固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用

固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用（精选15篇）

1.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇一

固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展

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.作 者：肖亦    钟飞    潘献晓    Xiao Yi    Zhong Fei    Pan Xianxiao  作者单位：肖亦,Xiao Yi(泰兴市环境监测站,江苏,泰兴,225400)

钟飞,Zhong Fei(沙市大学化学,工程系,湖北,荆州,434000)

潘献晓,Pan Xianxiao(南京化工职业技术学院,应用化学系,江苏,南京,210048)

期 刊：环境科学与管理   Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT 年，卷(期)：, 34(6) 分类号：X703.1 关键词：固定化微生物    废水处理    研究进展   

 

2.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇二

目前, 处理重金属废水的固定化微生物技术其研究的重点是寻找对某种金属具有高选择性的吸附剂。研究发现死细胞或是“半存活”、“半完整”状态的细胞吸附金属时甚至具有更高的效率, 这一特点能够使由高浓度金属离子对活生物体毒性作用而导致其应用受到限制的问题得到很好的解决。

1 废水处理中固定化微生物技术的具体应用分析

采用化学或物理手段后, 固定化微生物技术能于限定的空间区域将游离微生物定位, 提高生物体的稳定性和机械强度, 使之不悬浮于水但仍保持生物活性, 生物体易于在不被破坏的情况下得到再生和重复利用。

1.1 固定化微生物的制备方式

固定化微生物的方式有四种, 包括吸附法、包埋法、共价结合法和交联法。

吸附法借助带电的微生物细胞和载体之间的静电、表面张力和粘附力的作用, 通过固定微生物细胞在载体表面和内部的方式形成生物膜。

微生物被包埋在凝胶的微小格子或微胶囊等有限空间内不能离开, 但是产物处在能够自由进出的状态的就是包埋法。凝胶包埋法、纤维包埋法和微胶囊法是常用的包埋法, 由于其具有对细胞活性影响小的优势, 所以固定化细胞时最常用。

利用含有两个或两个以上官能基团的试剂与微生物细胞表面的反应基团如梭基等发生反应, 再依靠共价键的结合力交联成细胞之间的网格结构的方式就是交联法。但此方法会导致微生物反应活性损失很大, 并且考虑到交联剂比较贵, 所以此方法并不常用。

1.2 分析固定化微生物的载体特点

影响所固定细胞的生物活性和体系传质性能的直接因素即载体的物理化学性质。载体的基本条件和特性:可再生并可重复使用;固定化方法费用低;较高的机械强度, 传质阻力小;与微生物的固定结合强度高, 能耐水力波动的冲击;固定后的微生物聚集度高, 活性损失少, 稳定性高;载体对微生物无毒, 抗微生物分解。

有机高分子载体和无机载体是载体的两种形式。有机高分子载体有天然高分子凝胶载体和合成有机高分子凝胶载体, 天然高分子凝胶一般对生物无毒, 如琼脂、明胶海藻酸钠等, 具有较好的传质性能。不足的是强度较低, 处在厌氧条件下时易被分解。有机合成高分子凝胶载体相较于天然高分子凝胶载体强度较大, 但是具有较差的传质性能, 容易对细胞固定时的细胞活性产生影响, 导致细胞失活。无机载体大多具有多孔结构, 固定微生物是通过利用吸附作用和电荷效应的方式实现的。

2 固定化载体海藻酸钠在重金属废水治理的作用

海藻酸钠 (CH0COONa) 是海藻酸的钠盐, 含有游离羧基 (一COONa) , 是一种链状高分子杂聚物, 由甘露糖醛酸和古罗糖醛酸共聚而成。

2.1 是直接吸附重金属的吸附剂

海藻酸钠分子中含有大量能够与金属离子发生反应的游离的羧基。经研究发现, 对汞、铜、镉等重金属离子, 海藻酸钠都具有一定的吸附性能。

2.2 是固定化微生物的载体

海藻酸钠是一类对微生物无毒害作用的天然高分子多糖类化学物质。海藻酸钠包埋法成型方便, 对微生物毒性小, 固定化细胞密度高。但不足是海藻酸钠的浓度对固定化细胞的机械强度、质量传递等有影响, 进而对微生物或酶的活性产生一定影响。

3 影响吸附的因素

为了使生物处在最佳的吸附条件下, 就必须找出影响生物吸附的因素, 从而保证吸附效果优良稳定。一般认为吸附时间、p H值、金属离子浓度与吸附剂用量的比值、温度等都会对固定化生物吸附的效果产生影响。

3.1 影响因素一:p H值

p H值主要通过影响生物吸附剂结合重金属的活性位点以及重金属溶液的化学反应而最终对生物的吸附效果产生影响。p H处于过低值时, 重金属吸附活性位点会受到溶液中大量水和氢离子的竞争, 使菌体细胞壁质子化, 导致细胞表面的静电斥力增大;p H值比金属离子微沉淀上限高时, 会导致重金属离子轻微的沉淀现象出现, 影响吸附的进行。p H值为5.5时, 大多数重金属会出现轻微沉淀, 由此可见, p H值过高会影响生物吸附效果。

3.2 影响因素二:温度

温度对生物吸附的影响并不显著。温度通过影响生物吸附剂的生理代谢活动、基团吸附热动力和吸附热容等因素来影响生物的吸附效果。温度过高会使生物吸附剂的活性位点遭到破坏, 同时使操作成本增加。

3.3 影响因素三:吸附时间

生物材料吸附重金属离子的阶段分为两个, 第一阶段吸附效果较快, 在几十分钟内就能使最终吸附量达70%左右;第二个阶段吸附效果缓慢, 在这一阶段要想达到最终吸附量通常需要几个小时。因此, 吸附时间对吸附效果也有一定影响。

3.4 影响因素四:吸附剂粒径大小

金属离子在吸附剂中的内扩散及吸附剂内表面积的利用状况导致吸附剂粒径的大小会对吸附效果产生影响。太大或太小的吸附剂粒径都会对吸附处理造成不利影响。粒径大的吸附剂吸附性能较好, 粒径小的吸附剂相较于粒径大的具有较强的耐压能力。

3.5 影响因素五:共存金属离子

溶液中存在着目标离子, 即溶液中欲被分离出的金属离子, 目标离子和其他能够结合到吸附位点上的金属离子称为竞争性阳离子。竞争吸附的发生条件是吸附体系中存在多种金属离子。阴离子和生物细胞壁对金属离子的竞争是阴离子对金属离子吸附效果影响的来源, 导致金属离子吸附量下降。

3.6 影响因素六:重金属离子浓度

金属离子浓度和生物量之比会影响重金属离子的吸附过程。当保持生物吸附剂投加量不变时, 重金属离子初始浓度增加则吸附剂的吸附能力随而增大;重金属离子初始浓度保持不变, 生物吸附剂投加量的增加, 吸附剂的吸附能力则随而减小。

4 结束语

在运用当前的固定化微生物处理重金属废水技术时, 要结合工程的实际情况, 全面考虑实际的工程环境, 灵活运用技术方法, 争取获得更高的经济效益和社会效益, 促进固定化微生物处理重金属废水技术的进一步发展和应用。

摘要：一般情况下, 直接使用游离微生物细胞吸附废水的重金属离子, 由于其密度小, 强度低, 颗粒直径小, 易被水流冲走、利用率低下等, 难以直接用于实际生产。与离子交换相比, 能够起到生物离子交换树脂作用的固定化微生物富集水体中的重金属, 经济性更强。

关键词：吸附,固定化,重金属,海藻酸钠

参考文献

3.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇三

【关键词】微生物技术；医疗废水；处理技术

0.前言

医院由于集中了各类患者，尤其是传染病患者，造成了各部门的废水排放均含有大量病原体，除了一般生活污水中常见的大肠杆菌、粪链球菌、产气荚膜梭菌等病菌之外，还包括沙门氏菌、结核杆菌、志贺氏菌、脊髓灰质炎病毒、痢疾杆菌、伤寒杆菌、腺病毒等多种病原体，容易造成交叉感染、急性感染及潜伏感染等，此外，医院不同科室还会产生含废金属的废水、含油废水、带有放射性的废水等，可能导致癌症、畸形或其他突变性，危害性极大，必须加以重视，认真处理。

