摘要:固定化微生物技術利用物理或化學手段將具有特定生理功能的游離微生物固定于載體材料內部或表面，并加以有效利用。該技術具有微生物活性高、單位空間微生物密度高、耐受性好、抗沖擊負荷能力強、處理效率高等優點，目前已被廣泛應用于廢水處理。綜述了固定化載體、固定化方法、固定化裝置，闡述了固定化微生物技術對廢水中重金屬、有機污染物及氨氮的去除機制，并展望了固定化微生物技術的發展趨勢，為固定化微生物技術在廢水領域的普遍應用提供了指導。

固定化微生物技術的研究始于1959年，HAT-TORI等首次將大腸桿菌固定在樹脂載體上實現大腸桿菌的固定化。它是在固定化酶的基礎上發展起來的，目前固定化微生物技術的研究和應用已趨于成熟。固定化微生物技術是利用物理或化學手段將游離微生物限定在特定區域內，使其高濃度密集、保持較高生物活性且可持續使用的一種新型生物工程技術。固定化微生物技術可將選定的高效優勢菌屬固定在載體上，使該菌屬在特定處理系統中具有活性高、專一性強、耐受性強(如pH、溫度、有毒有害物質)、處理效果穩定、有毒有害物質去除速率快和固液分離效果好等優點。同時，固定化微生物技術還可以將混合菌屬集于同一載體，使混合菌屬協同處理污染物。此外，該技術還促使處理工藝的運營管理簡單化、處理設備小型化以及反應過程的可控制化。正是由于這些獨特的優勢，固定化微生物技術現已廣泛應用于環境修復、食品工業、化學分析、能源開發、醫學和制藥等多種領域，并且已在廢水領域中的重金屬去除、有機污染物降解、脫氮等方面取得重大進展。本研究綜述了固定化載體、固定化方法和固定化裝置，比較了不同固定化載體、方法，探討了固定化微生物在重金屬、有機污染物及氨氮等廢水處理中的去除機制，并展望了固定化微生物技術的發展前景，以期為實現固定化微生物技術的實用化、工業化提供參考。

1固定化載體

固定化載體種類繁多，選擇理想的載體材料對固定化微生物的應用很關鍵，需要考慮載體對固定化微生物的機械強度、傳質性能、彈性、成球難易程度及其生物毒性等方面的影響。理想的載體材料應具備以下特點：(1)生物相容性良好、不易被生物分解及無生物毒害性;(2)機械強度高、傳質快、易成球、多孔且比表面積大等物理性質;(3)價格低廉、使用壽命長、存在可引入配基的官能團。就目前而言，固定化微生物技術采用的載體材料主要由3大類組成：有機載體、無機載體和新型復合載體。

1.1有機載體

1.1.1天然有機高分子載體

這類載體包括海藻酸鈉(SA)、甲殼素、殼聚糖、瓊脂、卡拉膠、骨膠原以及天然多糖、蛋白質和植物纖維類物質等。它們對微生物無毒害作用且傳質性能良好，但存在機械性能低、微生物流失大、抗微生物分解性能差等缺陷。如SA的凝膠結構會被溶液中高濃度的K+、Mg2+或其他金屬離子以及磷酸鹽破壞;甲殼素、殼聚糖及瓊脂的機械強度和比表面積均較小。

1.1.2人工合成有機高分子聚合物載體

聚乙二醇、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚氨酯泡沫、聚羥基丁酸酯(PHB)、光聚合樹脂、羧甲基纖維素和硅膠等均屬于人工合成有機高分子聚合物，其中PVA在國內外的研究中較廣泛。該類載體大多具有機械強度高、化學穩定性好、抗微生物分解性強、對微生物無毒害作用和價格低廉等優點，但PVA因其黏性和水溶脹性大而對固定化載體的制備產生附聚作用。PAM對微生物有毒害作用，使微生物活性降低且不易成型，因而得不到廣泛應用。

1.2無機載體

無機載體種類較多，如活性炭(AC)、石英砂、沸石、硅藻土、多孔陶珠、微孔玻璃、泡沫金屬等。其優點在于機械強度高、傳質性能好、耐酸堿性、制備簡單、使用經濟、多孔、通透性好、比表面積大，能較好地吸附微生物且有利于氧氣、底物、代謝產物的擴散，不毒害微生物。存在的缺點是微生物易流化、吸附量有限且易脫落。

