固定化微生物技术在水处理中的应用进展

司圆圆 陈兴汉* 关则智 姚启魏

（1阳江职业技术学院 广东阳江 529500 2新鸿发水产养殖公司 广东阳江 529500）

引言

随着我国水产养殖规模的逐步扩大及集约化程度的不断提高，养殖过程饵料残留、排泄物累积等造成水产养殖水质不断恶化，由此引发养殖行业病害加剧、水产品质量安全风险增大等一系列问题。用微生物制剂调控水产养殖水质是改善养殖水质、缓解氮素污染的重要手段和研究热点[1]。养殖水体中的污染控制多通过直接投加微生物制剂实现，游离的菌株对环境适应能力差，且易随水体流失，效果不稳定。通过固定化微生物技术，菌剂在固定颗粒内部缓慢释放，生物量浓度提高，微生物耐受能力明显增加。固定化微生物可以提高水产养殖水质中的微生物浓度，节约成本。

1 固定化的材料与方法

目前微生物的固定法主要有包埋法、吸附法、吸附-包埋法、包埋-交联法、吸附-包埋-交联法等符合固定化方法[2-3]。

本罪应为行为犯，只要实施了故意传播艾滋病的行为，不论是否造成他人感染艾滋病的结果，都应当认定为既遂。至于未造成他人感染艾滋病的结果，可以作为量刑的依据。

1.1 包埋法

包埋法是将微生物细胞固定在特定的材料中，以提高微生物的活性和浓度。材料主要是天然高分子材料和合成的高分子材料两大类。天然的高分子材料有海藻酸钠、琼脂、果胶糖、明胶、卡拉胶等；合成的高分子材料主要包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚苯乙烯多聚体等。其主要作用机理是将微生物细胞截留在高分子材料内部，使细胞高度集中且仍保持较高的生物活性[3]。包埋法即可防止细胞流失，又可使底物和反应产物自由进出载体，此外，包埋材料具备一定的机械强度和抗冲击负荷，使微生物不易脱落，固液分离简便，因此在水产养殖废水处理领域具有明显的优势。

C、D泊位一次事故的最大用水量为387m3，库区内设有一座1100m3的消防水池，能够满足C、D泊位最大用水量。

1.2 吸附法

芽孢杆菌主要包括枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌等[8]，应用的水产养殖领域的芽孢杆菌的作用主要有两类，一是作为微生物调控剂，调控水质，抑制不利微生物的繁殖，二是作为资料添加剂，改善水产经济动物肠道菌群，调节免疫等。芽孢杆菌可利用种类丰富的营养物质，分泌多种酶类(如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等)及营养代谢产物(如多种氨基酸和维生素类物质等)。

微生物的固定化是指通过物理或化学手段使游离状态的微生物固定在有限的空间，或包埋于高分子材料中，保持生物活性并使之缓慢释放的生物方法。包埋法中，载体的孔径小于细菌的直径（0.5—5um），利用这种孔隙结构能有效抑制微生物的流失；吸附法中，有益微生物被吸附在固定化载体表面，形成一层生物膜。固定化载体可以为微生物提供屏障，免除养殖环境毒素等不利的环境胁迫；水体中的氨态氮、亚硝态氮和硝态氮等污染物质通过扩散进入固定化载体内部，进而净化水质。

2 固定化微生物的作用机理及在水产养殖中的应用

利用微生物较易吸附在固定表面的性质，在载体表面形成生物膜，阻止微生物细胞的流失。常见的吸附载体主要有聚多壳类包括纤维素、琼脂糖、明胶、木材等。另外，合成载体包括塑料、陶瓷类、硅藻土等在水产行业应用也较多。

硝化细菌和反硝化细菌是水产养殖水处理环节应用最广的细菌[4]，尤其是反硝化细菌，以硝酸盐氮和亚硝酸盐氮为电子受体，将氮源转化为氮气，特别是近年研究较多的好氧反硝化细菌，如产碱杆菌属（Alaligenes）、脱氮副球菌属（Paracoccus denitrificans）和假单胞菌属（Pseudomonas）等。与传统生物脱氮相比较，好氧反硝化细菌可进行同步硝化反硝化，极大地缩短工艺流程，且满足水产养殖富氧的环境，可以充分利用水体中的碳源进行自身新陈代谢活动，有较大的应用价值。

3 固定化微生物的种类

3.1 硝化和反硝化细菌

固定化微生物具有生物浓度大、作用高效、稳定的特点，是水产养殖污染控制的重要技术手段，微生物可以通过氨化、硝化、反硝化、氧化等手段使有机物分解为硝酸盐类、二氧化碳、氮气等，又能分解养殖塘底部腐败的沉积物质，使养殖水体得到净化。利用微生物固定化技术可以进行养殖塘的原位脱氮处理，利用硝化细菌去除养殖水体中的硝态氮；利用固定化反硝化细菌，可以彻底去除养殖水体中的硝态氮；利用光合细菌，可以去除养殖底泥中的硫化物和有机质。

个人内在制约因素中，出现最频繁的是健康状况限制、技能缺乏、精力不够、担心犯罪(图 8)。其中，担心犯罪主要影响女性休闲活动。相反，随着休闲日益成为现代人不可或缺的生活方式，没有休闲习惯和不重视休闲、因休闲感到内疚等因素对休闲者的阻力大为减弱。

3.2 光合细菌类

固定化微生物技术对养殖水体、工业废水及生活废水有较好的处理效果，固定化材料的选择与制作是决定固定化微生物技术应用于水产养殖行业水处理的关键。生物质材料由于比表面积大和特定的孔隙结构，以及成本低、细菌亲和力好等优点，不但有利于微生物的富集，且可以作为缓释碳源提供微生物正常的新陈代谢，在水产养殖行业具有重要的应用价值。而将特定的高效降解污染物的微生物通过固定化技术投放到养殖水体中将成为以后的研究方向。

3.3 芽孢杆菌

吸附法是利用细胞对特定载体的亲和性，将微生物细胞直接吸附在载体表面的一种固定化处理方法。其主要作用机理是物理吸附、离子吸附。前者主要是通过物理作用将细胞吸附在载体上，后者又包括离子选择和离子交换，主要是将微生物吸附在矿质元素的表面，利用化学键或离子引力的作用使微生物细胞和载体牢固结合在一起。

结语

光合细菌（Photosynthetic Bacteria）是一类可进行光合作用的原核生物，属革兰氏阴性菌，能够在厌氧光照或好氧黑暗条件下生长，在无公害水产养殖中具有较大的应用价值[5]。自1960年光合细菌被用于处理污水以来，越来越多的学者研究光合细菌在废水处理中的应用[6-7]。光和细菌中，红螺菌科（Rhodospirillaceae）较多应用于水产养殖，可在光照条件下，直接利用水体中的有机质和硫化氢进行光合作用，使养殖水质得到净化，同时，促进小球藻、硅藻等的生长繁殖，并可抑制蓝藻等有害藻类的生长。同时，光合细菌具有耐污、耐酸碱等能力，具有较大的利用价值。