包埋固定化微生物技术 -回复

固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的研究进展一、本文概述随着工业化和城市化进程的加快，多环芳烃（PAHs）污染问题日益严重，对生态环境和人类健康构成严重威胁。

固定化微生物技术作为一种新兴的土壤修复技术，以其高效、环保、可持续的特点，逐渐成为PAHs污染土壤修复领域的研究热点。

本文旨在综述固定化微生物技术在修复PAHs污染土壤方面的研究进展，包括固定化微生物技术的原理、固定化材料的选择与制备、修复效果的影响因素以及实际应用案例等。

通过对相关文献的梳理和评价，以期为固定化微生物技术在PAHs污染土壤修复领域的进一步应用提供理论支持和实践指导。

二、固定化微生物技术概述固定化微生物技术，作为一种新兴的土壤修复技术，近年来在环境科学领域受到了广泛的关注。

该技术通过将游离的微生物细胞或酶固定在特定的载体上，形成固定化微生物，使其能够保持一定的生物活性，并在特定的环境条件下进行高效、稳定的生物催化或生物降解。

固定化微生物技术不仅提高了微生物的抵抗力和稳定性，还有效地解决了游离微生物难以在复杂环境中存活和发挥作用的问题。

固定化微生物技术的核心在于选择合适的固定化方法和载体。

常见的固定化方法包括吸附法、包埋法、交联法和共价结合法等。

载体材料则多种多样，如硅胶、海藻酸钠、活性炭、聚氨酯泡沫等。

这些材料的选择直接影响了固定化微生物的活性、稳定性和对污染物的降解效率。

在PAHs（多环芳烃）污染土壤的修复中，固定化微生物技术展现出了巨大的潜力。

PAHs是一类持久性有机污染物，对生态环境和人类健康构成严重威胁。

通过固定化微生物技术，可以有效地将能够降解PAHs的微生物固定在土壤中，提高其在污染环境中的存活率和降解效率。

这些固定化微生物能够利用PAHs作为碳源和能源，通过生物降解过程将PAHs转化为无害或低毒的物质，从而实现对污染土壤的原位修复。

固定化微生物技术还具有操作简便、成本低廉、环境友好等优点。

与传统的物理和化学修复方法相比，固定化微生物技术不需要引入外部能源和化学试剂，减少了二次污染的风险。

固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法李玉兵上海师范大学环境工程系2003级0313549摘要：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[1]。

固定化微生物技术是将微生物固定在载体上使其高度密集并保持其生物活性功能，在适宜条件下还可以增殖以满足应用之需的生物技术。

在生物反应器中所使用的微生物菌体往往被称之为生物催化剂。

由于在传统的废水生物处理工艺中，微生物通常是在水中以悬浮态生长的，因而易于从反应器中流失，又由于其与水的密度差小，因此从流出的水中回收微生物进行重复利用将变得较为困难或复杂。

为此，采用固定化技术，将微生物通过一定的技术手段是微生物固着生长，有利于提高生物反应器内微生物的数量，利于反应后的固液分离，利于去除氮，取出高浓度有机物或难以生物降解物质，提高系统的处理能力和适应性，是一项高效低耗，运行管理简单的废水生物处理技术[2]。

关键词：固定化，载体，海藻酸钠，细胞活性，前景1. 引言下面介绍一下固定化微生物中的一些基础知识，即固定化微生物的要求，载体的要求，以及载体种类，制备等。

1.1被固定的微生物（主要是人为选定的特效降解菌的优势菌种）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[1]。

1.2 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，不干扰生物分子的功能；②传质性能好；③具有足够的机械、物理和化学稳定性，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[1]。

固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法《固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法》篇一嘿，小伙伴们，今天咱们来唠唠固定化微生物这个有点酷的玩意儿。

