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水环境中重金属污染是世界上主要的环境问题之一。在工矿企业中产生了越来越多的含Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)重金属废水,在各种重金属污染物中Cd(Ⅱ)因其强烈的生物毒性和高转移风险而被认定为最重要的污染物之一,而Zn(Ⅱ)污染在世界上也广泛存在,在较高浓度下对人类健康和环境有害。传统处理方法存在易造成二次污染、高能耗、产生大量污泥与浓缩产物等缺点,固定化微生物技术不仅能保持微生物的生物活性,处理过程环境友好,且具有较高的机械强度,易于与水分离。本文对固定化微生物活性小球吸附Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的性能与机理展开研究。微生物取自处理Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)废水的人工湿地基质层15～20 cm处,经过在含有重金属Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)20～200 mg/L的LB培养液中筛选,在重金属浓度为120 mg/L时Cd(Ⅱ)的去除率最大68.25%,80 mg/L时Zn(Ⅱ)的去除率最大56.27%,随着重金属离子浓度的提高,去除率趋于平稳,微生物得到筛选。以pH、Cd(Ⅱ)(Zn(Ⅱ))初始浓度、固定化微生物活性小球投加量和吸附时间为控制因子,开展不同环境条件下固定化微生物活性小球吸附Cd(Ⅱ)(Zn(Ⅱ))试验研究。结果表明固定化微生物活性小球最佳吸附条件为pH=4～5、Cd(Ⅱ)(Zn(Ⅱ))初始浓度为100 mg/L、投加量为50g/L(湿重)和吸附时间48 h,Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的去除率分别达到91%±2%和72%±2%。在最佳条件下分别使用固定化微生物活性小球和游离菌对Cd(Ⅱ)(Zn(Ⅱ))进行吸附实验,结果表明固定化微生物活性小球吸附效果明显优于游离菌,在第7d加入营养物质后去除效果均有提高,说明营养物质对吸附反应的进行具有促进作用。对材料进行吸附平衡实验,将材料对Cd(Ⅱ)(Zn(Ⅱ))的吸附数据拟合,Langmuir模型拟合系数0.9945(0.9972)相较Freundlich模型拟合系数0.9826(0.9923)要大,表明更符合Langmuir模型;准二级动力学模型的拟合系数较准一级动力学要高,说明吸附过程更符合准二级动力学,影响吸附反应的主要因素是化学吸附。将固定化微生物活性小球、未加微生物的小球、以及进行吸附反应后的小球进行BET测试,其中固定化微生物活性小球和未加微生物的小球比表面积分别为2.853、2.786 m2/g,吸附Cd(Ⅱ)(Zn(Ⅱ))试验后比表面积变为5.785(8.803)m2/g,材料具有丰富的孔隙结构,其中介孔结构比例较高。FTIR-ATR显示材料中含有丰富的基团,重金属离子的去除与-COOH、-OH、-NH、-CH等基团有关。经过吸附解吸重复利用实验,得出吸附解吸过程对微生物的活性影响较大,导致去除效果降低,最佳重复利用次数是2次。通过重金属离子间的竞争吸附研究和重金属离子与水环境中常见离子Na+、K+、Ca2+离子竞争吸附研究发现固定化微生物活性小球对Cd(Ⅱ)的吸附比对Zn(Ⅱ)的吸附更具优势,水环境中常见离子对吸附过程影响大小的排列顺序为 Na+Serratia＞ Pseudomonas＞ Ralstonia＞ Lactococcus,通过文献分可知对这些菌属对Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)具有吸附效果。本研究从环境中分离和筛选出对重金属Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)耐受菌,并通过将微生物固定化实现了对Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)废水的高去除性能,探究了影响处理效果的因素以及对机理的研究,为实际重金属废水处理提供技术与理论支撑。