陳 珊，張 樂，曲 磊

（天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300222）

固定化微生物技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用

陳 珊，張 樂，曲 磊

（天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300222）

目前廢水處理是環(huán)境治理的難題之一，采用固定化微生物進(jìn)行治理具有一定的優(yōu)勢。本文主要介紹固定化微生物技術(shù)在印染廢水、含氰廢水、高濃度氨氮廢水、石油化工廢水處理中的應(yīng)用。

固定化；微生物；廢水

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)廢水里面有毒有害物質(zhì)不斷產(chǎn)生，為了保證人類賴以生存的環(huán)境，要重點對印染廢水、化工廢水、含氰廢水、難處理的高濃度氨氮廢水進(jìn)行治理。微生物固定化技術(shù)是通過一定的物理或化學(xué)的方法將水中游離態(tài)的微生物加以固定，保證微生物一定空間范圍內(nèi)具有較好的生物活性并能夠生長繁殖，達(dá)到處理污水的目的。優(yōu)點在于微生物可重復(fù)利用，反應(yīng)時間短，耐沖擊性強(qiáng)，產(chǎn)生污泥少，便于操作，因此固定化微生物技術(shù)具有很好的應(yīng)用前景。

1 固定化微生物技術(shù)在印染廢水中的應(yīng)用

印染廢水色度比較大，難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放，因此很多研究人員采用固定化技術(shù)結(jié)合固定混合脫色菌對印染廢水進(jìn)行處理。趙大傳[1]采用一個串聯(lián)柱狀反應(yīng)器裝置，以核桃殼為載體固定化優(yōu)勢菌或者以聚乙烯醇固定混合脫色菌均取得良好效果。周林成[2]將混凝沉淀后的廢水，利用固定化微生物工藝處理，最終水質(zhì)達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。郭建博等[3]采用固定化蒽醌可將多種偶氮染料的厭氧生物脫色速度提高1.5～2倍。 JIN Ruo-fei等[4]用基因工程菌對染料廢水進(jìn)行處理,染料去除率達(dá)81.73%。劉志培[5]采用固定化微生物技術(shù)以聚乙烯醇為載體，確定微生物最適溫度為30～40℃，pH為7.0，當(dāng)pH在6.0～8.0，溫度在25～40℃時，具有較高的脫色活性，停留時間3h以內(nèi)，脫色率達(dá)到70%～80%。陳一萍[6]從篩選到的微生物絮凝菌中構(gòu)建出更高絮凝活性的復(fù)合菌群并固定化，將其用海藻酸鈣包埋固定化，較長時間保持細(xì)胞的高活性，且固定化菌群對染料廢水具有較好的脫色效果，并在一定程度上可以達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)絮凝劑的目的。莊會棟[7]采用固定化微生物增強(qiáng)A/O工藝，在A/O工藝中引入改性聚氨酯填料，將微生物附著生長和懸浮生長相結(jié)合，減少了懸浮生長微生物食料并抑制其生長，強(qiáng)化了有機(jī)物及氨氮的去除效果，增強(qiáng)了系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷和耐有毒有害物質(zhì)的能力。劉榮榮[8]認(rèn)為包埋法是固定化微生物有效除印染廢水的好方法，具有操作簡單，對細(xì)胞活性影響小，細(xì)胞強(qiáng)度高，易于固液分離的優(yōu)點。

2 固定化微生物技術(shù)在含氰廢水中的應(yīng)用

含氰化物的廢水主要來自于黃金提煉的過程、冶金過程、合成橡膠的過程以及染料制造的過程。降解氰化物的菌種主要以細(xì)菌為主，這些細(xì)菌可以將硫氰化物、氰化物轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}、氨和硫酸鹽等一些無毒或低毒性的化合物。Yeung-Jean Sub等曾在90%的直徑小于10μm的沸石上固定P. fluoresens ICIB 11764菌株，達(dá)到降解氰化物的目的。周鏇[9]對微生物處理含氰廢水進(jìn)行了實驗研究，研究了在不同條件下氰化物的降解試驗，對馴化微生物的培養(yǎng)物質(zhì)濃度、pH值等降解氰化物的適宜條件進(jìn)行了探索。研究表明經(jīng)過馴化的活性污泥對于降解氰化物有著明顯的促進(jìn)作用。鞠鴻鵬研究了微生物膜載體BioMTM應(yīng)用于含氰廢水處理，也取得了好的效果。

