印染廢水生物吸附處理法綜述

王朋輝 宋苗苗

(鄭州大學 化工與能源學院，河南 鄭州 450001)

印染廢水是工業(yè)廢水的重要組成部分，近幾年，隨著染料紡織工業(yè)的迅猛發(fā)展，使得產(chǎn)生的印染廢水成為了水系環(huán)境的重點污染源之一，而染料的數(shù)量和品種的日益增加，及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和印染工藝的不斷改變，使得印染廢水的水質(zhì)也發(fā)生了變化，尤其是近幾年P(guān)VA漿料和新型助劑的使用，使印染廢水的處理難度也隨之加大。印染廢水具有水量大、有機污染物濃度高、可生化性較差、色度高且多變、堿性大等特點，同時其水質(zhì)成分也非常復雜，含有多種漿料、染料、表面活性劑等物質(zhì)。目前的處理方法可歸納為化學法、物理法及生化法，其中還包括膜、等離子體、超臨界水氧化法(SCWO)、超聲波、電化學氧化法光、催化氧化法等方法，在物理處理法中應用最多的是吸附法［1］。

傳統(tǒng)的吸附法的工作原理主要是將活性炭、粘土等多孔物質(zhì)的顆?；蚍勰┡c廢水混合，或讓廢水通過由其顆粒組成的濾床，使廢水中的污染物質(zhì)吸附在吸附劑表面上后被過濾除去［2］。傳統(tǒng)的吸附法對除去廢水中的溶解性有機物十分有效，但它對于膠體和疏水性染料等物質(zhì)卻無能為力?；钚蕴烤哂休^高的比表面積，具有較強的脫色吸附性能，可吸附廢水中的多種有機物和金屬離子，吸附后活性炭還可以通過熱空氣再生循環(huán)利用，但再生后脫色率下降，需不斷補充新炭，運行費用較高，所以常用作在廢水處理的預處理或深度處理工段。

而與傳統(tǒng)吸附法相比較，生物吸附法是將活性污泥對有機物的降解的吸附和代謝降解兩個過程分別在各自的反應器內(nèi)進行，這樣將活性污泥充分的利用，不僅能夠通過傳統(tǒng)的吸附作用吸收降低廢水中的有機物含量，而且能夠分解吸收的有機物作為自身微生物的養(yǎng)料，維持細菌的生長。由于細胞結(jié)構(gòu)的復雜性使得對于生物吸附的機理研究處于爭議狀態(tài)，現(xiàn)在普遍認為生物吸附中微生物吸收金屬離子的過程主要分為有兩種方式，第一種是金屬離子在細菌表面的被動吸附，生物體細胞壁上的官能基團被動的與金屬離子發(fā)生結(jié)合;第二種是活體細胞的主動吸附，細胞表面的某些酶與細胞表面吸附的金屬離子主動結(jié)合，通過細胞壁轉(zhuǎn)移至細胞內(nèi)［3］。

生物吸附法始于50年代的美國，其突出的優(yōu)點是污泥負荷高，約為常規(guī)活性污泥法的10-20倍，抗沖擊負荷能力強，對pH和有毒物質(zhì)具有很大的緩沖作用，同時由于吸附池停留時間短，處理費用大為降低，運行費用不足普通活性污泥法的50%，具有極高的經(jīng)濟適用性。

生物吸附的過程可以大致由上圖表示，這種方法不僅在低濃度下，對重金屬等有害物質(zhì)可以被選擇性地吸附去除，還可以有效地回收一些貴重金屬，利用生物吸附法處理廢水效率高，投資小，菌種的來源廣泛，運行費用低，具有較強的經(jīng)濟價值。但是對于工業(yè)化處理廢水來講，生物吸附法仍然具有一定的困難，主要是由于自然狀態(tài)下的微生物菌的成長能力較弱，耐沖擊性能較差，不利于工業(yè)上生物吸附的連續(xù)性操作，所以要想生物吸附像活性炭吸附一樣應用于廢水的工業(yè)化處理，必須將微生物菌種制備成固定的顆粒。相對于工業(yè)而言，生物吸附劑應符合以下幾方面的要求，首先是要具有較理想的物理、化學和機械性能，適用于如全混、柱式或流化床等連續(xù)流動系統(tǒng)，其次是要具備快速有效的吸附和解吸操作的能力，同時對金屬具有較好的的選擇性，以便重金屬的回收利用，最后要有較好的循環(huán)利用能力和較低的運行成本和死亡率，以提高經(jīng)濟性［4］。

與傳統(tǒng)的活性炭吸附法相比，生物吸附法具有以下方面的優(yōu)點:(1)生物吸附法處理能力更強。生物吸附不僅能夠處理可降解有機物，對與重金屬等物質(zhì)也有較強的吸附作用，處理廢水的能力更強，效率更高(2)生物吸附法具有較強的自我調(diào)節(jié)能力。生物吸附中存在的細菌能夠自己通過不斷地進行繁殖、適應、淘汰、優(yōu)選產(chǎn)生更強的微生物菌種，這樣產(chǎn)生的微生物菌種不僅具有更強的適應性，繁殖能力和處理能力更強，同時還具有較強的抗沖擊能力，這樣使得生物吸附法具有更強的自我調(diào)節(jié)能力。(3)生物吸附法適應性更好。由于生物吸附法中物理化學作用占主導作用，因此對毒物、pH值、負荷以及溫度的變化都有較強的適應性。(4)生物吸附法效果更好。生物吸附法對于可生化性的提高，具有更好的效果，也可以根據(jù)生產(chǎn)要求對吸附補充一定量的混凝藥劑進行強化，這樣對于后續(xù)處理單元的工作更加方便靈活多變。

雖然生物吸附具有很多優(yōu)點，但是目前利用生物吸附技術(shù)大規(guī)模處理廢水的系統(tǒng)卻很少，因為各方面的影響因素限制了它的大規(guī)模使用，例如缺乏金屬和生物吸附劑之間作用的動力學數(shù)據(jù)，不能進行過程設(shè)計和放大以及經(jīng)濟衡算等，因此有必要對生物吸附現(xiàn)象進行進一步的研究［5］。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們對環(huán)境問題的重視，印染廢水生物吸附處理技術(shù)一定會得到快速長久的發(fā)展，生物吸附法一定將綻放屬于自己的光彩。

［1］劉東蓮.染料廢水處理方法的研究進展.河南化工.(2004)12-0005–03

［2］朱建平等.吸附氣浮法脫除染料離子的研究.環(huán)境工程，1993，11(1):10～12.

［3］楊書銘，黃長盾.紡織印染工業(yè)廢水治理技術(shù).北京:化學工業(yè)出版社，2002

［4］胡厚堂，王海寧.生物吸附法處理水體中的重金屬的現(xiàn)狀與展望.新疆環(huán)境保護，2003

［5］俞華勇.基于生物吸附法的工業(yè)廢水處理研究.中國科技信息.(2005)23-103-104