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從固定化菌體和自由菌體對(duì)不同濃度活性黑5的脫色率對(duì)比可知，固定化菌體對(duì)高濃度染料的耐受能力明顯高于自由菌體。當(dāng)染料濃度大于200 mg/L時(shí)，固定化菌體對(duì)染料的48 h脫色率依然達(dá)到90%以上，而自由菌體則在80%以下；且在24 h時(shí)，固定化顆粒對(duì)活性黑5的脫色率就可達(dá)到80%左右，明顯高于自由菌體的脫色水平。這說(shuō)明，菌體是否被固定化對(duì)低濃度染料的脫色沒(méi)有明顯差異，而固定化菌體對(duì)高濃度染料的脫色具有一定優(yōu)勢(shì)，這是由于高濃度染料及其中間產(chǎn)物苯胺類物質(zhì)的毒性對(duì)固定化菌株的影響較小，使其能夠在毒性相對(duì)較小的微環(huán)境下生長(zhǎng)并對(duì)底物進(jìn)行利用。

2.5固定化顆粒重復(fù)利用實(shí)驗(yàn)

將在染料濃度50 mg/L的培養(yǎng)基中脫色24 h后的固定化顆粒取出，用無(wú)菌水沖洗數(shù)次，投加到相同濃度新的脫色培養(yǎng)基中，在相同條件下脫色24 h后，再重復(fù)操作3次，并測(cè)定每次的脫色率，固定化顆粒的重復(fù)利用情況見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，隨著固定化顆粒的重復(fù)利用，其對(duì)染料的脫色率逐漸增大，在第4次利用時(shí)脫色率進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，但某些小球開(kāi)始破裂，第5次脫色時(shí)部分小球出現(xiàn)溶脹現(xiàn)象。這說(shuō)明，重復(fù)脫色對(duì)固定化菌體來(lái)說(shuō)是一個(gè)馴化過(guò)程，菌體對(duì)染料逐漸適應(yīng)并能更好地利用染料作為底物進(jìn)行生長(zhǎng)代謝，但隨著重復(fù)脫色次數(shù)的增加，固定化顆粒內(nèi)部空間已不能滿足菌體生長(zhǎng)需要，導(dǎo)致顆粒溶解在脫色液中。因此，適當(dāng)增加小球機(jī)械強(qiáng)度可使其有效運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)中。

2.6固定化脫色菌應(yīng)用于染料廢水處理

2.6.1葡萄糖濃度對(duì)染料廢水處理的影響

在500 mL三角燒瓶中加入染料濃度為50 mg/L的染料廢水200 mL，其中碳源葡萄糖濃度分別為0 g/L、1 g/L、2 g/L、3 g/L，投加一定量固定化顆粒后，脫色反應(yīng)24 h，測(cè)定脫色率及COD去除率，結(jié)果如表3所示。

有葡萄糖作為碳源的染料廢水經(jīng)固定化顆粒處理后，COD均有一定的去除率，但隨著葡萄糖濃度升高，去除率則不斷下降，說(shuō)明菌體對(duì)外加碳源葡萄糖的利用程度有限。不加葡萄糖的染料廢水經(jīng)處理后COD反而增加，這說(shuō)明固定化顆粒在脫色過(guò)程中出現(xiàn)溶脹現(xiàn)象，向水中釋放大量的有機(jī)物質(zhì)。因此，為使COD去除率和脫色率均達(dá)到較理想的效果，應(yīng)使進(jìn)水葡萄糖濃度維持在1 g/L左右，且有利于保持固定化顆粒的機(jī)械強(qiáng)度。

2.6.2固定化菌體在厭氧反應(yīng)器中的生物強(qiáng)化

在普通厭氧反應(yīng)器中投加一定量固定化顆粒，反應(yīng)器體積為2 L，其中污泥為經(jīng)活性黑5馴化的厭氧污泥，染料廢水濃度為50 mg/L，葡萄糖濃度為1 g/L，并設(shè)置相同條件未投加固定化菌體的對(duì)照組，厭氧脫色24 h，測(cè)定脫色率，如圖5所示。

在反應(yīng)初始階段，固定化顆粒的強(qiáng)化作用表現(xiàn)不明顯，隨著反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，強(qiáng)化組和對(duì)照組的24 h脫色率相差8%左右，說(shuō)明固定化菌體在厭氧污泥反應(yīng)器內(nèi)有一定的強(qiáng)化作用，但這種強(qiáng)化作用并不十分明顯，這可能是由于固定化菌體不能迅速適應(yīng)染料廢水中的環(huán)境，且污泥中的其他微生物種類將其同化或與其競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)其生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生一定抑制作用。

3·結(jié)論

（1）正交試驗(yàn)結(jié)果表明，海藻酸鈣包埋法制備固定化顆粒的最優(yōu)條件為海藻酸鈉濃度3%，CaCl2濃度2%，菌體量與包埋劑量之比2：1。

（2）固定化顆粒在培養(yǎng)基中對(duì)活性黑5脫色比自由菌體具有更寬的適應(yīng)范圍，其最適pH為8左右，最適溫度在30℃，當(dāng)初始染料濃度為300 mg/L時(shí)，48 h脫色率達(dá)到90%以上。菌株經(jīng)固定化后具有耐堿性、耐低溫、可重復(fù)利用和染料濃度耐受極限高等特性，但在強(qiáng)堿性、高溫和重復(fù)利用5次后，小球的機(jī)械強(qiáng)度降低，出現(xiàn)溶脹現(xiàn)象。

（3）固定化菌體對(duì)以葡萄糖為外加碳源的染料廢水具有較好的脫色率和COD去除率，且濃度以1 g/L為宜，在厭氧污泥反應(yīng)器中投加固定化顆粒對(duì)染料去除效率有所提高。