1.医疗废水的处理原则

由于医疗废水的特殊性及来源的复杂性，处理医院废水时应首先去除有机物，令病原体不再具有生存物质基础，其次杀灭病原体，并去除其他污染物。详细而言，应包括废水预处理、生化或者物化、消毒三个部分。此外，为避免出现二次污染，同时应对在处理过程中出现的废气、泥污等物质做相应处理。其中，预处理能够去除废水中含有的固体污染物，消纳排泄物，调节水质。消毒则用以杀灭病原体，传统方法是使用氯消毒及辐射消毒、氧化剂消毒三种物理或化学的杀菌方式，然而消毒限于杀灭致病菌，却无法有效去除废水内的有机物质，因此，在消毒之前，应使用微生物技术处理，从而降低污染物的浓度，使废水达到国家规定的排放标准，同时确保化学或物理的消毒效果。

2.利用微生物技术处理医疗废水

在利用微生物技术处理医疗废水时，目前较为先进的方式是固化微生物处理技术，即利用载体将微生物固定起来，使其高度密集，从而有效保持微生物的生物功能，并可以进行适当的增殖，从而满足处理需要。采用该项技术，提高了微生物的单位浓度，使处理时间得以缩短。此外还能够用以消除重金属离子、氮类物质及其他不易降解的物质，操作简便、节能高效。

2.1选择微生物固化载体

在使用该项固化技术之前，应首先确定使用什么样的载体类型，选用合适的载体材料，一种理想的固化载体，应具有传质性、透光性、透气性良好，无毒、性状稳定、不易分解、耐用低廉、高机械强度等特性。在实际应用中，主要有四类：（1）天然高分子类的凝胶，例如海藻酸钙、琼脂、角叉菜胶等；（2）蛋白质与多糖类载体，如胶原、明胶、纤维蛋白、纤维素、交联葡萄糖等；（3）合成的高分子凝胶类载体，例如光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等；（4）无机类载体，例如多孔陶瓷、氧化铝、多孔玻璃等。在使用过程中，应视具体情况的不同，选择不同材质的载体，或者混合使用。

2.2微生物固化的方法

2.2.1包埋固化法

所谓包埋固化法，即利用半透型聚合膜或聚合物将微生物细胞包埋起来，由于此类聚合物具有多空性，能够使微生物充分在载体内扩散开来，允许小分子自由出入，却限制了微生物的活动，操作较为简单，不影响微生物的活性，使多酶系统得以维持，目前是一种最为常见且技术较为成熟的固化措施，此类固化材料包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、琼脂、光硬化树脂、聚乙烯乙二醇、聚丙烯酸等。

2.2.2结合固化法

采用结合固化法，可以利用生物膜建造生物转盘、生物滤池或流化床等，载体多采用无毒性、高机械强度、性状稳定且价格低廉的无机材料，如卵石、焦碳、煤渣、多孔砖、活性炭、硅胶、碎石、沸石等，视具体情况灵活选用不同材质，例如需要进行厌氧处理时，可选用气体发生量较多的多孔载体，而硅砂则适合流动床的固化载体，使用在好氧环境中。

2.2.3交联固化法

所谓交联固化，即将微生物通过两个或多个功能基团连接成网状，令功能基团直接交联反应基团，例如微生物表面的氨基、烃基等，通过共价键的方式使微生物得以固定。然而共价键形成的过程，通常会较多地影响微生物的活性，因此此类固化方式适用的交联剂价格较为昂贵，限制了此类固化法的使用范围。

2.3微生物净化方法

2.3.1活性污泥处理工艺

采用活性污泥净化工艺，是在好氧环境下，利用悬浮生长条件下的微生物降解医疗废水中含有的氨氮及有机物。它具有适应多种不同性质的医疗废水、建设成本低廉的优点，但缺乏运行的稳定性，容易出现污泥的流失或膨胀现象，分离的效果不甚理想。不过现有技术控制污泥的膨胀已经卓有成效。

2.3.2微生物接触氧化池法

微生物接触氧化池法的载体是固定式的微生物填料，通常载体承载着微生物浸没在水下，利用曝气系统为之供氧。由于利用载体使微生物能够固定生长，克服了活性污泥处理工艺中，微生物因悬浮生长，容易造成流失的弊端，使微生物反应器里的微生物浓度能够保持一个较高的水平，因而对水质变化以及冲击负荷有较强的耐受度，能够较为稳定的运行；此法容量高占地少，建设成本低廉，污泥的产生量相对较少，不需要另行进行污泥的回流，进而简化了运行，便于管理。此类净化工艺的缺点在于容易出现一些生物膜碎屑脱落，因沉淀性比较差增大了水中悬浮固体的浓度。实践表明，此类处理工艺，对各类致病菌及各类有机污染物的净化效果较为满意。

2.3.3膜微生物反应器

所谓膜生物反应器，是将微生物反应设备同膜分离技术相结合，取代活性污泥净化工艺中使用的二沉池，实现固液分离，克服了活性污泥净化工艺中容易出现污泥膨胀、水质不稳定的弊端，能够将水中悬浮物完全清除，同时也能够较好地截留细菌及病毒，同时具有较强的抗冲击能力，净化后的水质稳定优质，微生物被完全截留在生物反应器内，实现了水力停留时间与污泥龄的完全分离，使操作控制更加稳定和灵活。由于采用此类工艺，微生物反应器中的微生物浓度较高，甚至能够达到10g/L，容积负荷较高，占地少，从而使硝化所需要的体积减小，另一方面有利于那些增殖相对缓慢的微生物生长及截留，提高系统硝化的效率，使部分较难降解的有机物在系统中停留时间延长，提高降解效率硝化效率。此外，采用膜微生物反应器，污泥产生量近乎于零，节省了污泥处理的开支。

2.3.4微生物曝气滤池

生物曝气滤池属于一种生物膜处理法，是利用具有较大比表面积的粒状滤料，利用其多孔粗糙的特点，在其表面培育生物膜，再通过池底曝气，当医疗废水从滤床格栅流过时，滤池首先对污染物进行吸附及过滤，然后由生物膜中的微生物进行氧化和分解。此方法具有去除固体悬浮物、BOD、COD、除磷、硝化、脱氮等多种功能，同时具备生物氧化及截留水中固体悬浮物的作用，无需二沉池及用于污泥回流的泵房，因此占地小，容积及水力负荷较大，水力停留时间较短，不会出现污泥膨胀的问题，处理后的水质较好。微生物均在滤料多孔的表面生长，不易出现流失现象，建设及运行成本较低，且能耗较低，经过实践观察表明，此类处理工艺的效果非常理想，对于各种致病菌的杀灭达到99%以上。

3.结语

综上所述，医院废水的净化处理工艺水平正在不断地改进和完善，对于利用微生物技术进行废水净化的技术应用也在日臻成熟，尤其是固化技术的不断进步，相信医院废水对人们生活造成的危害会越来越少，逐步得以解决。 [科]

【参考文献】

[1]梁少博，邵宁，李靖，等.活性污泥膨胀的生态控制研究[J].环境科学与管理，2008，33（4）：84-87.

[2]宋运学，王增长.生物接触氧化法在医院污水处理中的应用[J].太原科技，2008，（5）：53-54.

[3]李志江，张芳，李姜维，郑天凌.环境微生物技术在处理医院污水中的应用[J].厦门大学学报（自然科学版），2008（S2）：268-277.

4.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇四

微生物技术是一种有效的废水生物处理技术,微生物在废水处理中的应用包括:高效厌氧技术在印染废水处理中的应用、生物制剂在废水处理中的.应用、膜生物反应器在废水处理中的应用、陶瓷膜超滤术在含油废水处理中的应用等.

