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。
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。
固定化微生物
1 引言 随着石油工业的迅速发展油气田开发对土壤的污染越来越严重。石油污染土壤已经是石油及石化企业的重要污染之一，其中的石油污染物对人体及环境具有很高的毒害作用。土壤污染不仅会破坏其自身结构、改变其物理化学性质，而且会影响作物的产量和品质，并通过食物链危害人类的健康和生命。因此，修复污染土壤，保障人类健康，已引起各国政府及环境学家的广泛关注，成为当前国内外环保研究的热点。 2 石油污染土壤的现状及危害 随着国民经济的迅速发展，人们对石油的需求不断增加，石油的勘探开发、运输及炼制过程中，石油污染问题日益凸显，特别是土壤污染日趋严重。据报道，目前世界石油总产量每年约有22亿t，其中约有800万t石油进入环境已造成污染，我国石油年产量已超过1亿t，每年新污染土壤10万t，其中每年有近60万t石油进入环境，污染了土壤、地下水、河流和海洋[fll。石油污染土壤主要由于石油的泄漏和排放引起的，一般集中在油田、油库、炼油厂周围，对土壤的污染大多集中在20cm左右的土壤表层[f2l。我国许多油区污染严重，例如陇东油区年产原油约200万吨是中国第二大油田的中心区，石油污染面积正在逐年扩大，目前石油污染面积SOO}l000hm2，在重污染区，土壤原油含量高达3510mg/kg，高出临界值(200mg/kg) 17.6倍。因此，修复石油污染土壤，加快土壤的修复和治理显得尤为重要。 石油是一种成分极其复杂的混合物，主要是由各种不同的碳氢化合物组成，还含有少量的氧、氮、硫、氯、硅和磷等非金属元素以及少量的重金属元素成分。石油通常指原油和石油初加工产品(包括汽油、煤油、柴油、重油、润滑油等)及各类油的分解产物，主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃、烯烃等，其中多环芳香烃类物质被认为具有严重的致癌、致突变、致畸作用，其形态包括气体、挥发性液体、高沸点液体以及固体等[[3,4] o 石油进入土壤后，影响土壤环境质量，严重威胁着生态环境、食品安全和人身健康: 1）石油吸附在土壤颗粒表面堵塞土壤孔隙，降低了土壤透水性，改变土壤有机质的组成、结构和物理化学性质，引起土壤有机质的变化如碳磷比;
微生物固定化技术的发展及其在污水处理的研究
微生物固定化技术的发展及其在污水处理的研究 摘要：微生物固定化技术是一种有效的废水处理技术，通过对固定化技术方法的介绍以及不同载体选择的对比，分析评价了微生物固定化在废水处理的国内外应用研究现状，并针对相关问题提出了今后的研究和发展方向。 关键字：固定化技术载体材料废水处理微生物 Abstract:Immobilized microorganism technique is a kind of effective wastewater treatment technology. Based on the technique of immobilization method introduction and different carrier choose contrast.TAnalysis and evaluation the immobilized microorganism technology applied to various kinds of wastewater treatment both in China and abroad are summarized. Aiming at its relevant problems, its future research and developing directions are brought forward. Key words: immobilization technique Carrier material wastewater treatment microorganism 微生物固定化技术是从二十世纪60年代开始迅速发展起来的一项新技术，至今已经形成了较为完备的理论和方法。微生物固定化技术是指通过利用化学或物理手段将游离的微生物或酶，定位于限定的空间区域内，使之不溶于水，但仍能保持其生物活性且在适宜的条件下还可以增殖，是一种可以反复使用的技术[1]。这项技术最初利用于工业发酵，20世纪70年代后期，随着水环境污染的日益严重，研究一种高效、快速，能连续处理的生物处理废水系统的要求日益迫切，国内外开始应用微生物固定化技术来处理废水，从此微生物固定化技术在污水处理中得到广泛的应用[2,3]。 与普通悬浮生物处理法相比，采用微生物固定化技术有以下优点[4]： （1）有利于提高生物反应器内微生物浓度和纯度，提高处理负荷、减少处理装置容积； （2）污泥产量少，利于反应器的固液分离； （3）可选择性地固定优势菌种，稳定性强，提高难降解有机物的降解效率； （4）抗毒物毒能力强； （5）对水质及pH的变化有较好的稳定性。 这些优点使微生物固定化技术在国内外废水处理领域中备受重视，特别是在难降解和有毒废水处理中表现出更大的潜力。 1、微生物固定化的分类 微生物细胞固定化的方法多种多样，任何一种限制细胞自由流动的技术都可以用来对微生物细胞进行固定化。