固定化微生物技术在环境工程中的应用研究进展

自然界中的微生物(含答案)

自然界中细菌真菌的分布 1.罐头食品在很长时间内不会腐败变质，这主要是因为（ C ） A．罐头密封很严，细菌无法侵入 B．罐头密封很严，细菌无法呼吸 C．罐头在封罐前经过高温高压灭菌，封罐后罐内没有细菌 D．罐头在封罐前经过高温高压灭菌，封罐后罐内细菌无法生存 2.通常用来作为菌种鉴定的重要依据是（ A ） A．菌落B．细菌形态C．细菌体积D．细菌结构 3.霉菌在下列哪种环境中最容易出现（ B ） A．潮湿的沙土地B．潮湿的粮食 C．干燥的衣物D．煮沸的牛肉汁 4.腌肉长时间不易腐烂，主要原因是（ C ） A．气温低，不利于细菌的生长和繁殖 B．空气中没有飘浮着的细菌 C．盐分多，不利于细菌的生长和繁殖 D．大多细菌是对人类有益的，不会使肉腐烂 5.细菌和真菌的生存需要一定的条件，如______适宜温度____、______有机物____、____一定水分____、_____适宜的酸碱度___。 6.细菌、真菌培养的一般方法是： （1）配制含有营养物质的__培养基__； （2）__接种_：将少量细菌或真菌放在培养基上的过程； （3）把接种后的培养皿放在恒温环境或温暖的地方进行___恒温培养___。 7.细菌和真菌是___生物圈__中广泛分布的生物，但不同细菌需要的生存条件____不同_____，如好气性芽孢杆菌需要___有氧___的环境，而乳酸菌需要___无氧__的环境，生活在极端环境中的有________________。在经过严格的_灭菌___的环境中不可能有细菌和真菌。 细菌 1.细菌的发现者是（ A ） A．荷兰人列文虎克B．英国人罗伯特·虎克 C．法国人路易斯·巴斯德D．沃森 2.下列各项中，不属于细菌细胞特点的是（ C ） A．个体是单细胞的B．细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质 C．细胞中有成形的细胞核D．细胞中没有成形的细胞核 3.芽孢是细菌的（ B ） A．分泌物B．休眠体C．后代D．生殖细胞 4.外科手术器械和罐头食品的消毒，都要以能够杀死________为标准（ D ） A．球菌B．杆菌C．螺旋菌D．芽孢 5.下列关于细菌的说法正确的是（ C ） A．都有鞭毛，生活在水中 B．都有荚膜，都能形成芽孢 C．肺炎双球菌是多细胞的生物体 D．金黄色葡萄球菌菌落中的每个细菌都是独立生活的 6.细菌有三种基本形态，例如能引发咽喉炎的金黄色葡萄球菌呈__球状___，大肠杆菌呈_______杆状____，小螺菌呈___螺旋状_____。 7.用罐头来保存食物是根据________的实验发明的（ C ） A．达尔文B．列文虎克C．巴斯德D．弗莱明 8.细菌的以下特点与它们的广泛分布有关： （1）细菌的个体___为单细胞状态__，极易为各种媒介携带； （2）进行___分裂__生殖，速度快，数量多； （3）能形成休眠体___芽孢__，对不良环境有较强的抵抗力，而且还能四处飘散，落在适宜的环境中，又能萌发成____细菌____。 真菌 第1页（共6页）第2页（共6页）

环境微生物学实验-高冬梅

中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 随着各种环境问题的日趋严重，微生物实验技术在环境领域得到广泛应用和迅速发展，为人们改造环境和保护环境提供重要的技术手段。本课程以环境工程领域常用的微生物实验技术的教学为主要内容，并以具体的环境问题为依托，使学生掌握专业知识在实践中的应用，提升学生的实践技能。 Microbiology experimental technology has been widely used and rapidly developed in the environmental field with the increasingly serious environmental problems. It plays an important role in transforming the environment and protecting the environment. The main teaching contents of the course are the common microbiology experimental technologies in various environmental issues. The course will enable students to master the professional skills. 2.设计思路： 本课程主要学习和掌握环境领域常用的微生物实验技术，了解其在环境保护和环境改造过程中的实践应用及其重要作用。课程内容的设置注重实用性和可操作性，分为基础实验部分和综合实验部分。基础实验部分以常用微生物实验技术的学习为重点，并注重实验内容的系统性和连贯性；综合实验部分以具体环境问题为依托，进行微生物实 - 7 -

固定化微生物

1 引言 随着石油工业的迅速发展油气田开发对土壤的污染越来越严重。石油污染土壤已经是石油及石化企业的重要污染之一，其中的石油污染物对人体及环境具有很高的毒害作用。土壤污染不仅会破坏其自身结构、改变其物理化学性质，而且会影响作物的产量和品质，并通过食物链危害人类的健康和生命。因此，修复污染土壤，保障人类健康，已引起各国政府及环境学家的广泛关注，成为当前国内外环保研究的热点。 2 石油污染土壤的现状及危害 随着国民经济的迅速发展，人们对石油的需求不断增加，石油的勘探开发、运输及炼制过程中，石油污染问题日益凸显，特别是土壤污染日趋严重。据报道，目前世界石油总产量每年约有22亿t，其中约有800万t石油进入环境已造成污染，我国石油年产量已超过1亿t，每年新污染土壤10万t，其中每年有近60万t石油进入环境，污染了土壤、地下水、河流和海洋[fll。石油污染土壤主要由于石油的泄漏和排放引起的，一般集中在油田、油库、炼油厂周围，对土壤的污染大多集中在20cm左右的土壤表层[f2l。我国许多油区污染严重，例如陇东油区年产原油约200万吨是中国第二大油田的中心区，石油污染面积正在逐年扩大，目前石油污染面积SOO}l000hm2，在重污染区，土壤原油含量高达3510mg/kg，高出临界值(200mg/kg) 17.6倍。因此，修复石油污染土壤，加快土壤的修复和治理显得尤为重要。 石油是一种成分极其复杂的混合物，主要是由各种不同的碳氢化合物组成，还含有少量的氧、氮、硫、氯、硅和磷等非金属元素以及少量的重金属元素成分。石油通常指原油和石油初加工产品(包括汽油、煤油、柴油、重油、润滑油等)及各类油的分解产物，主要包括烷烃、环烷烃和芳香烃、烯烃等，其中多环芳香烃类物质被认为具有严重的致癌、致突变、致畸作用，其形态包括气体、挥发性液体、高沸点液体以及固体等[[3,4] o 石油进入土壤后，影响土壤环境质量，严重威胁着生态环境、食品安全和人身健康: 1）石油吸附在土壤颗粒表面堵塞土壤孔隙，降低了土壤透水性，改变土壤有机质的组成、结构和物理化学性质，引起土壤有机质的变化如碳磷比;