1.3新型復合載體

新型復合載體主要包括新型載體和多種傳統載體的復合。新型復合載體將各種載體的特長集于一體，優化了原有載體，為固定化微生物技術開拓了更廣闊的應用前景。

新型載體可以通過改性載體材料表面基團或孔結構得到特定性能的載體。如LIU等采用聚乙烯亞胺和戊二醛處理纖維材料，制得改性固定化載體，并用其固定釀酒酵母，發現這種固定化載體在木薯的糖化和發酵過程中對淀粉的利用率明顯高于游離菌，并可長期、有效地生產乙醇。VERMA等對絲瓜瓤固定化黃孢原毛平革菌進行酸化處理，實驗表明，這種處理改進了生物質的還原能力;對生物質的表面進行了清理，為Cr(Ⅵ)的吸附提供更多的活性位點;增加了表面功能基團的數量，從而提高了Cr(Ⅵ)的去除效果。

磁性載體材料也屬于新型載體的一種，在環境工程領域中的應用頗多。IVANOVA等將磁性納米顆粒分別與SA、殼聚糖及纖維素結合組成新的固定化載體，并對酵母細胞進行固定化，研究表明，這些磁性載體固定化的酵母細胞不僅顯著提高了乙醇的成產量，而且其性能穩定可長期保存。LIN等采用磁性Fe3O4殼聚糖載體制備了可去除NOX的固定化還原菌，大大改進了目標微生物的生物還原性。張斌等以微磁載體技術為機體，成功研制除了可固定化活性污泥微生物的多孔磁性聚苯乙烯載體，并提高了目標微生物對氨氮和有機污染物的去除效果。

有機載體與無機載體組建為多功能復合載體的研究也較常見。李婷等利用PVA-SA-PHB-AC組成復合載體固定化間甲酚降解菌，發現經吸附改性的載體對廢水中間甲酚的耐受能力更高，可實現更寬濃度范圍的高效降解，且可長期穩定使用。BAO等研究了SA/AC復合材料固定化石油烴降解菌的性能，發現在同等條件下，與游離菌相比，該固定化菌不僅活性高，還明顯提高了重油的生物降解率(高出游離菌的33%)。BRYASKOVA等采用PVA/正硅酸乙酯(TEOS)固定化皮狀絲孢酵母，GEORGIEVA等用PVA/TEOS/3-巰丙基三乙氧基硅烷(MPTEOS)混合載體固定化皮狀絲孢酵母，這種固定化載體不是將各載體材料簡單混合，而是PVA的羥基與有機烷氧基硅烷(TEOS、MPTEOS)的硅烷醇基形成很強的氫鍵，MPTEOS為固定化微生物提供了額外的吸附位點，使載體的機械強度更高。

楊玖坡等總結了不同載體材料對微生物的固定化效果，結果見表1。

表1不同載體材料對微生物的固定化效果

2固定化方法

2.1吸附法

吸附法是利用載體材料的物理性質(如黏附力、表面張力等)或微生物與載體之間的作用力(如范德華力、氫鍵及靜電引力)將微生物吸附在載體上，從而實現微生物固定化的方法。該方法又叫載體結合法，可分為物理吸附法、離子結合法、共價結合法和生物特異性吸附法，廢水處理系統中主要采用物理吸附法。該方法的優點是制備簡單、條件溫和、對微生物活性影響小、載體可重復利用，但是微生物的固定化數量有限、微生物與載體間的結合牢固性差、抗沖擊負荷能力弱、反應穩定性差。

2.2包埋法

包埋法是利用載體材料的特殊性能將微生物束縛在凝膠的微小格子、微膠囊內或包埋于半透明的多孔性聚合物或膜載體內部。微生物所需的底物和氧氣可通過凝膠網格空隙滲入載體內，其代謝產物可擴散至載體外。常見的包埋法包括凝膠包埋法、微膠囊法和纖維包埋法。該方法具有操作簡單、固定化顆粒強度高、對微生物影響小、微生物流失少、微生物裝載容量大等優點，因而成為目前研究應用頻率最高、最成熟的固定化方法。但是該方法空間位阻大，會在一定程度上不利于底物和溶解氧的擴散傳遞，使固定化顆粒凝膠中心區域形成死區，導致凝膠顆粒內外不能得到有效的疏通。因此，該方法不適于處理含大量纖維素、蛋白質、脂類等大分子底物的廢水。