按照固定载体及其作用方式不同，主要有共价结合固定化、吸附固定化、包埋固定化和交联固定化四大类[5]。 1.1共价结合法 共价结合法就是是细胞表面上官能团和固相支持物表面的反应基团形成化学共价健连接。用共价键固定酶，载体与酶的结合牢固，不易脱落，但限制了微生物的活性，半衰期较长。但由于化学共价法结合操作与控制复杂苛刻，反应剧烈，常常引起酶蛋白高级结构发生变化，因此，一般细胞活性回收较低。能够用于共价法固定的酶蛋白上的功能基因中，最常用的是氨基和羧基。对于共价偶联反应的选择一般应考虑酶蛋白上供共价结合的功能基团必须不影响酶的催化活性，反应条件应尽可能温和，最好在水溶液中反应。偶联反应应该对酶蛋白上某一类功能基团有很高的专一性，而对其他功能基团或水溶液几乎无副反应。共价反应的主要方法有酰化反应法、芳化和烷基化反应法、溴化氰法、重氮化反应法以及硅烷基化法等。 1.2吸附法 吸附法又称载体结合法，根据载体特性可分为物理吸附和离子交换吸附。物理吸附是使用具有高吸附能力的物质，如硅胶、活性炭、多孔玻璃、碎石、卵石、焦炭、硅藻土、多孔砖等吸附剂，将微生物吸附在表面使其固定化。离子吸附是利用微生物在解离状态下离子健合作用而固定于带有相反电荷的离子交换剂上，常见的离子交换剂有DEAE -纤维素、CM-纤维素等。吸附法是依据带电的
生物分子固定化方法
生物传感器中生物组分的固定化方法 生物传感器由两部分组成: 生物敏感元件和信号转换器。生物传感器的选择性主要取决于敏感材料的选取，而灵敏度的高低则与转换器的类型、生物组分的固定化技术等有很大的关系。因此固定化技术的发展是提高传感器性能的关键因素之一。生物传感器要呈现良好的工作性能, 其固定化技术应满足以下条件: (1) 固定化后的生物组分仍能维持良好的生物活性； (2) 生物膜与转换器须紧密接触，且能适应多种测试环境； (3) 固定化层要有良好的稳定性和耐用性； (4) 减少生物膜中生物组分的相互作用以保持其原有的高度选择性。 为了研制廉价、灵敏度高而且选择性好的生物传感器，固定化技术已成为研究者们努力探求的目标。经过近20年的不懈探索，已建立了对各种不同生物功能材料的固定化方法。 物理吸附法 此法是通过生物分子的极性键、氢键、疏水键的作用将生物组分吸附于不溶性的惰性载体上。文献已经报道了一些材料可用作吸附其它材料的载体，比如，石墨粉［25］、石墨-聚四氟乙烯［26］、活性碳［27］、离子交换树脂［28］等。物理吸附法的特点 是方法简便、操作条件温和，缺点是生物分子与载体表面的结合力弱，在表面进行任意取向的不规则分布，因此使制得的生物传感器容易发生生物分子的脱落和泄漏，从而造成传感器的灵敏度低，重现性差。 包埋法 将生物组分与合成高分子经溶剂混合而使生物组分包埋于其中，制成敏感膜的方法称作包埋法。采取的包埋方式通常包括凝胶包埋法和胶囊包埋法二种形式［29,30］。 。包埋法的优点是操作条件比较温和，膜的孔径和形状可随意控制，对生物组分活性的影响较小，缺点是需控制很多实验因素，而且生物组分在聚合物膜内的活性会受到影响。 共价键合法将生物组分通过共价键与电极表面结合而固定的方法称作共价键合法。该法是利用基体表面进行活化处理，然后与生物组分偶联，从而使生物组分结合到基 体表面。活化的方法有：烷基化法［31］、高碘酸氧化法［32］、迭氮法［33］等。该法的优点是通过形成特殊键将生物组分进行固定，因此生物组分不易发生泄漏，并且改善了生物分子在表面的定向，但缺点是操作复杂，成本高，而且生物组分易失活。 化学交联法 化学交联法是在交联剂(具有两个或两个以上功能团的试剂) 的作用下，生物分子间发生共价结合，也可将生物组分直接与载体共价交联。最常用的交联剂是戊二醛［35］。该法的优点是生物组分的固定比较牢固，不易脱落，缺点是反应难以控制，扩 散阻力大，所需的生物样品量多。 电化学聚合法 电化学聚合法是通过将聚合物单体和生物组分同时混合于电解液内，通过恒电位
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。 包埋材料可以分为两大类:
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
固定化微生物技术及其在养殖水体中的应用
固定化微生物技术及其在养殖水体中的应用 目前，水产养殖，特别是名特水产养殖大多实施高密度养殖，养殖水体自身污染日益严重，同时由于外源性污染物的影响，养殖水域环境质量日益下降。因此，水质调控技术已成为发展水产养殖的一个关键技术。由于通常所采用的理化方法控制水质的技术存有种种弊端，所以生物（主要是运用微生物）控制便得到重视。目前国内外一般采用单一或复合微生物菌种来控制水质，但由于微生物受外界环境影响较大，抗不良环境冲击能力差，一旦系统受损难以恢复，因此处理效果不稳定。而固定化微生物技术不仅有利于优势菌种的固定，提高难降解有机物的降解效率；还能在生物装置内维持高浓度的生物量，在无细胞冲出的前提下，液流量大，提高了处理负荷，减少了处理装置的容积；并且易于固液分离；同时微生物被高分子材料包埋后抗毒性能和耐受力明显增加，因此成为研究的热点。 1 固定化微生物技术 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，效果较好，至今已经形成了较为完备的理论和方法。 