印染污水处理中固化微生物技术的应用

摘要：目前固化微生物技术在水污染处理领域得到迅速发展及运用，并取得了不错的效果，在目前和未来很长一段时间内都将有着广阔的发展空间和运用前景，尤其是在当前“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念下，固化微生物技术在处理水污染方面将得到更为广泛的普及运用。在阐述固化微生物技术概述、特点、分类的基础上，以印染污水为主要对象，研究固化微生物如何处理印染污水问题。希望通过研究，固化微生物能被人们更为深入了解、运用和进一步创新。

固化微生物技术又称固化细胞技术，该技术利用物理和化学等手段限定住游离的细胞或酶并将其聚集在一定的载体上，创造适宜的条件和环境保持住细胞和酶的活性和特定的生物功能并繁殖，使其可以反复被利用。

20世纪60年代起固化微生物新技术开始被发现和运用，主要用于治理污染的水体，固化微生物具有浓度和纯度容易被控制、处理效率高、稳定性强、对难降解污染物非常有效的特点。基于如上特点，加之工业化时代的到来，在水资源污染日益严重的背景下，固化微生物技术在水污染处理领域得到迅速发展及广泛运用，并取得了不错的效果，在目前和未来很长一段时间内都将有着广阔的发展空间和运用前景，尤其是在当前“绿水青山就是金山银山”的绿色发展理念下，固化微生物技术在处理水污染方面将得到更为广泛的普及运用。

1固化微生物技术概述

固化微生物技术是通过物理和化学技术将选定的酶等微生物聚集在固定的载体上，然后通过创造适宜微生物生存的条件使其大量繁殖并保持生活活性的一种技术。酶是一种无污染、有催化作用、生存条件适宜的生物催化剂，使微生物固定的载体主要有琼脂聚丙烯酰胺(PAM)、海藻酸钠(CA)、聚乙烯醇(PVA)等有机载体以及多孔陶珠、红砖碎粒、活性炭等无机载体，还有有机载体以及无机载体的结合体，即复合载体。有机载体主要通过其自身的凝胶特性来包埋微生物细胞，无机载体主要通过微生物的电荷作用或吸附作用使微生物细胞固定，复合载体这两种方式都有。综合而言，目前复合载体更实用一些，运用也相对比较广泛。

目前固化微生物技术主要被运用于污水、废水处理领域，包括印染污水、城市生活污水、工业废水、化粪池污水、排水管污水等。其实没有利用固化微生物技术的情况下，水体中天然存在的微生物本身就具有氧化分解有机物的作用，只是天然的微生物数量少、分解消耗慢、处理污水时间长，而且有限的微生物难以完全负荷和消耗大量的水中污染源，而通过技术来固定化微生物使其能够大量、快速地繁殖，进而达到快速降解水中污染物的目的，处理效果更加显著。

2固化微生物技术的特点及分类

2.1技术特点

固化微生物技术主要特点有以下几个方面：①固化微生物因其被聚集和固定在特定的载体上，便于后期统一进行处理，而且也减少和减轻了固化期间污泥的产生量和零散程度。②将微生物固定在特定的载体上，处理完一处的污水后，还方便对其进行掌握和控制，再次培栽在另一个载体上，可循环利用于另一处的污水处理中。并且目前培栽微生物的载体，不论是有机载体还是无机载体，价格都相对比较便宜，再加之微生物可循环利用，污水、废水处理成本较低。③利用固定化微生物可以更好保证载体中微生物的存活情况、繁殖情况和浓度，保证微生物技术具有较好的稳定性，能够承受和降解更高难度和更大面积的污染源，同时提高处理效率。

2.2技术分类

固化微生物从技术角度来看，主要有物理固化和化学固化两种。物理固化法包括包埋法、包络法、吸附法，化学固化法包括交联法、共价结合法等。

包埋法是通过海藻酸钙凝胶、聚丙烯酰胺(ACAM)、聚乙烯醇(PVA)等自身具有粘质的聚合物凝胶将微生物细胞包埋在其中不使其漏出的一种物理固化方法。包埋法因其采用的物理固定技术，对微生物细胞的影响较小，但聚合物凝胶又因其密度低而不适用于较大范围的微生物固化。

吸附法是利用微生物之间的吸附原理，通过固体物质或者其他微生物将目标微生物吸附聚集在特定载体上。物质之间的相互吸附对微生物影响较小，而且简单易操作、成本低，因此被较为广泛地运用。但单纯依靠物质之间的吸附和结合能力并不十分靠谱，一旦面积过大，外围的微生物常常会脱离、游离出去，并逐渐散开不再聚集。