3 固定化微生物技術(shù)在高濃度氨氮廢水中的應(yīng)用

氨氮已經(jīng)成為許多水體和流域的第一超標(biāo)污染物。在實際的工業(yè)處理過程中，高氨氮廢水中含有較多的污染物質(zhì)，其中包括可生物降解的有機(jī)物和難生物降解的污染物。常規(guī)的微生物處理工藝的去除效果不是很好，為了防止高濃度氨氮廢水由于耗氧導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化而對水生生物產(chǎn)生毒害作用，采用固定化微生物技術(shù)處理，有利于提高微生物反應(yīng)器內(nèi)生物濃度，有利于反應(yīng)的固液分離，縮短處理時間，提高系統(tǒng)處理能力和適應(yīng)性。王靜萱[10]對北京市某污水處理廠的二沉池出水進(jìn)行深度脫氮處理，采用包埋固定化顆粒的方法，研究了馴化啟動及穩(wěn)定運(yùn)行的條件以及脫氮特性，對比了不同水力停留時間(HRT)、不同進(jìn)水TN負(fù)荷的脫氮效能，并且確定了包埋固定化菌的最佳填充率為20%。李堯[11]在小試規(guī)模基礎(chǔ)上研究了包埋固定化技術(shù)結(jié)合A/ O工藝處理高氨氮化工廢水的可行性，確定了活性污泥與包埋顆粒馴化、硝化反應(yīng)堿度的控制和反硝化反應(yīng)碳源的控制是脫氮的重要因素，方法對氨氮、TN、COD具有一定的去除率，最終可以達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。王興南[12]選取JHE-1 型微生物載體、JHE-3型微生物載體和多孔球型懸浮載體填料作為載體進(jìn)行掛膜實驗，采用 ABFT工藝進(jìn)行高氨氮廢水處理，考察微生物投加量、pH值、水力停留時間、曝氣量對廢水中 NH4+-N去除率的影響，取得了一定的效果，從中選出最優(yōu)掛膜載體及微生物處理最佳條件。李珍珍[13]通過富集培養(yǎng)和分離篩選4類脫氮菌用聚乙烯醇、海藻酸鈉、活性炭、固化劑、氯化鈣飽和硼酸溶液，固定交聯(lián)時間為24h，在處理高濃度氨氮廢水時，將多個生物處理工藝相結(jié)合，都對處理含氮服裝加工廢水具有一定效果。崔兵[14]研究了A/O工藝聯(lián)合固定化微生物技術(shù)處理養(yǎng)殖廢水，利用填充聚氨酯網(wǎng)泡形高分子聚合載體材料為微生物提供附著生長條件，形成固定化生物膜和活性污泥兩種生化處理系統(tǒng)，都說明固定化微生物技術(shù)在高氨氮廢水處理上具有工程實用性。

4 固定化微生物技術(shù)在石油化工廢水中的應(yīng)用

在工業(yè)污染中以石油企業(yè)所生產(chǎn)的含油污水最為嚴(yán)重，含油污水含有大量的油物質(zhì)、重金屬等有毒有害物質(zhì)，石化廢水具有排放量大，污染物組分復(fù)雜，處理難度大等特點，屬較難生物降解的工業(yè)廢水。姚宏分離篩選工程菌構(gòu)建高效混合菌群，通過臭氧-固定化生物活性炭濾池，深度處理難降解石化有機(jī)廢水，并且該系統(tǒng)對COD、油類、NH3-N和色度的平均去除率分別為73.0%、90.5%、81.2%和90%，各項指標(biāo)均達(dá)到了國家循環(huán)冷卻水的用水要求。包木太[15]考察了交聯(lián)劑的pH和包埋菌的量對固定化微球的物理性質(zhì)和降解效果的影響，表明直接包埋法優(yōu)于先吸附后包埋固定法并確定了最佳固定化條件，最終處理石油化工廢水取得良好效果。

5 小結(jié)

固定化微生物技術(shù)在污水處理中越來越受到重視，未來要加強(qiáng)菌種的選育和馴化，創(chuàng)造條件培養(yǎng)微生物，并結(jié)合污水處理的設(shè)備和其他工藝達(dá)到良好的處理效果。

[1] 趙大傳，張洪榮，賈洪斌.核桃殼固定化微生物處理高濃度印染廢水的研究[J].工業(yè)水處理，2004，24(4):17-19.

[2] 周林成，李彥鋒，白雪，等.固定化微生物工藝處理印染廢水[J].蘭州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2008，44(5) : 63-68.

[3] 郭建博，周集體，王棟，等.固定化蒽醌對偶氮染料生物降解促進(jìn)作用研究[J].環(huán)境科學(xué)，2006，27(10): 2071-2075.

[4] JIN Ruo-fei, YANG Hua, ZHANG Ai-li, et al.Bioaugementation on decolorization of C.I. Direct Blue 71 by using genetically engineered strain Escherichia coli JM109 (pGEX-AZR)[J].Journal of Hazardous Materials, 2009(163): 1123-1128.

