钯
国内少有文献报道利用海藻酸钠、PV A、壳聚糖、生物炭等固定化载体固定化微生物吸附铂钯的研究，吸附重金属离子与净化废水的研究较多。
有研究表明，PVA中添加SA可以避免固定化颗粒制备过程中的粘连现象，改善PVA的成球性，以生物炭为载体制备固定化菌剂投加入土壤后，会促进污染物由土壤向固定化载体迁移，使固定化载体同时富集微生物和污染物，增加微生物和污染物的接触，实现污染物的富集－降解一体化，有助于促进土壤修复效果。
综合以上，又考虑到固定化载体的成本，结合实验室的条件，故可以设计以下实验：
（1）利用海藻酸钠做为固定化载体，固定大肠杆菌或普罗维斯登菌，吸附重金属离子研究。
（2）利用PV A做为固定化载体，固定大肠杆菌或普罗维斯登菌，吸附重金属离子
研究。
（3）利用生物炭做为固定化载体，固定大肠杆菌或普罗维斯登菌，吸附重金属离子研究。
（4）利用以上三种材料的两两混合或者三者混合做为固定化载体，固定大肠杆菌或普罗维斯登菌，吸附重金属离子研究。