微生物在自然界的分布

微生物在自然界的分布 1. 内容 1.土壤中的微生物 由于土壤具备了各种微生物生长发育所需要的营养、水分、空气、酸碱度、渗透压和温度等条件，所以成了微生物生活的良好环境。可以说，土壤是微生物的“天然培养基”，也是它们的大本营，土壤微生物通过其代谢活动可改变土壤的理化性质，进行物质转化，因此，土壤微生物是构成土壤肥力的重要因素。土壤中微生物数量最大，类型最多，是人类最丰富的“菌种资源库”。 2.水体中的微生物 水是一种良好的溶剂，水中溶解或悬浮着多种无机和有机物质，能供给微生物营养而使其生长繁殖，水体是微生物栖息的第二天然场所。 ?淡水微生物 淡水中的微生物多来自于土壤、空气、污水或动植物尸体等，尤其是土壤中的微生物，常随土壤被雨水冲刷进入江河、湖泊中。来自土壤中的微生物，一部分生活在营养稀薄的水中，一部分附着在悬浮于水体中的有机物上，一部分随着泥沙或较大的有机物残体沉淀到湖底淤泥中，成不水体中的栖息者，另外也有很多微生物因不能适应水体环境而死亡。因此，水体中的微生物数量和种类一般要比土壤中的少。 水中微生物的含量和种类对该水源的饮用价值影响很大。在饮用水的微生物学检验中，不仅要检查其总菌数，还要检查其中所含的病原菌数。由于水中病原菌数比较少，所以通常采用与其有相同来源的大肠菌群的数量作为指标，来判断水源被人、畜粪便污染的程度，从而间接推测其他病原菌存在的概率。 我国卫生部门规定的饮用水标准是：1ml自来水中的细菌总数不可超过100个（37℃，培养24h），而1000ml自来水中的大肠菌群数则不能超过3个（37℃，48h）。 ?海水微生物 海洋是地球上最大的水体，咸水占地球总水量的97.5%。一般海水的含盐量为3%左右，所以海洋中土著微生物必须生活在含盐量为2%～4%的环境中，尤以3.3%～3.5%为最适盐度。海水中的土著微生物种类主要是一些藻类以及细菌中的芽孢杆菌属、假单胞菌属、弧菌属和一些发光细菌等。 3.空气中的微生物 空气中并不含微生物生长繁殖所必需的营养物、充足的水分和其他条件，相反，日光中的紫外线还有强烈的杀菌作用，因此，它不适宜微生物的生存。然而，空气中还是含有一定数量来自土壤、生物和水体等的微生物，它是以尘埃、微粒等方式由气流带来的。因此，微生物的分布是世界性的。但微生物在空气中的分布是很不均匀的。凡含尘埃越多或越贴近地面的空气，其中的微生物含量就越高。在医院及公共场所的空气中，病原菌特别是耐药菌的种类多、数量大，对免疫力低下的人群十分有害。

环境工程微生物学 讲义

环境工程微生物学讲义 本课程是环境学院各专业学生的专业基础课；与另一门课《环境微生物学实验》相结合，构成一个完 整的体系；本课程强调每个学生要动手，通过实验，加深对讲课内容的理解和记忆；本课程内容分两大部分：一是微生物学的基础知识；二是微生物学在环境领域中的应用。 绪论 主要内容： 环境微生物学的研究对象和任务研究对象研究任务微生物学概述微生物的定义微生物的特点原核微生物与真核微生物微生物的命名与分类第一节环境工程微生物学的研究对象和任务一、环境微生物学的研究对象定义：环境微生物学是研究与环境领域（包括环境工程、给水排水工程）有关的微生物及其生命活动 规律。?其内容包括：微生物个体形态、群体形态；细胞结构功能、生理特性、生长繁殖、遗传变异 等；微生物与环境的关系（尤其是微生物与污染环境之间的关系）；微生物对物质的转化分解作用（特 别是应用微生物来处理各种污染物质，如废水、废气和固体废弃物）。二、环境工程微生物学的研究任务 总的归纳起来有两大方面的任务： （1）防止或消除有害微生物 （2）充分利用有益的微生物资源 三、微生物在环境污染治理（水处理）中的应用