[5] 劉志培.聚乙烯醇固定化混合細(xì)菌細(xì)胞對印染廢水脫色的研究[J].環(huán)境科學(xué)，1992(1):2-6.

[6] 陳一萍.固定化微生物絮凝菌在廢水脫色中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程，2009(2):65-68.

[7] 莊會棟. 固定化微生物增強(qiáng)A/O工藝處理煤化工高氨氮廢水的中試研究[J].水處理技術(shù)，2011，37（12）:75-77.

[8] 劉榮榮.固定化微生物技術(shù)研究進(jìn)展及其在印染廢水處理中的應(yīng)用[J]. 印染助劑，2014，31（3）:1-5.

[9] 周璇.微生物處理含氰廢水的實驗研究[D].大連:大連工業(yè)大學(xué)，2012.

[10] 王靜萱，李俊，張振家，等.固定化包埋顆粒對二級出水深度脫氮特性研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2013，33（2）: 389-394.

[11] 李堯. 包埋固定化微生物工藝技術(shù)處理高氨氮化工廢水[J].凈水技術(shù)，2012，31（3）:32-35.

[12] 王興南. 固定化微生物處理高氨氮廢水的研究[D].蘭州:蘭州交通大學(xué)，2013.

[13] 李珍珍. 微生物固定化技術(shù)處理含氮服裝加工廢水的機(jī)理研究[D]. 廣州:廣東工業(yè)大學(xué)，2013.

[14] 崔兵，張瑋，酈朝暉.微生物固定化技術(shù)處理高氨氮養(yǎng)殖廢水的應(yīng)用[J].能源環(huán)境保護(hù)，2011(1):31-33.

[15] 包木太，鞏元嬌，李一鳴.固定化微生物在降解含油污水中的應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報:理學(xué)版，2010(1): 109-114.

圖5 鼓泡進(jìn)氧加壓對處理效果的影響

3 結(jié)論

1) 采用Mn/Ce復(fù)合氧化物催化劑濕式氧化殺螟丹母液廢水，能有效降解該廢水的COD。

2) 當(dāng)反應(yīng)溫度為180℃，壓力1.3MPa，pH為9，催化劑用量為7g·L-1，經(jīng)過1h反應(yīng)，COD去除率可達(dá)到92.5%。

3) 采用鼓泡加壓進(jìn)氣方式降解效果更好，速度更快。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙彬俠，李紅亞，劉學(xué)林，等. Mn/Ce復(fù)合催化劑濕式氧化降解高濃度吡蟲啉農(nóng)藥廢水的研究[J].環(huán)境科學(xué)，2007，27(3):408-412.

[2] 苑博. MnCeOx的合成及濕式催化氧化苯酚性能[D].石家莊:河北師范大學(xué)，2014.

[3] 程鼎. 非均相催化濕式氧化法處理苯酚廢水研究[D].上海:上海交通大學(xué)，2008.

[4] 周文俊. 催化濕式氧化法處理焦化廢水的研究[D].南京:南京工業(yè)大學(xué)，2003.

Abstract:Inhomogeneous catalytic wet air oxidation was applied to pretreat wastewater of cartap using Mn/Ce mixed oxide catalysts. The inf uence of reaction temperature, reaction pressure, water distribution pH value, catalytic agent dose on the treatment effect of cartap wastewater was observed and studied, the better technologic conditions were obtained based on our study. The result showed that the removal rate of COD would up to 92.5% when the reaction temperature was 180℃, reaction pressure was 1.3MPa, solution pH value was 9, catalytic agent dose was 7g/L.

Key words:catalytic wet air oxidation; catalytic agent; waste water; cartap

Application of Immobilized Microorganism Technology in Wastewater Treatment

CHEN Shan, ZHANG Le, QU Lei
(Tianjin Modern Vocational Technology College, Tianjin 300222, China)

At present, the wastewater treatment was one of the difficult problems in environmental governance, governance had some of the advantages of using immobilized microbe, this paper mainly introduced the immobilized microorganism technology in printing and dyeing wastewater, cyanide containing wastewater, high concentration ammonia nitrogen application of petroleum chemical wastewater treatment.

immobilization; microorganism; wastewater

Pretreatment of Cartap Wastewater by Catalytic Wet Air Oxidation

YUAN Mei-he, SHU He-ying, WANG Xue-wen, CHEN Zheng-yu, YUAN Cong
(Hunan Haohua Chemical Co. Ltd., Zhuzhou 412005, China)

X 703.1

A

1671-9905(2015)04-0053-03

陳珊(1983-)，女，碩士研究生， 任教于天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程學(xué)院，講師，研究方向:生物反應(yīng)工程，E-mail: chenshantj@sina.com

2015-02-08