印(yin)染廢(fei)(fei)水具有排放(fang)量大，水質復雜(za)、色度高，COD值(zhi)高，可(ke)生化性低(di)等特點，使傳(chuan)統的生物處(chu)理工藝難(nan)以滿足印(yin)染廢(fei)(fei)水處(chu)理的要(yao)求，因此，開發節能(neng)，高效，低(di)成本的染料廢(fei)(fei)水處(chu)理技(ji)術受到(dao)了國內外學者的廣泛關注。目前，應用固定化微生物技(ji)術處(chu)理印(yin)染廢(fei)(fei)水成為一種研究(jiu)趨勢。  

固(gu)定(ding)化(hua)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)技術是指通(tong)過化(hua)學或物(wu)理手(shou)段，將(jiang)微(wei)生(sheng)物(wu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)固(gu)定(ding)在(zai)載體上使(shi)之成為不懸(xuan)浮于(yu)水但(dan)仍(reng)保留其(qi)固(gu)有的(de)(de)生(sheng)物(wu)催化(hua)活性，在(zai)適宜條件(jian)下能被重復(fu)連續使(shi)用的(de)(de)生(sheng)物(wu)工程技術。利用固(gu)定(ding)化(hua)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)技術，可將(jiang)選(xuan)擇(ze)性地篩選(xuan)出的(de)(de)優(you)勢菌(jun)種加(jia)以固(gu)定(ding)，構成高效廢(fei)水處(chu)理系統(tong)。在(zai)工業(ye)廢(fei)水處(chu)理系統(tong)中，采(cai)用固(gu)定(ding)化(hua)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)技術有利于(yu)提(ti)高生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器內的(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)濃(nong)(nong)度(du)和純度(du)，并保持菌(jun)種的(de)(de)高活性，其(qi)污泥產生(sheng)量(liang)少，利于(yu)反(fan)應(ying)器的(de)(de)固(gu)液分離，也利于(yu)除去高濃(nong)(nong)度(du)有機物(wu)和某(mou)些難降解物(wu)質，因而具有潛(qian)在(zai)的(de)(de)工業(ye)應(ying)用價值(zhi)。本(ben)文主(zhu)要介紹了(le)固(gu)定(ding)化(hua)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)技術及其(qi)在(zai)印染(ran)廢(fei)水處(chu)理中的(de)(de)研(yan)究進(jin)展。  

1固定化細胞(bao)方法  

國內外沒有關于固定化細胞方法(fa)的統一分(fen)類標準，但總體上(shang)可分(fen)為吸附法(fa)、包埋法(fa)、共價結合法(fa)、交(jiao)聯法(fa)四(si)大類。印染廢水中運用較多的是吸附法(fa)和包埋法(fa)。  

1.1吸附(fu)法  

吸附(fu)法(fa)是(shi)利(li)用微(wei)生物和載體之間形成(cheng)靜電(dian)、粘(zhan)附(fu)力和表面張(zhang)力等作用將微(wei)生物細(xi)(xi)胞(bao)(bao)吸附(fu)，使細(xi)(xi)胞(bao)(bao)固(gu)定(ding)在載體表面和內部(bu)形成(cheng)生物膜的(de)方法(fa)。吸附(fu)法(fa)又(you)分為物理吸附(fu)法(fa)和離子吸附(fu)法(fa)2種。吸附(fu)法(fa)操作簡單、載體可以反復利(li)用、對細(xi)(xi)胞(bao)(bao)活(huo)性影響小，但固(gu)定(ding)的(de)微(wei)生物細(xi)(xi)胞(bao)(bao)數量有限且易脫落(luo)。  

1.2包埋(mai)法(fa)  

