微生物固定化及其在环境污染治理中的应用研讨

微生物固定化及其在环境污染治理中的应用研讨

陈玉婷,赵京,李泉,朱莹,冯振

河南工学院 材料科学与工程学院 河南新乡 453000

摘要：在环保领域会广泛的应用微生物固定化技术，微生物固定化技术具备可重复应用，环境适应度较强等优势。本课题在此背景之下探究出微生物固定化在环境污染治理中的应用，分析微生物固定化定义，并介绍出其在水污染处理和土壤污染治理中的具体应用，仅供借鉴。

关键词：微生物固定；环境污染治理；应用分析

引言：近些年，微生物固定化技术得到了迅速的发展，其在环境污染治理领域能发挥其效用，众多学者会在载体上固定微生物，以此提高生物处理和活性效果，微生物固定化技术对比普通的生物法来说，具备效果好，成本低等优势。下文将研究重心落实在微生物固定化技术在环境污染治理领域中的应用上，以期为相关人员提供参考。

一、微生物固定化概述

在我国环保领域中经常应用包埋法，交联法和吸附法等微生物固定法，不同的方法特点有所不同，应用的载体有所差异，多孔性载体一般被用作吸附固定化载体，矿物类载体具备天然，环保等优势，在环境治理领域中应用不会带来二次污染等问题，此种方法在环境修复中应用价值极高。包埋法载体通常采用聚乙烯醇等高分子材料，此类材质适合长久的保存，也能实现多次的利用。随着信息技术的不断发展，近些年涌现出无载体固定法和复合固定法等新型的固定技术，无载体固定法借助微生物聚集成团的特点，在无载体环境下也可聚集成团，从而实现自固定化的目标。复合固定法是融合多种固定方法来固定微生物，在保障固定化强度的基础上，也能让微生物活性更高，对提高微生物整体性能有实际意义[1]。

二、微生物固定化在环境污染治理中的应用

（一)在水污染处理领域的应用

工农业产生的污水，生活污水的排放是环境自然水体污染的主要来源，这些排放的污水中存在重金属和高氨氮，应用传统的生物处理技术，会抑制微生物，而应用微生物固定技术，能保障微生物形成较高的密度，为微生物定殖生存提供了适宜的微环境，大大提升了微生物对污染物的抗逆能力。在大规模处理污水时，一般会联用固定化微生物和多种生物反应器，通过此种方式不但保障了处理效率，也对活性污泥产泥量较大的问题予以解决。一直以来，水体富营养化都是困扰人们的问题，工业污水含有大量的含氮磷，这些污水排放到水体环境中引发了恶劣的环境生态问题。为改善环境污染，可利用厌氧氨氧化技术去除水体中的氮，厌氧氨氧化具有较高的性价比，在应用期间无需额外碳源，所以在除氮上属于一种高效的生物方法[2]。

同时，现代生活污水氨氮浓度随生活水平的提升越来越高，应用常规的生物处理工艺无法彻底去除水体中的氨氮，此时就可应用微生物固定技术，我国学者应用PVA作为载体，借助单极生物脱氮新技术，来去除生活污水中的氨氮含量，经证实，对比常规的生物工艺手段来说，微生物固定化技术治理效率较佳，同时在处理难降解有机物废水期间，也可应用微生物固定技术。传统的生物处理方法效率不高，究其原因，此类物质微生物具备较长的世代期，应用常规的生物处理办法降解较难，而应用微生物固定技术可以针对性的选择优势的菌群，对其培养，并于载体上将其固定，在提高微生物浓度的同时，提高处理效率。国外学者做此研究，选择海藻酸钙作为载体，并于载体上固定假单胞菌，针对含氮染料废水实施了脱色处理，得出的结论如下所示：对比游离的细胞系统来说，应用微生物固定技术，即使长时间的运作，反应效率依旧较高，可以重复应用，所以更适合在工业领域应用。

