固定化微生物廢水處理技術(shù)

1、1 / 10 文檔可自由編輯打印 給水與廢水處理原理論文給水與廢水處理原理論文題題 目目_ _ 固定化微生物污水處理技術(shù)固定化微生物污水處理技術(shù) 學(xué)號學(xué)號_ 091015091015 _學(xué)生姓名學(xué)生姓名_ _ 賀浩耘賀浩耘 _ _ _ _ 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師_ _ 孫越孫越 馬金霞馬金霞_ _ _ 2 / 10 文檔可自由編輯打印目錄目錄1.摘要：摘要：.22.緒論緒論.22.1.固定化微生物污水處理技術(shù).22.2.固定化微生物技術(shù)分類及主要特征.23.固定化生物膜污水處理技術(shù)固定化生物膜污水處理技術(shù).33.1.生物膜及其載體.33.1.1.生物膜及其除污機(jī)理.33.1.2.生物膜載體.33.2

2、.生物膜性能評價(jià)指標(biāo).33.2.1.生物膜的活性.33.2.2.生物膜的重量.33.2.3.生物膜的厚度.33.2.4.生物膜的結(jié)構(gòu).43.3.固定化生物膜污水處理工藝.43.3.1.生物濾池.43.3.2.生物轉(zhuǎn)盤.43.3.3.生物接觸氧化工藝.43.3.4.生物流化床.43.3.5.膜生物反應(yīng)器.53.4.固定化生物膜污水處理工藝的運(yùn)行控制.54.固定化細(xì)胞污水處理技術(shù)固定化細(xì)胞污水處理技術(shù).54.1.細(xì)胞固定化方法.54.1.1.表面吸附固定技術(shù).54.1.2.鍵交聯(lián)固定技術(shù).64.1.3.多聚包埋技術(shù).64.1.4.細(xì)胞間自交聯(lián)固定技術(shù).64.1.5.孔網(wǎng)狀載體截陷固定技術(shù).64.1

3、.6.各種固定技術(shù)的比較.64.2.固定化細(xì)胞的性能評價(jià)指標(biāo).74.2.1.固定化顆粒的物理性質(zhì).74.2.2.固定化細(xì)胞的最適溫度、PH 值.74.2.3.固定化細(xì)胞的生物量.74.2.4.固定化細(xì)胞活性.74.3.典型固定化細(xì)胞污水處理工藝.74.3.1.純種固定化細(xì)胞反應(yīng)器.74.3.2.升流式厭氧污泥床反應(yīng)器.84.3.3.厭氧折流板反應(yīng)器.84.3.4.好氧顆?；钚晕勰喙に?85.總結(jié)總結(jié).93 / 10 文檔可自由編輯打印固定化微生物污水處理技術(shù)固定化微生物污水處理技術(shù)1.1.摘要摘要：固定化微生物技術(shù)是生物工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)新興技術(shù)，隨著生物工程的迅速發(fā)展，固定化微生物技術(shù)的研究和

4、應(yīng)用日益廣泛。固定化微生物廢水處理技術(shù)與傳統(tǒng)的懸浮生物處理工藝比較，具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、可純化和保持高效優(yōu)勢菌種、反應(yīng)器中生物量大、污泥少、固液分離效果好等優(yōu)點(diǎn)。本文較全面地介紹了微生物固定化技術(shù)、固定化微生物廢水處理工藝及其優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵字：固定化關(guān)鍵字：固定化 微生物微生物 生物膜生物膜 固定化細(xì)胞固定化細(xì)胞2.2.緒論緒論2.1.2.1.固定化微生物污水處理技術(shù)固定化微生物污水處理技術(shù)在傳統(tǒng)的污水處理工藝中，微生物通常是在水中以懸浮態(tài)生長，因而易于從反應(yīng)器中流失，又由于其與水的密度差小，因而從流出的水中回收微生物進(jìn)行重復(fù)利用將變得較為困難或復(fù)雜。為此，采用固定化技術(shù)，將微生物通過一定

