固定化活性污泥處理生活污水

目前，我國城市污水處理廠采取的工藝基本上都是普通活性污泥法、氧化溝法、間歇式活性污泥法、AB法等，對于這些行之有效的污水處理技術(shù)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用，但是就我國噸水造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用以及環(huán)境污染等實(shí)際狀況來說，還需要研發(fā)并推廣適合我國國情的技術(shù)，我國城市污水處理工藝應(yīng)當(dāng)遵循三高一低的原則，而固定化活性污泥處理生活污水的辦法就引起了相關(guān)研究者的廣泛關(guān)注。

　　1、固定化細(xì)胞技術(shù)

　　1.1 固定化細(xì)胞的制備方法

　　固定化細(xì)胞有很多種制配方式，任何限制細(xì)胞自由流動(dòng)的技術(shù)，都能用來制備固定化細(xì)胞，國內(nèi)外的不同研究工作者都會(huì)使用不同的分類方法，也就很難對該制備方式進(jìn)行精準(zhǔn)分類。大致上可以分為吸附法、共價(jià)結(jié)合法、交聯(lián)法、包埋法等四大類，以包埋法最為常用和普遍。

　　1.1.1 吸附法

　　有很多物質(zhì)都是有在固體物質(zhì)表面或其他細(xì)胞表面的吸附功能，這種吸附能力有的是天生的，而有的是需要誘導(dǎo)處理才會(huì)產(chǎn)生的，這種吸附能力能為人們發(fā)展出很多廉價(jià)又有效的固定化方法，即吸附法。吸附法有物理吸附法以及離子吸附法，物理吸附法是使用高度吸附能力的硅膠、活性炭、多孔玻璃、石英砂、纖維素等吸附劑，把細(xì)胞吸附到表面上，并進(jìn)行固定化。吸附法是一種最古老、最常用的的方法，其操作十分簡單，反應(yīng)的條件比較溫和，而且載體能反復(fù)利用，但是在結(jié)合時(shí)容易出現(xiàn)細(xì)胞脫落的情況。

　　1.1.2 共價(jià)結(jié)合法

　　共價(jià)結(jié)合法，是在細(xì)胞表面上的功能團(tuán)與固相支持物表面的反應(yīng)基團(tuán)間，形成化學(xué)共價(jià)鍵連接，形成固定化細(xì)胞。共價(jià)結(jié)合法的細(xì)胞和載體間的連接鍵十分牢固，在使用過程中不會(huì)產(chǎn)生脫落現(xiàn)象，且具備較好的穩(wěn)定性。但是這種方法的反應(yīng)條件比較激烈，操作較復(fù)雜，控制條件也較苛刻。借助這種方法制備的固定化細(xì)胞，產(chǎn)生的細(xì)胞大多會(huì)死亡，但是還保留著生產(chǎn)尿配酸的活性。

　　1.1.3 交聯(lián)法

　　交聯(lián)法與上文中共價(jià)結(jié)合法一致，是利用化學(xué)結(jié)合的方法使細(xì)胞固定化，不同的是交聯(lián)法的載體是非水溶性的。像采用的戊二醛或者偶聯(lián)苯胺，都是需要兩個(gè)以上的多功能團(tuán)交聯(lián)劑與細(xì)胞實(shí)現(xiàn)交聯(lián)的，會(huì)形成固定化細(xì)胞，其反應(yīng)條件較激烈，會(huì)影響到細(xì)胞的活性，可以利用這種方法來制備固定化大腸桿菌細(xì)胞。

　　1.2 固定化細(xì)胞技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

　　固定化微生物污水處理方法，最早出現(xiàn)在1904年的英國。那時(shí)因?yàn)橛幸蛔幚韽S，而在這個(gè)生化處理廠運(yùn)作的過程中，通過生化反應(yīng)曝氣池會(huì)出現(xiàn)活性污泥，這其實(shí)就是一種人造生物絮體。它主要的構(gòu)成原因是由好氣性微生物對周圍各種有機(jī)物和無機(jī)物進(jìn)行吸附和粘附而形成的。所以所有微生物都是被包裹在絮體之內(nèi)的。因此自然形成的活性污泥就可以說是一種最為原始的固定化微生物。其主要的特點(diǎn)就是自然形成，而且分解起來容易，固定化程度不強(qiáng)。而到了二十世紀(jì)五六十年代，人們又研制出了濃縮型的生物膜法。它是依靠微生物的自身的附著力在其固有的形態(tài)上形成一層生物膜。比如像生物固定床和生物流化床等工藝。