固定化微生物呢，就像是给微生物们找了个小房子住起来一样。

为啥要这么干呢？这可大有讲究。

你想啊，微生物在自然状态下就像一群调皮的小娃娃，到处乱跑。

有时候它们干起活来效率不高，而且还容易受到外界环境的干扰。

比如说，在污水处理的过程中，如果直接把微生物扔进去，水流一冲，可能好多微生物就被带走了，那它们还怎么好好处理污水呢？这时候固定化微生物就闪亮登场了。

把微生物固定起来就像是把一群散兵游勇变成了训练有素的正规军。

它们可以集中力量办大事，而且不容易被外界因素影响。

就好比把一群爱乱跑的小猫关在一个个小笼子里，不过这个笼子是特殊的，既能让它们接触到外面的东西，又不会让它们乱跑。

那怎么把微生物固定起来呢？这里面有一种方法叫海藻酸钠包埋固定法。

这就像是给微生物做了个海藻酸钠的小被子把它们裹起来。

海藻酸钠这个东西啊，就像是一个超级温柔的大姐姐。

它可以把微生物轻轻地包裹在里面。

我曾经在一个小实验里看到过这个过程，那场面可神奇了。

就看到那些微生物在液体里游来游去，然后加入海藻酸钠溶液，就像变魔术一样，微生物就慢慢被裹起来了。

也许有人会问，为啥非得是海藻酸钠呢？我觉得吧，这可能是因为海藻酸钠有一些特殊的性质。

它就像一把神奇的钥匙，可以和微生物完美配合。

不过，这个海藻酸钠包埋固定法也不是十全十美的。

有时候这个“小被子”可能裹得太严实了，微生物在里面有点施展不开手脚，就像人穿了太紧的衣服一样难受。

但不管怎么说，它还是一种很有用的方法。

你说，如果没有这种方法，那些微生物在处理污水或者生产其他东西的时候，是不是就像没头的苍蝇一样乱撞呢？反正我是这么觉得的。

这固定化微生物和海藻酸钠包埋固定法就像一对好搭档，在很多领域都发挥着重要的作用呢。

《固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法》篇二固定化微生物简介及海藻酸钠包埋固定法，这名字听起来是不是有点拗口？但其实它就像一个隐藏在科学世界里的小秘密，一旦你了解了，就会觉得超级有趣。

二、包埋技术的介绍1. 固定化技术的介绍1. 1定义自从1969年世界上第一次成功地使用固相酶技术以来，固定化技术正在以空前的速度向前发展，并不断完善。

如今已由固定化酶发展到固定化菌体、固定化增殖细胞以及固定化原生质体。

固定化技术的实质是把水溶性的酶或细胞用物理的、化学的方法加以处理，使之成为水不溶的酶和固定的细胞，同时又能保持其活性，可反复使用。

1. 2特点理想的细胞固定化方法，应该具备以下8个特点：①应该能控制固定化细胞的大小和孔隙度；②所使用的原料应便宜、易得，固定化成本应尽量低；③方法应简便、易行，固定化过程应尽可能温和，尽量少损伤细胞；固定化细胞应具有稳定的网状结构，在所使用的PH值和温度下，不会被破坏；④在反应器内长时间运转过程中，固定化细胞应具有良好的机械稳定性和化学稳定性；⑤用于制备固定化细胞的载体，对细胞应该是惰性的，即不损伤细胞；⑥固定化细胞应该使底物，产物和其它代谢产物能够自由扩散,因为产物和其它代谢产物常常能抑制细胞的酶反应，更需要能尽快扩散开去；⑦单位体积的细胞应该拥有尽可能多的细胞数，当使用固定化活细胞时，更有此需。

1. 3分类目前制备固定化细胞的方法有吸附法，包埋法，共价结合法、交联法、多孔物质包络法、超过滤法，多种固定化方法的联用等几类方法，其中以包埋法的应用最为普遍。

1.3.1吸附法吸附法是指载体和细胞间通过物理吸附或化学键的作用结合在一起，实现固定化的一种方法。

吸附法常见的载体有活性炭、多孔陶土、微孔玻璃、砖粒、硅藻土、120纤维等。

它又包括表面吸附法和细胞聚集法两种。

1.3.2包埋法1.3.3共价结合法该法是利用细胞表面的反应基团，如：氨基、羧基、羟基、巯基、咪唑基等与已活化的无机载体或有机载体相反应使之形成共价键，而成为固定化细胞的方法。

