摘要：固定化細胞技術(shù)在廢水處理中的固定應(yīng)用具有處理效率高、穩(wěn)定性強、化細生物密度高、胞技耐毒性、術(shù)廢水處耐高負荷、理中產(chǎn)污泥量少等優(yōu)點，固定但該技術(shù)仍處于試驗階段，化細要達到工業(yè)應(yīng)用的胞技水平還需要解決多種生物共生的固定化體系、固定化載體和固定化反應(yīng)器，術(shù)廢水處以及生物解析劑等問題。理中

關(guān)鍵詞：固定化細胞 廢水處理 微生物 生物處理

　　固定化細胞技術(shù)是固定指通過化學的或物理的手段，將游離細胞定位于限定的化細空間區(qū)域，使之成為不懸浮于水但仍保持生物活性，胞技并反復(fù)利用的術(shù)廢水處方法。該方法有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)微生物細胞的理中濃度和純度，保持高效菌種，利于反應(yīng)器的固液分離，也利于除氮和除去高濃度有機物或某些難降解物質(zhì)。本文主要介紹近年來固定化細胞在廢水處理中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景。

　　1 固定化細胞的制備方式

　　固定化細胞的制備方式是多種多樣的，大致可以分成如下三種方法。

　　吸附法，又叫載體結(jié)合法，是依據(jù)帶電的微生物細胞和載體之間的靜電、表面張力和粘附力的作用，使微生物細胞固定在載體表面和內(nèi)部形成生物膜。吸附法可分為物理吸附法和離子吸附法兩種。該法操作簡單，固定化過程對細胞活性影響小。

　　包埋法，是將微生物包埋在凝膠的微小格子或微膠囊等有限空間內(nèi)，微生物被包裹在該空間內(nèi)不能離開，而底物和產(chǎn)物能自由地進出這個空間，常用的有凝膠包埋法。纖維包埋法和微膠囊法。包埋法對細胞活性影響小，它是固定化細胞常用的方法。

　　交聯(lián)法，是通過利用含有兩個或兩個以上官能基團的試劑與微生物細胞表面的反應(yīng)基團如梭基。氨基等發(fā)生反應(yīng)，使細胞之間交聯(lián)成網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，從而制成固定化網(wǎng)格，其結(jié)合力是共價鍵。該固定化方法微生物反應(yīng)活性損失較大，且采用的交聯(lián)劑大都比較昂貴，因此應(yīng)用受到一定的限制。

　　2 固定化細胞的載體

　　固定化細胞技術(shù)所采用載體的物理化學性質(zhì)直接影響所固定細胞的生物活性和體系傳質(zhì)性能。理想的載體材料應(yīng)具有對微生物無毒性、傳質(zhì)性能好、性質(zhì)穩(wěn)定。壽命長、價格低廉等特性。它可分為有機高分子載體、無機載體和復(fù)合載體三大類。

　　有機高分子載體又分為天然高分子凝膠載體和合成有機高分子凝膠載體。天然高分子凝膠一般對生物無毒，傳質(zhì)性能較好，但強度較低，在厭氧條件下易被生物分解。有機合成高分子凝膠載體一般強度較大，但傳質(zhì)性能較差，在進行細胞固定時對細胞活性有影響，易造成細胞失活。

　　無機載體大多具有多孔結(jié)構(gòu)，在與微生物接觸時，利用吸附作用和電荷效應(yīng)，從而把微生物固定。它的操作方法是把載體放人含有一定微生物濃度的溶液中，固定一段時間（24h左右）即可。

　　由有機載體和無機載體材料組成的復(fù)合載體材料，可以改進載體材料的性能。Lin等將粉末活性炭和Phanerochaete chrysosporium聯(lián)合包埋固定，結(jié)果表明了復(fù)合固定化體系能更加有效地用于降解五氮酚，顯示出復(fù)合載體材料的優(yōu)越性。