１）在环境监测方面（水污染的监测） 利用在环境中生存的生物的种类、数量、活性等特征，来判断环境状况的好坏。这些生物称为指示生 物。 生物监测的优缺点： 生物监测的主要优越性： (a)长期性——汇集了生物在整个生活时期中环境因素改变的情况，可以反映 当地的环境变化； (b)综合性——能反映环境诸因子、多成分对生物有机体综合作用的结果； (c)直观性——直接把污染物与其毒性联系起来； (d)灵敏性——有时甚至具有比精密仪器更高的灵敏性，有助于提早发现环境 污染。生物监测的主要缺点： (a)定量化程度不够； (b)需要一定的专业知识和经验。 ２）在环境治理方面 包括水、大气、固体废弃物处理方面其中特别在水处理方面，有着大量成功应用的例子。 第二节微生物概述一、微生物的定义 微生物是指所有形体微小，用肉眼无法看到，须借助于显微镜才能看见的，单细胞或个体结构简单的 多细胞，或无细胞结构的低等生物的统称。 Too small to be seen with naked eyes 二、微生物的特点

微生物固定化技术的发展及其在污水处理的研究

微生物固定化技术的发展及其在污水处理的研究 摘要：微生物固定化技术是一种有效的废水处理技术，通过对固定化技术方法的介绍以及不同载体选择的对比，分析评价了微生物固定化在废水处理的国内外应用研究现状，并针对相关问题提出了今后的研究和发展方向。 关键字：固定化技术载体材料废水处理微生物 Abstract:Immobilized microorganism technique is a kind of effective wastewater treatment technology. Based on the technique of immobilization method introduction and different carrier choose contrast.TAnalysis and evaluation the immobilized microorganism technology applied to various kinds of wastewater treatment both in China and abroad are summarized. Aiming at its relevant problems, its future research and developing directions are brought forward. Key words: immobilization technique Carrier material wastewater treatment microorganism 微生物固定化技术是从二十世纪60年代开始迅速发展起来的一项新技术，至今已经形成了较为完备的理论和方法。微生物固定化技术是指通过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内，使之不溶于水，但仍能保持其生物活性且在适宜的条件下还可以增殖，是一种可以反复使用的技术[1]。这项技术最初利用于工业发酵，20世纪70年代后期，随着水环境污染的日益严重，研究一种高效、快速，能连续处理的生物处理废水系统的要求日益迫切，国内外开始应用微生物固定化技术来处理废水，从此微生物固定化技术在污水处理中得到广泛的应用[2,3]。 与普通悬浮生物处理法相比，采用微生物固定化技术有以下优点[4]： （1）有利于提高生物反应器内微生物浓度和纯度，提高处理负荷、减少处理装置容积； （2）污泥产量少，利于反应器的固液分离； （3）可选择性地固定优势菌种，稳定性强，提高难降解有机物的降解效率； （4）抗毒物毒能力强； （5）对水质及pH的变化有较好的稳定性。 这些优点使微生物固定化技术在国内外废水处理领域中备受重视，特别是在难降解和有毒废水处理中表现出更大的潜力。 1、微生物固定化的分类 微生物细胞固定化的方法多种多样，任何一种限制细胞自由流动的技术都可以用来对微生物细胞进行固定化。按照固定载体及其作用方式不同，主要有共价结合固定化、吸附固定化、包埋固定化和交联固定化四大类[5]。 1.1共价结合法 共价结合法就是是细胞表面上官能团和固相支持物表面的反应基团形成化学共价健连接。用共价键固定酶，载体与酶的结合牢固，不易脱落，但限制了微生物的活性，半衰期较长。但由于化学共价法结合操作与控制复杂苛刻，反应剧烈，常常引起酶蛋白高级结构发生变化，因此，一般细胞活性回收较低。能够用于共价法固定的酶蛋白上的功能基因中，最常用的是氨基和羧基。对于共价偶联反应的选择一般应考虑酶蛋白上供共价结合的功能基团必须不影响酶的催化活性，反应条件应尽可能温和，最好在水溶液中反应。偶联反应应该对酶蛋白上某一类功能基团有很高的专一性，而对其他功能基团或水溶液几乎无副反应。共价反应的主要方法有酰化反应法、芳化和烷基化反应法、溴化氰法、重氮化反应法以及硅烷基化法等。 1.2吸附法 吸附法又称载体结合法，根据载体特性可分为物理吸附和离子交换吸附。物理吸附是使用具有高吸附能力的物质，如硅胶、活性炭、多孔玻璃、碎石、卵石、焦炭、硅藻土、多孔砖等吸附剂，将微生物吸附在表面使其固定化。离子吸附是利用微生物在解离状态下离子健合作用而固定于带有相反电荷的离子交换剂上，常见的离子交换剂有DEAE -纤维素、CM-纤维素等。吸附法是依据带电的

