生物法處理印染廢水的研究進(jìn)展

趙紅陽，李思凡，閻 松

（遼寧石油化工大學(xué)， 遼寧 撫順 113001）

印染廢水主要來自紡織和印刷廠的加工過程，其特點(diǎn)是色度深，成分復(fù)雜，可生化性差，廢水中含有大量的有機(jī)污染物，排入水體將消耗大量溶解氧，破壞水的生態(tài)平衡，同時廢水中的染料能吸收光線，降低水體透明度，影響水生生物和微生物生長，不利于水體自凈。目前，印染廢水的處理方法有生物法、物理法和化學(xué)法，相比之下，生物法具有經(jīng)濟(jì)、高效的優(yōu)點(diǎn)，并可實(shí)現(xiàn)無害化、資源化，所以長期以來在印染廢水的處理中始終占有重要的位置。根據(jù)微生物的種類，可分為好氧法、厭氧法和生物酶法等。目前，國內(nèi)外學(xué)者對印染廢水處理的研究較多，筆者主要介紹了膜生物技術(shù)、固定化微生物、SBR法、微生物絮凝劑等技術(shù)在印染廢水處理方面的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，并對今后的發(fā)展方向提出了建議，以期為相關(guān)研究提供參考。

1 生物法在印染廢水處理中的應(yīng)用

1.1 膜生物技術(shù)

膜生物技術(shù)是一種水處理效率高, 處理水質(zhì)好的新型水處理技術(shù)[1], 目前國內(nèi)已有學(xué)者利用膜生物反應(yīng)器對印染廢水進(jìn)行了深入研究。卿春霞等人[2]對厭氧—好氧膜生物反應(yīng)器處理咸陽第二印染廠廢水進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)水解酸化一體式膜生物反應(yīng)器處理后，廢水中 COD去除率在80%~90%之間，色度去除率為87.5%，出水水質(zhì)較好。邱濤等人[3]對膜生物反應(yīng)器工藝處理高濃度前處理印染廢水進(jìn)行了研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在最佳條件下，即T=25 ℃, HRT為18 h，MLSS（混合液懸浮固體濃度）為8 g/L, DO（溶氧量）為2.8 mg/L,pH范圍為 7.5~8.5， MBR工藝可以使高濃度的前處理印染廢水中的COD從4 000~15 000 mg/L 降低到1 000~1 500 mg/L，去除率高達(dá)80%，為后續(xù)處理提供了良好的條件，同時，廢水中的色度、NH3-N、SS（懸浮物）的去除效果也比較顯著，其中，SS 的去除率幾乎達(dá)到了 100%。蔡惠如等人[4]將膜生物反應(yīng)器與 SBR法處理印染廢水的效果進(jìn)行了對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：SBR法處理活性黑和活性黃廢水, COD去除率可達(dá)90% , 而且效果穩(wěn)定，其脫色過程主要發(fā)生在兼氧段, 好氧段脫色不理想, 但好氧可以使兼氧出水變得清澈透明, 使分解產(chǎn)物趨于穩(wěn)定，與SBR法相比, 浸沒式膜生物活性炭反應(yīng)器( SMBACR)的 COD去除效果更好, 降解速度更快。 此外，生物活性炭不但具有高效脫色效果, 還有降解微生物的作用， 因此，采用生物活性炭作為膜生物反應(yīng)器的生物介質(zhì), 不但具有MBR的優(yōu)點(diǎn)，還會降低膜污染?？梢?，膜生物技術(shù)有出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，但膜的造價(jià)高，能耗高，壽命短，而且還容易產(chǎn)生膜污染現(xiàn)象，因此，尋找新型膜材料可作為今后重點(diǎn)研究的方向。

1.2 固定化微生物技術(shù)

