微生物固定化技术
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。
固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术
固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术固定化技术包括固定化酶技术与固定化微生物技术。
固定化微生物技术是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区域,并使其保持活性及反复利用的方法。
由于该技术既不需要把酶从细胞中提取出来,又不需要加以纯化,因而酶活性损失小。
研究和应用表明,固定化微生物技术有微生物密度高、反应速度快、耐毒害能力强、微生物流失少、产物分离容易、处理设备小型化等优点。
目前,固定化微生物技术广泛应用于环境污染治理方面的研究,主要的治理对象为难处理的有机废水及重金属污染的废水,同时研究还涉及到大气和土壤的污染治理。
固定化微生物技术在废水处理中的应用固定化微生物技术在废水处理中应用较广,被处理废水的种类主要有:造纸废水、印染废水、含氮废水、含难降解污染物的有机废水、重金属废水等废水。
固定化微生物技术在废水生物处理领域具有独特的优势和巨大的潜力，但在实际应用中仍有许多问题有待解决：（1）寻找高效、廉价、无毒的微生物，开发多种生物共生固定化系统；（2）开发性能稳定、强度高、使用寿命长、成本低、传质阻力小的固定化载体；（3）开发高效固定化反应器；（4）开发高强度废水固定化处理和其他优化组合处理工艺。
相信通过不断的研究，固定化微生物技术将成为一种高效实用的污水处理技术，在污水处理中得到广泛的应用。
固定方法载体微生物处理对象主要结论嵌入法聚砜纤维膜假单胞菌高浓度含酚废水中1200mg/L的苯酚可在95h内完全降解包埋法包埋法海藻酸钠-小球藻固定藻对汞的去除率明显高于悬浮藻半透膜光合细菌味精厂和屠宰场废水中的2,4,6-三氯苯酚研制了新的固定化方法―半透明包埋法,可提高处理效率,可长期连续使用嵌入法k2角叉藻聚糖/明胶凝胶ca厌氧好氧污泥厌氧和好氧污泥固定前2,4,6-tcp不能矿化,而将其混合固定后则可以矿化,且寿命延长嵌入法不动杆菌和产碱杆菌活性污泥苯甲酸固定化细菌对温度较高、pH值较高的配水和废水中的有毒物质具有较强的耐受性包埋法含粉末活性炭的PVA-H3BO3纱布配水含水胺硫磷可将cod去除率作为固定化微生物对农药降解活性的常用评价指标嵌入法皮氏伯克霍尔德氏菌配水含喹啉纱布-pva复合载体的处理效果好;固定喹啉降解动力学符合零级反应吸附法聚氨基甲酸酯泡沫假单包菌ngk1水分配中的萘与ca、琼脂和acam及流离态微生物细胞相比,此固定化微生物细胞的处理效果提高,且稳定性好固定化微生物反应器法可用于甲醇废水的深度处理吸附法颗粒活性炭可降解甲醇的微生物废水中细菌甲醇废水吸附法棒状活性炭啤酒废水用固定化微生物细胞,用生物流化床的复合型生物反应器,用内循环工艺,可提高废水的处理效率聚合Q交联法凝聚剂加戊二醛胶质红环菌配水含吲哚确定了该菌固定化后的最佳降解条件以及几种金属离子对降解性能的影响固定化微生物技术在大气中的应用固定化微生物技术在处理水相污染物方面显示出一定的技术优势染物(恶臭、voc等)的生物处理逐渐普遍,从20世纪90年代我国才开始研究固定化微生物净化大气,目前仅有同济大学、昆明理工大学等少数机构在研究。
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。
固定化微生物技术
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) (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。
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将微生物细胞或酶固定在载体上的技术，可以用于生物催化、废水处理、食品加工等领域。
这种技术的应用已经得到了广泛的关注和研究。
在生物催化方面，微生物固定化技术可以用于生产生物柴油、生物酒精、生物酸等。
通过将微生物固定在载体上，可以提高微生物的稳定性和活性，从而提高生产效率和产量。
此外，微生物固定化技术还可以用于生产生物降解剂，用于处理有机废水和固体废弃物。