固定化微生物技术是指利用化学的或物理的手段将游离的微生物定位于限定的空间区域，并使之成为不悬浮于水仍保持生物活性、可反复利用的方法[1]。这里的微生物主要是人为选定的特效降解菌的优势菌种，应满足以下3个基本条件：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[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；②传质性能好；③性质稳定，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[3]。 目前常用的载体可分为无机载体、有机高分子载体和复合载体3大类型。无机载体如多孔玻璃、硅藻土、活性炭、石英砂等。有机载体还可分为两类：一类是高分子凝胶载体，如琼脂、角叉莱胶和海藻酸钙等；另一类有机合成高分子凝胶载体，如聚丙烯酰胺凝胶、聚乙烯醇凝胶、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。复合载体是由无机载体和有机载体材料结合而成，使两类材料的性能互补，从而显示复合载体材料的优越性[4]。 2 固定化微生物的制备方法 目前，固定化微生物的制备方法多种多样，国内外没有统一的分类标准，根据对各种方法的分析，可将其分为物理固定法和化学固定法两大类。物理固定法主要有包埋法、吸附法（载体结合法）和包络法，化学固定法包括共价结合法和交联法（架桥法）等。 2.1 包埋法 包埋法是将微生物菌体包埋在半透性的聚合物凝胶或膜内，小分子的底物和产物可以自由出入，而微生物却不会漏出。包埋法可分为高分子合成包埋、离子网络包埋及沉淀包埋，是目前研究最广泛的固定化方法。常用的包埋法固定微生物的载体材料有天然高分子多糖类的海藻酸钙凝胶和卡拉胶、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(ACAM)等。其中，天然高分子凝胶对微生物无毒，传质阻力小，但结合强度小；有机合成高分子凝胶强度高，影响微生物的生物活性，同时传质阻力大。 2.2 吸附法 吸附法是利用微生物所具有的可吸附到固体物质表面或其它细胞表面的能力，将微生物吸附在附加剂的表面的方法，这是一种非常廉价和有效、比较常用的微生物固定化方法。吸
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：李静， 谭月臣， 洪剑明 作者单位：首都师范大学生命科学学院,北京,100048 刊名： 安徽农业科学 英文刊名：JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES 年，卷(期)：2010(25) 参考文献(25条) 1.熊津;丁桑岚畜禽养殖废水脱氮除磷研究进展[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(01) 2.张蔚萍;陈建中固定化微生物技术在环境工程中的应用[期刊论文]-云南环境科学 2003(04) 3.饶应福;夏四清;姜剑固定化微生物技术在环境治理中的应用[期刊论文]-能源环境保护 2005(02) 4.RAJ J;SHARMA N N;PRASAD S Acrylamide synthesis using agar entrapped cells of Rhodococcus rhodochrous PA-34 in a partitioned fed batch reactor[外文期刊] 2008(01) 5.CHSUBBA RAO;PRAKASHAM R S;BHASKAR RAO A Functionalized alginate as immobilization matrixin enantioselective L(+) lactic acid production by lactobacillus delbrucekii 2008(03) 6.曹国民;赵庆祥;龚剑丽固定化微生物在好氧条件下同时硝化和反硝化[期刊论文]-环境工程 2000(05) 7.王青;张善锋固定化微生物技术在废水处理中的应用[期刊论文]-环境科学与管理 2008(11) 8.BAI X;YE Z F;LI Y F Preparation of crosslinked macroporous PVA foam carrier for immobilization of microorganisms[外文期刊] 2010(01) 9.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[期刊论文]-环境科学与管理 2009(06) 10.彭会清;安显威吸附法在废水除磷中的应用[期刊论文]-辽宁化工 2006(09) 11.刘帅;张培玉;曲洋包埋法固定化微生物技术中的载体选择及在污水生物处理中的应用[期刊论文]-河南科学2009(05) 12.贾敏;徐冉;杨长明固碳技术在猪场废水低碳化处理中的应用进展[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(09) 13.何江;利锋山区农村养猪场废水处理方法探讨[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(03) 14.