5、的技術(shù)手段使微生物固著生長，有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物的數(shù)量，利于反應(yīng)后的固液分離，利于去除氮、高濃度有機(jī)物或難以生物降解的物質(zhì)，提高系統(tǒng)的處理能力和適應(yīng)性，是一項(xiàng)高效低耗、運(yùn)行管理簡單的十分有前途的污水生物處理技術(shù)。2.2.2.2.固定化微生物技術(shù)分類及主要特征固定化微生物技術(shù)分類及主要特征固定化微生物技術(shù)是通過固定化技術(shù)，使微生物固著生長，在適宜條件下保持高的生物活性進(jìn)行生物處理的一系列污水生物處理技術(shù)，根據(jù)固定化工藝的不同可以分為兩大類：固定化生物膜技術(shù)、固定化細(xì)胞技術(shù)。（1）固定化生物膜技術(shù)固定化生物膜技術(shù)是使細(xì)菌、原生動物、后生動物等微型生物附著在濾料或其他載體上生長繁殖，并形成膜

6、狀生物污泥，以到達(dá)微生物固著生長目的的污水生物處理技術(shù)。固定化生物膜技術(shù)主要包括：生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化工藝、生物流化床、膜生物反應(yīng)器等幾種污水處理工藝。固定化微生物處理技術(shù)對水質(zhì)、水量變動適應(yīng)性強(qiáng)，污泥沉降性能好，可以處理低濃度污水，并且易于維護(hù)運(yùn)行。（2）固定化細(xì)胞技術(shù)固定化細(xì)胞技術(shù)是將微生物固定在載體上使其高度密集并保持其生物活性功能，在適宜條件下還可以滿足應(yīng)用之需的生物技術(shù)。固定化方法主要有：表面吸附固定化技術(shù)、交聯(lián)固定化技術(shù)、包埋固定化技術(shù)、自身固定化技術(shù)等幾種方法。微生物固定化技術(shù)有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度，有利于反應(yīng)后的固液分離，縮短處理所需時(shí)間，還可以有效地實(shí)

7、現(xiàn)對氮以及其他重金屬離子的去除。3.3.固定化生物膜污水處理技術(shù)固定化生物膜污水處理技術(shù)3.1.3.1.生物膜及其載體生物膜及其載體3.1.1.生物膜及其除污機(jī)理生物膜是由微生物群體組成的粘狀物，是生物處理過程的主角。生物膜通過下列物理、化學(xué)和生物過程綜合作用形成：（1）污水中有機(jī)分子向生物膜附著生長的載體表面輸送；（2）污水中的懸浮微生物細(xì)胞在載體表面的不可逆吸附；（3）生長在為生物膜內(nèi)部的微生物對污水中的營養(yǎng)物質(zhì)的利用與氧化分解。4 / 10 文檔可自由編輯打印成熟后的生物膜對污染物的降解是通過污染物、溶解氧、分解代謝產(chǎn)物以及各種必須的營養(yǎng)元素以水為媒介、在生物膜內(nèi)外的擴(kuò)散、傳質(zhì)過程實(shí)現(xiàn)的

8、。污染物、溶解氧、分解代謝產(chǎn)物以及各種必須的營養(yǎng)元素首先經(jīng)過液相擴(kuò)散到生物膜的表面，進(jìn)而在濃度差以及微生物吸收等因素的作用下進(jìn)入到生物膜內(nèi)部。因而只有擴(kuò)散到生物膜表面并被吸附，繼而進(jìn)入生物膜內(nèi)部的有機(jī)物才能有機(jī)會被微生物利用和分解氧化，并最終形成各種代謝產(chǎn)物。代謝產(chǎn)物以基質(zhì)傳遞相反的方向有生物膜內(nèi)部及時(shí)向外層生物膜、生物膜表面及液相傳質(zhì)。在生物膜內(nèi)部，由于較大的阻力，溶解讓向內(nèi)擴(kuò)散傳遞受阻，在一定厚度后形成厭氧區(qū)。又由于生物膜反應(yīng)器中水力停留時(shí)間與固體停留時(shí)間分離，增長速率緩慢、時(shí)代周期長的微生物（如硝化細(xì)菌）可以生長繁殖，通過合理的運(yùn)行條件控制能實(shí)現(xiàn)污水的硝化等處理功能。3.1.2.生物膜載