2.3交聯法

交聯法又名無載體固定化微生物方法，是通過帶有兩個或兩個以上官能團的試劑與微生物表面的氨基、羥基、巰基、咪唑基等基團共價結合進行交聯，使微生物菌體間形成“生物網”結構。該方法結合強度高、穩定性好，但反應激烈，微生物活性損失大且交聯劑昂貴。常用的交聯劑有戊二醛、氰胺、雙重氮聯苯胺、甲苯二異氰酸酯、乙醇二異氰酸酯等。

除以上3種常用方法外，固定化微生物方法還包括介質截留固定化法、膜截留固定化法和自身固定化法等。介質截留法可以利用介質孔徑的選擇性有效地控制微生物的密集度及其底物和產物的擴散，從而使微生物與基質充分接觸、反應;膜截留固定化是通過半透膜、超濾膜和中空纖維膜等進行部分截留;自身固定化，即細胞間自交聯固定化，是在適宜條件及處理裝置的條件下，利用微生物自身的絮凝作用進行固定化微生物，所需固定化時間長、受環境影響因素大。

2.4復合固定化法

復合固定化法是將兩種或兩種以上的固定化方法聯合應用的改進方法，使微生物系統活性更高、單位密集度更高、菌體流失更少、耐受能力更強、機械穩定性和生化穩定性更高，具有單一固定化方法無可比擬的性能和處理效果，這與固定化載體材料的“高分子效應”對微生物的保護作用不無關系。該方法可根據廢水的實際情況選擇性能優良、價格低廉的復合固定化載體以及經濟合理、操作簡單的組合固定化工藝。

2.4.1吸附—包埋法

吸附—包埋法是利用吸附劑-包埋劑復合載體的吸附和包埋雙重效果固定化微生物，大多是先將微生物吸附在載體上，再對其進行包埋的過程。

2.4.2包埋—交聯法

包埋—交聯法在保證微生物密集度高且不易流失的前提下加強固定化微生物的機械穩定性及抗沖擊負荷能力，提高微生物系統處理污染物的能力。運用該方法時應嚴格控制交聯劑的用量及其與微生物的接觸時間，從而減小交聯劑對微生物活性的損傷。已有研究者用PVA-SA為包埋載體，CaCl2-硼酸溶液為交聯劑制得固定化微生物，并在含重金屬和有機污染物的廢水中取得顯著效果。DINH等用同樣的載體包埋微生物，但以Na2SO4溶液對其進行交聯，這不但保留了較高的微生物活性，而且具有良好的總碳去除性能。

2.4.3聚集—交聯法

聚集—交聯法是先利用凝聚劑將微生物聚凝為微生物聚集體，然后在交聯劑的作用下形成性能穩定、微生物密集的立體網狀結構。

2.4.4吸附—包埋—交聯法

吸附—包埋—交聯法形成的復合固定化微生物系統會比原有系統及兩種固定化方法相結合的系統更強、穩定性更高、處理效果更好。因此，對該方法的研究探討會日益增加。該方法常用的順序是先將吸附劑與微生物混合吸附，然后將包埋劑加入上述混合液中進行包埋，最后將吸附—包埋后的混合溶液滴入交聯劑中進行硬化交聯，最終制得固定化微生物。已有研究者將這種復合固定化方法應用于地下水中三氯乙烷的去除，發現這種固定化厭氧菌在厭氧條件下不僅能有效地降解三氯乙烷，還可重復利用。YANG等采用吸附—交聯—包埋法固定化Cr(Ⅵ)還原菌，其不僅對Cr(Ⅵ)有較高的耐受性，還能高效還原廢水中Cr(Ⅵ)，此固定化過程以PVA-SA-AC-硅藻土為固定化載體，CaCl2-硼酸溶液為交聯劑。魏大鵬等以PVA-SA為包埋劑，二氧化硅為吸附劑，CaCl2-硼酸溶液為交聯劑，對復合菌進行固定化，發現這種固定化小球載菌量高，并對水體中的氨氮和亞硝酸鹽氮具有極高的降解效率。