但该法条件较难控制,往往容易造成细胞的死亡。

1.3.4交联法利用双功能或多功能试剂，直接与细胞表面的反应基团（如氨基、巯基、咪唑基、酚羟基等）发生反应，使细胞彼此交联，形成网状结构，即成固定化细胞。

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。

文章编号：1004-3918（2009）05-0554-05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刘帅，张培玉，曲洋，郭沙沙（青岛大学环境科学与工程系，山东青岛266071）摘要：较详细介绍了包埋法固定化微生物技术中不同种类包埋载体的特点，比较分析了不同载体的使用对污水生物处理效果的影响，指出了包埋法的应用范围.关键词：固定化微生物技术；污水处理；包埋法；载体中图分类号：Q 819文献标识码：A传统的污水生物处理工艺以微生物悬浮态生长的活性污泥处理法为主.此法虽然有很多优点，并且早已在污水处理领域发挥着重要的作用，但同时也存在着许多很难克服的缺陷，比如反应器中生物量的浓度偏低、泥水分离困难、不耐冲击负荷、会出现污泥上浮膨胀和流失等问题.固定化微生物技术是应用于污水处理的新技术之一.由于固定化微生物技术可固定经筛选出的能降解特定物质的优势菌属，能使污水处理系统专一性、耐受性增强，处理效果稳定，运行管理简单，降解效率明显优于传统方法.因此，近年来固定化微生物技术已成为各国学者研究的热点课题，并且已有部分研究成果由实验室走向实际应用阶段.包埋法是固定化微生物技术中应用最广泛的方法之一，国内对于包埋法固定化微生物技术处理污水的研究很多，但是关于介绍和比较包埋法所用载体的文章较为少见.本文就包埋法固定化微生物技术研究中的载体选择进行了介绍，分析比较了不同载体的使用对污水生物处理效果的影响，指出了包埋法的应用范围，以期为包埋法固定化微生物技术中的载体选择提供有益参考.1包埋法固定化微生物技术在固定化微生物技术处理污水的研究中，包埋法是最为常用、研究最为广泛的固定化方法.目前关于该方法处理污水的研究已有大量报道.包埋法是将微生物细胞截留在水不溶性的多聚体化合物孔隙的网络空间中，通过聚合作用，或通过沉淀作用，或通过离子网络作用，或通过改变溶剂、温度、pH 值使细胞截留.多聚体化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.包埋法可分为高分子合成包埋、离子网络包埋和沉淀包埋.该法操作简单，对微生物活性影响小，可将微生物细胞锁定在特定的高分子网络中，因此制作的固定化微生物的强度高，与微生物细胞的结合力强，化学性能稳定.2包埋法固定化微生物技术的载体选择包埋法所使用的载体种类较多，但都要求可以形成具有孔隙网络空间的能力，以便将微生物细胞截留在内.对包埋法微生物载体的普遍要求是：固定化过程简单，易于成型，成本低；对微生物无毒性，固定化后细胞密度大；物理稳定性和化学稳定性好，不易被分解.现有的包埋固定化载体大致可分为天然高分子凝胶载体和有机合成高分子载体两类：1）天然高分子凝胶载体有琼脂、角叉菜胶、海藻酸钠、卡拉胶和海藻酸钙等.天然高分子凝胶载体一般具有生物无毒、传质性能良好、成形方便且固定化密度高等优点，但强度较低、抗微生物分解能力较差、在厌氧条件收稿日期:2009-02-18基金项目:国家自然科学基金（50678085，50878107）；山东省教育科技计划项目（J06I03）；山东省研究生教育创新计划资助项目（SDYY07091）作者简介:刘帅（1987-），男，山东潍坊人，从事环境生物学研究通信作者:张培玉（1963－），男，山东青岛人，博士，教授，主要研究方向为环境生物技术.第27卷第5期2009年5月河南科学HENAN SCIENCE Vol.27No.5May 20092009年5月下易被微生物分解.为了克服天然高分子凝胶载体的这些不足，可用交联剂对其进行稳定化处理，通过处理可使天然载体的物理和化学稳定性得到极大的提高，但是载体的传质性能和微生物细胞活力会相应的下降.2）有机合成高分子载体有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、光硬化树脂、聚丙烯酸等.有机合成高分子载体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、对细胞无毒且价格低廉，因而具有很高的利用价值，被认为是目前最有效的固定化载体.但有机合成高分子载体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.3部分包埋剂在固定化微生物技术中的应用现今对于包埋法的研究非常广泛，从载体的构造到反应的机理和控制条件等各方面在国内外都有较深入的研究，不同载体的使用对污水生物处理会产生不同的效果.3．1海藻酸钙的使用海藻酸钙对微生物的毒性很小，固化成型方便，对微生物细胞的富集程度高，所以是目前天然高分子凝胶载体中研究最多、使用最广的载体之一.但是其稳定性差、机械强度不高等缺陷需要进一步改善.由于海藻酸钙固定化细胞的密度高，传质性能好，故对于重金属离子的吸附性能优良.