固定化微生物技术用于废水处理的研究进展

韩嘉碧 吴慧芳 庄子孟 陆俊鑫 高 瑞

(南京工业大学，江苏 南京 210000)

随着工业和经济的发展，我国污水排放量逐年增长。这些污水大多成分复杂，化学耗氧量高，难以被降解。固定化微生物技术作为应用最广泛的生物处理法，优势独特，在废水处理上前景良好。本文对此技术及其在废水处理上的应用进行介绍，并对其存在的问题进行展望。

1 固定化微生物技术

固定化微生物技术由固定化酶技术发展而来，它通过物化手段将微生物局限在一定空间内，使其高度富集，同时保持较高活性。常见的固定化方法包括吸附法、包埋法、交联法、共价结合法。其中包埋法最常用，且常与吸附法、交联法等复合使用[1]。

2 固定化微生物处理难降解废水的研究现状

固定化微生物用于废水处理，主要是对含氨氮废水、含酚废水、染料废水等的处理。

2.1 含氨氮废水

水体中氨氮的大量排放不仅造成水体富营养化，还会导致生物毒素在水生生物中的积累，随着生物放大等作用进入人体，危害人体健康[2]。许晓毅[3]等固定化活性污泥，对比包埋颗粒、活性污泥和混合体系在SBR反应器中的硝化效果，结论为混合体系的氨氮去除能力和稳定性更强，且包埋颗粒的投加可以强化硝化与脱氮效果。赏国锋[4]等人以稻壳生物炭为载体固定硝化菌，利用生物炭的吸附和微生物的脱氮作用处理氨氮废水。研究表明在常温下，初始氨氮浓度≤300 mg/L、pH为7.5、溶解氧1.5 mg/L左右的水样中氨氮去除率可达85%。吴义诚[5]等以生物炭-海藻酸钠联合固定小球藻，探寻最佳制备方案，并得出结论制备胶球处理废水效果良好、易重复使用。

2.2 含酚废水

含酚废水来源广泛，主要来自于石油化工厂、炼油厂、焦化厂等。酚类物质毒害大，不易被降解。樊鹏悦[6]等以木炭、活性炭、琼脂、海藻酸钙为载体固定白腐真菌处理含苯酚废水，结果表明木炭载体处理效果好，最优可达89.97%。吴芳芳[7]等人固定丝孢酵母TX1置于ALBR反应器处理含酚废水，对比游离细胞、包埋法固定化细胞、游离细胞与固定化细胞组合3种方法，发现组合法既能强化原有体系冲击能力，又提高了废水处理效果。黄茜[8]等用竹炭生物炭固定微生物降解水中壬基酚，确定此法的最佳制备条件，试验说明竹炭固定菌的酚降解率显著高于游离菌，且固定菌可长期重复利用。

2.3 印染废水

印染废水排放量大，色度深、毒性大、盐度高、水质波动大[9]，是工业废水中难降解的废水之一。Ganta U[10]等固定化枯草芽孢杆菌来处理模拟溶液中的亚甲基蓝，实验得出亚甲基蓝去除率高达90%以上(初始染料浓度0.02-0.06g/L，吸附剂用量20 g/L，温度30 ℃，振荡速度900 rps)。陈一萍[11]构建高活性的复合型絮凝菌群来处理染料废水，研究表明固定化菌群的最佳活化时间为60 h。在不同菌接种量处理10 h后，其脱色率均达90%，且可重复使用。乔楠[12]等运用改性硅藻土负载白腐真菌与好氧反硝化菌的混合菌群处理染料废水，在处理过程中充分发挥硅藻土与微生物的协同作用，实现对色度和CODcr的同时降解，二者去除率均在60%以上。

3 结语

固定化微生物技术优势明显，此法经济环保，，耐负荷，能在短期内实现高效处理。但是该技术依然面临着一些问题：①固定化微生物如何实现规模生产是我们面临的问题之一。②寻找高效、廉价、易培养的菌种难度较大。③在应用过程中，缺少能充分发挥固定化微生物处理效果的反应器。对于不同的废水，反应器的选择以及固定化微生物与其他物质的组合搭配发挥着不同的效果，如何实现其效果最大化将成为今后研究的方向。