电镀、矿山开采等行业产生大量的含铜废水,其中的Cu²⁺短时间内难以降解,对环境和人体健康造成影响。固定化微生物技术处理效率高、成本低廉,因此,本文对固定化气单胞菌小球组建的固定化微生物反应器处理含铜废水进行模拟研究。以聚乙烯醇3%、海藻酸钠1.8%、明胶0.5%为制备条件,得出此条件下固定化气单胞菌小球对Cu²⁺的吸附率为62.59%。通过扫描电镜分析,发现小球表面的褶皱以及内部的网状空隙都有利于微生物的生长,为固定化小球去除Cu²⁺提供必要基础。通过模拟组建固定化微生物反应器,以处理时间、Cu²⁺初始浓度、气单胞菌用量、营养物质浓度、曝气时间为单因素控制变量,进行固定化微生物反应器处理含铜废水的实验研究。结果表明反应器最佳吸附时间为6h、Cu²⁺初始浓度120mg/L、气单胞菌20g/L、营养物质浓度80g/L、曝气时间为1h,可实现对Cu²⁺的最优处理效果。吸附动力学分析表明,Cu²⁺与固定化微生物反应器中的固定化气单胞菌小球接触,进而与褶皱充分接触,通过表面孔隙进入小球内部,通过小扩散作用,与气单胞菌进行充分的接触,降低废水中Cu²⁺含量。固定化微生物反应器吸附是多层吸附。同时,随着反应器中固定化气单胞菌小球的增加,反应器处理含铜废水的效果会更好。经过对Cu²⁺的吸附-解吸迟滞性进行分析,Cu²⁺具有一定的解吸迟滞性,但是其影响较小,表明反应器中的固定化气单胞菌小球具有较好的再生性和重复利用性。扫描电镜结果表明,吸附后的固定化气单胞菌小球上存在着大量完整的气单胞菌附着在小球内部,说明气单胞菌在固定化材料内透过表面孔隙,可以从生存环境中获取营养物质生长繁殖,保持生命活性,证明气单胞菌具有良好的再生性,用固定化气单胞菌作为微生物反应器的生物填料,可实现连续性处理废水的目的。通过对比处理前后固定化气单胞菌的傅里叶红外光谱图,分析得出主要是-OH键、B-O键、C-H键、-CH₂-键参与到固定化气单胞菌处理含铜废水的过程中。