包(bao)(bao)(bao)(bao)埋(mai)(mai)法(fa)的(de)(de)原理是(shi)將微生(sheng)物(wu)(wu)細(xi)胞截流在水不(bu)溶性的(de)(de)凝膠聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)孔隙(xi)的(de)(de)網(wang)(wang)絡空間(jian)中(zhong)或埋(mai)(mai)于半(ban)透膜(mo)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)的(de)(de)超(chao)濾膜(mo)內，通(tong)過聚(ju)(ju)(ju)合(he)作(zuo)用(yong)、離子網(wang)(wang)絡形成、沉淀作(zuo)用(yong)，以(yi)及通(tong)過改變溶劑、溫度、pH值(zhi)來阻止細(xi)胞的(de)(de)泄漏，同(tong)時(shi)能讓底物(wu)(wu)滲入和(he)產物(wu)(wu)擴(kuo)散出來。目(mu)前應用(yong)最為廣(guang)泛的(de)(de)是(shi)凝膠包(bao)(bao)(bao)(bao)埋(mai)(mai)法(fa)固定(ding)大(da)(da)(da)腸桿(gan)菌細(xi)胞，它是(shi)將大(da)(da)(da)腸桿(gan)菌細(xi)胞與(yu)單(dan)體(ti)或聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)一起聚(ju)(ju)(ju)凝，細(xi)胞被包(bao)(bao)(bao)(bao)埋(mai)(mai)在形成的(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)中(zhong)，可(ke)選用(yong)不(bu)同(tong)的(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)(wu)載體(ti)、不(bu)同(tong)的(de)(de)包(bao)(bao)(bao)(bao)埋(mai)(mai)系統和(he)條件，以(yi)保持大(da)(da)(da)腸桿(gan)菌的(de)(de)酶催(cui)化活性，大(da)(da)(da)腸桿(gan)菌細(xi)胞在聚(ju)(ju)(ju)合(he)體(ti)中(zhong)含量可(ke)高達50%～70%。與(yu)液體(ti)發酵(jiao)相比，包(bao)(bao)(bao)(bao)埋(mai)(mai)的(de)(de)大(da)(da)(da)腸桿(gan)菌生(sheng)產周期(qi)短(duan)、產物(wu)(wu)分(fen)離方便、能耗(hao)低(di)、設備投資少(shao)且(qie)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)改善(shan)操作(zuo)條件。包(bao)(bao)(bao)(bao)埋(mai)(mai)法(fa)仍存在一些不(bu)足，如包(bao)(bao)(bao)(bao)埋(mai)(mai)材(cai)料(liao)對(dui)細(xi)胞的(de)(de)毒性作(zuo)用(yong)、材(cai)料(liao)本身(shen)阻礙大(da)(da)(da)分(fen)子底物(wu)(wu)和(he)氧的(de)(de)擴(kuo)散、使(shi)用(yong)過程中(zhong)的(de)(de)雜(za)菌污染(ran)等(deng)，這些還需要(yao)進行(xing)更(geng)深入的(de)(de)研(yan)究。  

1.3共(gong)價結合法  

共價(jia)結合法是(shi)(shi)利用(yong)微生物細胞表(biao)面的官能團(tuan)(如氨基(ji)(ji)(ji)、羧基(ji)(ji)(ji)、巰基(ji)(ji)(ji)、羥基(ji)(ji)(ji)和(he)咪唑基(ji)(ji)(ji)等)和(he)載體材(cai)料上的反(fan)應基(ji)(ji)(ji)團(tuan)形(xing)成化(hua)學共價(jia)鍵(jian)相連(lian)，從而起到固(gu)定化(hua)細胞的作(zuo)用(yong)。此法制備的固(gu)定化(hua)細胞結合牢固(gu)，但是(shi)(shi)反(fan)應條件苛(ke)刻、不易控制。  

1.4交聯法  

交聯法(fa)是利用(yong)微生(sheng)物細(xi)胞與帶2個以上多功能團(tuan)的(de)非水(shui)溶性試劑(ji)發生(sheng)反應形成(cheng)共價鍵，使(shi)其(qi)彼(bi)此(ci)交聯成(cheng)網狀結構的(de)固(gu)定化細(xi)胞。此(ci)法(fa)得到的(de)固(gu)定化細(xi)胞較穩定，但可能使(shi)細(xi)胞活性大大降低，因而(er)其(qi)應用(yong)受到了一定的(de)限制。  

2固定(ding)化細胞(bao)的載體(ti)  

固(gu)定化細(xi)胞(bao)技(ji)術所采用載(zai)體的物理化學性(xing)質直(zhi)接影(ying)響所固(gu)定細(xi)胞(bao)的生物活性(xing)和體系傳質性(xing)能，分(fen)為有機高分(fen)子載(zai)體、無(wu)機載(zai)體和復合載(zai)體三大類。  

有(you)機高分(fen)子(zi)載體又(you)分(fen)為(wei)天(tian)(tian)然高分(fen)子(zi)凝(ning)(ning)膠載體和合(he)成有(you)機高分(fen)子(zi)凝(ning)(ning)膠載體。天(tian)(tian)然高分(fen)子(zi)凝(ning)(ning)膠一(yi)般無毒，傳質性能(neng)較好，但(dan)強(qiang)度(du)較低，在(zai)厭氧條件下(xia)易被生物分(fen)解。有(you)機合(he)成高分(fen)子(zi)凝(ning)(ning)膠載體一(yi)般強(qiang)度(du)較大，但(dan)傳質性能(neng)較差，在(zai)進(jin)行細胞固定時易造成細胞失活。常見的有(you)機載體有(you)瓊脂、海(hai)藻酸(suan)鈣(gai)、聚乙烯(xi)醇(PVA)、角叉萊膠、聚丙(bing)烯(xi)酰(xian)胺等。  

無(wu)機(ji)載體大多具有多孔結(jie)構(gou)，利用吸附作(zuo)用和電荷效應(ying)將微生(sheng)物固定。它(ta)具有機(ji)械強度(du)(du)高、無(wu)毒(du)、化學性質穩定、成本低等優點，但也有密度(du)(du)大、微生(sheng)物吸附量(liang)小、易脫落等缺點。無(wu)機(ji)載體主要有沙子(zi)、活性炭(tan)、沸石類、陶瓷類材料等。  

