生物技術(shù)處理印染廢水的技術(shù)及發(fā)展遠景
【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】
介紹了生物技術(shù)處理印染廢水的原理，著重論述了好氧生物技術(shù)、厭氧生物技術(shù)、好氧-厭氧生物技術(shù)、生物技術(shù)與其他手段聯(lián)合處置印染廢水的研究進展，并對生物技術(shù)處理印染廢水的發(fā)展方向進行探究。
關(guān)鍵詞：印染廢水；生物技術(shù)；好氧；厭氧
印染是紡織工業(yè)中重要的一環(huán)，能夠增加紡織后續(xù)服裝生產(chǎn)的產(chǎn)品價值。近年來，國印染行業(yè)取得了巨大發(fā)展，國染料產(chǎn)量占全世界總產(chǎn)量的60%以上［1］。隨著印染行業(yè)的快速發(fā)展，由此發(fā)生的印染廢水排放量也日益增多，據(jù)統(tǒng)計，國印染廢水年排放量超越 5.5億 t［2］。近年來，由于各種新型染料和助劑的大量使用，印染廢水呈現(xiàn)出有機物含量高、色度大、水質(zhì)變化大、pH變化大、成分復(fù)雜等特點，進一步加大了印染廢水的處置難度［3］。目前處置印染廢水的技術(shù)手段主要有物理法、化學(xué)法和生物法。利用生物技術(shù)處理印染廢水利息低廉、對環(huán)境的二次污染小、污泥產(chǎn)量少、上海水處理設(shè)備不需要復(fù)雜的設(shè)備，具有良好的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)，成為常用的印染廢水處置技術(shù)［4］。
1生物技術(shù)處理印染廢水原理
生物技術(shù)處理印染廢水主要是通過微生物的大量繁殖，利用微生物酶氧化或還原染料分子，破壞染料分子的不飽和鍵和顯色基團，將印染廢水中的大分子有機污染物降解成小分子物質(zhì)或轉(zhuǎn)化為各種原生物質(zhì)及營養(yǎng)物質(zhì)，從而達到凈化水質(zhì)的目的［5］。
2生物技術(shù)處理印染廢水研究進展
2.1好氧生物處置技術(shù)
好氧生物技術(shù)處理印染廢水的原理是廢水中存在溶解氧分子的條件下，利用好氧微生物細胞進行生物化學(xué)反應(yīng)，從而達到降解有機污染物的處置技術(shù)。金誠等通過在動態(tài)生物膜反應(yīng)器上接種好氧顆粒污泥，用以處置堿減量印染廢水，研究結(jié)果標(biāo)明，生物膜反應(yīng)器形成穩(wěn)定的動態(tài)膜后對印染廢水的濁度去除率超過 90%對 UV254染料的降解率達到95%CODCr去除率也達到80%［6］。譙建軍從污水處置廠活性污泥和印染廢水中分離得到高效好氧降解KingellaH菌株，并研究其降解結(jié)晶紫的最佳條件，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，外加生長基質(zhì)的情況下，KingellaH菌株對結(jié)晶紫及其降解過程中的中間產(chǎn)物具有良好的降解脫色效果，pH=7.0左右、葡萄糖質(zhì)量濃度6g/L溫 度 35℃、搖床轉(zhuǎn)速 150r/min時，KingellaH菌株對結(jié)晶紫具有最佳的降解活性［7］。AhmetBaban等利用活性污泥法處置紡織廠的印染廢水，平均脫色率為50%COD平均降解率達到80%毒性有機污染物的平均去除率達到75%達到中水回用的要求［8］。張興等從腐敗的PVA 膠水中分離得到黃單胞菌，并研究了局部簡單有機碳源（丙三醇、葡萄糖、乙酸鈉）水溶性維生素、氨共代謝基質(zhì)對黃單胞菌生長和PVA 降解的影響，結(jié)果標(biāo)明，丙三醇和葡萄糖能加快 PVA 降解，而水溶性維生素對黃單胞菌生長和 PVA 降解的影響不明顯，甲硫氨酸能夠促進黃單胞菌代謝，進而促進PVA 降解［9］。俞寧等利用高效好氧的全混合生物污泥法處置印染廢水，實際應(yīng)用結(jié)果標(biāo)明，BOD5去除率為93.9%CODCr去除率也達到93.6%處置后的水質(zhì)達到紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級規(guī)范的要求［10］。
2.2厭氧生物處置技術(shù)
厭氧生物處置技術(shù)是水中沒有溶解氧分子的條件下，兼性細菌與厭氧細菌進行生化反應(yīng)，常州水處理設(shè)備從而達到降解印染廢水中有機污染物的生物處置技術(shù)。Ra?zo-Flor等在中溫條件下，研究利用連續(xù)上流式厭氧污泥床（UA SB反應(yīng)器對偶氮二水楊酸鹽（ADS和媒染橙（MO1偶氮染料的降解效果，結(jié)果標(biāo)明，ADS和MO1UA SB反應(yīng)器中都能夠完全降解和脫色［11］。
宋汕柯通過分離純化得到具有高效脫色能力的菌株Y8以葡萄糖作為碳源、酵母粉作為氮源，pH=7溫度30℃、接種量15%厭氧環(huán)境下，對雙偶氮染料活性黃84進行脫色，36h后脫色率超過98%此外還研究了其他染料與活性黃84混合后對其脫色率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)酸性紅172與活性黃84混合后能夠促進活性黃 84脫色，24h即可完全脫色，而酸性藍127和酸性紅35與活性黃84混合后抑制了活性黃84脫色，48h后脫色率僅為50%［12］。Somasiri等利用升流式厭氧反應(yīng)器處置印染廢水，脫色率超過 92%CODCr去除率也達到90%以上［13］。