国外的研究者对海藻酸钙包埋法在去除重金属离子的效率以及最佳去除条件等方面做了大量的试验和研究，证明了海藻酸钙作为载体包埋有关微生物，可以作为重金属的生物吸附剂使用，且处理效果较好.Bala Kiran 等[1]用海藻酸钙包埋蓝藻，在不同的金属初始浓度、不同的pH 值、不同的温度条件下研究了对Cr 6＋的吸附效果，结果表明：在金属离子初始质量浓度为50～60mg /L ，pH 为2～3，温度45℃时获得最大吸附率82％.Y .Kacar 等[2]用海藻酸钙固定真菌（Phanerochaetech rysosporium ）包括活的和加热灭活的2种形态菌体处理含Cd 2＋的废水，最大吸附能力分别为（104．8±2．7）mg 和（123．5±4．3）mg ，0．5h 内镉的生物吸附很快就达到85％.海藻酸钙微生物系统用10mmol /L HCl 处理，回收吸附率可达到原来的97％.同样方法用海藻酸钙包埋另一种真菌（Lentinus sajorcaju ）处理含Cd （Ⅱ）废水，实验显示在0．5h 之内，镉的生物吸附很快就达到85％[3]，吸附能力与时间的关系符合假二级方程.Gulay Bayramoglu 等[4]用海藻酸钙包埋固定衣藻制得的固定化小球吸附Hg 2＋，Cd 2＋，Pb 2＋，吸附60min 后可达到吸附平衡，并可用Langmuir 和Freundlich 吸附等温线描述；用2mol /L NaCl 溶液可将吸附在衣藻上的Hg 2＋，Cd 2＋，Pb 2＋解吸下来，解吸率可高达95％.Arica M 等[5]将黄孢原毛平革菌（Phanerochaetech rysosporium ）固定在海藻酸钙中，先制成活菌小球，再将活菌加入5mmol /L CaCl 2溶液，在90℃高温下加热10min ，制成固定加热灭活菌.将这2种菌用于吸附人工静态模拟废水中30～600mg /L 的Pb 2＋和Zn 2＋，对其吸附容量做了细致的研究，结果表明，在pH 5．0～6．0、吸附60min 后，加热灭活菌对Pb 2＋和Zn 2＋的吸附容量为355mg /g 和48mg /g （干质量），大于活菌球的282mg /g 和37mg /g （干质量）.以海藻酸钙为载体的包埋技术还用于处理难降解有机物.国内有研究证明，用海藻酸钙包埋固定优势降解菌（Alcaligenes sp ）降解2，6－二叔丁基（2，6－2DTBP ），在100．0mg /L 的初始质量浓度下，其降解率在12d 可达到86％.与未固定菌株相比，菌株经固定化包埋后其降解的能力大大提高，且固定化菌株对pH 值和温度的适应范围更宽，对底物具有更高的降解能力[6].除固定化微生物外，也有人研究用海藻酸钙固定化酶，但国内外在这方面的研究也较少，这可能是由于海藻酸钙相比较于其他包埋载体来说，凝胶网络的孔隙尺寸过大，酶容易从包埋网络中泄露，造成海藻酸钙对于酶的固定化的效率不高.3．2聚乙烯醇的使用聚乙烯醇（PVA ）在有机合成高分子载体中也是目前研究最多、应用最广的载体之一.聚乙烯醇具有对生物毒性小、物理化学稳定性较高、抗生物分解能力强、价格低廉等优势，但是其传质性能不如海藻酸钙等天然高分子凝胶载体.国内外对于聚乙烯醇固定以硝化菌和反硝化菌的研究较为常见.使用聚乙烯醇包埋微生物的各种制作固定化微生物颗粒的方法中，在低温冷冻条件下包埋高效菌种被证明是一种可以保持高微生物活性的有效方法.国外有研究[7]表明，用PVA 冷冻法把硝化污泥固定在3～5mm 聚乙烯醇小球里用来处理养猪废水，采用批量试验和连续试验进行好氧处理.结果当HRT 为4h 时，NH 3－N 的硝化率为567mg /d ，硝化污泥小球不受养猪废水高BOD 浓度的影响，适用于快速和有效地去除厌氧养猪废水塘中的NH 4＋.还有研究者[8]以PVA 刘帅等：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555--第27卷第5期河南科学为载体，采用冷冻法混合固定硝化菌和反硝化菌，研究了好氧条件下同时硝化和反硝化的可行性及其脱氮特性.结果表明，硝化菌和反硝化菌混合固定时，由于载体内部形成了适合硝化和反硝化的环境，可以在好氧条件下同时进行硝化和反硝化，实现单级生物脱氮.混合固定时的氨氧化速度约为硝化菌单独固定时的14倍，约为PBS 脱氮速度的2．6倍.硝化菌和反硝化菌混合固定后对温度的敏感性减小，并且在较宽的溶解氧范围（2～6mg /L）保持稳定的脱氮速度.国内关于聚乙烯醇固定硝化菌反硝化菌处理氨氮废水的研究也有一定进展，许多实验都有很高的氨氮去除率.谭佑铭[9]等研究固定化PVA 反硝化菌对富营养化水体中硝酸盐氮的还原能力，以及对水体中有机物的降解情况.结果，经过40d 的处理后，原水中的亚硝化菌和硝化菌能将水样中的氨氮转化成硝酸盐氮，转化率约为57．5％，但原水中的反硝化细菌作用较微弱，对照水样中总无机氮的去除率约为6．7％.耿振香等[10]采用聚乙烯醇包埋固定从活性污泥中筛选的硝化菌和反硝化菌，对生活污水进行硝化反硝化工艺处理，废水中氨氮为45mg /L ，pH 值为7．5，DO 为2．0mg /L ，水力停留时间为18h ，氨氮去除率可达96％.张爽等[11]采用聚乙烯醇－硼酸包埋法固定经常温富集培养的含耐冷菌的硝化污泥，用于处理常温和低温生活污水，进行了比较研究.