曹娴;王国成EM技术在工业废水治理上的应用[期刊论文]-内蒙古农业科技 2007(04) 15.ZHU J;LIN C F;KAO J C M Evaluation of potential integration of entrapped mixed microbial cell and membrane bioreactor processes for biological wastewater treatment/reuse 2009(08) 16.KARIMINIAAE-HAMEDAANI H R;KANDA K;KATO F Wastewater treatment with bacteria immobilized onto a ceramic carrier in an aerated system 2003(02) 17.王凤;叶正芳固定化微生物滤池去除地下水中硝酸盐的研究[期刊论文]-安徽农业科学 2009(23) 18.CELIS L B;VILLA-GMEZ D;ALPUCHE-SOLIS A G Characterization of sulfate-reducing bacteria dominated surface communities during start-up of a down-flow fluidized bed reactor 2009(01) 19.童群义;陈坚;堵国成PVA-卡拉胶混合载体固定化大肠杆菌-酵母菌混合体系生产谷胱甘肽[期刊论文]-工业微生物 2000(04) 20.齐水冰;罗建中;乔庆霞固定化微生物技术处理废水[期刊论文]-上海环境科学 2002(03) 21.王坤;刘永军活细胞固定化技术在焦化废水生物处理中的应用试验[期刊论文]-环境科技 2009(04) 22.唐凤舞;樊华固定化微生物技术处理城市污水的研究[期刊论文]-环保科技 2009(01) 23.黄川;王里奥;崔志强采用海藻酸钠固定化微生物技术处理甲醇废水[期刊论文]-中国给水排水 2008(07)
固定化微生物技术及其在污水处理中的应用
固定化微生物技术及其在污水处理中的应用 发表时间：2018-12-22T14:09:01.650Z 来源：《防护工程》2018年第23期作者：王诚诚 [导读] 近年来，我国的环境污染问题日益严重，而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏，人们关于环保意识逐渐增强。 摘要：近年来，我国的环境污染问题日益严重，而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏，人们关于环保意识逐渐增强。因此，固定化微生物技术的应用促进了环境保护工程发展。利用固化微生物技术处理污染环境中的废水、废气和废渣，对环境保护做出了突出贡献。 关键词：固定化微生物技术；污水处理；应用 前言：固定化微生物技术是利用微生物的活性特点，对污染物进行降解、分化，在污水处理、空气污染处理、土壤污染处理中有着显著的效果。但在实际应用中固定化微生物技术还存在一些不足之处，想要更广泛地被应用，还需要继续研究与发展。 1固化微生物技术应用现状 固化微生物技术是起始于20世纪60年代，在固化酶的基础上研发出来。我国对固化微生物技术的研发和应用，要比其他国家晚了十年左右。固化微生物技术也就是把细胞或是酶进行固化处理，因为酶在直接使用上有着一些不足之处，例如价格高、稳定性差、不能重复使用，而且比较难提取等，也就造成了酶在应用上的局限性。而固化微生物技术在环境工程中应用更多的是在污水处理上。通过把较为分散的微生物固定在一个载体上，充分发挥微生物的作用，可以进行印染污水处理、重金属污水处理、含氮生活污水处理等。同时对于大气污染物和土壤中的污染物也能很好的降解。 2固化微生物技术特点 由于固化微生物能够提高微生物的浓度，使活性物质的作用得到提升和优化。所以在环境工程中，固化微生物技术对废水处理有着很好的效果。固化微生物技术能够培养优良微生物群，让污染物与微生物有更明显的区别。微生物经过了固化处理，其抗毒能力得到改善，这样可以防止微生物被有毒物侵害。微生物的固化反应不需要特别大的空间，这样就能降低空间占用率。 3固定化微生物技术在废水处理中的应用 近年来，固定化微生物技术因其特有的优势，引起广泛的关注。固定化生物技术开始迅速发展，并已取得了阶段性的成果。此项技术在处理含重金属离子废水、含氮废水、含难降解有机废水的处理等方面都得到了很好的应用。 3.1固定化微生物技术在印染废水中的应用 印染、造纸废水的水量大，污染物质也比较复杂，是比较难处理的工业废水。采用固定化微生物工艺，对混凝沉淀后退浆工序的印染废水进行了现场中试处理研究。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）为20h的条件下，对于进水化学需氧量（CODCr）为1.0耀1.2g/L 的退浆废水，经过两级水解酸化、两级好氧处理后，其出水CODCr约100mg/L，达到国家一级排放标准。其中，水解酸化阶段的HRT为10h，CODCr复合1.7kg/（d·m3），去除率为44%；好氧阶段HRT为10h，CODCr复合1.9kg/(d·m3)，去除率为83%。 