董曉麗從紡織廢水中分離出膠質(zhì)紅假單胞菌XL-1研究其在厭氧光照條件下對活性艷藍 KN-R脫色和不同共代謝底物對脫色性能的影響，結(jié)果標(biāo)明，蛋白胨作為共代謝底物時具有最佳的脫色性能。此外還研究了蛋白胨質(zhì)量濃度對脫色性能的影響，50mg/L活性艷藍KN-R不添加蛋白胨時，菌株XL-1無法使KN-R脫色，隨著蛋白胨質(zhì)量濃度從0.01g/L提高至55g/L菌株XL-1對KN-R脫色效果隨之提升，脫色率從50.35%提升至93.05%［14］。張挺等利用內(nèi)循環(huán)（IC厭氧反應(yīng)器處置印染廢水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過IC反應(yīng)器預(yù)處置后減少了處置過程中的污泥產(chǎn)量，提高了印染廢水的可生化性，降低了后續(xù)工藝的處置難度和負(fù)荷［15］。
2.3厭氧-好氧生物處置技術(shù)
利用好氧生物技術(shù)處理印染廢水，需要提供大量氧氣，因而需要消耗大量能源。利用厭氧生物技術(shù)需要比較嚴(yán)格的厭氧條件，從而增加設(shè)備和工程等費用，此外還容易發(fā)生甲烷和硫化氫等氣體污染空氣。將這兩種處置技術(shù)結(jié)合，一方面可以減少能源消耗，另一方面減少了硫化氫、甲烷等氣體的發(fā)生。另外，自然界廣泛存在兼性微生物，可在有氧或無氧環(huán)境中生長繁殖，印染廢水處置中廣泛使用的水解酸化工藝就是利用兼性微生物來降解。宋夢琪等首先采用水解酸化工藝對印染廢水進行預(yù)處理，隨后再用好氧生物處理，結(jié)果標(biāo)明CODCr去除率達到71.4%只利用好氧生物處理的印染廢水 CODCr去除率只有31%說明將水解酸化工藝與好氧生物處置相結(jié)合能大大提高對印染廢水的處置能力［16］。迪建東等設(shè)計出以厭氧-好氧工藝為主的印染廢水處置方案，并用于處置印染廢水，CODCr可降至 100mg/L以下，懸浮固體（SS降至70mg/L以下，BOD5降至25mg/L以下，色度為 40倍以下，pH為 6~9能夠滿足《紡織染整工業(yè)水污染排放規(guī)范》一級排放規(guī)范［17］。García-Martínez等利用厭氧的連續(xù)上升氣流攪拌填充反應(yīng)器和好氧膜生物反應(yīng)器（MBR結(jié)合處置偶氮染料酸性橙 7印染廢水，CODCr去除率達到66%TOC去除率也達到54.3%［18］。付永勝等研究設(shè)計水解酸化-UA SB-SBR組合工藝，并用于處置印染廢水，CODCrBOD5和色度均大幅下降（CODCr由2500~4500mg/L下降為80~150mg/LBOD5由600~1000mg/L降低為30~40mg/L色度從100~600倍降低為50~60倍）［19］。
2.4生物技術(shù)與其他處置方式聯(lián)合
為了適應(yīng)現(xiàn)代生活的需要，印染技術(shù)也在不時改進，各種新型染料和助劑的加入，使印染廢水的成分更加復(fù)雜，單獨的生物技術(shù)難以達到完全降解的目的因此，需要將生物技術(shù)與其他方法結(jié)合，以得到更好的處置效果。鐘笑涵將厭氧生物反應(yīng)與電化學(xué)相結(jié)合用于處置印染廢水，以葡萄糖、尿素和磷酸二氫鉀配制成的營養(yǎng)液馴化EGSB中的厭氧污泥，90天后，系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運行，對印染廢水的COD去除率始終保持在90%以上［20］。Deveci等將生物降解與光催化氧化工藝相結(jié)合處置印染廢水，結(jié)果標(biāo)明，CODCr去除率和脫色率分別高達 99%和 93%［21］。孫基惠等利用生物技術(shù)與雙介質(zhì)阻擋放電等離子技術(shù)聯(lián)合處置印染廢水，結(jié)果標(biāo)明，當(dāng)電壓為 65kV功率為 62W放電處置 10min后，印染廢水的可生化性 BOD5/CODCr值由之前的0.19提升為 0.37再利用生物技術(shù)處理后，脫色率和CODCr去除率分別為89.8%和78.4%出水色度和COD分別為62倍和89mg/L［22］。杭州水處理設(shè)備梅林春等利用混凝-生物接觸氧化-臭氧氧化聯(lián)合處置印染廢水，色度和 CODCr去除率分別為 94%和 93%經(jīng)過深度處置后，最終出水的色度和CODCr達標(biāo)率從91%提升至100%保證率也從0提升至90%［23］。程云環(huán)等將Fenton試劑與厭氧微生物處置技術(shù)相結(jié)合處置含活性艷紅KD-8B模擬印染廢水，CODCr和色度去除率均超過98%［24］。
3結(jié)論與展望
利用生物技術(shù)處理印染廢水利息低廉、對環(huán)境的二次污染小、污泥產(chǎn)量少、不需要復(fù)雜的設(shè)備，具有良好的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)，成為當(dāng)前最常用的印染廢水處置手段。但是隨著各種新型染料和助劑的加入及印染廢水排放規(guī)范的不時提高，單獨的生物降解技術(shù)處理印染廢水已不能滿足需求，需要結(jié)合其他預(yù)處置工藝或深度處置技術(shù)，以滿足當(dāng)前及未來印染廢水的處置需求。
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