结果表明，该固定化硝化菌群在常温下经过1个月的活性恢复和增殖后，转入低温环境，在短期内表现出一定的适应性，作用6h 后对NH 4－N 的去除率为80％左右.在常温下，该固定化菌更表现出高效的氨氮去除能力，作用3h 后，去除率达90％以上.赵兴利[12]等利用PVA 包埋粉末活性炭驯化硝化菌，以流化床为生物反应器，采用SBR 运行方式，固定化硝化菌寿命长达7个月以上，NH 4－N 去除率维持在90％以上.以上大量的研究表明，聚乙烯醇是固定硝化菌和反硝化菌处理氨氮废水的优良包埋载体，其包埋效果较好，对氨氮的去除效率较高.这主要是由两个方面的因素造成：一方面，聚乙烯醇可以利用自身内部空间对氧扩散情况的影响，自然形成由里而外的好氧区、缺氧区和厌氧区，从而使硝化菌和反硝化菌各自在适合于自身相对独立的环境下生长代谢，实现好氧条件下同时硝化反硝化；另一方面，聚乙烯醇的物理化学稳定性较强，机械性能好，所以对于硝化菌这种需要较长生长代谢时间的菌种的固定化效果好.因此，聚乙烯醇作为包埋材料处理氨氮废水具有很好的应用前景.聚乙烯醇作为包埋材料也可以用于重金属离子的废水处理，如用PVA 固定氧化亚铁硫杆菌（A cidithiobacillus ferrooxidans ），在稀释率0．4时，Fe 2＋的最大氧化速率达到3．1g /（L ·h ），并且固定颗粒稳定性好，可连续运行2个月以上[13].采用液－液相分离的方法制备聚乙烯醇共包埋活性炭和纳米TiO 2的微球，对废水中的Cr 6＋也有较好的处理效果.当微球加入量为140g /L ，微球中活性炭、纳米TiO 2包埋量分别为6％和4％，pH 值为3，作用时间为3h 时，Cr 6＋的去除率可达90％以上，且微球使用方便，不会造成二次污染[14].聚乙烯醇与活性炭或其他吸附载体复合包埋微生物在处理难降解有机毒物方面也有不错的效果.采用PVA 和活性炭的复合载体制作固定化污泥颗粒处理含酚废水，结果表明，在污泥与载体体积比为1∶1、平均粒径2～4mm 的条件下，PVA 和活性炭的固定化污泥颗粒可以在水里停留6h ，泥水体积比为1∶4、进水酚达250mg /L 时，取得99．8％的酚去除率[15]，废水可达到国家排放标准.国内还有研究者[16]采用PVA 与聚丙烯无纺布（多孔结构）的复合载体来降解含有喹啉、异喹啉、吡啶的高浓度氨氮焦化废水，3种难降解有机物经处理8h 后降解率均在90％以上.现对聚乙烯醇作为包埋载体在污水除磷方面也有一定的研究.使用PVA 作为包埋材料固定假单胞菌为优势微生物的活性污泥，采用硼酸进行交联，制成的固定化微生物系统可以保持较高的微生物细胞活性，该系统具有明显的除磷能力和较好的抗酸、碱冲击能力；在起始质量浓度为87．5mg /L 时，6h 可去除49．5％的磷；在酸性条件下，24h 除磷率为88．2％；在好氧条件下，固定化污泥还具有明显的脱氮能力[17].这为采用固定化细胞法同时进行污水的脱氮、除磷处理提供了可能.聚乙烯醇在包埋法处理废水中具有自身的特点与优势：①生物相容性强，对微生物细胞无毒，成本较低；②有极好的流变学性能（不易碎），可作为大多数反应器的固定化载体；③有超常的热稳定性（相比于热可逆性凝胶）；④对生物降解耐受性很高，对培养介质成分无不良反应；⑤聚乙烯醇有很高的大小孔隙率，可提供最佳的菌体代谢物转运途径[18].正是由于聚乙烯醇作为有机合成高分子包埋载体所具有的巨大优势，所以它将会在固定化技术中得到更广泛的应用.3．3海藻酸钠的使用海藻酸钠作为固定化包埋载体材料，具有制备容易，价格低廉，传质性能良好的优点，应用范围也比较广泛.556--2009年5月在处理重金属方面，海藻酸钠作为固定化包埋载体材料对金属离子的吸附率较高，与国外学者采用海藻酸钙固定菌种处理重金属离子相对照，国内学者[19]采用海藻酸钠包埋小球藻和叉鞭金藻，制得含藻细胞的固定化胶球，用其对Ni 2＋进行生物吸附，研究了固定化小球藻和固定化叉鞭金藻对污水中Ni 2＋的吸附率.结果表明，对于同一种固定化微藻，处于对数生长中期时对Ni 2＋吸附效果较好，且吸附过程主要在前4h 完成，Ni 2＋浓度越大，吸附率越高.固定化微藻比悬浮态微藻吸附率高，固定化小球藻比固定化叉鞭金藻吸附率高.海藻酸钠作为固定化包埋载体材料对于高浓度有机废水和难降解污染物质的处理效果也非常显著.将海藻酸钠固定化活性污泥制成颗粒小球，以流化床反应器对甲醇废水进行处理，在溶解氧为6．6～6．9mg /L 的条件下，固定化小球与废水的体积比为30∶1000，最佳的工况条件是温度为30～40℃，pH 值为5．0～9．0；当进水COD＜722．2mg /L ，进水甲醇＜307．4mg /L 时，对COD 的去除率＞85％，对甲醇的去除率可达到90％左右[20].以海藻酸钠为载体、戊二醛为交联剂净化有机废水，处理效率稳定在75％，而且耐水质水量变化的冲击力强，有机负荷承受能力增强，进水的COD CR 可高达2500mg /L [21].以海藻酸钠为固定化载体材料，以氯化钙作为交联剂将高效降解油脂菌—解脂耶氏酵母（Y arrowia lipolytica ）包埋制备成固定化微生物小球处理油脂废水，结果表明与悬浮状态相比，固定化微生物温度适应范围增大、热适应性增强、pH 值往酸性方向偏移[22].