在废水处理方面，微生物固定化技术可以用于处理含有高浓度有机物的废水。
通过将微生物固定在载体上，可以提高微生物的附着能力和生长速率，从而提高废水处理效率。
此外，微生物固定化技术还可以用于处理含有重金属的废水，通过微生物的吸附和生物转化作用，将重金属离子转化为无害的物质。
在食品加工方面，微生物固定化技术可以用于生产酸奶、酒精饮料、酱油等。
通过将微生物固定在载体上，可以提高微生物的稳定性和活性，从而提高产品的品质和口感。
此外，微生物固定化技术还可以用于生产发酵剂，用于加速食品的发酵过程。
微生物固定化技术是一种非常有前途的技术，可以用于生产、环保、食品等多个领域。
随着技术的不断发展和完善，相信微生物固定化技术的应用前景会越来越广阔。
包埋固定化微生物技术 -回复
包埋固定化微生物技术-回复什么是包埋固定化微生物技术？包埋固定化微生物技术（immobilization technology）是一种将微生物固定在材料上的技术，使其在特定环境中持续活跃地发挥作用。
这种技术可以将微生物与多种载体材料结合，形成微生物固定化系统，提供更稳定、可控的条件，使微生物在不同应用领域中发挥最佳效果。
在环境保护、生物工程、制药等领域得到广泛应用。
包埋固定化微生物技术的原理和方法：1. 选择适当的载体材料：常用的载体材料包括海藻酸钙、聚苯胺、海绵、水凝胶等。
这些材料具有良好的亲水性和孔隙结构，能有效固定和保护微生物。
2. 准备载体材料：将载体材料进行处理，使其更适合于微生物的附着和生长。
例如，将海绵切割成合适大小的块状或片状，与微生物接触的表面进行处理，增加载体与微生物的接触面积。
3. 固定化微生物：将选定的微生物与载体材料接触，通过各种方法使其附着在载体表面或进入载体内部，形成微生物固定化系统。
常用的方法包括吸附、胶凝、包埋等。
4. 包裹和固定：将微生物固定化系统进行包裹和固定。
可以使用多种方法，如交联、烘烤、冷冻等，以提高固定性和稳定性。
同时，还可以对包埋的微生物进行一些预处理，如细胞膜透性调节、滤液或固体底物的初始降解等。
包埋固定化微生物技术的应用：1. 环境保护：在废水处理、废气治理等环境保护领域中，包埋固定化微生物技术可以有效去除有毒有害物质，减少污染物对环境和人体的危害。
2. 生物工程：包埋固定化微生物技术在工业酶制剂生产、醇燃料生产等生物工程领域中具有重要的应用价值。
通过固定化微生物，提高酶的稳定性和反应效率，降低生产成本。
3. 制药工业：包埋固定化技术在制药工业中常用于微生物的发酵产物提取和纯化过程中，有效提高产品质量和产量，并减少生产过程中的废耗。
4. 医疗健康：包埋固定化微生物技术在医疗健康领域中也有潜在的应用。
例如，可以将微生物固定化系统应用于药物控释系统中，用于肿瘤治疗、糖尿病治疗等。
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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。
包埋材料可以分为两大类:
(l)天然高分子多糖类，如海藻酸盐、琼脂、明胶等I'3l，其中以海藻酸钠和卡拉胶应用最多，它们具有固化方便，对微生物毒性小及固定化密度高等优点，但是它们抗微生物分解性能较差，机械强度低，但是可使用交联剂进行稳定化处理，但活力和传质性能又会下降。
(2)合成高分子化合物，如聚丙烯酞胺、聚乙烯醇(PvA)娜l等。
这类交联剂的突出优点是抗微生物分解性能好，机械强度高，化学性能稳定。
但是聚合物网络的形成条件比较剧烈，对微生物细胞的损害较大，而且成形的多样性和可控性不好。
固定化微生物技术目前国内外还没有一个统一的分类标准，方法也多种多样，主要有载体结合固定化（吸附法）、交联固定化、包埋固定化和共价结合法，各种固定化方法和载体都各有特点,见表1。
其中，微生物细胞的固定化方法以包埋法和吸附法最为常用。
包埋法是将微生物封闭在天然高分子多糖类或合成高分子凝胶的网络中，从而使微生物固定化；其特点是可以将固定化微生物制成各种形状(球状、块状、圆柱状、膜状、布状、管状等)，但包埋法制得的固定化微生物对传质有一定的影响。
吸附法是将微生物细胞附着于固体载体上，微生物细胞与载体之间不起化学反应，并且具有操作简单、固定化条件温和、细胞活性损失小、载体可以反复使用等优点，所以被广泛应用和深入研究。