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探究固定化微生物技術:探究固定化微生物技術

【摘要】固定化微生物技術是是應用于環境處理的一項新技術，本文通過總結專家學者的研究概述了固定化微生物技術的載體種類及固定化小球的制備方法。

【關鍵字】固定化微生物技術；載體材料；制備方法

固化微生物技術是20世紀70年代末發展起來的一項現代生物、環境等領域中的新興技術。該技術是運用物理或者化學等方法，將游離的細胞或酶與固態的非溶性載體相結合，將其限制于有限的空間區域內，使其不溶于水但保持活性，并可反復和連續的使用。它主要包括固定化酶技術和固定化微生物技術。

固定化微生物技術與傳統的活性污泥法相比，存在著明顯的優勢，主要體現在：（1）生產工藝連續化和自動化；（2）污泥產量少，減輕了后期處理污泥的負擔，降低工程投資成本和造價；（3）生物密度高，有利于降解有毒有害物質；（4）耐受能力強且易于回收再利用，大多數載體材料市場價格低廉；（5）固液分離效果好，可純化和保持高效菌種；（6）不會造成環境二次污染；（7）微生物被固定后，細胞內相當于一個反應器，酶系保存完整。

1 固定化載體材料

1.1 固定化材料的性能要求

固定化小球載體材料的選擇是固定化微生物技術中的關鍵步驟之一。其要求成本低廉、易于制成各種形狀、抗沖擊能力強、性質穩定、對固定的微生物無毒、在常溫下固化快、傳質性能好、壽命長、小球的基質具有通透性，單位體積的載體固定的微生物的數量多等。

1.2 固定化材料的種類

固定化材質分為三大類：（1）有機高分子載體，分為天然高分子載體材料和合成有機高分子載體材料。其中天然高分子載體材料包括瓊脂、角又萊膠、海藻酸鈉、無煙煤、卡拉膠、海藻酸鈣、葡萄糖、纖維素、明膠、膠原蛋白等，合成有機高分子載體材料包括離子交換樹脂、塑料、聚丙烯酰銨、聚乙烯醇、光硬化樹脂、聚丙烯酸凝膠等。天然高分子材料具有無毒性、傳質性好、固定化微生物密度高等特點，但是其強度低、抗微生物分解能力較差。可以通過交聯劑對其進行穩定化處理。而有機高分子材料抗微生物分解性能好、強度高、性質穩定、對微生物無毒且價格低廉，因而具有很高的利用價值。但其載體聚合物網絡的形成條件比較劇烈，對微生物活性有較大影響。（2）無機載體材料，包括多孔陶珠、紅磚碎粒、砂粒、活性炭、玻璃、硅藻土等，無機載體材料具有對微生物無毒，耐酸耐堿，壽命長，機械強度大等優點。（3）復合載體材料，是將無機載體與有機載體材料相結合，以改進材料的性能。例如Lin等[1]利用海藻酸鈣凝膠聯合包埋固定黃孢原毛平革菌和粉沫活性炭，用于降解五氯酚（PCP）。實驗表明：復合固定化體系比單獨固定化體系更加有效地降解PCP，突出了出復合載體材料的優越性。

1.3 比較固定材料性能的實驗

熊振胡等人[2]采用包埋法分別以海藻酸鈉和PVA作為固定化蛋白核小藻菌微生物的載體，將制成的小球用于城市污水的脫氮除磷試驗中，實驗表明PVA作為城市污水脫氮除磷的固定化載體更為適合。

楊雪梅，張蘭英等[3]選用硅膠、活性炭、大孔樹脂三種載體，采用物理吸附法固定蛋白酶，三種固定小球分別對含高濃度蛋白質的淀粉黃漿廢水進行水解實驗。結果表明，活性炭對蛋白酶的固定率可達到61 .95 %，大孔樹脂37 .85 % ，硅膠20 .31 %。所以活性炭對蛋白酶的固定效果好。