3.2含重金属离子废水的处理 重金属污染对生物的影响越来越严重，由于固定化后的微生物，稳定性能好，抗毒性强，因此被广泛用于去除废水中的重金属离子。李杰[2]等人采用固定化微生物SBR反应器和普通活性污泥SBR反应器处理投加了Cr6+的生活污水，考察了固定化微生物去除COD及 Cr6+的能力及抗毒性。结果表明：在保证对COD的去除率较稳定的条件下，固定化微生物与普通活性污泥所能承受的Cr6+浓度分别为 70mg/L和1.9mg/L。利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌，研究了这种固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。结果表明，该固定化微生物对Cu2+的吸附很迅速，在40min内吸附基本达到平衡。 3.3含氮废水的处理 微生物去除氮和氨，一般是通过好氧微生物的硝化反应过程。和厌氧微生物的反硝化反应过程。吕志刚[4]等人采用聚乙烯醇（PVA）为载体的包埋固定化微生物处理低浓度氨氮絮凝余水，在HRT为3h之内从地表水环境质量V类水标准以外达到了I类水标准，在较短的水力停留时间成功实现了氨氮的去除。以竹炭为载体，将硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上，研究竹炭固定化微生物对氨氮的去除及影响因素。结果表明：竹炭固定化微生物处理氨氮水样存在竹炭吸附和微生物脱氮两种作用。对于初始氨氮质量浓度臆200mg·L-1的水样，调节水样pH为8，控制水样溶解氧质量浓度为1mg·L-1左右，竹炭固定化微生物系统中可发生同时硝化—反硝化作用，氨氮去除率可达70%以上。 3.4酚类及醇类废水的处理 采用聚乙烯醇（PVA）—硼酸法制作固定化活性污泥小球，从温度、浓度和pH3方面比较了固定化活性污泥和游离活性污泥对氯苯酚降解效果的影响。研究表明：固定化活性污泥降解对氯苯酚的最适宜温度为25益耀35益，最适pH为6耀8；固定化活性污泥对氯苯酚的降解速度大于游离活性污泥。以苯酚模拟废水为研究对象，采用苯酚驯化后的优势菌群，利用竹炭作为载体，用竹炭固定化微生物处理含酚废水。实验表明，在苯酚浓度为40mg/L低浓度废水，在投菌量为100mL/10g竹炭，竹炭量为10g/100mL污水的条件下经5h处理后，苯酚和COD的去除率分别为95%和70%。 4固定化微生物技术的未来发展趋势 固定化微生物技术目前在我国的环境工程的建设中发挥着重要作用，其应用范围广，利用效率高。但仍然存在一些需要改进的问题，如加以完善，则对于我国环境工程的建设起到推波助澜的作用。 4.1固定化的微生物不是可以一直使用的，其都有一定退化的区间 微生物是固定化技术的主体。就目前来说，微生物的价格很贵，加之其有一定的使用寿命，这就导致更换微生物的频率增加，大大的增加了环境工程建设过程中的费用支出。因此，我们对固定化的微生物进行研发时，应该加大对比较稳定的微生物进行研发，降低环境工程建设的成本。 4.2因固定化细胞的稳定性能不高 我们应该加大对细胞稳定性能的分析和研究，提高固定化技术的性能和处理效率。提高固定化细胞的稳定性，有利于抑制污染物细菌
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。 1.4 交联法 交联法是通过微生物与具有两个或两个以上的官能基团的试剂反应，使微生物菌体相互连接成网状结构，而达到固定微生物的目的[7]。使用该方法,微生物细胞间的结合强度高,稳定性好,经得起温度和pH 值等的剧烈变化。但是由于在形成共价键的过程中，往往会对微生物细胞的活性造成较大的影响，而且适用于此类固定化的交联剂大多比较昂贵，因而其在应用中受到一定的限制。
污水处理微生物与载体自固定化技术
污水处理微生物与载体自固定化技术 一、技术概述 该技术采用先进的微生物与载体自固定化技术，将生物菌群固定在载体中，可对有机物、氮、磷等污染物同步去除。载体微生物负载量最高可达40g/L，容积负荷最高可达16kgBOD5/m3d。CODCr去除率90%，氨氮去除率95%；出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级A标。曝气生物流化池可休眠，启动迅速。日处理5000m3的工程总投资约135万元，吨水运行成本约为0.68元。 二、技术优势 （1）充分利用原水中的碳源进行好氧反应，对于生活污水不需另加碳源。 （2）采用小池结构，布置灵活，可逐级串联，对污水中的污染物进行分级深度处理；采用微生物与载体自固定化技术，提高载体的流化性能，能与污水进行充分接触，提高处理效果，使出水稳定并达到设计要求。 （3）采用自主研发的JHE型生物载体，可提高生物负载量。 （4）全程采用自动化控制技术，提高自控水平，便于管理。 （5）可在进水的情况下进行系统维护及检修。 三、适用范围 分散式生活污水处理、中型污水厂提标改造等。 四、基本原理 曝气生物流化池（简称ABFT）内有上下拦截网将载体限制在载体区，并利用好氧及厌氧微生物的高效固定化技术附着于载体上，进行好氧及厌氧反应，通过硝化及反硝化作用对水中的污染物质进行去除。 五、工艺流程 污水通过人工隔栅将比较大的悬浮物隔离后，由阀门控制直接进入六组并联的ABFT 生化系统，出水端采用穿孔管集中出水，经ABFT生化处理完成后直接进入清水池，用泵提升至蓄水池后作为体育公园所需的回用水，六组ABFT生化系统可根据实际需要来控制单独使用，最大限度的降低运行成本。