9、體目前在污水生物處理中所用的載體有有機(jī)和無機(jī)兩大類。（1）無機(jī)類載體無機(jī)類載體主要有沙子、碳酸鹽類、各種玻璃材料、沸石類、陶瓷材料、碳纖維、礦渣、活性炭等。無機(jī)類載體普遍具有機(jī)械強(qiáng)度相對較高的特點(diǎn)，且大部分化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可提供較大的比表面積。其主要不足是密度較大，在懸浮生物膜反應(yīng)器工藝的應(yīng)用中受到限制。（2）有機(jī)類載體有機(jī)類載體主要有 PVC、PE、PS、PP、各類樹脂、塑料、纖維以及明膠等等。有機(jī)類載體可以根據(jù)處理工藝過程的需要，加工成各種形狀，以便更好的滿足反應(yīng)器的物理、生物特性的需要，同時(shí)也可以盡可能的提高載體的比表面積。因此有機(jī)類載體是微生物固定化技術(shù)中使用的主要載體材料。選取合適的載

10、體材料時(shí)要考慮的因素主要有以下幾個(gè)方面：足夠的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的穩(wěn)定性、良好的表面帶電特性、優(yōu)越的物理性狀、無毒性或抑制性，此外，就得取材、價(jià)格合理也必須加以考慮。3.2.3.2.生物膜性能評價(jià)指標(biāo)生物膜性能評價(jià)指標(biāo)3.2.1.生物膜的活性生物膜的活性是指生物膜中各種微生物對有機(jī)物分解能力的總和。在污水生物處理過程中，微生物的耗氧速率可以反映微生物對有機(jī)物的氧化降解和合成利用速率。脫氫酶的脫氫活性與生物的耗氧速率有良好的線性關(guān)系。而微生物對污染物的降解過程實(shí)際上是能量的代謝過程，產(chǎn)能代謝直接反映氣僧無活性的高低。因此，評價(jià)生物膜活性的方法主要有好樣速率測定法、脫氫酶脫氫測定法和 ATP 測定法等

11、。3.2.2.生物膜的重量污水處理的處理效果、處理能力與污水中的微生物量有直接關(guān)系，因此生物膜的重量是生物膜性能的重要指標(biāo)之一。一般生物膜的重量難以直接測定，需要先將生物膜從載體表面剝落。剝落技術(shù)的優(yōu)劣將直接影響測定的精度。3.2.3.生物膜的厚度生物膜在不同生長階段厚度不同，而生物膜的厚度不同將導(dǎo)致其內(nèi)部生物、化學(xué)等一系列反應(yīng)過程及其特性發(fā)生變化，因此而改變底物傳遞、代謝產(chǎn)物的種類、反應(yīng)過程的特性乃至整個(gè)系統(tǒng)的處理功效。分析和研究生物膜的生長離不開對其厚度變化的觀察分析和測定，目前常用的測定方法有直接顯微法、微米阻力法、微米計(jì)電導(dǎo)法、膜側(cè)線法和間接計(jì)算法。5 / 10 文檔可自由編輯打印3.

12、2.4.生物膜的結(jié)構(gòu)生物膜的結(jié)構(gòu)與所處理的污水類型、設(shè)計(jì)參數(shù)、生長時(shí)間、水利條件以及環(huán)境因子等因素密切相關(guān)。同時(shí)，生物膜的結(jié)構(gòu)還影響到其活性的高低、生長狀況、處理效果及運(yùn)行的穩(wěn)定性。因此，深入了解和掌握生物膜結(jié)構(gòu)的狀況與變化，對于改善其性能、提高處理效果非常有必要。3.3.3.3.固定化生物膜污水處理工藝固定化生物膜污水處理工藝3.3.1.生物濾池生物濾池是以土壤自凈原理為依據(jù)，在污水灌溉的實(shí)踐基礎(chǔ)上，經(jīng)較原始的間歇沙濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術(shù)，已有 100 年的發(fā)展歷史。當(dāng)污水長時(shí)間以滴狀噴灑在塊狀濾料層表面時(shí)，在污水流經(jīng)的濾料表面上就會逐漸形成生物膜，待生物膜成熟后，棲息在