3固定化裝置

大多數研究實驗中，固定化微生物的制備是利用注射器手動將黏性聚合溶液滴制成固定化小球，這種技術雖簡單，但最大的缺陷是固定化小球的制備速率低，此外這還是一項繁瑣的工作。為了克服這些缺點，下面闡述了3種固定化裝置：(1)目前有一種可將海藻酸鹽溶液和內部電極合并為靜電荷的設備，能增強海藻酸鹽溶液單分子散性，且不影響微生物細胞活性，并能在重力作用下生產固定化微球(見圖1(a)，由DEBASHAN等改進);(2)另外一種自動化工序可用于實驗室范圍所需的固定化量，并具有高效低耗、經濟適用、易產業化、運行管理容易等特點，這種工序的基本設備包括蠕動泵、輸液管、注射器等(見圖1(b));(3)為了滿足大型廢水的處理效果，需要長時間大規模生產固定化微生物小球，此時多噴嘴包埋/固定化系統誕生了，它是以上層流射分裂技術為基礎進行設計的，以1～15mL/min的速率在無菌固定化裝置中連續生產不同直徑(250～1000μm)的固定化小球，可用于不同類型的海藻酸鹽溶液固定微生物，噴射出形態規則的固定化小球(見圖1(c)，由BASHAN等改進)。

4固定化微生物處理廢水中污染物的機制

目前已有大量研究表明，固定化微生物技術對受污染水體中的重金屬、有機污染物以及氨氮的去除均能取得較好的效果，并且用于廢水處理后的固定化微生物可多次重復使用，實現廢水的資源化利用(見圖2)。

圖2固定化微生物用于廢水處理的流程示意圖

根據前期研究和文獻參考，微生物對重金屬/有機污染物的去除機制主要見圖3。

圖3微生物對重金屬/有機污染物的去除機制

4.1固定化微生物對重金屬的去除機制

眾多研究表明，固定化微生物對重金屬有較好的去除效果，其去除重金屬的機制主要包括：固定化載體表面對重金屬離子的吸附作用、重金屬離子向固定化載體內部的擴散傳質作用、微生物對重金屬的吸附作用、微生物離子對重金屬離子的離子交換作用等。總的來說，重金屬是由固定化載體和微生物聯合去除的。

4.1.1固定化載體對重金屬的去除

固定化載體對重金屬的吸附屬于非活體吸附，是利用其表面的功能基團(如羥基、羧基、氨基、羰基、硫醇基、磷酰基、巰基等)與重金屬離子形成離子鍵或共價鍵，進行非特異性結合，這種吸附作用會在短時間內達到飽和。有研究表明，固定化載體表面的基團在重金屬的吸附過程中起重要作用。它可以通過靜電吸附、表面絡合、重金屬離子與吸附位點的配位、螯合等作用吸附重金屬，其中物理吸附占主要部分。

固定化載體不僅可以吸附重金屬，還可以吸附有機污染物、氨氮等，它們的去除機制存在相似之處，但是吸附能力存在差異。這與載體的物理化學性質有關，如表面形狀、表面電極、電荷密度、孔隙度、比表面積及表面功能基團的種類和數量等。大多數研究采用多孔載體，這是因為它不僅為微生物提供適宜生存的微環境，還為污染物較易擴散至載體內部提供便利渠道。此外，有些載體材料具有一些特殊性質，這種特殊性質能進一步提高污染物的去除效果，如TiO2具有光催化性，它能促進固定化微生物對污染物的進一步去除。

4.1.2微生物對重金屬的去除

微生物對重金屬的吸附與自身的形態結構、生理特征和代謝活性密切相關，此過程需要微生物新陳代謝提供能量，且部分吸附具有特異性，只對某一種或某一類化學性質、離子結構相似的重金屬元素進行吸附。微生物對重金屬的作用由兩部分組成：(1)微生物本身對重金屬的吸附和轉化。大多數微生物是由多糖(如葡聚糖、甲殼素)、蛋白和脂類組成的，其表面帶有陰離子功能基團(如羰基、羧基)，致使微生物在溶液中帶負電荷，可直接將重金屬離子固定在微生物細胞表面。被吸附的重金屬離子可以通過離子交換、主動運輸、載體協助運輸穿過細胞膜進入細胞質中，與某些化學基團結合并在胞內進行富集，或是在微生物胞內酶的作用下將重金屬從一種狀態氧化還原為另一種狀態。(2)微生物的代謝產物也可以吸附和轉化重金屬。微生物的代謝產物(如胞外蛋白)是其在生長過程及外界環境影響的條件下產生的，它可以與重金屬離子進行絡合反應從而降低溶液中的重金屬水平。例如金屬硫蛋白含有大量的半胱氨酸，可以快速、定向結合重金屬離子。這種結合重金屬離子的方式不僅消除了傳質限制，加快反應速率，而且還減少重金屬離子對微生物的毒害性。SANGHI等在研究固定化黃孢原毛平革菌去除Cd(Ⅱ)時，Cd(Ⅱ)與真菌分泌蛋白上的硫醇基形成CdS納米顆粒或Cd—S—R絡合物。此外，微生物產生的胞外多糖由于具有高度金屬鍵合能力，它在去除重金屬的過程中也發揮著重要作用。微生物的代謝產物還可以通過改變水溶液的特性使重金屬發生轉化，如使重金屬以碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽及氫氧化物的形式沉積在固定化微生物上。這些吸附在微生物表面的重金屬還可以被回收利用，這對貴重稀有金屬的回收意義重大。同時，這也為固定化微生物技術的再生性應用奠定了基礎。