作 者：王素娟 郭会灿 赵梦清 作者单位：王素娟,赵梦清(石药集团中润制药)

郭会灿(石家庄职业技术学院化学工程系)

5.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇五

摘要：本文围绕分子生物学技术中的PCR-DGGE技术,介绍了PCR-DGGE的技术优缺点,并结合当前的废水处理新技术,尤其是在新型脱氮工艺方面的`应用进行综述,并对未来废水生物处理中PCR-DGGE的应用进行了展望.作 者：熊毅 赵�Z 赵鑫 XIONG Yi ZHAO Jing ZHAO Xin 作者单位：熊毅,XIONG Yi(重庆市设计院,重庆,400015)

赵�Z,ZHAO Jing(中国石油天然气管道工程有限公司天津分公司,天津,300280)

赵鑫,ZHAO Xin(大港油田滩海开发公司,天津,300280)

6.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇六

摘要：介绍了一种处理炼油高浓度碱渣废水与废气的`高效生物强化技术的原理、处理方法及其应用范围.采用高效生物强化技术对齐鲁分公司胜利炼油厂高浓度碱渣废水与废气进行处理.处理前碱渣废水的CODCr的质量浓度在200～300g/L,处理后低于1 000mg/L,CODCr去除率为99%左右.出水水质满足综合污水处理厂的进水要求.作 者：包焕忠    曹国强    王丽    BAO Huan-zhong    CAO Guo-qiang    WANG Li  作者单位：山东美陵中联环境工程有限公司,山东,淄博,255430 期 刊：工业用水与废水  ISTIC  Journal：INDUSTRIAL WATER & WASTEWATER 年，卷(期)：2008, 39(3) 分类号：X742 关键词：高效生物强化技术    炼油厂    碱渣废水   

★ FEO技术在垃圾渗滤液处理中的应用

★ 虚拟现实技术在实验教学中应用的探讨

★ 体外预应力技术在桥梁中的应用

★ 物流技术在库存管理中的应用

★ 多媒体技术在高职高专英语教学中的应用探讨

★ VxD技术及其在实时反病毒中的应用

★ RTK技术在公路勘测中的应用

★ 计算机虚拟技术在远程教育中的应用

★ UG在钣金技术中的应用

7.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇七

1 固定化微生物技术在环境工程中的应用

1.1 固定化微生物在废水处理中的运用

一般来说, 在针对废水处理的过程中, 可以应用的固定化微生物技术主要包括两种, 一种是活性污泥法, 另外一种就是生物膜法。而微生物主要是分布在菌胶团上, 同时在一些固定的物质是能够也有一定的分布。而微生物这样的分布方法, 并不是靠人工完成的, 而是自然形成的。在1980年, 人们开始进行人工固定化微生物的研究, 将微生物固定在特定的空间网络中, 减少菌体的脱落现象, 使得微生物可以长期的固定在一个载体上, 并且保持较高的浓度。同时, 在保障微生物固定化的基础上, 合理的利用微生物中所具有的活性物质以及絮状物质等来进行废水的处理, 使得废水可以得到有效的净化。

我国的相关专家针对废水处理中, 固定化微生物的应用进行了深入的研究。宋雪等相关的研究人员主要利用活性炭来作为酵母, 将其混入到菌群中, 在低氧状态下以及好氧状态下对菌群的变化情况进行观察, 从观察的结果可以看出, 在废水处理中应用固定化的微生物, 会使得废水中存在的有机物质得到有效的降解和转化, 提升废水处理的效果和质量。

除了我国对固定化微生物在废水处理中的应用进行了深入的研究之外, 国外的一些专家也针对这项内容进行了深入的研究。Vanotti等相关的研究人员合理的利用PVA冷冻法来对硝化污泥进行了固定化实验, 从实现中可以看出, 利用该冷冻方法, 可以使得硝化污泥能够有效的固定在聚乙烯醇小球上, 这样就可以利用这种方法来对一些养殖业的废水进行处理。从研究观察中可以了解到, 在固定时间为4h的时候, 则硝化污泥的有效率可以达到567mg/1.d。而在好氧的状态下, 如果硝化污泥能够达到一种稳定的状态, 那么CODcr就可以有效的实现对污泥的硝化处理, 硝化的有效率可以达到70%以上。这样的固定化微生物方法, 在实际的应用中, 不仅可以有效的提升微生物固定化的效果, 也可以使得相应的负荷冲击减轻, 使得微生物的固定时间保持在规定的范围内。

1.2 固定化微生物净化大气的研究现状

国内从20世纪90年代才开始, 研究固定化微生物净化大气, 目前仅有同济大学、昆明理工大学等少数机构在研究。同济大学的马红采用固定床反应器, 以海藻酸钠包埋活性污泥进行含NH3臭气处理, 气相NH3去除率大于92%, 硝化速度大于0.63g N/kg固定化湿颗粒#d。硝化速度最高可达2.93g N/kg固定化湿颗粒#d。同济大学的邵立明等采用海酸钠包埋, Ca Cl2胶联法, 利用滴滤塔反应器净化含H2S气体, 最大有效处理H2S的体积负荷可达6000-6500g/ (m3#d) , 净化效率保持在87%以上, 袁志文等采用固定化微生物处理含甲硫醇恶臭气体, 颗粒填充床生物脱臭塔运行试验表明:在空塔停留时间不大于13s时, 对低浓度甲硫醇气体 (<.2.9mg/m3) 的去除率在99.0%以上, 对高浓度甲硫醇气体 (>2.4mg/m3) 去除率在99.0%以上, 当空塔停留时间减少到6.5s时, 对低浓度甲硫醇气体的去除率仍可维持在80.0%, 脱臭塔对由于浓度和进气量升高造成的冲击负荷具有较强的缓冲能力。

2 固定化微生物技术特点和研究方向

2.1 固定化微生物技术的应用特点

首先, 在环境工程中, 固定化微生物技术在应用的过程中, 能够有效的将微生物的浓度进行有效的提升, 也可以使得微生物中存在的活性物质得到有效的增加。利用固定化微生物技术来对废水实施有效的处理, 可以使得水质得到极大的改善。其次, 固定化微生物技术可以有效的进行生物育种, 利用生物育种, 可以使得一些较难区分的微生物以及污染物有效的区分开来。再次, 微生物在进行固定化处理后, 微生物本身所具有的抗毒性会得到明显的提高, 有效的防止了病毒对微生物的侵害。最后, 微生物在固定化反应的过程中, 所需要的反应容器也相对较小, 这样就可以有效的达到节省空间的目的。

2.2 固定化微生物技术的未来研究方向

固定化微生物技术在环境工程中的前景是不可估量的, 但目前此类技术还存在许多问题有待于研究, 相应地就形成了今后一段时间里固定化技术的研究方向。 (1) 载体是固定化技术的重要组成部分, 而目前载体价格仍然令人难以承受。而且一般固定化微生物半衰期较长的也仅能达到100多天, 实际运行要频繁更换载体, 显然既不经济, 运行管理也麻烦。因此进一步开发新型性能优良的固定化载体, 对固定化技术的发展至关重要; (2) 对固定化细胞的稳定性问题尚缺乏研究, 提高固定化细胞的稳定性、改善固定化技术处理效果及使用性能也是今后的一个研究重点; (3) 实际污染物是一个十分复杂的混合体系, 用单一菌种处理一般很难达到要求, 因此对于复杂的污染物体系, 是采用混合菌还是单一高效菌分级处理, 有待于进一步研究; (4) 固定化技术目前应用的范围比较小, 如何把基因工程菌和固定化技术结合起来, 拓宽可处理污染物的种类, 从而使固定化技术可以广泛地运用于工业污水、生活废水处理, 应是今后研究的重点; (5) 固定化颗粒的相对密度是影响处理效果的一个不可忽略的因素, 如何改善和调节固定化微生物颗粒的相对密度也有待于进一步研究。

3 结论

综上所述, 在目前的环境工程中, 固定化微生物技术有着广泛的应用效果, 随着固定化微生物技术在环境工程中的应用, 在一定程度上改善了环境, 使得环境污染得到了有效的治理, 同时, 固定化微生物技术的应用, 也在一定程度上使得环境工程得到了更好的发展。虽然这一技术在实际的应用中还具有一定的弊端, 但是只要明确其发展的方向, 对其进行有效的改善和创新, 就能够使得其在环境工程的建设中发挥出更加积极的作用, 从而实现环境工程的高效建设。

参考文献

[1]宋雪等.微生物固定化技术及其对土霉素生产废水处理的研究[J].重庆环境科学, 20.3, 5 (2) :.0-2.

[2]宋秀兰, 田建民, 康静文.固定化胶质红环菌在好氧条件下降解吲哚的研究[J].环境科学学报, 2004.

