固定化微生物技術(shù)在水處理中的應用進展

司圓圓 陳興漢* 關(guān)則智 姚啟魏

（1陽江職業(yè)技術(shù)學院 廣東陽江 529500 2新鴻發(fā)水產(chǎn)養(yǎng)殖公司 廣東陽江 529500）

引言

隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的逐步擴大及集約化程度的不斷提高，養(yǎng)殖過程餌料殘留、排泄物累積等造成水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)不斷惡化，由此引發(fā)養(yǎng)殖行業(yè)病害加劇、水產(chǎn)品質(zhì)量安全風險增大等一系列問題。用微生物制劑調(diào)控水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)是改善養(yǎng)殖水質(zhì)、緩解氮素污染的重要手段和研究熱點[1]。養(yǎng)殖水體中的污染控制多通過直接投加微生物制劑實現(xiàn)，游離的菌株對環(huán)境適應能力差，且易隨水體流失，效果不穩(wěn)定。通過固定化微生物技術(shù)，菌劑在固定顆粒內(nèi)部緩慢釋放，生物量濃度提高，微生物耐受能力明顯增加。固定化微生物可以提高水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)中的微生物濃度，節(jié)約成本。

1 固定化的材料與方法

目前微生物的固定法主要有包埋法、吸附法、吸附-包埋法、包埋-交聯(lián)法、吸附-包埋-交聯(lián)法等符合固定化方法[2-3]。

本罪應為行為犯，只要實施了故意傳播艾滋病的行為，不論是否造成他人感染艾滋病的結(jié)果，都應當認定為既遂。至于未造成他人感染艾滋病的結(jié)果，可以作為量刑的依據(jù)。

1.1 包埋法

包埋法是將微生物細胞固定在特定的材料中，以提高微生物的活性和濃度。材料主要是天然高分子材料和合成的高分子材料兩大類。天然的高分子材料有海藻酸鈉、瓊脂、果膠糖、明膠、卡拉膠等；合成的高分子材料主要包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚苯乙烯多聚體等。其主要作用機理是將微生物細胞截留在高分子材料內(nèi)部，使細胞高度集中且仍保持較高的生物活性[3]。包埋法即可防止細胞流失，又可使底物和反應產(chǎn)物自由進出載體，此外，包埋材料具備一定的機械強度和抗沖擊負荷，使微生物不易脫落，固液分離簡便，因此在水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水處理領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢。

C、D泊位一次事故的最大用水量為387m3，庫區(qū)內(nèi)設有一座1100m3的消防水池，能夠滿足C、D泊位最大用水量。

1.2 吸附法

芽孢桿菌主要包括枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌、蠟樣芽孢桿菌等[8]，應用的水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域的芽孢桿菌的作用主要有兩類，一是作為微生物調(diào)控劑，調(diào)控水質(zhì)，抑制不利微生物的繁殖，二是作為資料添加劑，改善水產(chǎn)經(jīng)濟動物腸道菌群，調(diào)節(jié)免疫等。芽孢桿菌可利用種類豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，分泌多種酶類(如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等)及營養(yǎng)代謝產(chǎn)物(如多種氨基酸和維生素類物質(zhì)等)。

微生物的固定化是指通過物理或化學手段使游離狀態(tài)的微生物固定在有限的空間，或包埋于高分子材料中，保持生物活性并使之緩慢釋放的生物方法。包埋法中，載體的孔徑小于細菌的直徑（0.5—5um），利用這種孔隙結(jié)構(gòu)能有效抑制微生物的流失；吸附法中，有益微生物被吸附在固定化載體表面，形成一層生物膜。固定化載體可以為微生物提供屏障，免除養(yǎng)殖環(huán)境毒素等不利的環(huán)境脅迫；水體中的氨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮等污染物質(zhì)通過擴散進入固定化載體內(nèi)部，進而凈化水質(zhì)。

2 固定化微生物的作用機理及在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用

利用微生物較易吸附在固定表面的性質(zhì)，在載體表面形成生物膜，阻止微生物細胞的流失。常見的吸附載體主要有聚多殼類包括纖維素、瓊脂糖、明膠、木材等。另外，合成載體包括塑料、陶瓷類、硅藻土等在水產(chǎn)行業(yè)應用也較多。