用普通系统和高效菌种的悬浮投加型强化系统作比较，用海藻酸钠包埋某高效微生物菌种用于强化聚酯废水的生物处理，悬浮投加高效菌种可使出水COD 降低100mg /L ，处理率提高8％，而用海藻酸钠－氯化钙法包埋固定化之后投加则可使出水COD 降低了200mg /L ，处理率提高14％，使最终出水COD 达到100mg /L 以下[23]，达到出水的排放要求，且减少了废水中对人类和环境有较大危害的1，4－二氧杂环己烷的含量.以上实验说明，海藻酸钠作为包埋材料不仅对金属离子的吸附率较高，而且对于高浓度有机废水和难降解有机污染物质的处理效果也较理想.3．4琼脂的使用琼脂作为固定化载体的特点是包埋微生物活性高、制作容易，主要用于重金属元素的去除.如Viktoriya V．Konovalova 等[25]的实验证明，在用游离假单胞菌做吸附试验时，当Cr 6＋质量浓度达到30mg /mL ，吸附率明显下降；而将假单胞菌包埋在琼脂中再吸附Cr 6＋，则Cr 6＋质量浓度达到20mg /L 时仍然保持稳定的吸附效率.因此要保持较高的Cr 6＋的吸附效率，就要避免菌体铬中毒现象的发生，而包埋后的菌体由于琼脂凝胶网格结构的保护减轻了菌体铬中毒性状.但是琼脂在去除重金属元素时也有一定的缺陷，比如氧和底物及产物的扩散受到限制，琼脂凝胶的机械强度不高，且成球受温度影响较大.4包埋法的应用范围随着对包埋法研究的不断深入和扩展，其在污水处理领域的应用也越来越广，但仍有一定局限性，例如由于微生物细胞处于包埋载体的内部，所以使其难以与大分子的污染物接触而发挥降解功能，如厌氧工艺处理含纤维素、蛋白质及脂类的废水.所以包埋法不适于处理大分子有机污染物.根据包埋法处理废水的特点以及实际研究中的应用情况，将其应用范围总结如下：①因为包埋法处理污水的运行管理简单，几乎不需污泥回流，所以适用于占地受限制、要求产泥量少、污泥处理可以简化或省略及运行管理方便的家庭、小区污水处理系统，比如中水道系统.②包埋法可以将微生物细胞稳定的固定在载体之上，使得微生物细胞在系统中的存留生存时间大大延长，所以适合高效菌种竞争力较弱、世代存活时间较长、自然条件下菌种优势难以维持的环境，比如硝化细菌或甲烷菌的培养与生长.③由于包埋法对于优势菌种有较强的选择能力，对于目标污染物的降解优势较为明显，所以适用于处理单一的或对其处理方式限制性很强的污染物.④由于载体阻隔的作用使得微生物经固定化后氧与底物的传质速率受到阻碍，所以在好氧系统中，受此因素的影响，限制了高密度微生物活性的发挥.但是在厌氧情况下，由于整个微生物系统不受氧传质速率的影响，废水中的有机物浓度可以大大高于好氧的条件，固定化微生物的处理能力得到充分的体现，同时由于微生物细胞的高度密集，所以包埋法适用于厌氧条件下的高浓度有机废水处理.⑤当包埋法处理的生物系统与有毒有害物质进行接触时，由于微生物细胞高度密集的强抵抗能力或载体的阻挡作用，削弱了有毒有害物对微生物的冲击作用.所以包埋法较适合于有毒有害物质的生物降解.刘帅等：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557--第27卷第5期河南科学参考文献:［1］Kiran B ，Kaushik A ，Kaushik C P．Response surface methodological approach for optimizing removal of Cr （VI ）from aqueoussolution using 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，2003，33（6）：899－907．The Choice of Carriers Used in Entrapping Method of ImmobilizedMicroorganisms Technology and Its Application in Sewage DisposalLiu Shuai ，Z hang Peiyu ，Q u Yang ，G uo Shasha（Department of Environmental Science and Engineering ，Qingdao University ，Qingdao 266071，Shandong China ）Abstract:In this paper ，the characters of different carriers used in entrapping method are introduced in detail ，the different effects of such carriers applied in sewage disposal are compared and analyzed ，finally the spectrum of application of entrapping method is summarized．Key words:immobilized microorganisms technology ；sewage disposal ；entrapping method ；carriers 558--。