8.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇八

关键词：污水处理；中水处理；曝气生物滤池；生物膜法；滤料 文献标识码：A

中图分类号：X703 文章编号：1009-2374（2015）18-0097-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.050

1 曝气生物滤池简介

曝气生物滤池（简称BAF）是一种先进的污水处理技术，兼有生物化学反应和过滤双重功能。主要的工艺特点是在滤池中填装一种特殊要求的粒状滤料，使滤料表面生长出大量微生物，形成了一层生物膜。在滤料底部通入压缩空气（称为工艺用气），提供微生物降解污水中污染物质所需的氧。当污水（如生活污水、城市污水和某些工业废水）中含有较多的悬浮固体物质，在进入曝气生物滤池前，需采用预处理，减少污水中悬浮固体物质的含量，以免滤池过快地被堵塞，常用的预处理方法有沉淀和气浮等。污水通过滤料层，污水中的溶解性有机物和氨氮，可被微生物降解去除，不溶性的颗粒物被过滤去除。沿水流方向，进水端具有大量异氧菌，能快速降解有机物，去除COD、BOD5；出水端存在大量固着的硝化菌，不受泥龄的限制，可产生效果很好的硝化作用，去除氨氮，得到高质量的出水。曝气生物滤池经过一段时间的运行，由于微生物的增长和滤料层中截留了大量进水中的悬浮物，使生物膜变厚，滤料层中的孔隙逐渐被堵塞，引起水头损失增加。通过设在池底的反冲系统进行气、水联合反冲，去除多余的生物膜，可使滤池恢复功能正常工作。利用部分出水作为反冲用水，反冲出水返回处理系统，再进行处理。

曝气生物滤池用于污水处理在国内外已有应用，处理的效果与采用滤料的性质有很大的关系，滤料除了要求有一定的强度、耐水性、耐腐蚀性外，还要求具有较大的比表面积（单位重量滤料具有的总表面积，包括外表面积和内孔表面），可提高滤料层中生物化学反应的速率；密度小，可使反冲洗容易；空隙率大，可使滤料层中能容纳的微生物量大，提高处理效果，加长反冲洗周期；表面粗糙，使微生物容易固着；具有大孔结构，使微生物能进入到滤料颗粒的内部，增大实际有用的比表面积。

曝气生物滤池要求进水的SS浓度不能太高，一般不应高于100mg/L，否则会导致滤料层很快被堵塞，缩短运行周期，反冲洗频繁，故在曝气生物滤池前一般需设置如沉淀池和气浮池等的去除SS的设备。曝气生物滤池还要求进水有机物浓度不能太高，因为有机物在生物降解过程中会引起微生物繁殖，产生大量污泥，也会很快使滤料层堵塞，一般要求进水中的BOD5不超过400mg/L左右。但曝气生物滤池却特别适用于低浓度的污水处理，不受进水浓度低的限制，如可用作给水处理中的受微污染水源水的预处理，去除水中微量的氨氮和有机物，这是曝气生物滤池很突出的一个特点。活性污泥法则相反，不适合用作低浓度污水的处理，一般认为若进水BOD5小于约60mg/L，微生物得不到足够的食料，难于繁殖，形成不了大量絮凝性能良好的活性污泥，使污水处理难以进行。

2 曝气生物滤池应用于污水处理的技术经济特点

2.1 处理效果

曝气生物滤池较适用于浓度较低且B/C值较高的污水处理，与其他污水生物处理工艺相比，曝气生物滤池兼有生物化学反应和过滤双重作用，对去除COD、BOD5、NH3-N、SS或浊度的效果都要比一般的生物处理的好，出水浊度低于5NTU，外观接近于自来水，但对去除TN和TP的效果则较差。若要提高去除TP的效果，可在曝气生物滤池的进水中投加铝盐或三价铁盐，生成铝或铁的磷酸盐沉淀，通过过滤除去。若要进一步去除TN，则需采用较为复杂的A/O型曝气生物滤池或附加其他措施，曝气生物滤池的优势就会相对减小。

目前污水处理出水水质执行的标准或规范有三种：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）是针对城镇污水处理厂排放的污水；《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）是针对其他各种污水；《污水再生利用工程设计规范》（GB 50335-2002）是针对各种不同用途的回用水。其中只有前一个标准GB 18918-2002中的一级标准对TN有要求，后两个标准或规范除景观用水外，对TN都无要求，故曝气生物滤池只要不用在城镇污水处理出水要求执行一级排放标准或要求出水回用作为景观用水，处理效果都是很容易保证的。

曝气生物滤池耐低温的能力较强，受冬季水温下降的影响小，且耐冲击负荷，出水水质较稳定，设备启动快，一般只需约10天就能完成微生物培养，使设备正常工作，而且能适应长时间的间歇运行，即使停止进水数月，也可使微生物保持有一定的活性，一旦再进水恢复工作的速度很快，这是采用其他污水处理工艺难于做

到的。

曝气生物滤池用作深度处理，除了可进一步去除COD、BOD5、SS或浊度外，还可以去除NH3-N，而采用传统的混凝沉淀和过滤方法，则基本上无去除NH3-N的

效果。

2.2 經济性

若要求污水处理的出水达到排放标准的要求（执行GB 18918-2002中的一级标准除外），曝气生物滤池的投资费用与一般的污水处理工艺相比，无十分明显的优势，但运行费用会有显著的降低。若要求污水经处理后达到回用水的水质标准，无论是曝气生物滤池作为二级处理或深度处理，投资费用和运行费用较一般的污水处理工艺都会有很显著地减少，因为一般的生物二级处理工艺的出水水质难于达到回用水的水质标准，必须附加其他费用较高的深度处理工艺。

2.3 占地面积

与其他污水生物处理工艺相比，曝气生物滤池的设备容积要小很多，且不需要二次沉淀池，占地面积要少得多。

2.4 管理方便

曝气生物滤池运行十分平稳，在运行中不需要经常进行水质监测，调整运行参数，操作简单。滤池的反冲洗是该工艺较为繁杂的一项工作，这可采用自动化控制来解决，故曝气生物滤池的管理是十分方便的，可减少管理人员。

2.5 卫生和景观

曝气生物滤池设备的容积较小，与空气接触的表面积很少，仅有微弱的异味产生，属污水生物处理中卫生条件最好的。由于曝气生物滤池的容积小，可置于室内，故采用曝气生物滤池污水处理工艺，在地面上除建筑物和草坪外，见不到庞大的钢筋混凝土池子，具有十分良好的卫生条件和景观。

3 结语

曝气生物滤池与其他污水处理工艺相比，在技术经济上具有各种明显的优势，特别是用作回用水的处理，这些优势格外明显，故将曝气生物滤池用作污水及回用水处理是该项技术今后的主要发展应用方向。

参考文献

[1] 崔玉川，刘振江.城市污水处理厂处理设施设计计算[M].北京：化学工业出版社，2004.

[2] 李亚峰，张娟，张沛泽，白园博.曝气生物滤池的自然挂膜启动分析[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2008，（6）.

[3] 李亚峰，贾新军，邵茁，等.曝气生物滤池沿滤层高度的工作性能[J].沈阳建筑大学学报（自然科学版），2007，23（5）.

作者简介：李小军（1980-），男，甘肃陇西人，甘肃金桥水科技（集团）股份有限公司工程师，研究方向：市政及工业水处理。

9.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇九

植物修复技术(phytoremediation)是指利用绿色植物及其根际微生物共同作用,以清除环境污染物的`一种新型原位治理技术,其机理主要是利用植物及其根际土著微生物的代谢活动来吸收、积累或降解和转化环境中的污染物.与物理、化学方法相比,植物修复具有操作简单、投资少和不易造成二次污染等特点;与微生物法相比,植物修复可以用于处理多种复合型污染物,尤其适合于大面积低浓度的污染物处理.

作 者：肖瑾 成水平吴振斌 朱邦科 作者单位：肖瑾,朱邦科(华中农业大学水产学院,湖北武汉,430070)

成水平,吴振斌(中国科学院水生生物研究所,湖北武汉,430072)

10.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇十

浅谈环境生物技术在环境保护中的应用及其发展趋势

葛露萍 ***3 【摘要】：环境生物技术是一门由现代生物技术与环境工程相结合的新兴交叉学科，是直接或间接利用完整的生物体或生物体的某些组成部分或某些机能，建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染以及同时生产有用物质的人工技术系统。现如今随着经济社会的快速发展，城市在不断更新，随之衍生出很多的环境问题，环境生物技术在环境保护中发挥了重要作用，并且希望通过进一步研究发展，更深一步开发环境生物技术在环境保护中的应用，从而达到在环保的同时能够促进环境、社会、经济三者协调可持续发展。

【关键词】：环境生物技术 环境保护 高效净化 可持续发展

环境生物学原理及应用

【Abstract】：Environmental biotechnology is an emerging research field by modern biotechnology and environmental engineering are combined, directly or indirectly using the intact organisms or organisms in some part or some function, set up to reduce or eliminate pollutants produced in the production process, or to the environmental pollution and high purifying technology and artificial system for production of useful substances.Nowadays, with the rapid economic and social development in the city, constantly updated, derived from many environmental problems, environmental biotechnology has played an important role in environmental protection, and hope that through further research and development, application of a deeper development of environmental biotechnology in environmental protection, so as to promote the social and economic environment, can the three coordinated sustainable development in environmental protection at the same time.【Key words】：Environmental Biotechnology Environmental protection High efficiency purification Sustainable development

