固定化微生物技术及其在污水处理中的应用 王大林

发表时间:2021/3/17   来源:《基层建设》2020年第28期   作者:王大林
[导读] 摘要:固定化微生物技术在污水处理中越来越受到重视,未来要加强菌种的选育和驯化,创造条件培养微生物,并结合污水处理的设备和其他工艺达到良好的处理效果。
        大庆石化公司水气厂  黑龙江大庆  163714
        摘要:固定化微生物技术在污水处理中越来越受到重视,未来要加强菌种的选育和驯化,创造条件培养微生物,并结合污水处理的设备和其他工艺达到良好的处理效果。
        关键词:固定化、微生物、技术、污水处理、应用
        引言:城市化进程加快在为人们生活带来便利的同时也导致环境污染现象不断加重。人们在生活和生产当中所排放的废水和废弃物等都是主要的污染物来源,传统的污水处理方式存在或多或少的不合理地方,需要进一步的优化和改进。新时期,随着微生物技术的不断发展,其被广泛应用在污水治理当中,实现了我国经济建设的可持续发展。
        1固定化微生物技术概述
        从污水处理技术发展角度来说,固定化微生物技术作为新兴技术,被积极推广应用。在具体实践中,采取物化的方式,将微生物固定在相应的载体上,使其限定在特定空间内或者区域内,高度富集,实现对废水的有效处理。利用此技术,生产的固定化小球,具有不易溶解性的特点,微生物密集程度比较高而且活性很强,能够连续使用。经过固定化处理后的微生物,能够适应各类环境,比如酸碱度较高的环境。在污水处理时,能够实现固液有效分离,对有毒有害物质,有着较强的抵抗力。从技术分类角度来说,在污水处理工程中,常用的固定化微生物技术手段较多,比如表面吸附法和共价结合法等。目前,固定化微生物技术的研究中,共价结合法是研究的重点内容。技术的应用效果,受到固定化载体材料的影响较大,因此要做好有效的把控。现阶段,使用的固定化载体材料,具体如下:a.天然载体;比如沸石和硅藻土等。b.人工合成无机载体;比如多孔陶瓷和活性炭等。c.人工合成有机高分子聚合物载体;比如聚乙二醇和乙烯等。d.复合固定化载体。
        2固定化微生物技术在废水处理中的应用
        2.1固定化微生物技术在印染废水中的应用
        印染、造纸废水的水量大,污染物质也比较复杂,是比较难处理的工业废水。采用固定化微生物工艺,对混凝沉淀后退浆工序的印染废水进行了现场中试处理研究。实验结果表明,在水力停留时间(HRT)为20h的条件下,对于进水化学需氧量(CODCr)为1.0耀1.2g/L的退浆废水,经过两级水解酸化、两级好氧处理后,其出水CODCr约100mg/L,达到国家一级排放标准。其中,水解酸化阶段的HRT为10h,CODCr复合1.7kg/(d•m3),去除率为44%;好氧阶段HRT为10h,CODCr复合1.9kg/(d•m3),去除率为83%。
        2.2含重金属离子废水的处理
        重金属污染对生物的影响越来越严重,由于固定化后的微生物,稳定性能好,抗毒性强,因此被广泛用于去除废水中的重金属离子。李杰[2]等人采用固定化微生物SBR反应器和普通活性污泥SBR反应器处理投加了Cr6+的生活污水,考察了固定化微生物去除COD及Cr6+的能力及抗毒性。结果表明:在保证对COD的去除率较稳定的条件下,固定化微生物与普通活性污泥所能承受的Cr6+浓度分别为70mg/L和1.9mg/L。利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌,研究了这种固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。结果表明,该固定化微生物对Cu2+的吸附很迅速,在40min内吸附基本达到平衡。
        2.3含氮废水的处理
        微生物去除氮和氨,一般是通过好氧微生物的硝化反应过程。和厌氧微生物的反硝化反应过程。采用聚乙烯醇(PVA)为载体的包埋固定化微生物处理低浓度氨氮絮凝余水,在HRT为3h之内从地表水环境质量V类水标准以外达到了I类水标准,在较短的水力停留时间成功实现了氨氮的去除。

以竹炭为载体,将硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上,研究竹炭固定化微生物对氨氮的去除及影响因素。结果表明:竹炭固定化微生物处理氨氮水样存在竹炭吸附和微生物脱氮两种作用。对于初始氨氮质量浓度臆200mg•L-1的水样,调节水样pH为8,控制水样溶解氧质量浓度为1mg•L-1左右,竹炭固定化微生物系统中可发生同时硝化—反硝化作用,氨氮去除率可达70%以上。
        2.4酚类及醇类废水的处理
        采用聚乙烯醇(PVA)—硼酸法制作固定化活性污泥小球,从温度、浓度和pH3方面比较了固定化活性污泥和游离活性污泥对氯苯酚降解效果的影响。研究表明:固定化活性污泥降解对氯苯酚的最适宜温度为25益耀35益,最适pH为6耀8;固定化活性污泥对氯苯酚的降解速度大于游离活性污泥。以苯酚模拟废水为研究对象,采用苯酚驯化后的优势菌群,利用竹炭作为载体,用竹炭固定化微生物处理含酚废水。实验表明,在苯酚浓度为40mg/L低浓度废水,在投菌量为100mL/10g竹炭,竹炭量为10g/100mL污水的条件下经5h处理后,苯酚和COD的去除率分别为95%和70%。
        3固定化微生物技术特点和研究方向
        3.1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。
        3.2固定化微生物技术的未来研究进展
        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。首先,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在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。第二,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。第三,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。第四,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。最后,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。
        结束语:近年来,我国的环境污染问题日益严重,而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏,人们关于环保意识逐渐增强。因此,固定化微生物技术的应用促进了环境保护工程发展。利用固化微生物技术处理污染环境中的废水、废气和废渣,对环境保护做出了突出贡献。固定化微生物技术是利用微生物的活性特点,对污染物进行降解、分化,在污水处理、空气污染处理、土壤污染处理中有着显著的效果。
        参考文献:
        [1]邓元月,邹佳霖,杜伟强等.微生物技术在污水处理中的应用[J].科学与财富,2017(5):26-26.
        [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.2015(18)
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