包埋法固定化微生物问题初探韩斌(南开大学环境科学与工程学院环境科学系)指导老师：李莹蔡宝立潘继伦摘要本文概括介绍并比较了固定化技术的几种主要的方法，并对目前笔者正在进行的包埋法固定化试验中的两个方法——海藻酸钠包埋法和PVA—H3BO3包埋法做了一定的介绍和不同方法的比较。

最后，简要介绍了固定化细胞的性能的评价以及该种技术的应用和前景。

关键字固定化包埋法海藻酸钠 PVA—H3BO3 载体1、引言固定化微生物技术使用化学或物理手段，将游离细胞或者酶定位于限定的区域，使其保持活性并可反复利用的方法。

最初主要用于发酵生产，70年代后期，被利用到水处理领域，近年来则成为各国学者研究的热点。

固定化微生物技术克服了生物细胞太小，与水溶液分离较难，易造成二次污染的缺点，保持了效率高、稳定性强、能纯化和保持高效菌种的优点，在废水处理领域有广阔的应用前景。

在实际应用过程中，如何固定、何种载体，才能使固定化微生物能较长时间的保持一定的强度和活度，才能降低固定化成本，延长固定微生物的使用寿命，是该技术在污水处理中得到广泛应用的关键。

2、常用的固定化方法废水处理中常用微生物固定化方法主要有：包埋法、交联法、载体结合法。

2.1包埋法包埋法的原理是将微生物细胞截流在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络空间中。

通过聚合作用或者离子网络形成，或通过沉淀作用，或改变溶剂、温度、pH值使细胞截流。

凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏，同时能让基质渗入和产物扩散出来。

固定化微生物细胞的实用化对包埋载体的要求包括：（1）固定化过程简单，易于制成各种形状，能在常温常压下固定化；（2）成本低；（3）固定化过程中及固定化后对微生物无害；（4）基质通透性好；（5）固定化细胞密度大；（6）载体内细胞漏出少，外面的细胞难以进入；（7）物理强度和化学稳定性好；（8）抗微生物分解；（9）沉降分离性好。

在这些要求中，（1）和（2）涉及固定化细胞制备的成本；（3）~（6）针对固定化细胞的催化活性；而（7）~（9）则是出于对固定化细胞的操作稳定性的考虑。

包埋固定化微生物工艺技术处理高氨氮化工废水李尧;张振家;方海军【摘要】The study treated the high ammonia-nitrogen chemical wastewater with immobilized technology combined with A/O process. The result showed that when the reactor filling ratio was 10 %, NH4→-N concentration of influent was 623～643 mg/L and C0DCr was 1 0121 124 mg/L (HRT=20 h), the effluent NH4+-N concentration was less than 10 mg/L and CODcx was less than 50 mg/L, the removal rate of NH4+-N was more than 98 % and the removal rate of COD was more than 95 %. The effluent met the first level criteria specified in Integrated Wasterwater Discharge Standard (GB 8978—1996).%在小试规模基础上研究了包埋固定化技术结合A/O工艺处理高氨氮化工废水的可行性,结果表明:在HRT为20 h,包埋菌颗粒的填充率为10％,进水氨氮浓度为623～643 mg/L、CODcr为1 012～1 124 mg/L时,出水氨氮＜10 mg/L、CODcr＜50 mg/L,氨氮去除率达98％以上,COD.去除率达95％以上,出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级排放标准的要求.【期刊名称】《净水技术》【年(卷),期】2012(031)003【总页数】4页(P32-35)【关键词】高氨氮废水;包埋技术;驯化;碱度;碳源【作者】李尧;张振家;方海军【作者单位】上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;上海交通大学环境科学与工程学院,上海200240;胜科公用事业投资管理有限公司,上海200120【正文语种】中文【中图分类】TU992.3氨氮是水体中的主要耗氧污染物，也是水体富营养化和环境污染的一种重要污染物质，进入水体可引起水草、蓝藻等[1]生物大量繁殖，造成水体缺氧，严重影响水质。