固定化微生物技術(shù)是現(xiàn)代生物工程領(lǐng)域中的一項(xiàng)新興技術(shù)，是通過化學(xué)或物理的手段將游離細(xì)胞或酶定位于限定的空間區(qū)域內(nèi)，使其保持活性并可反復(fù)利用[5]。周林成等[6]利用固定化微生物工藝對浙江某紡織印染廠退漿工序混凝沉淀池的出水進(jìn)行了處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：混凝沉淀后的印染廢水經(jīng)過水解酸化一好氧生化組合的固定化微生物反應(yīng)器處理20 h后, 出水CODcr為95 mg/L，達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。在水解酸化階段, CODcr負(fù)荷為 1.7 kg/(d·m3),去除率可達(dá) 44%。好氧階段最大 CODcr負(fù)荷可達(dá)1.9 kg/(d·m3),去除率為83%。李雷等人[7]利用固定化微生物技術(shù)對徐州色織廠的印染廢水進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在25~40 ℃，pH范圍為7~9，處理4 h后，印染廢水經(jīng)活性污泥曝氣處理后的出水CODcr為145 mg/L，去除率為72%，出水色度為40倍左右，脫色率為60%，僅能基本達(dá)標(biāo)，但在表曝之后，再利用固定化微生物處理，出水CODcr小于50 mg/L，去除率高達(dá)90.8%，色度小于4.5倍，脫色率可提高到96.8%，達(dá)到了理想的廢水處理效果。王芳等人[8]對固定化微生物技術(shù)處理印染廢水進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在最適條件溫度為 30~40 ℃，pH=7.0的情況下，固定化微生物細(xì)胞對印染廢水的脫色活性，與其自然的細(xì)胞相比，脫色性能更高，熱穩(wěn)定性更強(qiáng)。在連續(xù)運(yùn)行一個月的試驗(yàn)中,當(dāng)水力停留時間小于3.0 h時,脫色率可維持在70%~80% ,不但達(dá)到了處理要求，而且具有較高的實(shí)用價(jià)值。總的看來，固定化微生物技術(shù)保持了效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)和易純化等優(yōu)點(diǎn)，但卻不能克服生物細(xì)胞太小，不易與水溶液分離，易造成二次污染的缺點(diǎn)。因此，今后重點(diǎn)應(yīng)放在如何將固定化微生物技術(shù)趨于完善。

1.3 SBR技術(shù)

SBR（序列間歇式活性污泥法）是一種運(yùn)用間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。鄧航等人[9]利用SBR技術(shù)對活性藍(lán)印染廢水進(jìn)行了處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：優(yōu)化后的SBR工藝對COD的去除率可達(dá)90%以上，對色度的去除率也達(dá)到了85%，同時，結(jié)果還表明脫氫酶受含氧量的影響比酯酶受含氧量的影響更大。郭常穎等人[10]對粉煤灰- SBR處理徐州市某精細(xì)化工有限公司的印染廢水進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：泥齡會影響出水水質(zhì), 而最佳的泥齡為20 d，充水比對粉煤灰-SBR 處理染料廢水的效果有顯著的影響，最佳充水比為0.5~0.55。當(dāng)試驗(yàn)溫度低于25 ℃時, 處理效果會隨著溫度的降低而變差, 在保證出水水質(zhì)的情況下, 最低運(yùn)行溫度為18 ℃。通過改變進(jìn)水的水質(zhì)發(fā)現(xiàn), 粉煤灰-SBR 抗沖擊能力較強(qiáng),運(yùn)行也比較穩(wěn)定，同時還可適應(yīng)印染廢水不斷變化的水質(zhì)。楊爽等人[11]將SBR法和粉煤灰-SBR法聯(lián)合處理徐州市某精細(xì)化工公司的印染廢水進(jìn)行了對比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：條件相同時，經(jīng)粉煤灰-SBR法聯(lián)合處理后的廢水中的 COD和色度的去除率不僅高于SBR法，而且出水水質(zhì)更好，此外，相比于SBR法，粉煤灰- SBR法在較短的缺氧攪拌時間內(nèi)，BOD/COD稍大，即，粉煤灰- SBR法在較短缺氧攪拌時間內(nèi)生化速率更快，由此可見，粉煤灰-SBR法能在相對較短的時間內(nèi)達(dá)到更好的處理效果。雖然SBR技術(shù)能有效的去除印染廢水中的有機(jī)物質(zhì)，但采用單一的處理方法往往不能達(dá)到處理要求，而且所選用的材料價(jià)格較高，使用壽命較短，限制了該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。