2 固定化有機載體的制備方法

2.1 吸附法

吸附法是應用物理吸附或離子吸附將細胞固定在載體表面或內部，制成非水溶性小球。此方法操作簡單，對細胞的活性影響較小，但該法固定的微生物量一定，重復性和穩定性較差，同時載體與微生物的結合強度也不夠牢固，容易脫落。往往需要引入親水和疏水配位體制成載體衍生物。

2.2 包埋法

包埋法是通過沉淀作用、離子網絡作用、聚合作用或者改變溫度、PH、溶劑使細胞截留在不溶于水的多聚體化合物網絡空間中。同時也可保障底物的滲入和產物的滲出。包埋法可分為沉淀包埋法、離子網絡包埋法、高分子合成包埋法。該方法操作簡單，固定的微生物活性高，制成的小球強度高。此法已在多種廢水中做過實驗研究[4-5]。

2.3 交聯法

交聯法是使用雙功能或多功能的基團與細胞進行分子間進行交聯，連接成網狀結構。此法細胞間的結合強度高，物理和化學穩定性強，但是在交聯過程中酶的中心構造可能受到影響，且交聯劑的價格昂貴，故不常用。

2.4 共價結合法

共價結合法是利用固相支持物表面的反應基團與細胞表面功能團形成共價化學鍵，形成固定化微生物[6]。

2.5 聚集-交聯法

聚凝劑直接與細胞表面的反應基團發生反應形成聚集體，再加入一定量的交聯劑進行交聯，使彼此聯成立體網狀結構。此方法微生物濃度高，處理效果較好[6]。

2.6 無載體固定法

在形成微生物適宜的生存環境的過程中，絮凝顆粒形成，有利于微生物之間信息的的傳遞[7]，從而利用微生物之間的代謝協調作用來實現固定。該方法是一種新概念，與其他固定化方法比較，具有操作簡單，擴散阻力小，傳質效果好，固定過程中對細胞顆粒的整體活性影響較小等優勢。將在污水處理中得到廣泛的應用[8]。

以上各種制備固定化微生物的方法都有其各自的優點，目前根據實際的情況包埋與吸附法應用的最為廣泛，研究的也最多。固定化有機載體的制備主要采用包埋法。交聯法由于自身的原因沒有推廣，有待開發廉價的交聯劑。聚合-交聯法較其他單一固定化方法有巨大的潛力與優勢，必將在今后的環境保護中得到進一步的應用。無載體固定法因方法簡單在污水領域有一定的應用。

3 對固定化微生物技術的展望

近年來，固定化微生物技術以其顯著的優勢引起了人們普遍的關注。但將其從實驗室走向實際的廢水處理中還存在一定的難度，還有許多問題需要解決，主要有以下5個方面：（1）固定化微生物技術篩選的為單一的優勢菌種，具有專一性，但生活中的廢水是一個復雜的體系，單一的固定化微生物小球可能無法解決實際問題；（2）目前載體的成本較高、使用壽命短；（3）固定化載體內微生物的濃度無法測定，缺乏控制的動力學處理法及運行管理方式；（4）對無機材料與復合材料研究不夠，主要集中在有機方面；（5）反應器的設計不合理導致的運行管理費用高。但是隨著專家學者對此項技術的不斷深入的研究，此上的各類問題將一一解決，固定化微生物技術必將在廢水、廢氣、礦物、土壤中發揮越來越重要的作用。

探究固定化微生物技術:醫學院校生物技術專業本科生微生物學教學改革初探

[摘要] 醫學院校生物技術專業如何逐漸擺脫原有的以病原微生物為中心的醫學微生物教學模式束縛，應在教學內容、方法和手段等方面進行教學改革，利用醫學院校的特有資源建立特色鮮明的普通微生物學教學新模式，努力探索出一套科學、合理的微生物學教學體系對培養適應現代生命科學技術及市場發展需要的生物技術創新人才，具有重要意義。