活性污泥包埋固定化在氨氮废水处理中的特性分析氨氮废水是一种常见的工业废水，对环境和人类健康都有一定的威胁。

活性污泥包埋固定化是一种常用的氨氮废水处理技术，其特性对于废水处理的效果和运行稳定性具有重要影响。

本文将对活性污泥包埋固定化在氨氮废水处理中的特性进行详细分析。

活性污泥包埋固定化技术的最大特点是将活性污泥颗粒通过包埋材料固定在固定化载体上。

固定化载体可以是陶粒、生物填料等。

这种固定化的方式能够有效地保持活性污泥的活性，避免活性污泥因为剧烈运动而发生颗粒破碎、淤泥脱落等问题。

活性污泥包埋固定化技术形成了大量的微生物附着表面，提高了废水处理系统的降解能力和传质效率。

这种固定化方式使得微生物附着在固定化载体的表面，形成了有效的微环境，有利于微生物对废水中的氨氮进行吸附、降解和转化。

活性污泥包埋固定化技术具有比传统活性污泥工艺更高的废水处理效果，能够更好地处理含氨氮废水。

活性污泥包埋固定化技术还在增加传质效果和提高系统稳定性方面具有一定的优势。

活性污泥颗粒通过固定化的方式，能够增加氨氮废水与微生物的接触面积，提高废水中氨氮的传质速率。

活性污泥包埋固定化技术还能够抑制异物的进入，防止系统中出现污泥膨胀、剧烈波动等问题，从而提高了系统的稳定性和运行效果。

活性污泥包埋固定化技术具有较好的抗冲击负荷和区分氨氮废水处理水质的能力。

固定化载体的存在可以吸收和稳定有害物质，从而减少废水中对微生物的毒性，增强了系统的抗冲击负荷能力。

活性污泥包埋固定化技术还能够根据氨氮浓度的变化来调整内部微生物的组成和代谢状态，适应不同水质情况下的废水处理需求。

活性污泥包埋固定化技术在氨氮废水处理中具有一系列的特性，包括固定化活性污泥、提高降解能力和传质效率、增加系统稳定性和抗冲击负荷能力等。

这些特性使得活性污泥包埋固定化成为一种高效、稳定的氨氮废水处理技术。

实际运行中还需要进一步研究和优化该技术，以满足不同废水处理工程的需求。

微生物固定化的方法和应用
微生物固定化是一种利用生物体系固定化生物体的方法，可以使
微生物与其代谢产物稳定地存在于不同的环境中。

这种方法通常包括
将微生物或其细胞固定在高分子基材上或在一些吸附剂上，以使微生
物能够长期地与环境联系并发挥其活性。

目前已有多种微生物固定化
的方法，如以下几种：
1.凝胶微生物固定化：该方法是将微生物或其代谢产物与聚合物
混合物一起凝胶固定化。

凝胶方法可以令微生物长期固定于材料上，
通过固定化，可以提高微生物的生产效率和活性。

2.包埋法微生物固定化：此方法是将微生物与聚合物混合后，将
混合物包裹在微小气泡中。

包埋法可以保护微生物，使其不受环境影响，可以延长微生物的寿命，并可提高微生物的生产效率。

3.微生物纤维固定化：采用无纺布制备作为基质，将微生物凝胶
固定于无纺布上，以便在生产中使用。

对于过生产季节性的酶类产品，可以使用该方法固定化微生物，以延长生产周期。

4.交联法微生物固定化：用化学交联剂，将微生物与载体进行固定，使微生物不易被抑制和灭活。

交联法在微生物的良好生长条件下，可以提高微生物的耐性和活性。

目前微生物固定化应用非常广泛，在制药、食品工程、环境保护
等领域中均有应用。

例如，在制药领域中，微生物固定化方法可应用
于发酵、代谢产物提取等工序中，以提高产量和纯度；在食品领域，
微生物固定化可以使生产中的微生物更加稳定，以保证产品质量和长
效存储；在环境保护领域中，微生物固定化可用于水处理、废物处理
等领域，如微生物萃取技术可既能高效地去除重金属等有害物质，同
时又能够将废弃物转化成有用的资源。