生物分子固定化方法

生物传感器中生物组分的固定化方法 生物传感器由两部分组成: 生物敏感元件和信号转换器。生物传感器的选择性主要取决于敏感材料的选取，而灵敏度的高低则与转换器的类型、生物组分的固定化技术等有很大的关系。因此固定化技术的发展是提高传感器性能的关键因素之一。生物传感器要呈现良好的工作性能, 其固定化技术应满足以下条件: (1) 固定化后的生物组分仍能维持良好的生物活性； (2) 生物膜与转换器须紧密接触，且能适应多种测试环境； (3) 固定化层要有良好的稳定性和耐用性； (4) 减少生物膜中生物组分的相互作用以保持其原有的高度选择性。 为了研制廉价、灵敏度高而且选择性好的生物传感器，固定化技术已成为研究者们努力探求的目标。经过近20年的不懈探索，已建立了对各种不同生物功能材料的固定化方法。 物理吸附法 此法是通过生物分子的极性键、氢键、疏水键的作用将生物组分吸附于不溶性的惰性载体上。文献已经报道了一些材料可用作吸附其它材料的载体，比如，石墨粉［25］、石墨-聚四氟乙烯［26］、活性碳［27］、离子交换树脂［28］等。物理吸附法的特点 是方法简便、操作条件温和，缺点是生物分子与载体表面的结合力弱，在表面进行任意取向的不规则分布，因此使制得的生物传感器容易发生生物分子的脱落和泄漏，从而造成传感器的灵敏度低，重现性差。 包埋法 将生物组分与合成高分子经溶剂混合而使生物组分包埋于其中，制成敏感膜的方法称作包埋法。采取的包埋方式通常包括凝胶包埋法和胶囊包埋法二种形式［29,30］。 。包埋法的优点是操作条件比较温和，膜的孔径和形状可随意控制，对生物组分活性的影响较小，缺点是需控制很多实验因素，而且生物组分在聚合物膜内的活性会受到影响。 共价键合法将生物组分通过共价键与电极表面结合而固定的方法称作共价键合法。该法是利用基体表面进行活化处理，然后与生物组分偶联，从而使生物组分结合到基 体表面。活化的方法有：烷基化法［31］、高碘酸氧化法［32］、迭氮法［33］等。该法的优点是通过形成特殊键将生物组分进行固定，因此生物组分不易发生泄漏，并且改善了生物分子在表面的定向，但缺点是操作复杂，成本高，而且生物组分易失活。 化学交联法 化学交联法是在交联剂(具有两个或两个以上功能团的试剂) 的作用下，生物分子间发生共价结合，也可将生物组分直接与载体共价交联。最常用的交联剂是戊二醛［35］。该法的优点是生物组分的固定比较牢固，不易脱落，缺点是反应难以控制，扩 散阻力大，所需的生物样品量多。 电化学聚合法 电化学聚合法是通过将聚合物单体和生物组分同时混合于电解液内，通过恒电位

微生物固定化技术

固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的生物技术。这种技术应用于废水处理，有利于提高生物反应器内微生物(尤其是特殊功能的微生物)的浓度，有利于微生物抵抗不利环境的影响，有利于反应后的固液分离，缩短处理所需的时间。 利用固定化微生物技术提高废水处理效率的工艺方法也被称作"生物增效"，其适用的领域非常广泛，例如:化粪池、隔油槽、排水管、城市污水处理厂以及工业废水…等。一般而言，针对特殊污染源，来自天然环境的微生物消耗很快、效率低下，即使有快速的繁殖能力仍不足以负荷。因此，生物增效的作业过程还是依循自然的方式，向目标添加定制的、具有已知降解能力的微生物制剂(固定化微生物)，处理效果则有明显的提升。 现在所研究的生物吸附剂的固定化方法主要有以下几种: 1吸附法 吸附法一般依靠生物体与载体之间的作用，包括范德华力、氢键、静电作用、共价键及离子键，两者间的屯电位，在微生物体和载体的相互作用中起重要作用。常用的吸附载体有活性炭、木屑、多孔玻璃、多孔陶瓷、磁铁矿、硅藻土、硅胶、纤维素、聚氨醋泡沫体、离子交换树脂等。它是一种简单易行、条件温和的固定化方法，但用它固定的生物体不够牢靠，容易脱落。 2交联法 交联法又称无载固定化法，是一种不用载体的工艺，通过化学、物理手段使生物体细胞间彼此附着交联。化学交联法它一般是利用醛类、胺类等具有双功能或多功能基团的交联剂与生物体之间形成共价键相互联结形成不溶性的大分子而加以固定，所使用的交联剂主要有戊二醛、聚乙烯酞胺、表氯醇等等。物理交联法在是指在微生物培养过程中，适当改变细胞悬浮液的培养条件(如离子强度、温度、pH值等)，使微生物细胞之间发生直接作用而颗粒化或絮凝来实现固定化，即利用微生物自身的自絮凝能力形成颗粒的一种固定化技术。 3包埋法 在微生物的固定化方法中，以包埋法最为常用。它的原理是将生物体细胞截留在水不溶性的凝胶聚合物孔隙的网络中，通过聚合作用或通过离子网络形成，或通过沉淀作用，或通过改变溶剂、温度、pH值使细胞截留。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄露，同时能让基质渗入和产物扩散出来。 包埋材料可以分为两大类:

微生物固定化载体5.10

微生物固定化载体 固定化微生物技术是将特选的微生物固定在选证的载体上，限制或定位于一定的空间区域．使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖的现代生物技术。固定化微生物具有生物浓度易控制、耐毒害能力强、菌种流失少、产物易分离、运行设备小型化等特点。近年来固定化微生物技术的研究非常活跃，发展很快，已遍及环境保护、食品工业、化学分析、能源开发、医学和制药等多种领域，并得到了广泛的应用。同时，对载体材料的性能也提出了更高的要求。载体材料的性能对固定化微生物功能的发挥起着至关重要的作用，有关固定化载体材料的研究也就显得非常重要 1.微生物固定化对载体材料的要求 载体材料的主要作用是为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境。根据所固定的微生物种类以及固定化方法与工艺的不同，需要制备不同的周定化载体材料。制备合适的载体材料是固定化细胞技术的关键，在选择和制备载体材料时，必须考虑所固定微生物的生理习性及其应用的环境条件。一般情况下。理想载体应该具有以下特征：(1)载体对细胞呈惰性，对微生物无毒害；(2)具有高的载体活性，固定化细胞密度大；(3)力学强度和化学稳定性好，耐微生物分解；(4)操作简便，易于成型；(5)底物和产物的扩散阻力小，具有良好的传质性能；(6)微生物的活性回收率要高，能较长时间使用和重复使用；(7)原料易得，成本低。 2.固定化载体材料的种类 2.1天然载体材料 天然无机类载体材料主要有沙粒、沸石、硅藻土等。天然有机载体材料的究和应用较多，它们主要是天然多糖类材料，如纤维素及其衍生物、琼脂、角叉莱胶、海藻酸盐、卡拉胶。 2.2合成高分子载体 该类材料应用较多的主要是聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氨酯、羧甲基纤维素等。 2.3人工无机载体材料