不同環境吸附條件下，固定化微生物吸附重金屬的機制不同，這與固定化載體材料、固定化方法、固定化條件及固定化微生物的穩定性等因素有關。同種固定化微生物對不同種類的重金屬離子吸附能力也不同，這與重金屬離子的物理化學性質有關，如原子序數、原子半徑、原子量、電極電荷、重金屬離子與吸附劑表面功能基團的結合形式等。這些重金屬離子也在一定程度上影響了微生物的吸附機制。

4.2固定化微生物對有機污染物的去除機制

4.2.1固定化載體對有機污染物的去除

固定化載體對有機污染物的吸附作用不同于重金屬，多數以分子形式進行物理吸附。這種吸附形式也是固定化載體同時處理重金屬和有機污染物的復合廢水時，高濃度重金屬不影響有機污染物吸附的原因。但也有載體對有機污染物進行化學吸附。IQBAL等發現，固定化黃孢原毛平革菌的絲瓜瓤載體對活性染料的吸附不僅有物理吸附還有化學吸附。

另外，固定化載體在一定程度上阻礙并減少了有毒物質對微生物的危害，使微生物保持原有的活性，從而達到較好的生物降解效果。周定等發現，固定化微生物的活性隨廢水中酚負荷的增加而增大，這說明微生物在固定化載體內不斷增殖。

4.2.2微生物對有機污染物的去除

微生物可以攝取吸附在載體和自身表面的有機污染物，將其作為供自身生長代謝的碳源和能源。WASI等研究證明，固定化熒光假單胞菌利用六六六(BHC)作為碳源供自身內源呼吸，不僅增強了新陳代謝能力，還提高了BHC的降解效率。李婧等利用固定化多環芳烴降解菌去除芘時同樣也發現，降解菌利用芘進行自我代謝。

微生物的生物降解作用是固定化微生物去除有機污染物過程中最為重要的機制。研究表明，與生物降解相比，蒸發、吸附及其他菌種對有機污染物的還原均可忽略不計。這種降解是在相應酶系統條件下進行的酶促反應，將有機污染物催化氧化為低毒小分子化合物。CHAMPAGNE等在研究固定化漆酶對染料的脫色和脫毒作用時發現，染料的脫色基本上都是通過酶的降解來完成的，且與漆酶的活性有著密切的關聯性。而白腐真菌對有機污染物的降解依靠胞外酶的催化氧化，這種胞外降解系統更易去除有機污染物，當受到污染物刺激時，微生物發生應激反應，并在分子氧的參與下，使胞外的乙二醛氧化酶和胞內的葡萄糖酶產生H2O2，隨后過氧化物酶被激活，啟動酶的循環反應。被分泌到胞外的木質素過氧化物酶和錳過氧化物酶以H2O2為最初氧化底物進行一系列的自由基鏈反應，這種反應具有高度非特異性和無立體選擇性，故對眾多污染物呈現廣譜生物降解性。此外，白腐真菌降解系統中的漆酶、還原酶、蛋白酶、甲基化酶等對有機污物的降解也發揮著重要作用。