13、生物膜上的微生物即社區(qū)流經(jīng)污水中的有機(jī)物作為營養(yǎng)，從而使污水得到凈化。污水必須通過預(yù)處理去除其中的懸浮物等能夠堵塞濾料的污染物，并使水質(zhì)均化后方可進(jìn)入生物濾池。因此，在生物濾池前需設(shè)初次沉淀池。濾料上的生物膜，由于水流的沖刷和膜的老化，不斷脫落更新，脫落的生物膜隨處理水流出，因此，生物濾池后也應(yīng)設(shè)沉淀池予以截留。生物濾池的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段：從低負(fù)荷發(fā)展為高負(fù)荷；突擊破傳統(tǒng)采用的濾料層高度；隨著材料工業(yè)的發(fā)展，濾料的改進(jìn)，使生物固體濃度得以提高，應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。目前發(fā)展起來的常用生物濾池有：普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、曝氣生物濾池、厭氧生物濾池。3.3.2.生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤是

14、原聯(lián)邦德國 Pople、Hartman 開發(fā)研究出的一種污水生物處理技術(shù)。生物轉(zhuǎn)盤處理系統(tǒng)由生物轉(zhuǎn)盤、污水預(yù)處理設(shè)備、二次沉淀池組成。二次沉淀池的作用是去除經(jīng)生物轉(zhuǎn)盤處處理后的污水所攜帶的脫落生物膜。生物轉(zhuǎn)盤有盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸、驅(qū)動裝置組成。盤片串聯(lián)成組，中心貫以轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸兩端安設(shè)在半圓形接觸反應(yīng)槽兩端支座上。轉(zhuǎn)盤面積 40%左右浸沒在槽內(nèi)的污水中，轉(zhuǎn)軸高出槽內(nèi)水面 10-25cm。生物轉(zhuǎn)盤上附著的生物膜與污水以及空氣之間，進(jìn)行有機(jī)物、O2、CO2 等物質(zhì)傳遞，隨著生物膜加厚，在其內(nèi)部形成厭氧層，并開始老化。老化的生物膜在污水水流與盤面之間產(chǎn)生的剪切力作用下剝落，剝落的破碎生物膜在二沉池

15、內(nèi)被截留。生物轉(zhuǎn)盤系統(tǒng)若運(yùn)行得當(dāng)能夠具有硝化、脫氮與除磷的功能。3.3.3.生物接觸氧化工藝生物接觸氧化技術(shù)其實(shí)質(zhì)一種是在池內(nèi)填充填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝功能作用下去除有機(jī)污染物，因此，又稱淹沒式生物濾池， ；另一種是采用曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供其所需的氧，并起到攪拌與混合的作用，這種技術(shù)也稱接觸曝氣法。接觸氧化是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物處理技術(shù)，它具有兩種處理方法的優(yōu)點(diǎn)。由于曝氣，池內(nèi)形成液、固、氣三相共存體系，有利于氧的轉(zhuǎn)移，溶解氧充沛，適于微生物的存活增殖，因此生

