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1、浅谈固定化细胞技术在机废水处理中的应用_固定化细胞工程技术处理废水实例 摘 要： 固定化细胞是指固定在水不溶性载体上，在肯定的空间范围进行生命活动（生长、繁殖和新陈代谢等）的细胞。它是用于获得细胞的酶和代谢产物的一种方法,是在固定化酶的基础上发展起来的新技术。本文依据自己多年环境工程的工作阅历，对固定化细胞处理有机废水作为了具体的阐述与探讨。关键词：因定化细胞；微生物；包埋剂；细菌悬浊液中图分类号：X70 文献标识码：A一、固定化细胞概论：固定化细胞是指固定在水不溶性载体上，在肯定的空间范围进行生命活动（生长、繁殖和新陈代谢等）的细胞。它是用于获得细胞的酶和代谢产物的一种方法，起源于20世纪7
2、0年头，是在固定化酶的基础上发展起来的新技术。由于固定化细胞能进行正常的生长、繁殖和新陈代谢，所以又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。通过各种方法将细胞和水不溶性载体结合，制备固定化细胞的过程称为细胞固定化。固定化细胞(简称IMC) 是利用物理或化学的手段将微生物细胞限制或定位于限定的空间区域, 并保持其活性, 以便反复连续运用。最初主要用于工业微生物发酵中。70年头后期,由于水污染问题日益严峻, 迫切须要开发高效废水处理技术。二、试验方法及材料本文首先对5种IMC载体进行系统的比较,筛选出较为适用于废水处理中的载体。在此基础上,以含难降解有机物成分的洗衣粉废水和四环素废水为对象, 分别进行IM
3、G的处理试验。2.1 IMC小球的制备本探讨采纳包埋固定化法。IMC小球的制备方法如图1所示。包埋剂溶液与细菌悬浊液混合后,用注射器将其注入交联剂溶液中,在包埋剂与交联剂交联、聚合形成凝胶的过程中将细菌包埋在其内部。得到的凝胶小球即为IMC小球。试验用的包埋剂及相应的交联剂见表12.2 IMC处理洗衣粉废水试验合成洗衣粉的主要品种是直链烷基苯磺酸钠(简称LAS)。用含合成洗衣粉的培育基筛选并富集降解LAS的细菌。将筛选富集得到的细菌悬浊液与包埋剂混合, 采纳PVA一硼酸法,按图1所示制备IMC小球。PVA的最终浓度为12.5% ,交联时间为24h。在装有自制洗衣粉废水300mL的玻璃瓶中,加相
4、当于废水体积30%的IMC小球。在30恒温摇床中培育。每天换一次水, 每隔几天测定LAS降解的历时曲线。2.3 IMC处理四环素康水试验。四环素结晶母液一般COD浓度高达18000mg/L ,四环素浓度5000mg/L ,草酸浓度5000mg/L,先用CaCl2回收草酸, 然后将其稀释至COD为1010mg/L 6000mg/L后作为试验用水。将在厌氧条件下驯化一段时间后的污泥,用PVA一硼酸法按图1进行包埋。PVA最终浓度为7.7%,包泥量为47% ,交联时间为24h.以IMC小球作为产甲烷相, 用二相厌氧工艺处理四环素结晶母液稀释废水, 并与UASB为产甲烷相的一般二相厌氧工艺进行了比较。
5、两套系统的产酸相合用一个反应器,为一般升流式厌氧污泥床, 有效容积1.2L,停留时间为3h ,IMC和UASB产甲烷相反应器的有效容积分别为0.45L和1.8L,停留时间均限制在24h,厌氧运行温度为35 。三、试验结果与探讨3.1 各种IMC载休的性能比较适用于废水处理的志向的IMC载体应当是对生物无毒, 传质性能良好, 机械强度高，寿命长,固定操作简单,且价格便宜。对按图1 制备的琼脂、明胶、海藻酸钙(简称SA)、聚乙烯醇( 简称PVA)和丙烯酞馁(简称ACRM)5种凝胶作为IMC载体时的机械强度、传质性能等比较结果如下:1 )在5种包埋剂中,琼脂机械强度极差,无实际工程应用价值；2 )A
6、CRM凝胶中未聚合的单体对生物有毒,且在聚合过程中发热,对细菌杀伤大;传质性能较差,IMC小球内的微生物增殖不好; 固定操作不易；3 )明胶强度较低,内部结构密实, 传质性能较差；4 )SA凝胶和PVA凝胶,机械强度较好;电镜视察表明内部呈多孔结构,对生物的毒性小, 固定操作简单。5种IMC载体的各性能比较见表2 。对SA凝胶和PVA凝胶进一步的探讨表明: PVA凝胶的机械强度优于SA凝胶,但SA 凝胶的传质性能比PVA凝胶好。将两种IMC小球置于红墨水中,30min时, 红墨水沿半径5.Omm的PVA小球径向仅扩散进入0.6mm 0.8mm,而SA小球几乎全部变红。在稳定性方面,SA凝胶易在
7、PO2溶液中溶解,pH 10 时,简单破裂；而PVA性能受pH改变影响甚微, 但PVA由于交联不彻底,有小量TOC溶出。通过用Na2:CO3: 事先将硼酸溶液的pH调到6.7左右,再进行交联,可削减TOC溶出,并可增加高温时凝胶强度的稳定性。综合以上结果,目前较为合适的IMC载体为PVA ,但需对传质性能进一步改善。2.2IMC处理洗衣粉废水效果。半连续试验结果如图2 所示, 运行起先前PVA小球尚未经过培育,活性不高,图中LAS浓度曲线在0 3h内的降解,可以认为主要是由于PVA小球的吸附所造成。随着运行时间及LAS降解速率增加,运行到第八天,降解速率达最大, 在进水L AS浓度40mg/L
8、时,在3h内就可将LAS降解101.8%。当进水LAS浓度上升为70mg/ L时, LAS的降解速率并没有因为其浓度的提高而降低许多。但随着运行时间的增加, PVA小球的活性有所下降。运行到20天,3h的LAS去除率只有81%。这可能是由于LA S降解产物中有不利于LAS降解菌生长的物质产生,积累到肯定量时,导致PVA小球活性下降。采纳低浓度LAS进水对PVA小球进行活化培育，可复原PVA小球的活性， 反复运用。半连续试验进行了几个月，结果表明PVA小球始终保持了良好的强度， 没有破裂。图2 LAS降解经时改变曲线 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页