　　2、固定化活性污泥磁性微球的制備工藝及應(yīng)用

　　2.1 制備工藝

　　通過采用固定化微生物技術(shù)對污水進(jìn)行處理，是現(xiàn)代污水處理發(fā)展的一個(gè)重要方向。而且進(jìn)行年來，這方面研究成果也越來越多。而在國內(nèi)外這項(xiàng)污水處理的技術(shù)應(yīng)用也變得更加廣泛。因?yàn)楣潭ɑ⑸锛夹g(shù)在污水處理中的諸多優(yōu)點(diǎn)和它在化工行業(yè)等方面的作用，讓更多的工作人員和研究人員開始對其關(guān)注。而近幾十年來，磁處理技術(shù)在各種生產(chǎn)領(lǐng)域中都有很廣泛的應(yīng)用和研究。所以在采用固定化微生物技術(shù)對污水處理的時(shí)候，通過采用用磁場可以促進(jìn)微生物的生化反應(yīng)速率，從而大大的提高污水處理的效率。在現(xiàn)代科技的發(fā)展中，隨著生物磁技術(shù)的迅速發(fā)展和被廣泛的利用。近些年來，我國也把這種技術(shù)應(yīng)用到了污水處理當(dāng)中。但是將磁性技術(shù)和污水處理技術(shù)相結(jié)合的方法還沒有相關(guān)的報(bào)道和資料。所以這種污水處理技術(shù)也一直是在不斷嘗試和發(fā)展的階段。在技術(shù)的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)聚乙烯醇作為一種新型包埋載體有著許多的優(yōu)點(diǎn)，像強(qiáng)度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、無毒和材料便宜等，所以其被廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代固定化微生物技術(shù)應(yīng)用中首選的材料。但是現(xiàn)在對固定化細(xì)胞技術(shù)進(jìn)行研究的時(shí)候，，都出現(xiàn)一個(gè)問題，就是固定化顆粒會(huì)出現(xiàn)粘連和破裂的狀況，大大的縮短了其使用壽命?，F(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)的研究，主要就是為了獲得理想化的固定化磁性活性污泥微球，從而有效提高其工作壽命，優(yōu)化這項(xiàng)污水處理技術(shù)。

　　2.2 磁性微球在污水處理中的條件

　　微生物經(jīng)過固定化之后，大量反應(yīng)性質(zhì)都發(fā)生了改變。其中重點(diǎn)涉及到微生物活性的改變，氧和底物傳質(zhì)速率的改變，微生物穩(wěn)定性的改變。據(jù)調(diào)查，當(dāng)前對于固定化載體中的微生物濃度而言，尚未能進(jìn)行精確測定。所以說，在固定化微生物系統(tǒng)中，不能運(yùn)用傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)設(shè)計(jì)、最佳控制的動(dòng)力學(xué)處理技術(shù)以及運(yùn)行管理技術(shù)。這系列技術(shù)在一定程度上，導(dǎo)致固定化微生物處理污水和游離微生物工程和污水處理工藝存在差異性。當(dāng)固定化活性污泥的磁性微球通過活化作用，說明細(xì)胞活性相對穩(wěn)定，借助大量的實(shí)驗(yàn)來明確合理污水處理工藝的數(shù)值，一般參數(shù)包含了曝氣時(shí)間、考察溫度差別以及進(jìn)水差異性。通過濃度與不同值反映的污水處理效果，以此來確定固定化顆粒的抗水質(zhì)沖擊力。因?yàn)楹茈y精確性測量載體內(nèi)的微生物濃度，所以對反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷無法進(jìn)行準(zhǔn)確測定。

　　2.3 磁性微球連續(xù)使用的處理效果

　　固定化污泥具有反復(fù)運(yùn)用的優(yōu)勢，可以節(jié)約不少的人力物力資源。所以說，制成顆粒是否具備連續(xù)運(yùn)用或者處理效率高低，是衡量固定化污泥有無價(jià)值的指標(biāo)。通過對固定化污泥不作再次固化作用，即是在二批次應(yīng)用中，不再使用固化劑來對一批次用過的顆粒實(shí)行交聯(lián)，在顆粒使用了三次，會(huì)呈現(xiàn)出個(gè)別顆粒潰散、機(jī)械強(qiáng)度降低以及彈性逐變小的現(xiàn)象，導(dǎo)致處理水質(zhì)逐漸變渾濁，這是由于污泥與活性炭發(fā)生了外泄。在連續(xù)反應(yīng)過程中，即使反應(yīng)器中的微生物含量大，缺產(chǎn)出的剩余污泥不多，這可能涉及到兩個(gè)緣故。一方面是因?yàn)槲⑸镌诠潭ɑ⑶騼?nèi)，發(fā)生了大量增殖，但增殖的微生物泄露極少;另一方面是因?yàn)榉磻?yīng)器中微生物的濃度變高，而基質(zhì)濃度降低，有些微生物處在內(nèi)源呼吸階段，去除的基質(zhì)一般作為微生物生命活動(dòng)的能量。

　　3、總結(jié)

　　固定化微生物技術(shù)作為一種新的廢水處理方法，在廢水處理領(lǐng)域己經(jīng)有了很廣泛的研究，但是和普通活性污泥法或其它生物法相比較，在生活污水處理方面的應(yīng)用研究并不是很成熟，這就需要人們繼續(xù)加強(qiáng)對其研究。