固定化載體與微生物對有機污染物的作用不是獨自存在的而是相結合的。MALEKI等采用絲瓜瓤固定化真養產堿桿菌降解苯酚和對硝基酚，發現這種降解過程是在物理吸附和生物降解的協同作用下完成的。也有研究者提出有機污染物的其他降解機制。劉紅等在研究生物AC降解2，4-二氯酚(2，4-DCP)時發現，2，4-DCP的去除機制除了AC吸附、生物降解，還有AC對2，4-DCP的氧化降解。這種氧化降解可能源于暴露在空氣中的AC吸附了大量氧氣。WU等利用固定化假單胞菌好氧代謝硝基苯的過程包括氧化途徑和部分還原途徑，而光降解有機污染物的機制基于光照后產生的活性氧化物(如羥基自由基(˙OH))。有研究證明，在氯酚的降解過程中，˙OH是最重要的氧化劑，加速并提高了氯酚的降解效果。

另外，固定化混合菌技術也被應用于去除有機污染物，這可能是固定化微生物技術將來的主要發展方向。DEBASHAN等研究了混合固定化藻類和細菌對有機污染物的去除，并闡述了其在實際中的應用。SEKARAN等也采用這種技術降解有機污染物，發現有機污染物的降解是細菌和海藻共同代謝的結果而非吸附作用，其機制在于細菌和海藻在制革廢水中形成互利共生關系，細菌將有機污染物降解為簡單化合物，為藻類提供所需的碳源和能源，而藻類原位產生光合氧，供異養菌礦化有機污染物。

總的來說，固定化微生物去除有機污染物的過程包括：(1)有機污染物被吸附在固定化載體和生長在固定化載體表面的微生物上，然后部分有機污染物穿過生物膜被轉移到微生物細胞內部，被酶降解;部分有機污染物在胞外酶的作用下分解。(2)大多數有機污染物擴散至固定化微生物的內部空間，使微生物降解在該空間中進行。(3)降解產物擴散至外界溶液中。(4)載體表面的有機污染物濃度降低，致使載體內外形成濃度差，促進廢水中有機污染物向載體表面擴散，促進降解作用。

4.3固定化微生物對氨氮的去除機制

固定化微生物利用固定化載體的內部腔體結構對氧氣擴散的影響，形成由內至外的厭氧區、缺氧區和好氧區，載體外層適宜硝化菌生長，而多數反硝化菌為兼性菌生長在載體中間，從而實現同步硝化反硝化脫氮的目的。氨氧化菌(AOB)和亞硝酸鹽氧化菌(NOB)均屬于硝化菌，硝化作用包括兩個步驟：(1)氨被AOB快速氧化為亞硝酸鹽(見式(1));(2)亞硝酸鹽被NOB氧化為硝酸鹽(見式(2))。反硝化作用是硝酸鹽、亞硝酸鹽被反硝化菌異化還原為N2或N2O的過程。

固定化微生物技術在氨氮廢水治理中的應用也日漸增多。許多研究證明，固定化微生物能獲得很好的脫氮效果。周珊等將硝化菌、亞硝化菌和反硝化菌共同固定于竹炭載體中，并研究其對氨氮的去除效果，實驗表明，竹炭固定化微生物是在竹炭吸附和微生物降解的協同作用下進行脫氮的，其氨氮去除量相對于單獨竹炭吸附明顯提高。葉正芳等采用自制大孔功能化載體FPU固定化氨氧化細菌，并成功地用于處理高濃度有機污染物和高氨氮污水，使固定化載體集好氧、兼性及厭氧菌為一體，從而實現氨氮和總氮的同時降低，總氮和總碳的同時去除。

5結語與展望

固定化微生物技術以其自身的巨大優勢在廢水處理領域中引起普遍的關注，但目前尚處于實驗室水平，要實現由室內模擬階段進入實際工程應用，還需在以下方面取得突破：(1)篩選對特定污染物去除效率高、耐受能力強的微生物，加強極端微生物的研究，或充分利用復合菌群;(2)研發新型的耐用廉價、強度高、傳質好、性能穩定、環境友好型復合固定化載體;(3)尋找操作簡便、合理經濟的復合固定化方法;(4)研究開發高效固定化微生物反應器，在反應器中構建混合菌群組成的復合固定化微環境，形成多種微生物協同作用的處理系統;(5)開發可批量生產的固定化微生物制備裝置;(6)研究對固定化微生物無破壞性、效率高的洗脫劑，促進再生技術的發展;(7)深入研究和探討固定化微生物去除污染物的作用機制。

上述問題的解決和改進，不僅能拓寬固定化微生物技術的適用范圍，還能提高其同時處理多種污染物的效率，固定化微生物技術必將在實際廢水處理領域得到更普遍的應用。