固定化细胞技术处理化工废水研究进展

绿色化工(67～72)固定化细胞技术处理化工废水研究进展刘春芳(中国石油兰州石化公司石油化工研究院,甘肃兰州730060)摘要:综述了近几年来固定化细胞的载体及其固定化方法、固定化细胞技术处理氨氮废水以及含难降解有机污染物的化工废水等方面的研究进展。固定化细胞技术在处理高氨氮废水和焦化废水的中试和工业试验的成功,表明了这一技术在化工废水处理领域的广阔前景。关键词:固定化细胞;载体;脱氮;难降解有机污染物;曝气生物流化床;基因工程菌中图分类号:X703.1　　文献标识码:A　　文章编号:1009-0045(2003)01-0067-06　　经济有效地去除难生物降解有机物和浓度较高的氨氮一直是困绕化工废水处理的难题。难生物降解的有机物一般是人工合成物,具有毒性,对于这类物质的排放,必须严加控制。由于自然界存在的一般微生物对其降解的能力很差,采用传统的生物处理法,难于奏效。而采用其他的物理化学方法,处理费用往往十分昂贵。废水中的氨氮排入水体,会影响作为生活饮用水水源的水体水质和渔业生产,严重时会产生水体的富营养化。采用传统生物处理法中的硝化-反硝化工艺,可经济有效地去除废水中低浓度的氨氮,并已成功地应用在城市污水和生活污水处理中。但某些化工废水中的氨氮浓度很高,当其浓度超过200mgΠL时,一般的微生物将会受到抑制,使生物硝化脱氮过程失效,而采用物理化学方法,同样存在技术和经济上的问题。在固定化酶技术上发展起来的固定化细胞技术,由于其诸多的优点:生物处理构筑物中微生物浓度高,反应速度快;固定对某种特定污染物有较强降解能力的酶或微生物,使有毒难降解物质的降解成为可能;固定化技术为生理特性不同的硝化菌、反硝化菌的生长繁殖提供了良好的微环境,使得硝化、反硝化过程可以同时进行,从而提高了生物脱氮的速度和效率;固定化微生物特别是混合菌相当于一个多酶反应器,对成分复杂的有机废水适应能力强,因而成为近年来废水生物处理领域的研究热点。而为降解废水中不同类型的难降解有机污染物所选育的可与之相抗衡的优势高效菌以及利用基因工程技术所构建的基因工程菌,为固定化细胞技术处理废水提供了极大的潜力,使废水生物处理技术将产生一次重大的技术革新。固定化细胞技术(简称IMC),也叫固定化微生物技术,是指通过化学或物理手段,将筛选分离出的适宜于降解特定废水的高效菌株,或通过基因工程技术克隆的特异性菌株进行固定化,使其保持活性并反复利用[1-2]。目前,研究者在固定化细胞的载体、固定化细胞技术处理氨氮废水和难降解的化工废水等方面取得了进展。1　固定化细胞的载体及固定化方法①制备固定化细胞的载体是否廉价易得、制备固定化细胞的方法是否简便易行,是固定化细胞技术能否走向工业应用的关键。用作制备固定化细胞载体的材料应对细胞无毒,传质性能好,性质稳定,不易被细胞分解,强度高,寿命长,价格低廉。一般来说,任何一种限制细胞自由流动的技术都可以用于制备固定化细胞,大致可以分为吸附法(载体结合法)、共价结合法、交联法和包埋法等四大类〔1,3〕。近年来,在固定化材料以及固定化细胞的方法上有很多的探索。Maekawa(JP)等[4-5]发明了一种制备固定化微生物的磁性载体的方法。该发明的特点是将①收稿日期:2002-10-10;修回日期:2002-11-20作者简介:刘春芳(1962-),女,陕西蒲城县人,高级工程师,现从事科研管理工作。第21卷　第1期2003年1月　　　　　　　　　　　　　石化技术与应用PetrochemicalTechnology&Application　　　　　　　　　　　Vol