[關鍵詞] 微生物學；教學改革；生物技術；醫學院校

21世紀是生命科學世紀，微生物學作為生命科學的重要學科之一，具有廣度的多交叉融合性和深度的多層次進展性，因而起著生長點的作用，成為溝通臨床醫學和基礎醫學的橋梁學科。如何圍繞微生物學知識體系的特點有效地提高其教學質量，充實和完善學生對這一學科的知識積累，使踏入生物學大門的學生對微生物有一個較整體和廣泛的了解，初步掌握涉及微生物形態、結構、功能、生理代謝、遺傳變異、生態分布、分類進化等方面的知識，為學習后續課程打下較為廣泛的知識基礎和開闊的視野，進一步提高學生的科學素質，成為微生物學教學的關鍵。

1 把握微生物學知識特點，提高教學質量

大連醫科大學生物技術專業以培養具有廣博而堅實的生物學基礎知識，掌握細胞工程、發酵工程、基因工程、酶工程基本理論、基本技能和工藝技術過程，受到現代生物技術應用開發研究的初步訓練，具有良好的科學素質和一定的創新能力，能在生物技術領域從事產業化工程設計、生產、管理和新技術研究、新產品開發，以生物醫學見長的高級生物技術專業應用型人才作為培養目標。基于此開展了如下工作：

1.1 教材的選擇

教材是教學的藍本、重要載體和溝通橋梁，是學生在學校獲得系統知識，進行學習的主要材料，也是教師進行教學的主要依據。一本的教材除了能夠系統闡述本學科的基本知識、基本理論和基本技能，幫助學生形成完整的知識體系外，還是學生對學習內容感興趣，產生主動學習愿望，主動探索、合作交流的重要前提。面對龐大的微生物學教學內容及有限的學時，選擇一本內容精煉、重點突出、脈絡清晰的教材具有重要的意義。通過專家充分討論，廣泛征求師生意見及參考相關院校的教學經驗，最終確定了適合大連醫科大學生物技術專業的微生物學教材，即全國教材——周德慶先生主編的《微生物學教程》（第2版）為基本教材，代替原來的《醫學微生物學》，該教材作為普通微生物基礎課教材，按照初學者的認知規律構建了一個牢固的“知識網絡”，有助于學生掌握微生物學的基本理論和基礎知識，了解學科的發展、熱點和問題，為今后的學習及工作實踐打下深厚基礎[1-2]。同時，推薦沈萍教授主編的《微生物學》作為參考書，鼓勵學生參閱一些國外生命科學教學用書，如Talaro等編撰的《Foundations in microbiology》、Lansing等編撰的《Microbiology》等，使學生廣泛的汲取相關專業知識，同時還可進一步提高專業外語水平。

1.2 突出重點和難點，擴大知識面

微生物學以微觀世界生物為研究對象，由于微生物種類繁多、形態微小、肉眼看不見，不易形成感性認識，而且微生物學理論具有相對獨立性，名詞概念新穎繁多，內容相對抽象，這就決定了微生物學的教學內容多且散亂，很多學生初次接觸這門知識反映“聽得懂、理不清、記不住”，學習有困難。因此，如何在學時少、內容多的情況下，使學生既弄懂教學重點，又提高學習興趣，是提高微生物學教學質量的關鍵。為此，充分發揮教師的主導作用十分重要[3]。實際教學過程中，教師主要向學生介紹要點和難點，特別要把涉及的名詞概念講述清楚，并在此基礎上要求學生閱讀教材內容，例如課上重點介紹革蘭陽性菌和陰性菌的結果特點，在此基礎上，由學生課后自己進行比較總結，熟悉染色的過程，進而得出不同的染色結果產生的基礎，這樣有利于培養學生的自學能力，創造獨立思考的空間，提高課堂吸收率，提高學習興趣。另外對于本科生，遵循注重知識點內涵的詮釋，也注重其外延拓展的原則，使學生既獲得現有教材知識，又開闊眼界，重點介紹成熟的為大家所公認的近期理論、技術，引導、啟發學生思考，培養學生對微生物學的興趣，擴展知識面。