实验3-环境微生物的检测

实验三环境微生物的检测 一、实验目的 1.了解周围环境中微生物的分布情况。 2.懂得无菌操作在微生物实验中的重要性。 3.了解四大类微生物的菌落特征。 二、实验原理 在我们周围的环境中存在着种类繁多的、数量庞大的微生物。土壤、江河湖海、尘埃、空气、各种物体的表面以及人和动物体的口腔、呼吸道、消化道等都存在着各种微生物。由于它们体积微小，人们用肉眼无法观察到它们个体的存在。但是只要稍加留意，我们就可以在发霉的面包、朽木上看到某些微生物群体。这些现象表明，自然界只要有微生物可以利用的物质和环境条件，微生物就可以在其上生长繁殖。据此，我们在实验室里就可以用培养基来培养微生物。 培养基是用人工配制的、适合微生物生长繁殖和产生代谢产物用的混合养料。其中含有微生物所需要的六大营养要素：碳源、氮源、无机盐、生长因子、气体和水分。此外，根据不同的微生物的要求，在配制培养基时还需用酸液或碱液调节至适宜的pH。配制好的培养基必须进行灭菌。所谓灭菌是指采用各类的物理或化学因素，使物体内外的所有微生物丧失其生长繁殖能力的措施。经过灭菌后的物体是无菌的。消毒是与灭菌完全不同的概念，它是指用较温和的物理因素杀死物体表面和内部病原微生物的一种常用的卫生措施。 灭菌的方法较多，广泛使用的是高温灭菌，其中最常用的是高压蒸汽灭菌法。此法是把待灭菌的物品放在一个可密闭的加压蒸汽灭菌锅中进行的。在1.05kg/cm2的蒸汽压力下，温度可达121℃。一般只要维持15~20min，就可杀死一切微生物的营养体和它们的各种孢子。 微生物的接种技术是生物科学研究中的一项最基本操作技术。为了确保纯种不被杂菌污染，在整个接种过程中，必须进行严格的无菌操作。在实验过程中必须牢固树立无菌概念，经常保持实验台及周围环境的清洁，严格无菌操作，避免杂菌的污染，这是保证实验成功的必要条件。

固定化微生物技术及其在养殖水体中的应用

固定化微生物技术及其在养殖水体中的应用 目前，水产养殖，特别是名特水产养殖大多实施高密度养殖，养殖水体自身污染日益严重，同时由于外源性污染物的影响，养殖水域环境质量日益下降。因此，水质调控技术已成为发展水产养殖的一个关键技术。由于通常所采用的理化方法控制水质的技术存有种种弊端，所以生物（主要是运用微生物）控制便得到重视。目前国内外一般采用单一或复合微生物菌种来控制水质，但由于微生物受外界环境影响较大，抗不良环境冲击能力差，一旦系统受损难以恢复，因此处理效果不稳定。而固定化微生物技术不仅有利于优势菌种的固定，提高难降解有机物的降解效率；还能在生物装置内维持高浓度的生物量，在无细胞冲出的前提下，液流量大，提高了处理负荷，减少了处理装置的容积；并且易于固液分离；同时微生物被高分子材料包埋后抗毒性能和耐受力明显增加，因此成为研究的热点。 1 固定化微生物技术 固定化微生物技术起始于1959年，由Hattori等人首次实现了大肠杆菌的固定化，此后发展迅速。该技术最初主要用于工业发酵，20世纪70年代以后，由于水污染严重，迫切需要一种高效、快速，能连续处理的废水处理技术，从而微生物固定化技术才在污水处理中得到广泛应用，效果较好，至今已经形成了较为完备的理论和方法。 固定化微生物技术是指利用化学的或物理的手段将游离的微生物定位于限定的空间区域，并使之成为不悬浮于水仍保持生物活性、可反复利用的方法[1]。这里的微生物主要是人为选定的特效降解菌的优势菌种，应满足以下3个基本条件：①投加的菌体活性高；②菌体可快速降解目标污染物；③在系统中不仅能竞争生存，而且可维持相当数量[2]。固定化载体为微生物创造了更不易解体的生存环境，所以，一个理想的固定化载体的选择也很重要。适合于废水处理的固定化载体应具有以下性能：①对微生物无毒，生物滞留量高；②传质性能好；③性质稳定，不易被生物降解；④机械强度高，使用寿命长；⑤固定化操作简单； ⑥对其它生物的吸附小；⑦价格低廉[3]。 目前常用的载体可分为无机载体、有机高分子载体和复合载体3大类型。无机载体如多孔玻璃、硅藻土、活性炭、石英砂等。有机载体还可分为两类：一类是高分子凝胶载体，如琼脂、角叉莱胶和海藻酸钙等；另一类有机合成高分子凝胶载体，如聚丙烯酰胺凝胶、聚乙烯醇凝胶、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。复合载体是由无机载体和有机载体材料结合而成，使两类材料的性能互补，从而显示复合载体材料的优越性[4]。 2 固定化微生物的制备方法 目前，固定化微生物的制备方法多种多样，国内外没有统一的分类标准，根据对各种方法的分析，可将其分为物理固定法和化学固定法两大类。物理固定法主要有包埋法、吸附法（载体结合法）和包络法，化学固定法包括共价结合法和交联法（架桥法）等。 2.1 包埋法 包埋法是将微生物菌体包埋在半透性的聚合物凝胶或膜内，小分子的底物和产物可以自由出入，而微生物却不会漏出。包埋法可分为高分子合成包埋、离子网络包埋及沉淀包埋，是目前研究最广泛的固定化方法。常用的包埋法固定微生物的载体材料有天然高分子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。其中，天然高分子凝胶对微生物无毒，传质阻力小，但结合强度小；有机合成高分子凝胶强度高，影响微生物的生物活性，同时传质阻力大。 2.2 吸附法 吸附法是利用微生物所具有的可吸附到固体物质表面或其它细胞表面的能力，将微生物吸附在附加剂的表面的方法，这是一种非常廉价和有效、比较常用的微生物固定化方法。吸