固定化高效微生物技术
固定化高效微生物技术 一、基本原理 固定化高效微生物技术（G-BAF）是将固定化微生物技术与传统生物滤池工艺有机结合，并吸收二者的优点，使其成功应用于高氨氮、高COD、高毒性废水的处理。G-BAF技术吸收了传统生物滤池（BAF）的优势，针对传统生物滤池水头损失大，反冲洗频繁，运行控制较为复杂的缺陷，研制大孔网状功能化悬浮载体，大幅度降低了水头损失，不用反冲洗，优化和简化了运行控制的复杂程度；同时将高效微生物和固定化技术相结合，创造厌氧-兼氧-好氧集成微环境，形成有利于脱氮菌群的微环境，选择性地筛选脱氮优势菌并将之固定化于比表面大、生物相容性好、亲水性强和机械性能优良的高分子载体，可使高活性脱氮菌成为优势菌群，提高微生物对游离氨毒性的耐受性，促进同步硝化反硝化。 二、工艺流程 在G-BAF中投加占曝气池有效容积50-60%的大孔生物载体，将高效微生物固定其上。结合生物滤池工艺，通过接种不同高效菌种，根据废水水质特点和污染物中有机物的具体组分，使各种特异性微生物依据污染物的降解次序顺序排列。微生物在反应器中呈现分级和分群现象，各种微生物处于一个相对稳定和适宜的大环境中，为降解各种污染物创造了较为优化的条件，可有效提高目标污染物的降解效果。G-BAF系统在运行过程中，空气上升时与载体中的大孔反复多次碰撞、切割，并被好氧微生物快速吸收反应，从而提高了空气的利用率。随着氧气的碰撞、切割和吸收反应，进入载体内部的氧气逐渐减少直至氧气消耗完毕，这样使每一个载体内部生成良好的缺氧区、兼氧区和好氧区，使得载体的内部形成无数个微型的硝化和反硝化反应器，因而可在同一个反应器中同时发生氨氧化、硝化和反硝化联合作用，有力的保证了氨氮的高效去除和总氮的消减，同时节约反硝化脱氮所需的碱度和有机物。 工艺流程首先根据污水进水水质情况，确定是否对进水进行初步处理，一般处理方式有过滤、沉淀等。初步处理后的污水由提升泵提升进入G-BAF池进行生物处理，根据水质情况确定投加碳源和曝气量。由于固定化微生物具有过滤作用，因此可省去二次沉淀池，生物处理后出水可直接排放。 三、关键技术
一种用于固定化微生物技术的PVA凝胶小球的制备
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(1), 34-37 Published Online February 2019 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/556926864.html,/journal/aep https://https://www.wendangku.net/doc/556926864.html,/10.12677/aep.2019.91006 The Invention of PVA-Gel Beads for Immobilized Microorganism Technology Shixiang Li, Zhe Zhao*, Junkun Huang, Shuqian Yang, Liu Cao, Bin Zhao School of Resources and Materials, North Eastern University of Qinhuangdao, Qinhuangdao Hebei Received: Jan. 7th, 2019; accepted: Feb. 6th, 2019; published: Feb. 13th, 2019 Abstract Immobilized microorganism technology is a new and efficient wastewater treatment technology. It adds vitality to the application of microorganisms. The selection of microbial carrier material de-termines the application efficiency of immobilized microorganism technology. PVA-gel beads are characterized by high stability and low cost among many carrier materials. Also it has been used in many wastewater treatment projects. This text produces the process of preparing gel pellets by PVA-boric acid chemical cross-linking. In this experiment, we used the mixed solution with a PVA concentration of 7% and sodium alginate concentration of 1%. The mixed solution was dropped into the standard boric acid solution containing 2% anhydrous calcium