固定化微生物技术是20世纪60年代由生物化工中的固定化酶技术发展起来的生物技术.所谓固定化技术,是指利用化学或物理手段将游离的微生物或酶定位于限定的空间区域,并使它保持活性和可反复使用的一种基本技术.与其它应用游离微生物的技术相比,固定化微生物技术可以使微生物在某一固定区域内有较高的密度、减轻或消除微生物的流失、提高反应速度,同时便于培养优势微生物种群、提高处理过程的稳定性、减少或消除副反应的发生、便于控制处理过程.目前,固定化微生物技术已成为国内外生物科学、环境科学及其相关学科的研究重点. 王广金等人[10]通过分析固定化微生物方法,总结出了一个理想的固定化微生物技术需具备的基本条件:载体可再生并可重复使用;载体价格低廉,固定化方法费用低;载体具有较高的机械强度,传质阻力小;载体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,可耐环境因素的剧烈变化;载体对微生物
无毒,抗微生物分解. 目前,用于固定化微生物技术的载体包括:各种无机材料,如硅胶、活性炭、多孔玻璃、碎石、卵石、焦炭、硅藻土、多孔陶瓷等;各种天然高分子和有机合成的高分子材料,如多糖类的海藻酸钙凝胶和卡拉胶、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(ACAM)等.固定微生物的方法主要有吸附法、包埋法、共价键结合法及交联法等.
多孔陶瓷对微生物的固定多为吸附法固定,其 具有制备简单、费用低、酶活性高、可再生等优点.由于多孔陶瓷材质具亲水性且表面多孔,因此其与微生物的固定结合强度较之有机和致密无机材质的载体材料高得多,是目前性能较为优越的微生物固定载体材料.王孔星等人[12]利用多孔硅酸盐、多孔陶珠吸附混合脱色菌WD21,可对90余种染料脱色,处理印染废水,脱色率达75%,中试平均脱色率54.38%.张永明[13]等人用直径约为58mm、高120mm、方孔直径2mm×2mm的蜂窝陶瓷作为载体,制成固定化细胞气升式内循环生物反应器,IALBR2CICHS),大大提高了反应器的混合效率,使得反应器的完全混合区提高到85%以上,走旁路的流体不到1%.此外,将有机材料与无机多孔陶瓷进行复合,制备的新型材料可达到两种材料的优势互补,提高污水处理效率.战培荣等人[14]使用PVA2沸石组固定化光合细菌,对渔业养殖系统中的水体进行净化,有效抑制有害菌的生长,能分解氨氮等有毒物质,减轻对鱼体的毒害[15].陈月芳[16]等人将空心悬浮球的鳍状片表面打磨后用绿色环保型PVC胶粘附粒径不大于0.15mm的沸石小颗粒,制得一种新型生物沸石和悬浮球填料有机组合在一起的填料,该填料与悬浮球填料相比,比表面积增加、易于挂膜、不易堵塞,处理城市污水厂二级出水时,去除率不小于89%.利用废料制备的低成本、高性能的多孔陶瓷滤球作为生物载体,处理污水具有诸多优势,亦是今后研究的方向.吴建锋[17]等人利用氧化铝生产过程中排出的固体粉状废弃物赤泥为主要原料,制备出样品的显气孔率为37%、吸水率为19%、体积密度为1.79kg/m3、压碎强度为24.54MPa的高耐酸碱性、气孔分布均匀并呈三维连通状的陶瓷滤球,它可以满足作为污水处理过滤介质的要求.徐晓虹[18219]等人利用废渣粉煤灰、赤泥、煤矸石及劣质粘土,制备了气孔率高于50%、压碎力为0.625kN、气孔呈三维连通的高性能的多孔陶瓷滤球,并通过加入成孔剂和适量成型助剂及烧成助剂,制备了气孔率高于55%、压碎力为0.779kN、气孔呈三维连通状的性能更优越的污水处理用的多孔陶瓷滤球。 |