固定化微生物技术处理废水

固定化微生物技术处理废水 作者：李静， 谭月臣， 洪剑明 作者单位：首都师范大学生命科学学院,北京,100048 刊名： 安徽农业科学 英文刊名：JOURNAL OF ANHUI AGRICULTURAL SCIENCES 年，卷(期)：2010(25) 参考文献(25条) 1.熊津;丁桑岚畜禽养殖废水脱氮除磷研究进展[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(01) 2.张蔚萍;陈建中固定化微生物技术在环境工程中的应用[期刊论文]-云南环境科学 2003(04) 3.饶应福;夏四清;姜剑固定化微生物技术在环境治理中的应用[期刊论文]-能源环境保护 2005(02) 4.RAJ J;SHARMA N N;PRASAD S Acrylamide synthesis using agar entrapped cells of Rhodococcus rhodochrous PA-34 in a partitioned fed batch reactor[外文期刊] 2008(01) 5.CHSUBBA RAO;PRAKASHAM R S;BHASKAR RAO A Functionalized alginate as immobilization matrixin enantioselective L(+) lactic acid production by lactobacillus delbrucekii 2008(03) 6.曹国民;赵庆祥;龚剑丽固定化微生物在好氧条件下同时硝化和反硝化[期刊论文]-环境工程 2000(05) 7.王青;张善锋固定化微生物技术在废水处理中的应用[期刊论文]-环境科学与管理 2008(11) 8.BAI X;YE Z F;LI Y F Preparation of crosslinked macroporous PVA foam carrier for immobilization of microorganisms[外文期刊] 2010(01) 9.肖亦;钟飞;潘献晓固定化微生物技术在废水处理中的应用研究进展[期刊论文]-环境科学与管理 2009(06) 10.彭会清;安显威吸附法在废水除磷中的应用[期刊论文]-辽宁化工 2006(09) 11.刘帅;张培玉;曲洋包埋法固定化微生物技术中的载体选择及在污水生物处理中的应用[期刊论文]-河南科学2009(05) 12.贾敏;徐冉;杨长明固碳技术在猪场废水低碳化处理中的应用进展[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(09) 13.何江;利锋山区农村养猪场废水处理方法探讨[期刊论文]-畜牧与饲料科学 2009(03) 14.曹娴;王国成EM技术在工业废水治理上的应用[期刊论文]-内蒙古农业科技 2007(04) 15.ZHU J;LIN C F;KAO J C M Evaluation of potential integration of entrapped mixed microbial cell and membrane bioreactor processes for biological wastewater treatment/reuse 2009(08) 16.KARIMINIAAE-HAMEDAANI H R;KANDA K;KATO F Wastewater treatment with bacteria immobilized onto a ceramic carrier in an aerated system 2003(02) 17.王凤;叶正芳固定化微生物滤池去除地下水中硝酸盐的研究[期刊论文]-安徽农业科学 2009(23) 18.CELIS L B;VILLA-GMEZ D;ALPUCHE-SOLIS A G Characterization of sulfate-reducing bacteria dominated surface communities during start-up of a down-flow fluidized bed reactor 2009(01) 19.童群义;陈坚;堵国成PVA-卡拉胶混合载体固定化大肠杆菌-酵母菌混合体系生产谷胱甘肽[期刊论文]-工业微生物 2000(04) 20.齐水冰;罗建中;乔庆霞固定化微生物技术处理废水[期刊论文]-上海环境科学 2002(03) 21.王坤;刘永军活细胞固定化技术在焦化废水生物处理中的应用试验[期刊论文]-环境科技 2009(04) 22.唐凤舞;樊华固定化微生物技术处理城市污水的研究[期刊论文]-环保科技 2009(01) 23.黄川;王里奥;崔志强采用海藻酸钠固定化微生物技术处理甲醇废水[期刊论文]-中国给水排水 2008(07)