环境生物学原理及应用

一、引言

环境生物技术(Environmental Biotechnology)简称EBT，是近20年来才定义的新型边缘学科。环境生物技术主要由生物技术、工程学、环境学和生态学组成。一般认为生物工程即生物技术，是指综合应用生物学、化学和工程学等手段，直接或间接地利用生物体本身，生物体某些组分或某些特殊机能，生产有用物质的一门综合性科学体系。根据1919 年生物技术欧洲协会(European Federation of Biotechnology)之定义,「环境生物技术」是指生物化学,微生物学及工程技术相结合之整合性科学.主要目的是利用微生物,动物或植物应用于农业,环境,工业及健康照顾这些方面,以发展永续事业。

二、环境生物技术的形成与发展

19世纪末，生物滤池的出现和1914年W.Lockett和E.Arden发明的“活性污泥法”被视为环境生物技术的开端。20世纪五六十年代，由于工农业的快速发展，随之而来的环境污染尤其是水污染加剧，直接促进了环境生物技术的发展。现代生物技术向环境科学与工程的渗透促进了环境生物技术的产生。80年代后期，分子生物技术已广泛应用于环境污染治理，特别是在可降解微生物及其降解机理方面进行了更深一步的研究。1994年，由美国生物工业组织（BIO）和白宫国家科学技术委员会共同组织的可持续环境生物技术大会上提出了基因工程微生物、优选微生物和生物传感技术中可利用菌类等三大最新的发展技术。1995年，美国国家科学和技术委员会发表的《21世纪生物技术新方向》蓝皮报告，将环境保护和环境生物技术列在了重要地位。在此之后又召开两届国际环境生物技术大会。这些事实不仅表明了环境生物技术的形成、发展及演变与世界各地出现的一系列环境污染问题有着密切的联系，而且充分显示出世界各国对环境保护和环境生物技术的高度重视。

三、环境生物技术的层次（1）低层次的环境生物技术

包括氧化塘、人工湿地、厌氧发酵等。（2）中层次的环境生物技术

如污水处理的活性污泥法和生物膜法等。（3）高层次的环境生物技术

环境生物学原理及应用

高层次的环境生物技术体现在防治污染方面，是一种以基因工程作为主导的，通过基因工程构建高效降解杀虫剂、除草剂以及多环芳烃类化合物污染的基因工程菌，从而创造出抗污染型转基因植物等。

四、环境生物技术的特点

速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和这些都是环境生物技术在处理环境污染物方面的优点，而且它在处理过程中不会产生二次污染，这些都是其他技术不可比拟的。随着环境生物技术的逐步发展，技术研究的进一步深化以及人们对环境问题进一步深刻认识的前景下，环境问题的根治有了希望。环境生物技术针对环境污染治理上的有如下特点：

（1）环境生物技术处理污染物是对降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,进行最大程度上的生物再利用。通过这一过程尽可能做在减轻人类活动产生的环境污染程度的同时又对废弃物进行了资源化利用。

（2）另一方面,环境生物技术处理污染物的过程是将污染物质一步到位直接转化成无毒无害的稳定物质,如CO2、H2O、N2和CH4等。具体如芳香烃的分解，芳香烃具有普遍的生物毒性，但在低浓度范围内，它们可以不同程度的被微生物分解。

（3）环境生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,通常是在常温、常压下可进行,过程简单,成本低廉,可连续化操作,并可节约能源,减少环境污染。

（4）随着社会科学的不断发展，将会出现很多常规技术和传统方法不能解决的环境污染问题，这时候环境生物技术就可发挥作用。

（5）新物种、新品种和其他有经济价值的生命类型的不断创造发明也需要环境生物技术提供支持。

五、环境生物技术在环境保护中的应用

环境生物技术是环境保护的理想武器。环境生物技术是利用生物的生理活动高效净化污染环境，以及将污染物转化为资源的人工技术系统。

在最近十年来，随着环境生物技术的迅速发展，它的研究领域的不断扩大，通过工程实践结果表明其可以在兼顾经济效益和环境效益的基础上有效地解决解决复杂环境污染问题。

在减轻人类生产活动产生的环境污染的过程中，原则上可以通过生物降解环境生物处理技术的产物或副产物来作为资源的二次利用。通过生物处理技术还可以进行大

环境生物学原理及应用

规模操作，比如一些大容积的生化曝气池和生物滤池，它们的处理效果也其他处理工艺所不可比拟的。再者，污染物的处理场所也可以用生物方法就地制宜，比如利用一些天然水塘或者是土壤层这样的便利，如此一来，处理费用就可以大大地降低了。

1、环境生物技术在治理环境污染上的表现

（1）对污水进行生物净化。

污水中存在着大量的有毒物质，其中包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。而要使污水得到净化，去除污水的毒害作用并转化污水中的有毒物质为有益的无毒物质，则可以通过微生物通过自身的生命活动来消除这些。比如现在广为使用的生物净化污水的方法之一就是固定化酶和固定化细胞技术处理污水，而学术上所谓的酶工程技术就是这个固定化酶和固定化细胞技术。而要得到催化一系列生化反应的固定化细胞则是需要用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定，而微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器，其中固定化酶又称水不溶性酶，是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合，将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物，通过固定微生物细胞即可达到效果。在这方面国内外有很多成功的例子可以形象贴切地展现运用固定化酶和固定化细胞高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等类似污染的效果。在实际应用于废水处理的技术中，近几年来，我国取得较大进展的便是运用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)，比如对于含100mg/L废水，通过固定化酵母细胞降解含酚，降解率和酶活性保存率都在90%以上。

（2）对污染土壤进行生物修复。

造成土壤污染的主要污染物是重金属污染。利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性的过程就是对重金属污染进行生物修复。它的原理是:运用改变重金属在土壤中的化学形态的这种生物作用(如酶促反应)，固定或解毒重金属，使得重金属在土壤环境中的移动性和生物可利用性得到降低，对其进行生物吸收和代谢，从而达到削减、净化与固定重的目的。为了固定土壤，防止水土流失，遏制风蚀、水蚀等污染土壤的行为，可以通过生物修复来增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，从而改善土壤的生态结构来完成。

（3）去除白色污染。

现如今，环境污染的重要成分当属很难化解的废弃塑料和农用地膜。因此为了将塑料和农膜迅速降解，经过研究发现可以运用生物工程技术广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌，与此同时还可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如：根瘤菌)中，使两者同时发挥各自的作用，从而达到预期目的。

环境生物学原理及应用

（4）去除化学农药的污染。

目前，农药对环境的污染也变成不可忽视的一方面。而消除化学农药的污染也可运用微生物降解来完成。能降解农药的微生物也分很多。一般不会带来副作用的比较彻底的降解途径则是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO 和H O；而另外一种正面效应与有负面效应并存的途径的降解结果相对比较复杂，它是通过共代谢作用，将农药转化为可代谢的中间产物，从而从环境中消除残留农药。因此为了获得最佳的降解、除毒效果，就需要利用基因工程的方法改造已知有降解农药作用的微生物，是的其生化反应途径改变，从而来规避负面效应。当然，全面推广生物农药将是最好的彻底消除化学农药污染的方案。

这里把由生物体产生的针对农业有害物质进行杀灭或抑制的一大类物质总称为生物农药，它们多是生物体的代谢产物（信息素，生长素，萘乙酸等），主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。微生物杀虫剂，主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等。许多因素限制了生物农药的成长，长期以来都没有得到广泛的使用。然而随着科学技术的迅速发展，生物农药的范畴不断扩大，涉及到动物、植物、微生物中的许多种类及多种与生物有关的具有农药功能的物质，如植物源物质、转基因抗有害生物作物、天然产物的仿生合成或修饰合成化合物、人工繁育的有害生物的抗结生物、信息素等。现在人们为了提高杀虫效果正在利用重组DNA技术克服其缺点，例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是改造杆状病毒基因工程，人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性；将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中，形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡，干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。

2、环境生物技术的预防环境污染上的应用

预防环境污染则是从根源杜绝污染物的产生，一是把生产过程中产生的污染物转化成能源或副产品，这个可以通过分子遗传技术筛选特定菌种来达成目标，比如微生物化肥；为了清洁生产，减少化学无机品的用量，则可以通过利用DNA重组及蛋白质工程技术快速生成特定的酶，应用于生产环节来达成。二是在实际生产中将会大量地把对环境存在污染或者污染威胁的环境物质(如化学制成品的农药、化肥等)用生物农药、生物肥料、生物可降解塑料薄膜等生物产品来替代。这一过程是运用分子微生物族群、基因技术、DNA修复改变某些物质的分子结构使其具有可降解性或加速自然降解的速度。