1.3 注重知識的整體性，構建認知網絡

微生物學的特點之一是整個知識結架構的緊湊性，各章節間高度關聯，構成一個完整的知識體系。因此，在學生掌握基本概念、理論等抽象知識的基礎上，圍繞主線，展開橫向、縱向知識網，分析各部分知識在整個體系中的地位與作用，將會清晰呈現知識脈絡。例如“微生物的生長及其控制”一章，首先與學生共同從微生物的種類和特點、微生物的營養和培養基、微生物的營養類型、培養基的設計原則和方法、微生物的新陳代謝等不同層次和水平加以分析和認識，才能使學生對微生物的生長及其控制有正確的認識和理解。既有利于掌握重點、理解難點，強化對基本理論的系統、認識，又有益于啟發學生思維，指導學習，培養分析綜合的邏輯性、多維性、獨創性思維和判斷能力[4]。

2 重視實驗教學，提高教學質量

微生物學是理論與實驗并重的一門實踐性較強的課程，通過實驗課的訓練，使學生獲得細菌等微生物的感性認識，建立無菌觀念，掌握微生物實驗的基本操作技能，有利于鞏固微生物學理論課的內容，并能靈活運用所學知識指導生產實踐。因此，我教研室緊扣專業培養目標，對實驗內容和體系進行了優化，既保留了微生物實驗中傳統的革蘭染色等內容，又側重開設綜合性實驗，減少驗證性實驗；改善實驗安排，使分散的實驗有機地組合起來成為系列實驗，老師在每堂課前和課后都對實驗內容進行總結、分析和下次實驗布置。例如對糞便標本進行病原學鑒定，實驗包括培養基的制備和無菌操作，又涉及細菌形態學觀察、血清學實驗及生化鑒定等內容，各個實驗內容緊密銜接，使學生體會到微生物實驗技術是一個連續、系統的知識體系，各實驗之間有著潛在的聯系，也清楚的認識到前面實驗的成功與否將影響到以后實驗的進行，從而增強責任感，培養學生分析問題、解決問題的能力。這樣做點面結合，使學生既掌握了基本的細菌人工培養法等基本技術，又對細菌學實驗的基本流程有了總體的概念，有利于提高教學質量。

3 采用自學-討論-講解式教學法

俗話說：“授之以魚，不如授之以漁”，我教研室根據大學生自身和微生物學課程教學的特點，嘗試采用以“自學-討論-講解”為主的教學方式。

首先，教師根據各章節的重點和難點，每章給出1~3個思考題，讓學生在通讀教材的基礎上，結合參考書等資料，對問題進行準備。其次是課堂討論環節，以自學為基礎，充分調動每個學生的積極性，啟發學生開拓思路，加深對自學內容的消化理解，還可促進學生交流學習方法，提高表達能力。，在自學和討論基礎上的教師講解過程主要圍繞教學要求，突出重點，突破難點，有意識地引導學生學習一些學說、理論的提出、推演和完善過程，學習證明這些理論的實驗方法和思路，學習前人敢于提出問題、善于解決問題的創造性思維方法和客觀、嚴謹的科學作風[5]。例如，證明基因突變自發性和不對應性的Luria變量試驗、Newcombe涂布實驗及Lederberg影印平板培養法，介紹這些著名學者實驗設計之巧妙和方法創新之獨到，對培養學生的創新思維和科學精神，為將來從事科學研究打下基礎具有重要意義。