16、物膜上微生物種類豐富，能形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和生物鏈。3.3.4.生物流化床流化床是以砂、活性炭、焦炭一類的較小的惰性顆粒為載體填充在床內(nèi)，載體表面被覆生物膜，其質(zhì)變輕，污水以一定流速從下向上流動，使其載體處于流化狀態(tài)。載體顆粒小，總表面積大，提高了處理設(shè)備單位容積內(nèi)的生物量，又由于載體處于流化狀態(tài)，污水6 / 10 文檔可自由編輯打印從其下部、左右側(cè)流過，廣泛而頻繁的多次與生物莫接觸，且載體間在床內(nèi)相互摩擦碰撞，強(qiáng)化了傳質(zhì)作用，加速有機(jī)物從污水中向微生物細(xì)胞的傳質(zhì)過程，還能有效防止堵塞現(xiàn)象。總之生物流化床用于污水處理具有負(fù)荷率高、處理效果好、效率高、占地少以及投資省等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行適當(dāng)還可取得脫氮

17、效果。流化床系統(tǒng)由床體、載體、布水裝置、充氧裝置和脫膜裝置組成，按其載體流化動力來源可分為液流動力流化床、氣流動力流化床、機(jī)械動力流化床，此外也可分為好樣流化床和厭氧流化床。3.3.5.膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器是利用高分子膜固定或回收微生物，防止微生物從反應(yīng)器內(nèi)流失，同時(shí)使大分子物質(zhì)與小分子物質(zhì)分離，得到高度凈化出水的一種反應(yīng)器。膜生物反應(yīng)器通常使用通過性超濾膜，如：中空纖維、活性炭膜和硅橡膠膜等。膜生物反應(yīng)器主要用來處理含有毒性或揮發(fā)性有機(jī)污染物工業(yè)廢水，因?yàn)檫@些工業(yè)廢水中某些特定的污染物一般需要適應(yīng)該類污染物的微生物進(jìn)行處理，而這些微生物的的培養(yǎng)馴化往往需要漫長的時(shí)間，因在一般的懸浮生長微

18、生物處理反應(yīng)器中微生物易隨水流失，而采用膜生物反應(yīng)器可以避免有毒物質(zhì)與微生物直接接觸，還可對經(jīng)過馴化后的問生物加以固定化，因而膜生物反應(yīng)器處理有毒工業(yè)廢水具有較好的處理效果。膜生物反應(yīng)器按反應(yīng)器形式分，主要有膜循環(huán)生物反應(yīng)器和中空纖維膜生物反應(yīng)器，膜循環(huán)生物反應(yīng)器常采用懸浮生長方式，廢水、空氣和微生物在反應(yīng)器中充分接觸混合，通過微生物的代謝作用使污水中的有機(jī)物得到降解，混合液經(jīng)膜分離后保持了反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度，防止了微生物的流失，同時(shí)也保證了很好的出水水質(zhì)。 3.4.3.4.固定化生物膜污水處理工藝的運(yùn)行控制固定化生物膜污水處理工藝的運(yùn)行控制在固定化生物膜處理系統(tǒng)中，凈化有機(jī)污染物的過程都是

19、或部分是由附著生長在載體表面的微生物來完成，因而，固定化生物膜處理系統(tǒng)的運(yùn)行控制應(yīng)使附著于生物膜上的微生物充分發(fā)揮其氧化分解有機(jī)物的生理功能，使的處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下控制目標(biāo)：（1）通過對被處理污水的水質(zhì)水量進(jìn)行控制，使其適應(yīng)固定化生物膜處理系統(tǒng)的適宜運(yùn)行條件和要求。（2）保證固定化生物膜處理系統(tǒng)中微生物數(shù)量和活性相對穩(wěn)定。（3）滿足固定化生物膜系統(tǒng)中微生物、污染物（微生物的利用底物） 、溶解氧三者的充分接觸，強(qiáng)化傳質(zhì)過程及傳質(zhì)效率。在各種影響因素中，其中最主要的有生物膜反應(yīng)器的營養(yǎng)物質(zhì)、進(jìn)水底物濃度或負(fù)荷、水力停留時(shí)間、溶解氧水平、PH 值、溫度和某些污染物對微生物的抑制與毒性作用。在微生物膜反