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用 发表时间：2018-12-22T14:09:01.650Z 来源：《防护工程》2018年第23期作者：王诚诚 [导读] 近年来，我国的环境污染问题日益严重，而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏，人们关于环保意识逐渐增强。 摘要：近年来，我国的环境污染问题日益严重，而我国的经济发展、环境也造成了一定的破坏，人们关于环保意识逐渐增强。因此，固定化微生物技术的应用促进了环境保护工程发展。利用固化微生物技术处理污染环境中的废水、废气和废渣，对环境保护做出了突出贡献。 关键词：固定化微生物技术；污水处理；应用 前言：固定化微生物技术是利用微生物的活性特点，对污染物进行降解、分化，在污水处理、空气污染处理、土壤污染处理中有着显著的效果。但在实际应用中固定化微生物技术还存在一些不足之处，想要更广泛地被应用，还需要继续研究与发展。 1固化微生物技术应用现状 固化微生物技术是起始于20世纪60年代，在固化酶的基础上研发出来。我国对固化微生物技术的研发和应用，要比其他国家晚了十年左右。固化微生物技术也就是把细胞或是酶进行固化处理，因为酶在直接使用上有着一些不足之处，例如价格高、稳定性差、不能重复使用，而且比较难提取等，也就造成了酶在应用上的局限性。而固化微生物技术在环境工程中应用更多的是在污水处理上。通过把较为分散的微生物固定在一个载体上，充分发挥微生物的作用，可以进行印染污水处理、重金属污水处理、含氮生活污水处理等。同时对于大气污染物和土壤中的污染物也能很好的降解。 2固化微生物技术特点 由于固化微生物能够提高微生物的浓度，使活性物质的作用得到提升和优化。所以在环境工程中，固化微生物技术对废水处理有着很好的效果。固化微生物技术能够培养优良微生物群，让污染物与微生物有更明显的区别。微生物经过了固化处理，其抗毒能力得到改善，这样可以防止微生物被有毒物侵害。微生物的固化反应不需要特别大的空间，这样就能降低空间占用率。 3固定化微生物技术在废水处理中的应用 近年来，固定化微生物技术因其特有的优势，引起广泛的关注。固定化生物技术开始迅速发展，并已取得了阶段性的成果。此项技术在处理含重金属离子废水、含氮废水、含难降解有机废水的处理等方面都得到了很好的应用。 3.1固定化微生物技术在印染废水中的应用 印染、造纸废水的水量大，污染物质也比较复杂，是比较难处理的工业废水。采用固定化微生物工艺，对混凝沉淀后退浆工序的印染废水进行了现场中试处理研究。实验结果表明，在水力停留时间（HRT）为20h的条件下，对于进水化学需氧量（CODCr）为1.0耀1.2g/L 的退浆废水，经过两级水解酸化、两级好氧处理后，其出水CODCr约100mg/L，达到国家一级排放标准。其中，水解酸化阶段的HRT为10h，CODCr复合1.7kg/（d·m3），去除率为44%；好氧阶段HRT为10h，CODCr复合1.9kg/(d·m3)，去除率为83%。 3.2含重金属离子废水的处理 重金属污染对生物的影响越来越严重，由于固定化后的微生物，稳定性能好，抗毒性强，因此被广泛用于去除废水中的重金属离子。李杰[2]等人采用固定化微生物SBR反应器和普通活性污泥SBR反应器处理投加了Cr6+的生活污水，考察了固定化微生物去除COD及 Cr6+的能力及抗毒性。结果表明：在保证对COD的去除率较稳定的条件下，固定化微生物与普通活性污泥所能承受的Cr6+浓度分别为 70mg/L和1.9mg/L。利用聚丙烯酰胺与壳聚糖形成的互融聚合物网络凝胶固定非活性的铜绿假单胞菌，研究了这种固定化微生物颗粒对Cu2+的吸附特性。结果表明，该固定化微生物对Cu2+的吸附很迅速，在40min内吸附基本达到平衡。 3.3含氮废水的处理 微生物去除氮和氨，一般是通过好氧微生物的硝化反应过程。和厌氧微生物的反硝化反应过程。吕志刚[4]等人采用聚乙烯醇（PVA）为载体的包埋固定化微生物处理低浓度氨氮絮凝余水，在HRT为3h之内从地表水环境质量V类水标准以外达到了I类水标准，在较短的水力停留时间成功实现了氨氮的去除。以竹炭为载体，将硝化菌、反硝化菌等微生物固定在竹炭上，研究竹炭固定化微生物对氨氮的去除及影响因素。结果表明：竹炭固定化微生物处理氨氮水样存在竹炭吸附和微生物脱氮两种作用。对于初始氨氮质量浓度臆200mg·L-1的水样，调节水样pH为8，控制水样溶解氧质量浓度为1mg·L-1左右，竹炭固定化微生物系统中可发生同时硝化—反硝化作用，氨氮去除率可达70%以上。 3.4酚类及醇类废水的处理 采用聚乙烯醇（PVA）—硼酸法制作固定化活性污泥小球，从温度、浓度和pH3方面比较了固定化活性污泥和游离活性污泥对氯苯酚降解效果的影响。研究表明：固定化活性污泥降解对氯苯酚的最适宜温度为25益耀35益，最适pH为6耀8；固定化活性污泥对氯苯酚的降解速度大于游离活性污泥。以苯酚模拟废水为研究对象，采用苯酚驯化后的优势菌群，利用竹炭作为载体，用竹炭固定化微生物处理含酚废水。实验表明，在苯酚浓度为40mg/L低浓度废水，在投菌量为100mL/10g竹炭，竹炭量为10g/100mL污水的条件下经5h处理后，苯酚和COD的去除率分别为95%和70%。 4固定化微生物技术的未来发展趋势 固定化微生物技术目前在我国的环境工程的建设中发挥着重要作用，其应用范围广，利用效率高。但仍然存在一些需要改进的问题，如加以完善，则对于我国环境工程的建设起到推波助澜的作用。 4.1固定化的微生物不是可以一直使用的，其都有一定退化的区间 微生物是固定化技术的主体。就目前来说，微生物的价格很贵，加之其有一定的使用寿命，这就导致更换微生物的频率增加，大大的增加了环境工程建设过程中的费用支出。因此，我们对固定化的微生物进行研发时，应该加大对比较稳定的微生物进行研发，降低环境工程建设的成本。 4.2因固定化细胞的稳定性能不高 我们应该加大对细胞稳定性能的分析和研究，提高固定化技术的性能和处理效率。提高固定化细胞的稳定性，有利于抑制污染物细菌