4 開展“微生物學自主實驗”，激發學習興趣，提高學生的綜合能力

激發學習興趣、培養創新能力、提高微生物學綜合素質，是每位微生物學任課教師應當深刻思考的問題。在幾年的教學積累中，我教研室嘗試了在已有實驗課的基礎上實施“微生物學自主實驗”，主要開展了：“酸奶中乳酸桿菌的分離、計數及鑒定”、“市售鮮牛奶中抗生素殘留的檢測及方法比較”、“健康及疾病狀態下腸道菌群的變化”、“植物提取物對抗生素相關性菌群失調的調整作用”等實驗。這些內容是游離于正常實驗教學計劃之外的，通過查閱文獻，學生們在輔導老師的指導下，設計實驗方案，利用周末等課余時間完成實驗，每周1~2次。這樣既賦予了學生課外活動專業特色，也增加了課程實踐的趣味性，避免了課程實踐在教學計劃和教材內容方面的局限性[6]。事實證明，學生對這種課外的實踐形式非常感興趣，而且投入了極大的熱情，大大激發了學生的科研興趣，給其提供了一個自己動手、展示創新性和才能的平臺，也提高了學生學習微生物學理論課的主動性和創造性，這對于讓學生系統地掌握微生物學知識并加以合理運用到實際生活學習中具有重要作用，同時提高了學生獨立分析問題和解決問題的能力，增強了團結協作精神，豐富了課外生活，有助于綜合素質的提高。通過對微生物的實際培養、觀察、分離和鑒定及應用，增強了學生嚴謹細致的科研精神，努力求索的積極態度。

以上教學方法的嘗試，符合 “三個面向”的素質教育為核心的教學目標，在重視知識傳授的基礎上，更注重了對學生能力的培養，提高了其綜合能力、分析能力和創造能力，體現了醫學院校生物技術專業的特點和優勢，能夠適應市場發展與競爭的需要，具有十分重要的現實意義。

探究固定化微生物技術:生物技術專業微生物學課程的實踐教學改革初探

摘要 微生物學是生物技術專業的一門專業基礎課，根據生物技術專業的培養目標，從教學內容、教學方式及考核方式等方面對微生物學課程進行實踐教學的一些探索，包括：優化整合教學內容，引入學科新熱點；將理論教學融入實踐，培養學生科研創新能力；改革考核方式，考查學生對知識的活學活用能力。

關鍵詞 生物技術專業；微生物學；實踐教學

2007年，教育部印發了關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程（質量工程）的通知，對高等學校的人才培養提出新的要求。因此，高等教育改革的質量工程在各高校不斷深入進行，目的是使學生具有良好的綜合素質。當前，生命科學以前所未有的深度和廣度迅速發展，它對生物相關專業人才提出扎實、復合創新及開拓型的培養要求。

微生物學是研究微生物及其生命活動規律和應用的學科，是生物學科中理論性和實驗性都很強的學科，實踐教學是不可或缺的重要教學環節[1]。隨著分子生物學、遺傳學等學科的迅速發展，微生物的研究方法已成為許多生物技術領域的基本技術和手段，其基本理論和應用研究在國際上一直是非常活躍的領域[2]。如何通過該課程幫助學生理解和鞏固知識，培養嚴肅認真的科學態度、求實創新的科學方法及綜合分析能力，鍛煉學生的動手能力，為專業奠定牢固的理論專業技術基礎，是微生物教學面臨的一項重要任務。

近年來，在總結前人經驗，并結合學生特點，以培養學生科研意識為目標，筆者對微生物學實踐教學改革進行了積極的探索，下面簡單介紹在生物技術專業微生物學實踐教學中的一些改革工作。

