不同生物技术处理印染废水分析

摘要：随着近年来污水排放制度越来越严格，我国的水污染治理已逐渐进入高处理率和高标准阶段。其中，印染废水属于难处理废水之一，其组成复杂，水质变化明显，颜色较深，并且有毒物累积量较大，对其处理非常难，需要找到有效适合的方法来处理染料废水。本文针对染料废水的种类和特点，通过不同的生物技术以及其他方法与生物技术的组合技术对印染废水处理进行研究和分析，总结出几种处理印染废水的方法，从而达到对印染废水脱色和去除效果好的目的。

关键词：印染废水；生物技术；脱色

印染废水中含有染料、浆料、表面活性剂、还原漂白剂、纤维杂质、有机物、无机盐，还有铜、铅、锌等重金属元素。印染废水具有较强的生物毒性、有机物含量高、色度大、水质变化大、pH值变化大、成分复杂并含有大量的悬浮物等特点，这些特点进一步加大了印染废水的处理难度[1]。在目前处理印染废水的技术中，生物技术在经济和使用可行性的角度都占有重要优势并对环境的污染程度较低，但是生物技术也有一些缺点，例如存在处理效率低，有时会出现处理效果不好等缺点，从而影响了其更好的发展，所以将生物技术进行进一步的改进，将其与其他工艺相结合，形成组合工艺，这样可以提高处理效率，是处理印染废水的一个很好的发展方向。

1生物技术处理印染废水的基本原理

生物技术处理印染废水，其基本原理主要是通过微生物的大量繁殖，利用微生物酶氧化或还原染料分子，将染料分子的不饱和键和显色基团破坏，从而将印染废水中的大分子有机污染物降解成小分子物质或转化为各种原生物质及营养物质，以减少水中污染物和难分解污染物的浓度，达到处理效果。将生物技术与其他的处理工艺组合，利用各自工艺的优点，这样可以最大程度的发挥各工艺的优点，从而达到更好的处理废水的目的，是目前印染废水处理研究的一个重要方向。