环境生物学原理及应用

六、环境生物技术的发展趋势

（1）环境生物技术逐渐受到全球普遍重视和采用

自20世纪70年代以来，各种大规模的科研活动就在一些发达国家开展起来，生物技术在环境领域的应用被十分重视，一定程度上推广了环境生物技术。进入21世纪后通过已经开发的一系列的环境生物技术及其产品在污水处理、大气净化及污染环境介质治理等方面取得了成效。至此，大量实用性的环境生物技术研究成果在英、法、德、荷等国已被应用于实际生产生活，其中一些产品甚至已经被商业化。比如在荷兰自环境生物技术被应用以来已经有6000多处污染地通过它得到治理与恢复。目前众多的国家普遍认识到环境生物技术的重要性，由此这门新型边缘学科逐步跻身发达国家优先发展及应用的环境保护的新技术行列。（2）环境生物技术产业化步伐加快、前景广阔

随着全球范围对环境保护的高度重视和越来越严厉的环境法，市场对环境生物技术的需求越来越广泛。目前，国际上许多环境生物技术成果己进入商品化、产业化。生物技术逐渐被应用到各个领域，比如前不久才在华中农业大学国际交流中心召开的“农业生物技术发展与产业化应用 专题会”针对生物技术在农业领域的应用发展展开了一系列的讨论研究，进一步促进生物技术在农业方面的推广。另一方面生物技术是水污染控制中最成熟，也是最富有挑战性的技术，占据着国外的环保产业中的重要位置。多年来，由于全球范围的滥用化学品，特别是杀虫剂，造成了大规模的水体、土壤污染，对其治理和恢复也将成为一个巨大的市场。做一个保守的预估，环境生物技术在全球市场上的占比在未来十年内将达到一个前所未有的高度。不久前，2016生物技术革新助力“健康中国”论坛在大连召开，中外专家围绕生物科技发展、核苷酸等生物基因技术创新，就当前生物技术创新的发展方向、前沿科研成果进行了交流，并对《“十三五”生物技术发展专项规划》提出了意见和建议，对通过生物技术创新应对中国存在的健康隐患，以及核苷酸营养与健康产业的发展等话题进行了研讨。与会专家均认为，生物技术创新是中国迈向世界科技强国建设的重要抓手和重大战略任务。建议“十三五”期间我国生物技术规划应重视健康产业发展，要把生物技术领域核心、前沿的技术和产业化应用结合起来，形成能够领先世界的生物技术，改善人民生活和健康状态。放眼全球市场，在社会经济迅速发展的前景下，新污染治理的需要，新技术、新工艺设备不断出现，并产业化，数十项环境生物技术产品已获得有关国家政府部门的许可，并进行野外应用实验。一些国家还成立了相当数量的环境生物技术专业公司，并且部分产品已占领了国际市场。

环境生物学原理及应用

七、结语

综上所述，环境生物技术具有广阔的市场前景。生物产业是国家确定的面向未来发展的一项战略性新兴产业。我国是污染严重的国家，我们要构建一个有利于环境生物技术在环保中应用的良好环境，同时最大限度地减少和预防与这些技术伴生的对人类和环境的危害。随着科技的进步，生物科学和生物工程、以及生物技术将被越来越广泛地应用于生物多样性保护、人类健康、环境污染防治和环境、经济、社会的可持续发展，并且在攻克环境保护的科技难关中有极其重要的作用，期待更进一步的研发。2l世纪，实现生物多样性保护，合理开发生物资源，有效利用生物技术，必将是本世纪的重要课题。

环境生物学原理及应用

参考文献：

[1]杨正亮，冯贵颖

环境生物学及其发展

《安徽农业科学》, 2007, 35(11):3349-3350 [2] 钟福生 环境生物学的研究现状与发展趋势 《湖南生态科学学报》1999 [5] 周银，肖政 谈《环境生物学》中生物修复的发展趋势 《科教导刊-电子版(中旬)》1995 [7] 严国安 论环境生物学 《中国环境科学》2007 [10] 余顺慧，程聪 《环境生物学》课程的教学改革探讨 《中国西部科技》2004 [14] 何文鸣 MOOC授课方式对环境生物学学科的影响 《广东化工》1983 [16] 陈坚 环境生物技术应用与发展 中国轻工业出版社2016 [18] 段生淑 试谈环境生物学与环境保护 《西北民族大学学报(自然科学版)》2001

环境生物学原理及应用

[20] 谢平

太湖蓝藻的历史发展与水华灾害

《太湖蓝藻的历史发展与水华灾害》2005 [22] 蒋志学 对办好环境生物学专业的几点认识 《环境工程学报》2012 [25] 赵明芳 面向21世纪的环境科学与可持续发展 《刊授党校》2003 [27] 丁树荣 生态毒理学的发展前景及其应用意义 bbbb《环境科学》2006 [29] 王德铭(环境生物学分支主编及全书副主编)

11.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇十一

【关键词】物化混凝沉淀；膜生物反应器；技术；隧道；应用

1.双鹰顶隧道污水概况

双鹰顶隧道施工采用矿山钻爆法，爆破施工过程中产生的主要污染物成分为：硝酸铵（NH4NO3）、梯恩梯（三硝基甲苯）、硝酸钠、柴油、凡士林、松香、乳化剂、石蜡等。混凝土施工过程中，水泥、粉煤灰及外加剂流失造成的污染，其主要污染成分为：碘含量、SO3、MgO、CaO等，在施工过程中，机械设备形成的机油、柴油、汽油及人员生活杂用水、粪便污水等，具体检测指标见表1。。

施工污水主要为清洗、冷却机械设备污水，混凝土搅拌、养护用水，洞内风枪钻爆、喷射混凝土用水，以及洞内围岩裂隙水，经现场多次测试检算，每天施工污水排放量为300t/d，生活污水排放量為260t/d。

2.污水处理问题的提出

双鹰顶隧道斜井地处广东省惠州市惠阳区沙田镇金桔自然保护区、沙田水库水源保护区内的田心村，区内植被发育。沙田水库为惠阳区淡水镇、沙田镇饮用水的水源地，供应约10万人的饮用、生活用水，库容量1800万m3，水质为地表Ⅱ类水质标准。根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），具体标准值见表2。

3.物化混凝沉淀+膜生物反应器处理组合技术简介

依据双鹰顶隧道排污量及地形空间，双鹰顶隧道污水处理采用膜生物反应器+物化沉淀组合污水处理技术，工艺流程图如图1示。

各处理构筑物功能简介

（1）沉砂池。沉砂池作为污水预处理设施，一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。如磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。施工中的污水经过沉砂池，截留大颗粒泥砂沉淀，定期、不定期清除泥砂。

（2）化粪池。生活污水在此进行化粪作用并借助于污水中所含粪便的大量微生物的作用，在厌氧条件下进行微生物的接种和驯化培养。

（3）沉淀池。沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物，一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。此中其主要功能和作用是对混合污水进行沉淀，以去除污水中可沉和粗大物。

污水在进水口设混合器加药进入调节堰口，稳定进水的流量，使污水中以胶体状态存在的分散小颗粒与混凝剂发生混合，凝聚的反应，加大絮体的粒径，使之沉降，从而使污水得到净化。池中设集泥槽，安装2台排泥泵，泥排入污泥干化池，干化后外运处理。上清液回调节沉淀池处理。

（4）厌氧生物滤池

生活污水经过化粪池自流进入厌氧生物滤池进入沉淀池后一并处理。厌氧生物滤池污水处理设备主要由沉淀池、厌氧接触池、过滤池三部分组成。

沉淀池：经化粪池自然发酵后的污水自流进入设备内沉淀池，污水中的大颗粒物质在此进行沉淀，沉淀污泥由移动式潜污泵或由吸粪车定期吸出处理，时间一般为半年或一年。

厌氧接触池：厌氧池主要是用于厌氧消化，对于进水COD浓度高的污水通常会先进行厌氧反应，提高COD的去除率，将高分子难降解的有机物转变为低分子易被降解的有机物，提高BOD/COD的比值。而且在除磷工艺中，需要厌氧和好氧的交替条件。污水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将污水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称为厌氧消化。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧，碳，硫，氢等为受氢体。沉淀后污水自流进入厌氧接触池，水流由下而上通过多种填料形成厌氧生物膜，在生物膜的吸附和微生物的代谢作用下，污水中的有机物被去除。填料同时具有截污的作用，污物和脱落的生物膜经截留自沉后形成污泥，与沉淀池污泥一并吸出处理。

