固定化微生物技術(shù)用于廢水處理的研究進(jìn)展

韓嘉碧 吳慧芳 莊子孟 陸俊鑫 高 瑞

(南京工業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210000)

隨著工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)污水排放量逐年增長(zhǎng)。這些污水大多成分復(fù)雜，化學(xué)耗氧量高，難以被降解。固定化微生物技術(shù)作為應(yīng)用最廣泛的生物處理法，優(yōu)勢(shì)獨(dú)特，在廢水處理上前景良好。本文對(duì)此技術(shù)及其在廢水處理上的應(yīng)用進(jìn)行介紹，并對(duì)其存在的問(wèn)題進(jìn)行展望。

1 固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)由固定化酶技術(shù)發(fā)展而來(lái)，它通過(guò)物化手段將微生物局限在一定空間內(nèi)，使其高度富集，同時(shí)保持較高活性。常見(jiàn)的固定化方法包括吸附法、包埋法、交聯(lián)法、共價(jià)結(jié)合法。其中包埋法最常用，且常與吸附法、交聯(lián)法等復(fù)合使用[1]。

2 固定化微生物處理難降解廢水的研究現(xiàn)狀

固定化微生物用于廢水處理，主要是對(duì)含氨氮廢水、含酚廢水、染料廢水等的處理。

2.1 含氨氮廢水

水體中氨氮的大量排放不僅造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，還會(huì)導(dǎo)致生物毒素在水生生物中的積累，隨著生物放大等作用進(jìn)入人體，危害人體健康[2]。許曉毅[3]等固定化活性污泥，對(duì)比包埋顆粒、活性污泥和混合體系在SBR反應(yīng)器中的硝化效果，結(jié)論為混合體系的氨氮去除能力和穩(wěn)定性更強(qiáng)，且包埋顆粒的投加可以強(qiáng)化硝化與脫氮效果。賞國(guó)鋒[4]等人以稻殼生物炭為載體固定硝化菌，利用生物炭的吸附和微生物的脫氮作用處理氨氮廢水。研究表明在常溫下，初始氨氮濃度≤300 mg/L、pH為7.5、溶解氧1.5 mg/L左右的水樣中氨氮去除率可達(dá)85%。吳義誠(chéng)[5]等以生物炭-海藻酸鈉聯(lián)合固定小球藻，探尋最佳制備方案，并得出結(jié)論制備膠球處理廢水效果良好、易重復(fù)使用。

2.2 含酚廢水

含酚廢水來(lái)源廣泛，主要來(lái)自于石油化工廠、煉油廠、焦化廠等。酚類(lèi)物質(zhì)毒害大，不易被降解。樊鵬悅[6]等以木炭、活性炭、瓊脂、海藻酸鈣為載體固定白腐真菌處理含苯酚廢水，結(jié)果表明木炭載體處理效果好，最優(yōu)可達(dá)89.97%。吳芳芳[7]等人固定絲孢酵母TX1置于ALBR反應(yīng)器處理含酚廢水，對(duì)比游離細(xì)胞、包埋法固定化細(xì)胞、游離細(xì)胞與固定化細(xì)胞組合3種方法，發(fā)現(xiàn)組合法既能強(qiáng)化原有體系沖擊能力，又提高了廢水處理效果。黃茜[8]等用竹炭生物炭固定微生物降解水中壬基酚，確定此法的最佳制備條件，試驗(yàn)說(shuō)明竹炭固定菌的酚降解率顯著高于游離菌，且固定菌可長(zhǎng)期重復(fù)利用。

2.3 印染廢水

印染廢水排放量大，色度深、毒性大、鹽度高、水質(zhì)波動(dòng)大[9]，是工業(yè)廢水中難降解的廢水之一。Ganta U[10]等固定化枯草芽孢桿菌來(lái)處理模擬溶液中的亞甲基藍(lán)，實(shí)驗(yàn)得出亞甲基藍(lán)去除率高達(dá)90%以上(初始染料濃度0.02-0.06g/L，吸附劑用量20 g/L，溫度30 ℃，振蕩速度900 rps)。陳一萍[11]構(gòu)建高活性的復(fù)合型絮凝菌群來(lái)處理染料廢水，研究表明固定化菌群的最佳活化時(shí)間為60 h。在不同菌接種量處理10 h后，其脫色率均達(dá)90%，且可重復(fù)使用。喬楠[12]等運(yùn)用改性硅藻土負(fù)載白腐真菌與好氧反硝化菌的混合菌群處理染料廢水，在處理過(guò)程中充分發(fā)揮硅藻土與微生物的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)色度和CODcr的同時(shí)降解，二者去除率均在60%以上。

3 結(jié)語(yǔ)

固定化微生物技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，此法經(jīng)濟(jì)環(huán)保，，耐負(fù)荷，能在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效處理。但是該技術(shù)依然面臨著一些問(wèn)題：①固定化微生物如何實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)是我們面臨的問(wèn)題之一。②尋找高效、廉價(jià)、易培養(yǎng)的菌種難度較大。③在應(yīng)用過(guò)程中，缺少能充分發(fā)揮固定化微生物處理效果的反應(yīng)器。對(duì)于不同的廢水，反應(yīng)器的選擇以及固定化微生物與其他物質(zhì)的組合搭配發(fā)揮著不同的效果，如何實(shí)現(xiàn)其效果最大化將成為今后研究的方向。