2生物技术及其组合技术处理印染废水

2.1生物强化技术。由于大多数传统的生物处理技术达不到色度的去除要求，国内外许多研究机构的人员在进行印染废水处理的过程中，将研究重心放在了培养或改良高降解活性菌种的方向上，进而引出了生物强化技术这一概念。该技术的作用机理是：将具有特定功能性的菌类投入到废水处理系统中，这些菌类可以来自天然环境，也可以来自基因重组技术获得的高效菌，目的是去除有害物质。其中，白腐真菌的褪色本领比较同等条件下其他菌的效果更好，因为在代谢的第二过程产生的木质素是由具有氧化性的酶引起的。当下，比较实用的方案是直接向废水中放置具有一定分解氧化本领的微生物种群。2.2生物技术与高级氧化技术组合式工艺处理（分段式）。单一技术存在一些缺点，对印染废水总是有处理效果不好的地方，所以没有组合式效果好，将不同工艺技术进行组合成为近年来研究的热点，其基本原理主要是对废水进行预处理，即光催化氧化技术将印染废水中难降解物质转化为易降解物质，接下来再进行生物处理，将印染废水中的污染物完全去除[2]，反之也可以，即利用光催化氧化技术去除剩下的易难于去除的物质，有研究者的试验表明，这种联合技术处理印染废水很可行而且效果不错，使废水可达标排放。2.3生物技术与高级氧化技术组合式工艺。处理（一体式）有研究者开发了一种新型的耦合式光催化－微生物技术处理染料废水[3]，这种组合是利用孔隙较多且发达的海绵通过微生物固定化和光催化固定技术，使海绵内存有大量的微生物，而外面包裹着一层光催化剂，可实现生物降解和光催化氧化[4]，是一种具有潜力的处理印染废水的技术，可以继续研究下去。2.4水解酸化－接触氧化工艺。在良好的营养接触氧化过程之前，应先水解和酸化该过程。生物接触氧化过程是在接触氧化槽中放置一些填充物，通过生物膜并透过适当的氧气，通过氧化和分解印染废水中的难降解污染物，是一种高效低污染的的污水处理过程。如果与JBM新组合的生物填充物结合去考虑，反应速率将会变得更高，加入水解酸化处理，可减轻对后续好氧反应的影响，二者结合可有效的降低COD和BOD，并且有毒有害的物质也将很好的被去除。2.5移动床生物膜法工艺。移动床生物膜反应器是固体填料生物接触氧化法和生物流化床之间的一项新技术。反应器通常附有大量的微生物轻质聚丙烯填料，将其引入空气和污水中使其充分混合。包装上的微生物不断吸收印染废水中的有机物，有机物被吸附并降解，在提升区，由于三相流的作用，新生物膜的生长取代了旧生物膜，并且不断更新，使整个反应器处于高效状态，有利于印染废水的处理和净化，在提升过程中有良好的充氧效果，待三相流到达池顶后，生物膜继续摄取印染废水中的有机物，从而对污水进行净化处理。2.6厌氧生物－水生植物－好养生物法。厌氧生物处理技术是兼性细菌与无氧厌氧细菌之间的生化过程[5]，能够提高印染废水的可生化性，降低了后续工艺的处理难度和负荷从而达到降解印染废水中有机污染物的生物处理技术[6]。好氧生物处理技术则是在有氧的条件下，利用好氧微生物细胞进行生物化学反应，从而达到降解有机污染物的处理技术[7]。采用好氧生物技术处理印染废水，需要提供大量氧气，因而需要消耗大量能源，也会导致成本很高。采用厌氧生物技术需要非常严格的厌氧条件，在处理的过程中不好控制，同时也会增加设备和工程等费用，增加成本，此外还容易产生一系列污染空气的气体。厌氧处理和好氧处理均有各自的缺点，也有各自的优点，所以要充分发挥厌氧技术和好氧技术的优点，将这两种处理技术与水生植物结合，可以更好地处理难降解的印染废水，还可以减少能源消耗，降低成本，同时也能减少有害气体的产生，是一种效果处理不错的组合处理方法。该方法的工艺流程为进水，格栅过滤，厌氧生物处理，水生植物，好氧生物处理，出水。厌氧生物处理阶段，通过酸解的方式将化学助剂和染色物质的分子变小，然后进入下一阶段，水生植物处理阶段，通过水葫芦的新陈代谢作用，将污染物质分解去除，虽然色度仍然有些偏高，但COD和BOD已降低的很明显，继续进入好氧生物处理，可降低色度和进一步去除有机物，三者方法结合，可对色度有较好的去除，并达到污水的排放标准。2.7nZVI－厌氧微生物联合工艺。酶还原，低分子量氧化还原，生物代谢产生的还原剂和三者的结合是厌氧微生物的脱色过程[8]。nZVI可以直接在水中或通过水反应产生的H2中作为电子供体，可以促进厌氧微生物降解难降解有机物。将nZVI填充层放置在厌氧反应器中可提高生物降解性。nZVI可以促进微生物对污染物的生物降解，可以促进微生物分泌某些可降解污染物的细胞外物质，从而提高污染物的降解率，从而达到脱色和去除效果好的目的[9]。2.8兼氧FMBR工艺。一般来说，FMBR的显著特征是反应器里面具有较多的污泥堆积[10]，从而能够更好地去分解污染物，分子质量较大的可以通过膜将其留下，从而确保了带有小分子的水能够顺利的通过。在有氧条件下，复杂的大分子物质很难高效地分解，但是在兼性的条件下可以实现很好的转化，从而提高分解效率。膜组件可以通过在膜表面上吸收污泥沉积层并进行筛选和分离，通过膜表面和膜孔对有机物的吸附以及对膜孔本身的机械筛分来保留复杂的大分子。兼性氧FMBR中存在多种微生物，可以有效去除氨氮。为了去除色度，兼性厌氧微生物利用细胞外酶将染料中的复杂物质转化为小分子物质。染料基团被破坏，带有颜色的液体可以沉降释放，所以能够有效地去除颜色，从而更好地去除较多污染物。2.9生物活性炭法。该方法是指微生物与活性炭构成一个组合系统，该系统可以充分发挥微生物和活性炭各自的作用，利用微生物降解污染物，同时利用活性炭良好的吸附作用，二者相互作用、相互协调达到处理废水的效果、此外还能够提高去除率，得到了国内外广泛的研究。利用活性炭对微生物进行强化，从而能减少完成整个流程的处理时间，提高整体去除效率。

3结语

生物处理技术以及其组合技术对难处理的印染废水，其处理效果还是相当乐观的，随着各种新型染料和助剂的加入及印染废水排放标准的不断提高，生物处理技术有着很大的发展前景，在其发展和改进之后，色度的降低和污水的排放都可达到标准，符合当今印染废水污染治理的要求，而且具有很大的发展空间。在未来的研究中，可以更深入的对不同的生物处理工艺进行改进和组合，从而使其发挥更大的应用价值，进而能更好的处理印染废水，使我们的水环境越来越好。

参考文献：

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[2]谢翼飞,李旭东.光催化与生化组合工艺联合处理染料废水研究[J].给水排水，2003,29(10).

[3]伍雁,张新颖.光催化与微生物组合技术处理印染废水研究进展[J].能源与环境，2017,(1):83-87.

[4]张新颖,吴慧敏,林琳琳,等．g-C3N4-P25/光合细菌复合材料降解偶氮染料废水的机理[J]．环境科学学报，2018,38(7):2632-2640.

[5]王静,郝建安,张爱君,等.厌氧氨氧化反应研究进展[J].水处理技术，2014,40(3):1-4.

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[8]钟笑涵.生物电化学强化对印染废水厌氧生物处理的影响研究[D].武汉:武汉纺织大学,2016.

[9]NeseErtugay,FilizNuranAcar.SonocatalyticdegradationofDirectBlue71azodyeatthepresenceZero-ValentIron(ZVI)[J].DesalinationandWaterTreatment,2013(40-4)

[10]吴胜之.兼氧FMBR处理印染废水的实验研究及其机理分析[D].南昌:江西理工大学,2016.

作者:白靖铭 单位:沈阳建筑大学