20、應(yīng)器去除污水中有機(jī)污染物的工程實(shí)際中，需要設(shè)法創(chuàng)造微生物適宜的生活環(huán)境。了解影響生物膜反應(yīng)器運(yùn)行的主要因素，可以使生物膜反應(yīng)器達(dá)到較佳的運(yùn)行狀態(tài)，使處理后的出水達(dá)到令人滿意的效果。 4.4.固定化細(xì)胞污水處理技術(shù)固定化細(xì)胞污水處理技術(shù)4.1.4.1.細(xì)胞固定化方法細(xì)胞固定化方法4.1.1.表面吸附固定技術(shù)表面吸附固定技術(shù)是指微生物與載體表面直接發(fā)生作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微生物在載體表面的固定，它可分為物理吸附法與離子吸附法。物理吸附法實(shí)際上是將微生物細(xì)胞附著于固體載體上，細(xì)胞與載體不起任何作用，所用載體有多孔磚、瓷環(huán)、木屑、蔗渣、聚氯乙烯薄片、硅藻土、玻璃纖維等，這些載體即耐用又耐壓，適于工業(yè)應(yīng)用。7

21、 / 10 文檔可自由編輯打印離子吸附法常用載體是離子交換樹脂。離子與細(xì)胞的結(jié)合比物理吸附法牢固，但細(xì)胞仍然可以繁殖，在使用中，細(xì)胞仍要脫落，需要時(shí)常補(bǔ)充新細(xì)胞，所以不適合連續(xù)培養(yǎng)之用。4.1.2.鍵交聯(lián)固定技術(shù)鍵聯(lián)固定技術(shù)通常是指微生物可以通過與載體表面的某些活性基團(tuán)形成共價(jià)鍵的形式固定到載體表面。這種固定方式要求生物膜載體表面具有某種活性基團(tuán)，通常可以對載體表面進(jìn)行改性，達(dá)到攜帶活性基團(tuán)的目的。 4.1.3.多聚包埋技術(shù)多聚體包埋技術(shù)是通過某些多聚體化合物包裹微生物，從而達(dá)到固定微生物的目的，是細(xì)胞固定化技術(shù)中最常用的技術(shù)。目前在生物工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，常用包埋劑有聚丙烯酰胺、瓊脂、海藻酸、

22、卡拉膠、二醋酸纖維、三醋酸纖維、骨膠原、明膠和戊二醛等。這些包埋劑中，以海藻酸最易管理，醋酸纖維是卷煙煙嘴的原料，煙廠的殘余醋酸原料即可利用，卡拉膠用途最廣，但質(zhì)量難于選取或處理。4.1.4.細(xì)胞間自交聯(lián)固定技術(shù)細(xì)胞間自交聯(lián)是自然界普遍存在的一種現(xiàn)象，如活性污泥系統(tǒng)中菌膠團(tuán)的形成以及厭氧污泥床中顆粒污泥的產(chǎn)生均是通過細(xì)胞間自交聯(lián)實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞間自交聯(lián)技術(shù)就是人為加入一些交聯(lián)劑，進(jìn)一步強(qiáng)化細(xì)胞間或酶間的自交聯(lián)程度，形成細(xì)胞間的穩(wěn)固結(jié)合。常用交聯(lián)劑有聚合型電解質(zhì)、聚氨基葡萄糖等。4.1.5.孔網(wǎng)狀載體截陷固定技術(shù)孔網(wǎng)狀載體截陷固定技術(shù)主要是利用孔網(wǎng)狀載體的特殊結(jié)構(gòu)截陷微生物，達(dá)到使其固定的目的。這種

23、方法主要是利用載體的特殊空間結(jié)構(gòu)對固定微生物起到屏護(hù)作用。目前各國學(xué)者開發(fā)出的應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐的孔網(wǎng)狀載體截陷固定技術(shù)載體有：聚氨酯泡沫塑料、中空纖維、聚乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、不銹鋼球等。4.1.6.各種固定技術(shù)的比較各種固定化載體和方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在工程實(shí)踐中，應(yīng)按照需要靈活選擇，下面是各種固定技術(shù)的比較：固定方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)表面吸附固定技術(shù)1.簡單，便宜2.對微生物活性沒有改變3.可選用載體類型多4.載體可以再生回用1.固定初期會受到各種環(huán)境因素影響2.細(xì)胞與載體間作用力較弱，需較長時(shí)間完成初步固定過程鍵聯(lián)固定技術(shù)1.受環(huán)境因素影響較小2.細(xì)胞與載體間作用力較強(qiáng)1.可能改變細(xì)胞活