过滤池：经厌氧处理后的污水自流进入过滤池底部，由下而上通过填料层，该新型填料既能截留污物又能形成生物膜，即在过滤区既有过滤作用又是二级厌氧池。过滤后出水直接进入调节沉淀池后段处理。

（5）污水抽升井。沉淀池的水自流进入抽升井，井内设置污水泵，两用两备，高位启动，低位停止，污水泵提升至一体化气浮过滤装置。

（6）气浮过滤装置。项目选用一体化自动污水两级气浮过滤装置。本装置特征是气浮池底设有污泥沉淀区，内有排泥装置，气浮出水集水设置在沉淀区上方，以及在气浮后设有组合式过滤装置。气浮在间隙运行产生的沉淀污泥，可以单独排出，不会随出水带出，从而有效保证了气浮出水质量。气浮出水后部一体化过滤装置，又有效保证了出水要求，尤其是采用焦炭作过滤介质，可充分利用气浮出水未消耗余氧，使过滤器兼有生化和过滤双重功能。

（7）管道混合器。混合设备是完成凝聚过程的设备。混合设备必须满足下列要求：a.保证药剂均匀地扩散到整个水体；b.混合时间不宜过长，一般控制在10～30s以内，最大不超过2min；c.能使处于强烈搅动状态之中。管式静态混合器是在管道内设置若干固定叶片，并按照一定角度交叉组成。水流通过混合器时形成对分流，同时产生蜗旋反向旋转及交叉流动，达到混合效果。管式静态混合器混合效果较好，安装容易，维修工作量小，而且其有显著优点就是不另外占地。

（8）药剂投加方式确定。常用的投加方式有：泵前投加；高位溶液池重力投加；水射器投加以及泵投加。本设计中采用泵投加，泵投加有两种方式：一是采用计量泵，二是采用离心泵配上流量计。采用计量泵不必另行配备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。

（9）混凝剂的选定。本设计采用聚合氯化铝又名碱式氯化铝作混凝剂，其主要特点是净化效率高、耗药量少、出水浊度低、色度小、过滤性能好、原水高浊度时尤为显著；温度适应性高，PH适用范围宽（可在PH=5～9的范围内），因而可不投加碱剂；使用时操作方便，成本较三氯化铁低；是无机高分子化合物。

（10）高效漩涡澄清池。微涡流混凝工艺的核心是涡流反应器，其内腔絮体能长期保持，涡流反应区外的絮体泥渣可以全部排除，因而排泥操作可以简化，运行更稳定。由于微涡流造成混凝剂高效扩散，提高了混凝剂利用率，同时，涡流反应器腔内大量絮体活性得到充分利用，这使得微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。

（11）清水池。经过处理后的水进入清水池，一部分处理水进行回用；另一部分可直接排放。在清水池内有利于消毒剂与水充分接触反应，提高消毒效果。

（12）污泥干化池。沉淀池及一体化气浮池定期进行排泥，排出的泥在污泥干化池中进行浓缩，上清液再回流到沉淀池中。经脱水干化后的污泥进行外运处置。

4.处理后水质结果

检测报告结果显示污水排放能够达到地面Ⅱ类水标准。

5.结束语

该设备占地面积小，工艺流程紧凑，节省大量土建费用；运行费用主要是日常的电费，比起传统生化工艺，运行成本较为低廉。整套设备可采用PLC控制，自动化程度高，运行稳定可靠，抗冲击负荷能力强，无需人员操作管理。

由于占地面积小，采用集成式结构，能够输出较清洁的回用水，特别适合于基建工程项目、小城市、乡镇污水处理项目，具有明显的环境、社会效益。

参考文献

12.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇十二

1 固定化微生物技术在环境工程中的应用

1.1 固定化微生物在废水处理中的运用。

通常, 在对废水进行处理的时候, 我们主要会用到两种固定化微生物技术, 其一是活性污泥法, 其二是生物膜法, 微生物通常在菌胶团上分布, 此外, 在一些相对比较固定的物质上也会有一部分, 而微生物这种分布的形式都是自然形成的, 并不是依靠人工干预的。在20世纪80年代, 人们就已经就固化微生物进行全面的研究, 将微生物固定在了一个相对比较封闭的空间网络当中, 这样也就大大的减少了菌体出现脱落问题的可能性, 微生物可以长期性的固定在一个载体上, 同时还要使其浓度一直保持在相对较高的水平上, 只有这样, 才能更好的使得污水得到全面的处理和净化。

我国的相关专家针对废水处理中, 固定化微生物的应用进行了深入的研究。宋雪等相关的研究人员主要利用活性炭来作为酵母, 将其混入到菌群中, 在低氧状态下以及好氧状态下对菌群的变化情况进行观察, 从观察的结果可以看出, 在废水处理中应用固定化的微生物, 会使得废水中存在的有机物质得到有效的降解和转化, 提升废水处理的效果和质量。

除了我国对固定化微生物在废水处理中的应用进行了深入的研究之外, 国外的一些专家也针对这项内容进行了深入的研究。Vanotti等相关的研究人员合理的利用PVA冷冻法来对硝化污泥进行了固定化实验, 从实现中可以看出, 利用该冷冻方法, 可以使得硝化污泥能够有效的固定在聚乙烯醇小球上, 这样就可以利用这种方法来对一些养殖业的废水进行处理。从研究观察中可以了解到, 在固定时间为4h的时候, 则硝化污泥的有效率可以达到567mg/1.d。而在好氧的状态下, 如果硝化污泥能够达到一种稳定的状态, 那么CODcr就可以有效的实现对污泥的硝化处理, 硝化的有效率可以达到70%以上。这样的固定化微生物方法, 在实际的应用中, 不仅可以有效的提升微生物固定化的效果, 也可以使得相应的负荷冲击减轻, 使得微生物的固定时间保持在规定的范围内。

1.2 固定化微生物净化大气的研究现状。

国内从20世纪90年代才开始, 研究固定化微生物净化大气, 目前仅有同济大学、昆明理工大学等少数机构在研究。同济大学的马红采用固定床反应器, 以海藻酸钠包埋活性污泥进行含NH3臭气处理, 气相NH3去除率大于92%, 硝化速度大于0.63g N/kg固定化湿颗粒#d。硝化速度最高可达2.93g N/kg固定化湿颗粒#d。同济大学的邵立明等采用海酸钠包埋, Ca Cl2胶联法, 利用滴滤塔反应器净化含H2S气体, 最大有效处理H2S的体积负荷可达6000-6500g/ (m3#d) , 净化效率保持在87%以上, 袁志文等采用固定化微生物处理含甲硫醇恶臭气体, 颗粒填充床生物脱臭塔运行试验表明:在空塔停留时间不大于13s时, 对低浓度甲硫醇气体 (<.2.9mg/m3) 的去除率在99.0%以上, 对高浓度甲硫醇气体 (>2.4mg/m3) 去除率在99.0%以上, 当空塔停留时间减少到6.5s时, 对低浓度甲硫醇气体的去除率仍可维持在80.0%, 脱臭塔对由于浓度和进气量升高造成的冲击负荷具有较强的缓冲能力。

2 固定化微生物技术特点和研究方向

2.1 固定化微生物技术的应用特点。

第一, 在环境工程建设的过程中, 固定化微生物技术的应用可以非常明显的提升微生物自身的浓度, 此外还能微生物当中的活性物质得到全面的改进和提升, 采用固定化微生物技术对废水予以全面有效的处理, 这样一来也就使得水质可以得到非常明显的转变。

第二, 固定化微生物技术的应用可以开展生物育种工作, 这样也就使得污染物和微生物的区分更加的明确。

第三, 微生物在开展了固化处理之后, 微生物自身的抗毒性能会有十分明显的改善, 这样也就在很大程度上避免了病毒对微生物所产生的不利影响。

第四, 微生物在固化反应的时候, 对反应容器的空间没有非常高的要求, 这样也就真正的达到了减少空间占用的目的。

2.2 固定化微生物技术的未来研究方向。

固定化微生物技术在环境工程发展的过程中具有着非常好的应用前景, 但是从现状的角度上来看, 还存在着很多的问题, 从而也为该技术未来的发展提供了方向。

2.2.1 载体是固定化技术当中不容忽视的环节, 但是当前载体的价格依然非常的高昂, 同时, 一般的固定微生物半衰期赘疣100天左右, 所以如果真的要投入使用, 就需要频繁的更换载体, 这样也就会影响到了技术应用的经济性, 所以在固定化技术发展的过程中需要研发相对稳定的载体。