1 優化整合教學內容，及時引入新知識新熱點

微生物與生物化學、遺傳學、分子生物學、微生物育種學等課程在內容上相互交叉滲透，授課時間上有前有后，為避免與先修課程某些內容重復、又為后續課程留有余地，突出本課程的特有內容，必須對交叉內容進行優化整合。作為生命科學中最活躍的分支科學之一，一批新的微生物學科正孕育和形成，如微生物基因組學、微生物蛋白質組學、微生物代謝組學等。很多新技術、新方法如熒光PCR、生物芯片技術、生物信息學等在微生物學中廣泛應用，按照微生物學教材已不能掌握更多的新知識、新理論。因此，在保障教學內容的基礎性、系統性、完整性的前提下，向學生講授更多的有關科學前沿動態的知識，探索將課程中的經典理論和前沿科技發展有機地融合在一起，力求讓學生在有限的學時內系統掌握本門課程的基礎理論與實驗操作技能。實踐中的具體做法是：教師通過上網檢索的方法，廣泛收集有關外文教材和教輔資料，從中吸取精華，同時注重吸收國內重點大學在相關課程上的先進教學經驗，在講授過程中針對書上的興趣知識點進一步查閱該領域的近期進展，做到源于書本又高于書本。

比如在講到抗生素對細菌的作用時，引出2010年在全球多個地區出現的新德里金屬β內酰胺酶I型（NDM-1）超級細菌的案例，幫助學生更好地了解了抗生素在目前抗感染治療中的應用及目前國內外細菌對抗生素的耐藥現狀，部分興趣濃厚的學生在課外時間對目前國內大型醫院的抗生素臨床使用展開探究。

2 開展課后科研，將理論教學融入實踐，培養學

生科研創新能力

微生物學是一門與生活實踐有密切聯系的應用學科，教師在講述中要充分發揮微生物學與生活實踐有密切聯系的優勢，盡量多把生活、生產中一些與微生物生命活動有聯系的有趣實例引入到課堂中，進行剖析，用平時看得見的實例刺激學生的感官，激發、引導學生思維。比如在給學生講緒論中微生物的廣泛性時提到“微生物無處不在，但肉眼看不見、用手摸不著”，學生理解起來較為抽象。因此，在微生物大類形態及培養基內容結束之后，給學生出一道課外實驗題，請學生以實驗舉證“人類生活在微生物的海洋里”。各學生小組獨立選擇某一周圍環境，提交從該環境分離微生物的實驗方案，根據實驗方案進行實驗，并完成實驗報告。通過該課題的開展，幫助學生真正意義上理解微生物無處不在的涵義。

在理論教學結束原核微生物、真核微生物及病毒這三個章節之后，讓學生根據自己的興趣，自主通過查閱文獻、互聯網或超市貨架信息等方式，用1周左右時間考慮確定開發某一個微生物相關產品。在選定研究課題之后，教師再向學生詳細介紹科研文獻的檢索方法和檢索途徑，然后小組內部分工開展文獻調研、收集相關資料，并初步設計獲得既定的微生物產品的實驗方案，同時鼓勵學生在小組內和小組間展開學術交流，發表見解并互相補充。通過反復討論，在分析歸納的基礎上，通過方案的完善及修改，達成一致意見，并最終形成結論，以PPT的形式，由學生在課堂上作匯報交流。學生開展相關微生物產品的科研活動期間，指導教師旁聽并適時加以引導，既要防止學生討論偏離學習實際，又不能過多干預學生的思維。

在學生開展上述科研活動的過程中，微生物實驗室采取開放教學，積極支持學生實驗的進行，這一方面可以鞏固教學內容，充分調動學生的學習積極性和主觀能動性；另一方面教師發揮引導作用，解疑答難，進一步提高學生分析、綜合、研究、解決問題的能力。

3 完善考核機制，正確評估學生成績

建立一套適合實踐教學機制的考核方式，完善學生成績評定標準, 正確評價學生成績。

1）取消期中考試，代之以實踐成績，實踐環節成績由“人類生活在微生物的海洋里”的驗證實驗成績、微生物產品開發的書面報告成績及現場答辯成績三部分組成。實踐環節的設置可以讓學生自己主動學習，查閱資料，把教學引向課堂外，培養學生的科研意識及主動探究問題能力，