chloride cross-linking agent and cross-linked for 3 h. The gel pellets were obtained by cold storage after running-washing and had good bacterial adsorption performance. Keywords Immobilized Microorganism Technology, PVA, Gel Bead, The Preparation Process 一种用于固定化微生物技术的PVA凝胶小球的制备 李诗香，赵喆*，黄俊坤，杨书乾，曹鎏，赵斌 东北大学秦皇岛分校，资源与材料学院，河北秦皇岛 收稿日期：2019年1月7日；录用日期：2019年2月6日；发布日期：2019年2月13日 *通讯作者。
固定化微生物技术及其在污染土壤修复中的应用_司友斌
土 壤(Soils), 2007, 39 (5): 673~676 固定化微生物技术及其在污染土壤修复中的应用① 司友斌， 彭 军 （安徽农业大学资源与环境学院，合肥 230036） 摘要：固定化微生物技术是一种新的生物处理技术，与普通生物处理法相比有许多优点。本文对固定化微生物的制备方法、固定化微生物的载体、固定化微生物的反应特性以及固定化微生物技术在污染土壤治理中的应用和研究进展状况进行了综述，并对其今后的发展方向作了探讨。 关键词：固定化微生物；载体；土壤修复 中图分类号： S154.3 固定化微生物技术是20世纪60年代由生物化工中的固定化酶技术发展起来的生物处理技术[1, 2]。所谓固定化技术，是指利用物理或化学手段将游离的微生物或酶，定位于限定的空间区域并使其保持活性和可反复使用的一种基本技术[3]。与其他应用游离微生物的过程相比，固定化微生物技术可以使微生物在某一固定区域具有较高的密度，减轻或消除微生物的流失，提高反应速度，同时便于培养优势微生物种群，提高处理过程的稳定性，减少或消除副反应的发生，便于控制处理过程[4-6]。目前，固定化微生物技术已成为国内外生物科学、环境科学及其相关学科的研究重点。 1 固定化微生物的制备方法 固定化微生物的制备方法多种多样，任何一种限制细胞自由流动的技术，都可以用于制备固定化细胞。一般来说，大致可以分成吸附法、包埋法、共价结合法和交联法等4大类[7-10]，其中吸附法与包埋法最为常用。 1.1 吸附法 吸附法是利用微生物所具有的可吸附到固体物质表面或其他细胞表面的能力，将微生物吸附在附加剂表面的方法，这是一种非常廉价和有效的微生物固定化方法。吸附法可分为物理吸附和离子吸附。物理吸附是使用具有高吸附能力的物质，如硅胶、活性炭、多孔玻璃、石英砂、纤维素、硅藻土、多孔砖等吸附剂，将微生物吸附在表面使其固定化。离子吸附是利用微生物在解离状态下离子健合作用而固定于带有相反电荷的离子交换剂上，常见的离子交换剂有DEAE-纤维素、CM-纤维素等。吸附法实现简单，操作容易，反应条件温和，对微生物活性影响小，载体可重复使用，但微生物与载体的结合力较弱，稳定性差，微生物菌体易脱落。 1.2 包埋法 包埋法是使微生物细胞扩散进入多孔性载体内部，或利用高聚物在形成凝胶时将细胞包裹在网格结构中或半透性聚合薄膜内，小分子的底物和产物可以自由扩散，而细胞却不会扩散到周围介质中去。包埋法又可分为高分子合成包埋、离子网络包埋及沉淀包埋，是目前研究最广泛的固定化方法。 包埋法操作简单，对微生物活性影响小，制作的固定化微生物小球的强度高，但包埋材料会一定程度阻碍底物和氧扩散，并对大分子底物不适用。 1.3 共价结合法 共价结合法是微生物细胞表面上的功能团和固相支持物表面的反应基团之间形成化学共价键连接，从而形成固定化微生物。 该法细胞与载体之间的连接键很牢固，使用过程中不会发生脱落，稳定性好，但反应条件激烈，操作复杂，控制条件苛刻。利用此法制备的固定化微生物，细胞大多死亡。 1.4 交联法 交联法是利用两个功能团以上的试剂直接与微生物细胞表面的反应基团如氨基、羟基等进行交联，形成共价键来固定微生物。常用的交联剂有戌二醛、甲苯二异氰酸酯等。 此法化学反应条件剧烈，对细胞活性影响大，实际常与其他方法结合。聚集-交联固定法是使用凝聚剂 ①基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2006AA06Z356）、安徽省科技攻关计划项目（0701*******）和安徽省优秀青年科技基金项目（06041082）资助。 作者简介：司友斌（1968─），男，安徽巢湖人，博士，教授，主要从事环境污染物生物修复方面的研究。E-mail: ybsi2002@https://www.wendangku.net/doc/556926864.html,
固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展