硝化細菌和反硝化細菌是水產(chǎn)養(yǎng)殖水處理環(huán)節(jié)應用最廣的細菌[4]，尤其是反硝化細菌，以硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮為電子受體，將氮源轉(zhuǎn)化為氮氣，特別是近年研究較多的好氧反硝化細菌，如產(chǎn)堿桿菌屬（Alaligenes）、脫氮副球菌屬（Paracoccus denitrificans）和假單胞菌屬（Pseudomonas）等。與傳統(tǒng)生物脫氮相比較，好氧反硝化細菌可進行同步硝化反硝化，極大地縮短工藝流程，且滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖富氧的環(huán)境，可以充分利用水體中的碳源進行自身新陳代謝活動，有較大的應用價值。

3 固定化微生物的種類

3.1 硝化和反硝化細菌

固定化微生物具有生物濃度大、作用高效、穩(wěn)定的特點，是水產(chǎn)養(yǎng)殖污染控制的重要技術(shù)手段，微生物可以通過氨化、硝化、反硝化、氧化等手段使有機物分解為硝酸鹽類、二氧化碳、氮氣等，又能分解養(yǎng)殖塘底部腐敗的沉積物質(zhì)，使養(yǎng)殖水體得到凈化。利用微生物固定化技術(shù)可以進行養(yǎng)殖塘的原位脫氮處理，利用硝化細菌去除養(yǎng)殖水體中的硝態(tài)氮；利用固定化反硝化細菌，可以徹底去除養(yǎng)殖水體中的硝態(tài)氮；利用光合細菌，可以去除養(yǎng)殖底泥中的硫化物和有機質(zhì)。

個人內(nèi)在制約因素中，出現(xiàn)最頻繁的是健康狀況限制、技能缺乏、精力不夠、擔心犯罪(圖 8)。其中，擔心犯罪主要影響女性休閑活動。相反，隨著休閑日益成為現(xiàn)代人不可或缺的生活方式，沒有休閑習慣和不重視休閑、因休閑感到內(nèi)疚等因素對休閑者的阻力大為減弱。

3.2 光合細菌類

固定化微生物技術(shù)對養(yǎng)殖水體、工業(yè)廢水及生活廢水有較好的處理效果，固定化材料的選擇與制作是決定固定化微生物技術(shù)應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)水處理的關(guān)鍵。生物質(zhì)材料由于比表面積大和特定的孔隙結(jié)構(gòu)，以及成本低、細菌親和力好等優(yōu)點，不但有利于微生物的富集，且可以作為緩釋碳源提供微生物正常的新陳代謝，在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)具有重要的應用價值。而將特定的高效降解污染物的微生物通過固定化技術(shù)投放到養(yǎng)殖水體中將成為以后的研究方向。

3.3 芽孢桿菌

吸附法是利用細胞對特定載體的親和性，將微生物細胞直接吸附在載體表面的一種固定化處理方法。其主要作用機理是物理吸附、離子吸附。前者主要是通過物理作用將細胞吸附在載體上，后者又包括離子選擇和離子交換，主要是將微生物吸附在礦質(zhì)元素的表面，利用化學鍵或離子引力的作用使微生物細胞和載體牢固結(jié)合在一起。

結(jié)語

光合細菌（Photosynthetic Bacteria）是一類可進行光合作用的原核生物，屬革蘭氏陰性菌，能夠在厭氧光照或好氧黑暗條件下生長，在無公害水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有較大的應用價值[5]。自1960年光合細菌被用于處理污水以來，越來越多的學者研究光合細菌在廢水處理中的應用[6-7]。光和細菌中，紅螺菌科（Rhodospirillaceae）較多應用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，可在光照條件下，直接利用水體中的有機質(zhì)和硫化氫進行光合作用，使養(yǎng)殖水質(zhì)得到凈化，同時，促進小球藻、硅藻等的生長繁殖，并可抑制藍藻等有害藻類的生長。同時，光合細菌具有耐污、耐酸堿等能力，具有較大的利用價值。