復(fu)合載(zai)(zai)體(ti)是指將有機載(zai)(zai)體(ti)材(cai)料(liao)和無(wu)機載(zai)(zai)體(ti)材(cai)料(liao)結(jie)合，利用各自的(de)(de)優(you)點，從而改進載(zai)(zai)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)(de)性(xing)能。Lin等將粉末活性(xing)炭和phanerochaetechrysosporium聯合包埋固(gu)定，結(jie)果表明復(fu)合固(gu)定化體(ti)系能更(geng)加(jia)有效地(di)用于降解五氮酚(fen)，顯示出復(fu)合載(zai)(zai)體(ti)材(cai)料(liao)的(de)(de)優(you)越性(xing)。  

3固定化細(xi)胞技(ji)術處理印染(ran)廢水的研究進展(zhan)  

羅志騰(teng)等在(zai)印染廢水(shui)(shui)處理活性污泥中分離了3株高效脫(tuo)色菌，用明膠(jiao)包埋的固定(ding)(ding)化(hua)細(xi)胞厭氧(yang)移動(dong)床(chuang)和好(hao)氧(yang)生物(wu)接觸(chu)氧(yang)化(hua)的組合工(gong)藝(yi)來處理人工(gong)配制的偶氮染料廢水(shui)(shui)。在(zai)原水(shui)(shui)COD為1500～1580mg/L，色度(du)400倍，厭氧(yang)段水(shui)(shui)力停留時(shi)間為8h，穩定(ding)(ding)運(yun)行時(shi)色度(du)及COD的去除(chu)率分別(bie)達(da)到96.9%和93.1%。  

梁沈(shen)平等采用(yong)凹凸棒粘土顆(ke)粒和塑(su)料環為(wei)載(zai)體(ti)固定的高效脫色菌，大大縮小了反應(ying)時間，提商了脫色率。  

Michael等將(jiang)從RDBR處理(li)系統中分(fen)離出(chu)的兩株脫色細菌(jun)掛膜好氧(yang)處理(li)染料酸性橙(cheng)A07廢水，首次(ci)發(fa)現能將(jiang)磺化(hua)偶(ou)氮染科完全礦(kuang)化(hua)。  

Kuo等利用聚乙烯醇凝膠(jiao)包埋混合細菌群，當廢水(shui)HRT=10h時，染(ran)料REDRBN的(de)脫(tuo)色率可達90%以上。  

楊云龍等在(zai)(zai)序批式活性污泥法(fa)(SBR)生物(wu)反應器內投加固定(ding)化紫色非硫光合細菌(jun)(PSB)及其他(ta)異養菌(jun)以提離生物(wu)難降解物(wu)質的(de)去(qu)除(chu)效率(lv)，結果表明，在(zai)(zai)好氧條件下穩定(ding)運行時CODCr去(qu)除(chu)率(lv)為70%左右，本質素去(qu)除(chu)率(lv)為75%。與傳統生物(wu)法(fa)相比(bi)，固定(ding)化PSB-SBR系統啟動(dong)快(kuai)，耐沖擊負荷(he)，停留(liu)時間短，操作(zuo)管理方便(bian)，在(zai)(zai)實際(ji)工程中具(ju)有廣闊的(de)應用(yong)前景。  

何芳等篩(shai)選出(chu)8株(zhu)高效脫色(se)(se)菌(jun)(jun)株(zhu)，將混合菌(jun)(jun)與活性污泥等量混合接種的固定化系統處理印染廢水，結果表明，該(gai)系統對(dui)pH、溫度的適(shi)應范圍(wei)寬，且菌(jun)(jun)種活性高，在HRT=10h的條件下，對(dui)色(se)(se)度、COD的去除率分別達75%、85%以上，出(chu)水水質(zhi)達到了(le)《污水綜(zong)合排(pai)放標準》的一級標準。此外(wai)，在實際應用中無需對(dui)該(gai)廢水進行厭氧酸(suan)化預處理，大(da)大(da)降低了(le)投(tou)資及(ji)運(yun)行費用。  

4固定化細胞技術的發(fa)展前(qian)景  

利用(yong)固(gu)定(ding)(ding)化(hua)細(xi)胞技(ji)術(shu)處理廢水具(ju)有處理效率(lv)高、穩(wen)定(ding)(ding)性強、固(gu)液(ye)分(fen)離效果好、對(dui)環境耐(nai)受力強(pH、溫度、有毒(du)物(wu)質等(deng))、易于再生利用(yong)等(deng)突(tu)出的優點，但該技(ji)術(shu)仍處于試驗階段，要達到(dao)工業應用(yong)的水平還需要解(jie)決(jue)多種生物(wu)共生的固(gu)定(ding)(ding)化(hua)體系(xi)，固(gu)定(ding)(ding)化(hua)載體和固(gu)定(ding)(ding)化(hua)反應器，以及研究對(dui)生物(wu)無破壞性、高效率(lv)的生物(wu)解(jie)析劑等(deng)問題。

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