　　3 固定化細胞技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用研究

　　3．l 處理氨、氮廢水

　　微生物去除氨氮需經(jīng)過好氧硝化、厭氧（缺氧）反硝化兩個階段。硝化菌、脫氮菌的增殖速度慢，要想提高去除率，必須要較長的停留時間和較高的細菌濃度，采用固定化細胞技術(shù)可做到這點。Nilsson用海藻酸鈣固定假單細胞反硝化菌Pseudomonas denitrificans，采用填充床對含20mg／L。硝酸鹽的地下水進行兩個月的連續(xù)脫氮試驗，脫氮效果良好，反硝化速度為66mg［N］／（h·kg［凝膠］），容積負荷（以 N計）達到3.6kg／（m3·d）。

　　WijffelS采用角叉萊膠（聚丙烯酸胺）固定從土壤中分離出的反硝化菌，在容積為2L的外循環(huán)流化床中進行實驗，停留時間為 lh，進水NH3-N的濃度為8~16mol／m3，固定化細胞的填充率為11．l％時，脫氮率可達90％以上；填充率為16．5％時，脫氮率可達95％以上。中村裕紀用聚丙烯酸胺包埋法固定硝化菌和脫氮菌、采用好氧硝化與厭氧反硝化兩段工藝進行合成廢水的脫氮試驗，結(jié)果表明；與懸浮生物法相比，低溫下硝化速度增大了 6－7倍，約為（以 N計）0.5kg／（m3·d）；脫氮速率提高了3倍，約為l．5kg／（m3·d）；停留時間由原來的7h硝化4h十反硝化3U縮短為4h（硝化2h十反硝化2h），即處理裝置容積可減少約50％左右。周定等將脫氮細胞包埋于 PVA（聚乙烯醇）中，結(jié)果表明：在低溫、低pH值的條件下，固定化細胞能夠保留比未包埋細胞更高的脫氮活性，減輕溶解氧對脫氮的抑制作用，脫氮微生物在固定化載體中可以增殖。

　　從以上的研究看出，固定化細胞技術(shù)在處理氨氮廢水中的主要優(yōu)勢在于可通過高濃度的固定細胞，提高硝化和反硝化速度，同時還可以使在反硝化過程低溫時易失活的反硝化菌保持較高的活性。

　　3．2 固定化活性污泥除BOD物質(zhì)

　　對于固定化活性污泥的研究情況，角野報道說固定化細胞的污泥產(chǎn)率系數(shù)（以BOD計）為0.15kg／kg，與一般活性污泥法相比，泥量減少為1／4~l／5，但污泥產(chǎn)量隨容積負荷的增加而增加。在綜合考慮污泥的處置時，容積負荷不宜設(shè)計得過高，在不產(chǎn)生剩余污泥情況下運行時，容積負荷（以 BOD計）也可達0．46～1．02kg／（m3·d），與一般延時曝氣活性污泥法（以BOD計）（0．1～0．4kg／（m3·d）相比高2－3倍。橋本等用PVA一硼酸法包埋腦性污泥，對人工合成廢水進行連續(xù)試驗，在進水ρ（TOC）為94~99 mg／L、TOC負荷在0．5～2.35kg／（m3·d）時，出水TOC的質(zhì)量濃度可降到5~7mg／L，去除率達93％，與活性污泥法相比，有機物負荷可提高2－6倍，同時總氮去除率也可達30％~45％；用PVA一冷凍法包埋活性污泥時，在最高TOC負荷達2.96kg／（m3·d），處理效果良好。本田用各種載體包埋活性污泥，采用固定床和流化床處理人工合成葡萄糖廢水，在固定床實驗中，用丙烯酸系合成樹脂作載體，在TOC容積負荷為1.5kg／（m3·d），停留時間為4h時，TOC去除率最高達98％，平均為95％；用聚丙烯酸凝膠作載體，固定床三級串聯(lián)運行，進水TOC的質(zhì)量濃度為500mg／L時，停留4h，TOC去除率達80%，TOC容積負荷為3kg／（m3·d）； 進水TOC的質(zhì)量濃度為2200mg／L時，停留12h，TOC去除率達 92％，TOC容積負荷達4.4kg／（m3·d）；當用流化床處理廢水，進水TOC的質(zhì)量濃度小于300mg／L時，TOC去除率可達95％以上。