24、性基團(tuán)2.可選載體相對較少3.費(fèi)用較高細(xì)胞間自交聯(lián)技術(shù)1.細(xì)胞間交聯(lián)緊密2.可保留大部分細(xì)胞活性3.可選用交聯(lián)劑較多準(zhǔn)備過程中損失部分細(xì)胞活性不適合應(yīng)用于大分子底物系統(tǒng)機(jī)械強(qiáng)度較弱多聚體包埋技術(shù)1.沒有對細(xì)胞產(chǎn)生化學(xué)修飾2.易于固液分離3.可工業(yè)化操作1.增加了擴(kuò)散阻力2.準(zhǔn)備工藝復(fù)雜3.細(xì)胞部分失活4.不適合應(yīng)用于大分子底物系統(tǒng)5.機(jī)械強(qiáng)度較弱，可使用壽命短孔網(wǎng)狀載體截陷固1.對細(xì)胞活性沒影響1.局部擴(kuò)散阻力增加8 / 10 文檔可自由編輯打印定技術(shù)2.易于固液分離3.可工業(yè)化操作4.載體可根據(jù)要求制作5.對固定化細(xì)胞有保護(hù)作用4.2.4.2.固定化細(xì)胞的性能評價(jià)指標(biāo)固定化細(xì)胞的性能評價(jià)指標(biāo)

25、4.2.1.固定化顆粒的物理性質(zhì)固定化細(xì)胞的物理性質(zhì)包括：固定化顆粒的密度、固定化顆粒的形狀和大小、固定化顆粒的強(qiáng)度。4.2.2.固定化細(xì)胞的最適溫度、PH 值細(xì)胞固定化后，最適 PH 值因固定方法不同而有一些調(diào)整，例如用聚丙烯酰胺包埋大腸桿菌的天門冬氨酸酶和產(chǎn)氨短桿菌的延胡索酸酶，這兩者的活性最適 PH 值均較完整細(xì)胞偏向酸性一邊。固定化細(xì)胞最適溫度余萬正細(xì)胞一樣。4.2.3.固定化細(xì)胞的生物量固定化細(xì)胞的生物量直接影響處理系統(tǒng)的處理效率，是固定化細(xì)胞性能的重要評價(jià)指標(biāo)。測定固定化細(xì)胞生物量的方法主要有：測細(xì)胞干重、細(xì)胞計(jì)數(shù)、測定細(xì)胞蛋白質(zhì)含量。與微生物的懸浮物培養(yǎng)不同，在固定化細(xì)胞中有介質(zhì)

26、存在，很難直接測定生物量。一般方法是在分析前先把生物從固定化介質(zhì)中分離出來，而不能影響細(xì)胞數(shù)量、細(xì)胞活性或破壞蛋白質(zhì)。4.2.4.固定化細(xì)胞活性細(xì)胞活性就是細(xì)胞對生物化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化速率。固定化細(xì)胞的活性收底物濃度、微生物動力學(xué)的影響，但代謝物在固定化細(xì)胞中的擴(kuò)散速率對細(xì)胞活性的影響更大。了解固定化細(xì)胞在生化反應(yīng)過程中活性的變化，對固定化細(xì)胞反應(yīng)器的優(yōu)化控制和管理具有重要意義。 4.3.4.3.典型固定化細(xì)胞污水處理工藝典型固定化細(xì)胞污水處理工藝4.3.1.純種固定化細(xì)胞反應(yīng)器純種固定化是指被固定的微生物經(jīng)過純化和富集后，采用人為的物理或化學(xué)技術(shù)進(jìn)行固定并保持其原有的生物活性，參與其中的微生物為