（二)在土壤污染治理领域的应用

我国土壤环境污染问题随工农业的快速发展越来越严重，农药，石油有关产品对土壤产生了较高的污染，因此，土壤污染治理刻不容缓。在治理中利用微生物方法虽取得了一些成果，但也存在较多弊端，如处理效率不高，无法将污染土壤彻底修复。基于污染介质角度来分析，土壤属于非流体介质，和水与空气有所区别，也为微生物与污染物的直接接触带来了不利影响，再加上土壤中含有有机质，颗粒状矿物质，结构成分相对复杂，借助常规的微生物处理难度较大，在此基础之上就可发挥微生物固定化技术的作用与优势，为微生物生存创建适合的微环境，隔离微生物和土壤环境，尽可能的降低环境对微生物带来的不利影响。同时，利用微生物固定化技术也能保障微生物存活能力。笔者收集学者实验文献能了解：我国学者应用花生壳作为固定载体。来分析出微生物固定技术在治理石油污染土壤中的作用，在进入土壤之后，花生壳降低了土壤的容重，提高了氧气扩散力，同时也提升了水，氧和碳氢化合物传质速度。与此同时，在分解过程中，花生壳能为微生物提供半纤维素和木质素等有机物，保障了微生物的成长。

污染物进入土壤后会与土壤颗粒产生吸附作用，吸附作用会随着时间的延长产生变化，带来污染物生物有效性问题。对于各部门来说，如何将土壤中的污染物彻底去除，保障生物有效性是需要重点关注的问题。

（三)在空气污染处理领域的应用

我国空气污染严峻，导致各个地区出现了雾霾和酸雨等环境问题，在空气污染处理中应用常规的生物法处理效率不高，还存在生物密度较低，应用的处理工艺条件无法适应空气环境等问题，所以人们开始将关注目光落实在微生物固定化技术的应用上。国外学者纷纷做出研究，探究出微生物固定技术发挥的效用，一些学者应用包埋法，混合微生物对H2S气体做出处理，得出如下结论：固定态微生物在污染物负荷由低浓度升高至高浓度时，可以在一定的时间内恢复稳定，固定化微生物技术能对常规的生物方法加以弥补，空气污染与水污染相等都属于流体介质，但空气污染在处理气体污染期间，污染物要从气相进入到液相中，然后被微生物所利用，这是空气污染和水污染的不同之处。在此期间，气液传质会直接影响降解效果，添料材质，ph等因素会直接影响传质效率，致使微生物在传质条件下可能会受到抑制。总的来说，在空气污染治理中应用微生物固定化技术，保障了微生物具备的抗逆能力，使微生物在外界严苛的环境下依旧可以保持一定的活性，大幅度提升了反应器的效率。

总的来说，微生物固定技术对比传统的生物处理技术来说，具备较多优势，即具有一定的抗毒性，冲击敏感性较弱，处理效率较高，运行相对稳定。同时具备较好的物液分离效果，能对优势菌群纯化和培育。现阶段微生物固定技术也取得了显著的研究成果，在环境污染治理领域得到了广泛的应用。但该技术也存在不足之处，比如以石油工业污染物治理为例，石油工业污染物含有多种种类，不但包含矿物油，也包含在开采和加工石油期间添加的各种化学药剂，这些化学药剂降解较难，如果应用单一的菌种无法降解所有污染物，应用微生物固定技术，载体固定菌种成本较高，也影响了此技术的大规模应用。随着微生物技术的不断发展，各个部门应开发出性能高效的生化反应器，也要选择适合的固定化载体，保障污染处理效率。

结论：在水污染，土壤污染和气体污染等领域，微生物固定技术能发挥作用和优势，不但提高了生物处理效能，也保障了微生物的存活定殖能力，在选择载体上，有关人员要考虑载体的材质，载体的尺寸，分析各个载体的作用和特点，善用各种微生物固定技术，从而实现对环境污染的长效治理。

参考文献：

[1]韩杰,蔡元奇,李欣.碳质材料载体对微生物的固定化作用及其在环境污染控制中的应用[J].沈阳农业大学学报,2023,54(01):121-128.

[2]杨宗政,许文帅,吴志国.微生物固定化及其在环境污染治理中的应用研究进展[J].微生物学通报,2020,47(12):4278-4292.