微生物在环境保护中的应用

微生物在环境保护中的应用 随着人类的物质文明和健康的需要，对环境要求越来越高，为了达到提高空气质量和水环境质量的要求，环境工程除用常规的处理设备和构筑物处理污废水外，还与天然的湿地组合处理；后来又发展到用人工湿地处理污废水，或用处理设备，构筑物与人工湿地组合对污废水进行深度处理。顺应趋势，微生物也逐渐应用到环境保护中。它与物理，化学法相比，具有经济，高效的优点，更重要的是可基本达到无害化。现在浅谈微生物在环境工程中处理废水，废物，废气的应用： 微生物在废水处理中的应用： 生物处理根据其处理过程中氧的状况，可分为好氧处理系统与厌氧处理系统。 好氧处理系统 微生物在有氧条件下，吸附环境中的有机物，并将其氧化分解成无机物，使污水得到净化，同时合成细胞物质。微生物在污水净化过程，以活性污泥和生物膜的主要成分等形式存在。 活性污泥法：又称曝气法，是利用含有好氧微生物的活性污泥，在通气下使污水净化的生物学方法。此法是现今处理有机废水的最主要的方法。它是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团来大量絮凝和吸附污水中的有机物，并在氧的作用下，将这些物质同化为菌体的成分，或将其分解为CO2、水等物质，从而达到降低污水中有机污染物的目的。所谓活性污泥是指由菌胶团形成菌、原生动物、有机和无机胶体及悬浮物组成的絮状体。在污水处理过程中，它具有很强的吸附、氧化分解有机物或毒物的能力。在静止状态时，又具有良好沉降性能。活性污泥中的微生物主要是细菌，占微生物总数的90%～95%。,并多以菌胶团的形式存在，具有很强的去除有机物的能力，原生动物起间接净化作用。 活性污泥法根据曝气方式不同，分多种方法，目前最常用的是完全混合曝气法。污水进入曝气池后，活性污泥中的细菌等微生物大量繁殖，形成菌胶团絮状体，构成活性污泥骨架，原生动物附着其上，丝状细菌和真菌交织在一起，形成一个个颗粒状的活跃的微生物群体。曝气池内不断充气、搅拌，形成泥水混合液，当废水与活性污泥接触时，废水中的有机物在很短时间内被吸附到活性污泥上，可溶性物质直接进入细胞内。大分子有机物通过细胞产生的胞外酶将其降解成为小分子物质后再渗入细胞内。进入细胞内的营养物质在细胞内酶的作用下，经一系列生化反应，使有机物转化为CO2、H2O等简单无机物，同时产生能量。微生物利用呼吸放出的能量和氧化过程中产生的中间产物合成细胞物质，使菌体大量繁殖。微生物不断进行生物氧化，环境中有机物不断减少，使污水得到净化。 生物膜法：生物膜法是模拟自然界中土壤自净的一种污水处理法，它是利用微生物群体附着在固体填料表面而形成的生物膜来处理污水的一种方法。因此，生物膜法又称为固定膜法。生物膜一般呈蓬松的絮状结构，微孔较多，表面积很大，有很强的吸附作用。废水中的有机物流入时，被膜上的微生物吸附，进行生物降解，从而使废水得到净化。生物膜随着微生物群体的生长增加而逐渐增厚，到一定程度时，它会由于受到水力的冲刷而不断剥落，同时又会不断地形成新的生物膜，而达到动态平衡。 生物膜的功能是分解水中的有机污染物，达到净化污水的目的。能分解糖被

固定化微生物技术

固定化微生物技术及其在污水处理中的应用 前言：固定化微生物技术是20世纪70年代在固定化酶技术的基础上上发展起来的。固定化微生物技术是指用物理或化学方法将游离微生物细胞、动植物细胞、细胞器或酶限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，并能被重复和连续使用技术[1]。，固定化微生物技术的本质是采用生物活性高分子载体固定、诱导和驯化出难降解有机物有特异性的特殊菌群，使微生物依据有机物的降解速度和次序分级排列，实现难降解有机物的高效去除；加之载体的高分子效应的影响，创造出适宜微生物生存的微环境，提高微生物的耐受性。该技术的应用，为污水处理提供了一条新的技术途径，具有广阔的应用前景。 1、微生物固定化方法 固定化微生物技术的方法分类多种多样，目前在国内外尚无一个统一的分类标准。固定化微生物的制备方法大致可以分为包埋法、吸附法、共价结合法和交联法[ 2] 以及新近发展的无载体固定化方法[ 3] 。 1.1包埋法 包埋法是将微生物限定在凝胶的微小格子或微胶囊等有限空间内,同时能让基质渗入和产物扩散出来。凝胶聚合物的网络可以阻止细胞的泄漏,同时能让底物渗入和产物扩散出来。包埋法对微生物活性影响小、颗粒强度高,是目前制备固定化微生物最常用、研究最广泛的固定化方法[4]。 1.2吸附法 吸附法在固定化微生物技术处理污水中是研究最早、应用较广泛、技术也较成熟的方法。在大多数生物膜反应器启动的早期，所应用的都是吸附法的原理。固定化微生物方法可分为物理吸附和离子吸附两类[5]。该方法操作简单,微生物固定过程对细胞活性的影响小,条件温和。但这种方法结合的细胞数量有限,反应稳定性和重复性差,所固定的微生物数目受所用载体的种类及其表面积的限制[6]，同时微生物与载体之间吸附强度也不够牢固，故载体的选择是关键。 1.3 共价结合法 共价结合法是利用微生物细胞表面功能团与固相载体表面基团之间形成化学共价键相连来固定细胞, 因此结合紧密, 稳定性好, 但是基团结合时反应激烈, 操作复杂、难控制。 1.4 交联法 交联法是通过微生物与具有两个或两个以上的官能基团的试剂反应，使微生物菌体相互连接成网状结构，而达到固定微生物的目的[7]。使用该方法,微生物细胞间的结合强度高,稳定性好,经得起温度和pH 值等的剧烈变化。但是由于在形成共价键的过程中，往往会对微生物细胞的活性造成较大的影响，而且适用于此类固定化的交联剂大多比较昂贵，因而其在应用中受到一定的限制。