2）改革成績評定模式。打破長期以來將期末考試作為課程主要成績的評定模式，對學生成績進行綜合評定，即由平時成績（30%）、實踐環節成績（30%）及期末考試（40%）組成。其中平時成績可以由考勤、作業和課堂表現三部分組成。這種成績綜合評價機制不但可促使學生重視平時學習，而且有利于調動學生學習的主動性和創造性，有利于學生素質和能力的提高。

近年來，在過去幾屆學生的微生物學課程的教學過程中，理論教學深入透徹地講解微生物學理論，實踐教學模塊突出訓練學生的創造力和動手能力，致力于培養學生的科研意識。通過實踐教學的改革與研究，學生對微生物學課程的學習興趣更為濃厚了，普遍反應從實踐教學中學到了書本上學習不到的東西。課后科研活動的開展使學生的動手能力得到鍛煉的同時，也幫助學生對實驗室和實驗設備有了較為的認識，為大四年級的畢業論文課題研究及以后從事生物技術行業的研究工作奠定一定的實踐基礎。

探究固定化微生物技術:固定化微生物技術在印染廢水處理中的應用研究

摘?要 伴隨著我國經濟水平的迅速提升，紡織工業獲得了一個良好的發展平臺，排放工印染廢水的量呈現逐年增長的趨勢。如果沒有采取有效措施來對這些污水廢水進行及時的處理，將會破壞大自然水體生態系統的平衡，嚴重影響人們的居住環境。處理工業印染廢水的方式及措施是多種多樣的，一般有生物與物化等方式，其中采用生物方式進行處理的頻率是比較高的。但是由于染料的類型發生了非常復雜的改變，導致工業印染廢水處理難度系數的不斷提升，以往使用的生物法因為只能聚集少量的微生物，非常容易流失菌種，獲得的脫色率及水質都不是很理想，已經無法滿足工業印染廢水的標準排放要求。而固定化微生物技術能夠迅速聚集大量的微生物，發生反應的速度非常快，具有理想的穩定性及耐毒害能力，在處理過程中只丟失少量的微生物，這些優于傳統方式的特點讓固定化微生物技術在工業印染廢水的處理中得到了非常廣泛的應用。

關鍵詞 固定化微生物技術；概念；印染廢水特征；處理方式

1 固化微生物技術的概念

微生物固定化技術誕生于20世紀60年代，是固定化酶技術在發展中逐漸演變形成的一種高效的生物技術。這種技術是物理及化學措施的協助下，把處于游離狀態的細胞固定在預期規定的范圍之內，讓細胞聚集在一起，確保其具有很高的活性及反復利用的可能性，進而提升生物系統整體的適應及處理能力。采用這種技術來對廢水進行處理，在處理反應器里中可以獲得聚集量比較高的微生物，能夠迅速產生反應，同時還可以有效避免污泥處理之后再次發生污染。在這種技術形式下，可以將具有優勢的菌種充分聚集起來，營造一個優異的微環境，促進微生物獲得更快更好的繁殖；而且能夠同時施行硝化與反硝化，兩個過程并不會發生沖突，生物獲得理想的脫氮速率，整體效率非常高。微生物固定化技術具有很強的抗沖擊、抗毒作用，在復雜的廢水成分中呈現良好的適應性。

2 印染廢水的特征

印染廢水是一種非常難以進行降解的工業廢水，其水質及水量存在的不定性因素非常多，隨時都可能發生巨大的改變，水質的構成成分比較復雜，含有高濃度的有機污染物。這種工業廢水的色度深，pH值十分高，只存在較低的可生化性。目前印染廢水是我國水質及水環境污染的重要元素，各種各樣有害物質包含在其復雜的水質中，對常規生物的生長繁殖，甚至生存產生了非常消極的影響。其中印染廢水的色度問題是最難解決的，與標準排放要求之間還是存在著一定的距離。

3 印染廢水的固定化微生物處理方式

將固定混合脫色菌與固定化微生物技術有機融合起來，對工業印染廢水施行細致的處理，得出相關的數據顯示，兩者結合使用可以獲得非常理想的效果，印染廢水在處理之后可以獲得85.15%的脫色率。以下是及種固定化微生物處理工業印染廢水的有效方式。