2.2.2 对固定化细胞稳定性的研究还存在着一定的不足, 所以在以后的研究工作中, 不断的提升固定化细胞的稳定性, 完善固定化技术处理的效果以及其自身的性能也成为了非常重要的内容。

2.2.3 污染物组成是非常复杂的, 如果在处理的过程中只用一种菌去处理, 其效果很难达到理想的水平, 所以在处理复杂污染物的时候, 我们需要采用混合菌还是采用单一高效菌分级处理还需要进一步的研究。

2.2.4 固定化技术当前的应用范围还不是很大, 怎样将基因工程菌以及固定化技术有机的结合在一起, 增加可处理污染物的类别, 扩大固定化技术的应用范围是非常重要的一个内容。

2.2.5 固定化颗粒的相对密度是处理效果的一个非常关键的影响因素, 怎样采取有效的措施改进和调整固定化微生物颗粒相对的密度也成为了我们必须要关注的一个问题。

3 结论

在当前的环境工程建设中, 固定化微生物技术在很多领域都得到了应用, 而固定化微生物技术在环境工程当中的应用也在某一个程度上大大的改善了环境的质量, 从而使得环境污染的治理效果也得到了非常明显的改善。此外, 固定化微生物技术在应用的过程中也极大的促进了环境工程的发展。虽然其中还存在着一定的不足, 但是只要确定其基本的发展方向, 积极的改进和完善, 就可以很好的保证其在工程建设的过程中更好的发挥出其作用, 这样才能保证环境工程建设的效果。

摘要：固定化微生物技术自身存在着很多的优良特点, 所以, 这一技术在很多行业都得到了十分广泛的应用, 在这些应用领域当中, 环境工程是非常重要的一个方面。在环境工程发展的过程中, 固定化微生物技术的应用使得整个工程的建设质量和水平都得到了十分显著的提升, 本文主要分析了固定化微生物技术在环境工程中的应用研究进展, 以供参考和借鉴。

关键词：固定化微生物技术,环境工程,应用

参考文献

[1]申婷婷, 李小明, 岳秀, 柳娴, 郑伟, 曹建兵.微生物固定化技术的研究与应用[J].广州化工, 2011 (20) .

[2]贾彩云, 甄海欣.微生物固定化技术处理废水的应用研究进展[J].广东化工, 2011 (9) .

13.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇十三

固定化微生物-曝气生物滤池(IBAF)技术用于微污染水处理的实验研究

摘要：以温榆河微污染水为研究对象,采用人工草生物载体固定微生物,并在曝气生物滤池反应系统中对其进行处理.河流微污染水中N、P营养缺乏,有机物浓度较低,而且水质变化较大.在水力停留时间为10 h、8 h、6.3 h、4.7 h时,此工艺对此河水的`处理效果有较大的差异,说明水力停留时间的不同对污染物去除率的影响较大.作 者：作者单位：期 刊：环境科学与管理 Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：,35(4)分类号：X703.1关键词：微污染水 固定化微生物-曝气生物滤池 水力停留时间

14.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇十四

利用高效絮凝剂产生菌M-2 5所产生的`微生物絮凝剂处理酱油废水,处理结果与Al2(SO4)3和PAM的处理结果作对比.结果表明,微生物絮凝剂M-25单独处理酱油废水的效果优于Al2(SO4)3,与PAM效果接近,而且,所需沉降时间最短,仅为30min.M-2 5与Al2(SO4)3复配后,可提高处理效率,絮凝率和COD去除率分别达到77.2%和79.8%.

作 者：曹建平戴友芝 唐受印 张平张选军  作者单位：曹建平(湘潭大学环境工程系,湖南,湘潭,411105;东华理工学院土木与环境工程系,江西,抚州,344000)

戴友芝,张平,张选军(湘潭大学环境工程系,湖南,湘潭,411105)

唐受印(湖南工程学院,湖南,湘潭,411104)

刊 名：水处理技术  ISTIC PKU英文刊名：TECHNOLOGY OF WATER TREATMENT 年，卷(期)： 31(2) 分类号：X703.5 TQ314.253 关键词：微生物絮凝剂   酱油废水   废水处理  

15.固定化微生物技术及其在重金属废水处理中的应用 篇十五

石化废水大多为各种生产工艺中的污水, 主要含油、氨氮、重金属、大分子有机物、环状难降解有机物等物质。传统的生物处理不能达到回用水的标准, 而采用高级氧化如臭氧、Fenton等, 投资及运行费用较高, 又不经济。而强体微生物技术是一种经济有效的方法, 通过强体微生物技术处理后的废水回用于生产中, 不仅能够减少对环境的污染, 而且能给企业带来巨大的经济利益。本次中试装置在扬子石化净二水厂试验, 中试装置流程如图1所示。

扬子石化净二水厂采用厌氧+二级接触氧化工艺, 出水CODcr在100~120mg/L之间。二级接触氧化池CODcr容积负荷为0.1kg CODcr/ (m3·d) 。

本次试验用水取自一级接触氧化池后中间沉淀池的出水。试验装置采用水解酸化+接触氧化池, 分两格, 图1中池1为水解酸化池、池2为接触氧化池、分别在池1投加液体营养药剂, 在池2中投加强体微生物粉末药剂。

2 中试试验

该中试装置设计处理水量2.0m3/h, 容积负荷0.5kg CODcr/ (m3·d) ;进水水质:CODcr:120~140mg/L, B/C=0.11, p H:7.2~8.2, 温度25~30℃。通过前期微生物培养, 调试, 系统稳定运行后试验记录如下:

1) 进水量不变, 进水CODcr增加, 加药量变化对出水CODcr值影响见图2。

由图2可得出以下结论: (1) 进水量2.0m3/h, 固体微生物药剂加药量从5mg/L增大到10mg/L, 液体营养药剂加药量从10mg/L增大到27mg/L时, 进水CODcr先增大后变小, 而出水CODcr较为稳定在44~56mg/L之间。故加药量变化对出水CODcr值影响很小, 几乎没有。 (2) 进水CODcr不大于200mg/L时, 出水CODcr小于50mg/L, 当进水CODcr升高至280mg/L, 出水CODcr增加至56mg/L。

2) 药剂投加量不变, 固体微生物药剂加药量为5mg/L, 液体营养药剂加药量从10mg/L时, 进水量对试验装置出水CODcr的变化, 如图3所示。

由图3可得到以下结论: (1) 相同进水量, 进水CODcr浓度的增加, 装置出水CODcr增加。 (2) 进水量小于1.0m3/h, 进水CODcr高至350mg/L时, 出水CODcr均能控制在50mg/L, CODcr最高去除率达86%。 (3) 进水量为2.0m3/h, 进水CODcr为200mg/L, 出水CODcr在50mg/L, 进水CODcr为350mg/L, 出水CODcr在62mg/L。 (4) 进水量为4.0m3/h, 出水CODcr均超过50mg/L。

由此可以得到, 达到设计进水量2m3/h, 进水CODcr浓度小于200mg/L, 出水CODcr可以小于50mg/L。

3 试验总结

1) 固体微生物药剂加药量及液体营养药剂加药量增加对出水CODcr的降低无明显作用;经济加药量固体微生物药剂为5mg/L, 液体营养药剂为10mg/L。

2) 在进水量小于等于2m3/h时, 进水CODcr小于200mg/L, 试验装置出水CODcr均小于50mg/L。

3) 强体微生物技术在满足进水CODcr容积负荷0.5kg CODcr/ (m3·d) 前提下, 可以使出水CODcr达到一级A标。

4) 整个试验过程没有排泥, 试验结束后打开设备底部排污阀, 没有沉积污泥。

4 结束语

强体微生物技术在替代扬子石化净二水厂的二段接触氧化工艺段试验中, CODcr容积负荷可以提高5倍, 出水CODcr可以降低到50mg/L以下, 且该工艺段产生污泥很少, 可以使污泥减量化。该试验结论可以为石化废水处理工艺的优化提供技术参考, 同时也可以为石化废水提标改造提供技术支持。

参考文献

[1]刘永军.水处理微生物学基础与技术应用[M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

[2]潘涛, 田刚.废水处理工程技术手册[M].北京:化学工业出版社, 2010.