针对吸附法和包埋法所存在的缺点，而研发出了一种新的物理固化方法，即包络法。包络法综合了包埋法和吸附法的特点，一方面既利用了聚合物凝胶凝聚微生物，同时又通过生物之间的吸附作用，双管齐下凝聚和固定目标微生物。包络法具有吸附法和包埋法的优点，但也存在一定的缺陷，如会出现载体内部孔隙孔径过大而导致的基体塌陷问题。

交联法是一种常见的化学固化方法，利用化学试剂将微生物细胞连接起来以固定化微生物群体。通过化学试剂使微生物连片的方式，一方面化学试剂的稳定性较好，能够较长时间且较大范围将微生物固定聚集起来;另一方面对环境的适应性也较好，环境的变化不太会影响固化的微生物，使其打散或破坏其聚集。但化石试剂在一定程度上还是会对微生物的活性产生不良影响，加之化学试剂比较贵，用该种方法的成本也会比较高。

化学共价法是利用微生物细胞上的载体反应基因使其形成化学共价减并相连的一种方法。这种化学固化法稳定性好，能够稳定和聚集大面积的微生物，但操作复杂，也不易控制。

3固化微生物技术在印染污水处理中的运用

印染污水具有水质变化剧烈、污染物含量高、色度深、浓度高、碱性和酸碱度变化大、可生化性低、处理难度高等特点，并含有苯、氮、胺等有毒物质，这给处理印染污水和脱色处理带来更高的难度。固化微生物技术可以通过固定繁殖能够脱色或还原染料的微生物，利用微生物降解带有颜色的物质，以达到脱色和处理废水的目的。

目前，处理印染污水的固化微生物技术主要有以下几种：①好氧生物固化技术。主要是固定化好氧生物，然后利用好氧生物细胞降解污染物和溶解氧分子，达到处理污水的目的，但是好氧技术需要大量的氧气供应。②厌氧生物固化技术。在水中没有溶解氧分子的环境下，通过培植厌氧生物菌或是兼性生物菌进行生化反应，利用其反应来降解印染污水有机污染物的过程。但是厌氧技术需要非常严格的厌氧环境，在创造环境方面还需要一定的成本，同时还可能产生如甲烷、硫化氢等有毒气体。③好氧和厌氧综合处理技术。好氧和厌氧技术较好地规避了两种技术的缺点，融合了两种技术的优点，即培殖无氧环境下和有氧环境下皆能生存和繁殖的兼性生物菌，利用这种生物菌来处理印染污水。目前在印染污水处理中较为广泛运用此技术，如水解酸化工艺就是利用兼性微生物来进行污水处理的。④其他新兴的固化生物技术。随着社会不断进步、印染行业不断发展，印染技术也在不断改进，新的染料和添加剂加入使印染污水更加复杂多变，原有的生物技术难以完全处理越来越复杂的印染污水，针对不同染料和添加剂的可降解的微生物或微生物结合技术逐步被研发和运用，固化微生物技术与其他技术结合而生的新型微生物技术将会大有发展前景。

4固化微生物技术在印染污水处理中的发展前景

当前无论是国内还是国外，对环保技术都给予了高度重视，并不断研发和创新，尤其是与所有人切实相关的水资源问题，水资源污染处理既是一个难点也是一个热点。过去传统的生物处理技术一定程度上能够缓解水资源污染问题，但是随着工业化技术不断推进，特别是印染方面的技术、染料、添加剂越来越多、越来越复杂，传统的生物处理技术已难以解决印染废水问题，而且其效率低、成本大、由此产生的二次污染泥也多，一方面难以解决当前印染废水处理问题，另一方面其本身也存在一定的缺陷和问题，因此需要进一步改进和发展传统的生物处理技术。而固化微生物技术在处理当前难降解的污染物、脱色以及规避缺陷方面都做得比较好，因此有着不可估量、广阔的发展前景。固化微生物技术发展前景不言而喻，但目前该技术还有很大的提升和改进空间，还不够成熟。需进一步改进固化微生物技术，使其更加高效、稳定，能处理更多、范围更广的水体污染物。

5结语

综上所述，固化微生物技术在污水、废水处理领域尤其是印染污水处理领域有着十分优越、广阔的发展前景。固化微生物处理技术能够使水污染处理更加高效、便捷、低成本，同时也符合当前“绿水青山就是金山银山”的绿色发展趋势。随着大众对固化微生物处理技术的逐步了解和逐步运用推广，更加优化的固化微生物处理技术将会出现，进而不断提高污水、废水处理水平和质量，实现水资源的循环利用，促进可持续经济的发展，共同建设和保护好美好的家园——地球。

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