第34卷第6期2009年6月环境科学与管理 ENV IRONM ENTAL SCIENCE AND M ANAG EM ENT Vol 134N o 16 J une 2009 收稿日期:2009-02-13 作者简介:肖亦(1981-),男,江苏泰兴人,硕士研究生,工程师,主要 从事环境监测、评价、研究分析工作。 通讯联系人:肖亦 文章编号:1674-6139(2009)06-0082-03 固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展 肖亦1 ,钟飞2 ,潘献晓 3 (1.泰兴市环境监测站,江苏泰兴225400;2.沙市大学化学工程系,湖北荆州434000; 3.南京化工职业技术学院应用化学系,江苏南京210048) 摘 要:固定化微生物技术是一种有效的废水生物处理技术,与一般生物处理法相比具有微生物密度高、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。对固定化微生物技术、微生物 的固定化方法(包埋法、吸附法、共价结合法和交联法)、固定化载体的性能(压缩强度、耐曝气强度、扩散系数、耐生物分解性、对生物毒性、固定的难易、成本)及固定化技术在难降解有机污染物废水,含氨氮、重金属、农药、印染废水处理中的应用及研究进展状况进行了综述。关键词:固定化微生物;废水处理;研究进展中图分类号:X703.1文献标识码:A R esearch Advances i n App licati ons of Immobilized M i croorgan i s m Technol ogy on W aste water Treat m ent X iao Y i 1 ,Zhong Fei 2 ,Pan X ianxiao 3 (1.Tai x i ng E nv i ron mentalMon itori ng Station ,T ai xi ng 225400,Ch i na ; 2.Che m ical Eng i neeri ng D e part m en,t Shash iUn iversit y ,Ji ngz hou 434000,Ch i na ; 3.Depart m ent ofApp lied Che m i stry ,Nan jing Che m i cal Che m istr y Co llege ,N an ji ng 210048,Ch i na) A b stract :I m mob iliz ed m icr oor ganis m was an ef f ecti ve b iol ogical waste water treat me n t tec hnol ogy .It ha d many adva n ta ges tha n co mmon b iol og i cal tr eat m e n ts ,such as h igherm icro b ial density ,f aster r esponse ,str onger ab ility f or r esistance t o poison ,f e 2werm i cro-organ i s ms l oss ,eas i er se par ati on of t he produc,t eas i erm i n m i iz ati on of t he pr ocess i ng equ i p m e n.t Th i s paper su mma 2ri ze d the stud ies on the app li cati on of m i mob iliz ed m i cr oor ga n is m tec hnol ogy i n waste water treat men,t i ncl ud i ng the tec hnol ogy of m i mob iliz ed m i croor gan is m ,them ethods of m i mobili zatio n ofm icroorgan i s m ,t he capa b ility of the m i mob iliz ed carriers ,a nd t he technology of m i mob iliz ati on f or har d to degrade waste water . K ey words :m i mob ili ze d m icroorgan i s m ;waste water treat m en;t r esearch adva n ces 固定化微生物技术是用化学或物理的手段将游离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,是六十年代发展起来的新兴生物技术。它以其独特的优点应用于废水的处理,近年来一直是国内外学者研究的热点之一,同时也获得了 令人鼓舞的研究成果。研究和应用表明[1] ,固定化微生物技术具有微生物密度高、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。因此,该技术有着远大的应用潜力和 发展前景。 1 固定化法 国内外不同的研究工作者对固定化法采用不同 的分类方法,目前较合理的固定法大致有包埋法、吸附法、共价结合法和交联法四大类,其中以包埋法最 为常用[2-4] 。1.1 包埋法 包埋法是用物理方法将微生物细胞包埋在凝胶的微小空格内或埋于半透膜聚合物的超滤膜内。根据载体材料和方法的不同,包埋法可分为凝胶包埋法和半透膜包埋法两种。凝胶包埋法是将细胞包埋在各种凝胶内部的微孔中而使细胞固定的方法;半透膜包埋法是将细胞包埋在由各种高分子聚合物制 # 82#