27、單獨(dú)的某一種屬或某一類，行使相同的代謝功能。最早的固定化細(xì)胞反應(yīng)器是法國生物學(xué)家巴斯德設(shè)計(jì)的一種醋化器。當(dāng)今，隨著生物技術(shù)的發(fā)展，反映其類型的研究也取得了進(jìn)展，目前常用的是流化床生物反應(yīng)器、固定填充床反應(yīng)器、攪拌槽式反應(yīng)器等。以純種固定化細(xì)胞形成的廢水生物處理反應(yīng)器有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）小型化，節(jié)省曝氣池與沉淀池，污染物的降解和固液分離可以在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，且由于反應(yīng)的高效性，反應(yīng)體積相對減少；（2）操作管理方便，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化，無污泥膨脹和生物膜腐敗現(xiàn)象，減少運(yùn)行事故；（3）在保證生物代謝條件的情況下，削弱了水力學(xué)等工程條件對處理效果的影響，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠；（4）剩余污泥少，僅為活性污泥法的

28、1/51/10，簡化了后續(xù)處理；（5）利用專一性代謝微生物細(xì)胞或?qū)Ｒ恍悦缚尚谐蓪τ卸尽⒂泻U水的針對性處理；（6）在對污染物凈化的同事更高效的實(shí)現(xiàn)污染物的資源化。9 / 10 文檔可自由編輯打印4.3.2.升流式厭氧污泥床反應(yīng)器20 世紀(jì) 70 年代初，荷蘭農(nóng)業(yè)大學(xué)的 G.Lettinga 在用厭氧生物濾池處理土豆和田菜加工廢水時(shí)，發(fā)現(xiàn)在濾料下部區(qū)域內(nèi)厭氧活性污泥的濃度非常高，而且廢水中的大部分有機(jī)物是在此部分得到降解的，在逐步減少直到全部取消濾料的情況下，其處理效果并沒有下降，反而提高了。由此他開發(fā)出升流式厭氧污泥床反應(yīng)器。升流式厭氧污泥床具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）升流式厭氧污泥床內(nèi)污泥濃度高，平

29、均濃度為 2040g/L；（2）有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短；（3）升流式厭氧污泥床內(nèi)設(shè)三相分離器，一般不另設(shè)沉淀池，被沉淀區(qū)分離出的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，一般無污泥回流設(shè)備；（4）無混合攪拌設(shè)備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動，使污泥床上部的污泥處于繼浮狀態(tài)，對下部的污泥層也有一定程度的攪動；（5）污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價(jià)；（6）污泥的活性高，對廢水中的有機(jī)污染物具有良好的吸附凝聚作用，對附著的有機(jī)污染物具有高效的吸收轉(zhuǎn)化作用。升流式厭氧污泥床的主要缺點(diǎn)是：（1）進(jìn)水中的懸浮物濃度不宜太高，一般控制在 1000mg/L 以下，否則會磨損已形成的顆粒污泥，對污泥顆?；焕?；（2）污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)象，影像處理效果；（3）對水質(zhì)和負(fù)荷的突然變化比較敏感，耐沖擊能力差。4.3.3.厭氧折流板反應(yīng)器厭氧折流板反應(yīng)器是一種混合型復(fù)雜水力流態(tài)厭氧處理工藝，該工藝使用一系列垂直放置的折流板是廢水在反應(yīng)器內(nèi)沿折流板上下流動，借助于產(chǎn)氣使反應(yīng)期內(nèi)的微生物上下運(yùn)動，但整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的水流則以較慢的流速做水平推流。由于污水在折流板的作用下呈上下鋸齒形繞流，水流所流經(jīng)的總長度加大了，再加上間隔大小不等的折流板的阻擋及污泥自身的沉陷作用，生物固體被有效的截留在反應(yīng)器內(nèi)。由內(nèi)置豎向?qū)Я靼宸指罱M成的多隔室中，每個(gè)反應(yīng)室都是一個(gè)相對獨(dú)立的上流式污泥床系統(tǒng)，