3.1 選擇使用海藻酸鈉的處理方式

在這種方式中，使用海藻酸鈉將白腐真菌F29固定在限定的范圍之內。然后把海藻酸鈉分別放入三個具有差異性的生物反應器里，觀察其反映在偶氮染料Orange上的作用情況，測定并記錄脫色獲得的效果。經過較長一段時間的觀察及記錄可以知道，這三個差異性生物反應器全部都能夠獲得理想的脫色效果，脫色能力具有高效穩定的特點，最終的脫色率都超過95%。

3.2 選擇使用聚集-交聯固定法和吸附法

在這種方式中，PSB即紫色非硫光合細菌混合菌體將會被固定在限定的區域之內，實現含酚廢水及工業印染廢水滿足標準排放要求的目的。紫色非硫光合細菌混合菌體如果處于厭氧及光照環境中，會非常容易被表面多孔、粗糙、具有很強吸附能力的載體所吸引，從而依附在載體上，例如沸石、石英砂、活性炭等。紫色非硫光合細菌混合菌體不會被強度較大的水力沖刷掉，可以獲得的脫色率范圍在81%至97.8%之間，CODcr去除率則處于52%與75.6%之間。若聚集-交聯固定的紫色非硫光合細菌混合菌體得到解毒活化，將會有效提高酶的活性，脫氫酶的活力將會超過自然細胞一倍以上，脫色的速度提升30%。

3.3 選擇施行印染廢水脫色實驗研究

這種脫色實驗研究方式主要采用聚乙烯醇來將混合細菌細胞固定在限定的區域之內。實驗得出的相關數據及結果顯示，和自然細胞進行比較，混合細菌細胞在被固定之后，針對工業印染廢水的脫色活性來說，最理想的溫度應該維持在30℃至40℃，pH的值則等于7.0。但是當pH的值在6.0至8.0之間，溫度在25℃至40℃之間，將會獲得較高水平的脫色活性，熱穩定性也得到顯著提升。在持續一個月時間的試驗研究里，水力停留的時間在不超過三個小時的時候，脫色率將會保持在70%至80%之間，滿足了廢水處理的標準要求，具有非常高的應用價值。

3.4 選擇使用包埋固定化微生物的方式

瓊脂作為包埋物，把蠟狀芽孢桿菌包埋起來施行酸性紅B的脫色實驗分析研究，當進水的濃度為42.1 mg/L的時候，可以獲得87%的平均脫色率。

3.5 選擇使用深海錳結核的方式

深海錳結核作為固定化載體處理工業印染廢水的時候，HRT值等于100小時，可以獲得90%的脫色率，80%的COD清除率。這種處理形式方法的有效壽命要比無菌體等量活性炭方式長，使用纖維掛條作為固定化載體將脫色菌固定在限定范圍之內，對工業印染廢水進行處理，獲得的效果和使用同樣接種量無載體的游離菌液處理方式是一樣的，都能滿足標準的排放要求，處理廢水使用的時間少于處理游離菌液使用的時間。使用核桃殼顆粒固定優勢菌模擬方式處理印染廢水，并檢測獲得實際水樣的數據，發現水質的COD消除率是94.5%，濃度低于160 mg/L，脫色率是99.3%，色度小于5倍。

4 結束語

固定化微生物技術是一種在人工強化作用下，持續提升微生物反應能力的印染廢水處理方式，在這種方式下，能夠獲得令人滿意的水質，緩解了我國近幾年來水體生態系統所承受的污染壓力，同時也有效的改善了人們的生活環境。本文通過闡述固定化微生物技術的改概念，分析印染廢水的水質特征，提出固定化微生物技術在印染廢水處理中的若干種有效應用形式，希望能夠給予廢水處理工作者一些工作上的借鑒或幫助，為改善我國水質環境貢獻一份微薄的力量。