1.4 微生物絮凝劑技術(shù)

微生物絮凝劑技術(shù)是指利用微生物產(chǎn)生的具有絮凝性能的高分子絮凝物，對廢水中污染物進(jìn)行凝聚、沉淀，進(jìn)而將其去除的技術(shù)[12]。微生物絮凝劑是一種新型高分子絮凝劑，具有高效、無毒、無二次污染、易生物降解等特點(diǎn)。王莉等人[13]以氯化鋁作助凝劑，普魯蘭為絮凝劑對常州市某紡織公司的印染廢水進(jìn)行處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：絮凝劑與AlCl3配比為2︰6時，混合時間對廢水中CODcr的去除率影響最大，pH值影響最小，在最佳絮凝條件下，CODcr的去除率高達(dá)81%。趙軍等人對[14]復(fù)合微生物絮凝劑處理印染廢水進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: pH 值對復(fù)合菌液處理印染廢水有很大影響,隨著pH 值的增加，COD和色度的去除率逐漸增加并趨于穩(wěn)定。當(dāng)pH值為9時，COD去除率為67.2%，脫色率為 83.8%。從處理效果和成本角度考慮，系統(tǒng)pH的最佳范圍為9~10，同時，實(shí)驗(yàn)還表明COD去除率和脫色率均隨著 CaCl2溶液用量的增加先升高后趨于穩(wěn)定，當(dāng)投加2.5 mL的CaCl2溶液時，COD去除率和脫色率最為理想，分別為78.7%、92.5%。陳月華等人[15]利用微生物絮凝劑技術(shù)對常州某印染廠的廢水進(jìn)行了處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在pH值為8、投加量為5 mL·L-1、反應(yīng)溫度為40 ℃時, COD去除率會達(dá)到60% 以上。陳一萍等人[16]篩選了微生物絮凝劑的產(chǎn)生菌，考察對印染廢水的絮凝效果，結(jié)果表明，編號為MBF-5菌株的絮凝活性最高，投加量助凝劑 CaCl2溶液后，絮凝劑對印染廢水絮凝率高于80%，可見，微生物絮凝劑可有效降解印染廢水中的污染物，不僅資源豐富，而且操作簡便，但由于合適的微生物絮凝劑很難獲得，所以微生物絮凝劑在印染廢水的應(yīng)用研究大部分只處于實(shí)驗(yàn)階段，還未能大規(guī)模應(yīng)用。

2 結(jié) 論

生物法處理印染廢水是今后化工領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向，本文對處理印染廢水的幾種方法進(jìn)行了綜述，目前限制生物法處理印染廢水的最主要因素是此技術(shù)尚不成熟，而且成本較高。因此，在今后的研究中，要將重點(diǎn)放在：（1）如何將此技術(shù)趨于完善和降低成本提高經(jīng)濟(jì)效益上，這是最終的目的。（2）如何優(yōu)化微生物最佳培養(yǎng)方案和對微生物菌種的改良, 改進(jìn)微生物的遺傳性狀, 提高菌種的脫色效率。（3）怎樣選擇合適的生物反應(yīng)器，因?yàn)橛绊懸蛩囟喽鴱?fù)雜，有關(guān)的理論研究還不夠深入，需要進(jìn)一步探討和研究。此外，合適的微生物絮凝劑的開發(fā)以及合適的固定化技術(shù)和固定化載體的研究也具有重要意義。

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