不同生物技術(shù)處理印染廢水的研究

白靖銘

（沈陽建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110168）

印染廢水中含有染料、漿料、表面活性劑、還原漂白劑、纖維雜質(zhì)、有機(jī)物、無機(jī)鹽，還有銅、鉛、鋅等重金屬元素。印染廢水具有較強(qiáng)的生物毒性、有機(jī)物含量高、色度大、水質(zhì)變化大、pH值變化大、成分復(fù)雜并含有大量的懸浮物等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)進(jìn)一步加大了印染廢水的處理難度[1]。在目前處理印染廢水的技術(shù)中，生物技術(shù)在經(jīng)濟(jì)和使用可行性的角度都占有重要優(yōu)勢(shì)并對(duì)環(huán)境的污染程度較低，但是生物技術(shù)也有一些缺點(diǎn)，例如存在處理效率低，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)處理效果不好等缺點(diǎn)，從而影響了其更好的發(fā)展，所以將生物技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，將其與其他工藝相結(jié)合，形成組合工藝，這樣可以提高處理效率，是處理印染廢水的一個(gè)很好的發(fā)展方向。

1 生物技術(shù)處理印染廢水的基本原理

生物技術(shù)處理印染廢水，其基本原理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，將染料分子的不飽和鍵和顯色基團(tuán)破壞，從而將印染廢水中的大分子有機(jī)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以減少水中污染物和難分解污染物的濃度，達(dá)到處理效果。將生物技術(shù)與其他的處理工藝組合，利用各自工藝的優(yōu)點(diǎn)，這樣可以最大程度的發(fā)揮各工藝的優(yōu)點(diǎn)，從而達(dá)到更好的處理廢水的目的，是目前印染廢水處理研究的一個(gè)重要方向。

2 生物技術(shù)及其組合技術(shù)處理印染廢水

2.1 生物強(qiáng)化技術(shù)

由于大多數(shù)傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)達(dá)不到色度的去除要求，國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)的人員在進(jìn)行印染廢水處理的過程中，將研究重心放在了培養(yǎng)或改良高降解活性菌種的方向上，進(jìn)而引出了生物強(qiáng)化技術(shù)這一概念。該技術(shù)的作用機(jī)理是：將具有特定功能性的菌類投入到廢水處理系統(tǒng)中，這些菌類可以來自天然環(huán)境，也可以來自基因重組技術(shù)獲得的高效菌，目的是去除有害物質(zhì)。其中，白腐真菌的褪色本領(lǐng)比較同等條件下其他菌的效果更好，因?yàn)樵诖x的第二過程產(chǎn)生的木質(zhì)素是由具有氧化性的酶引起的。當(dāng)下，比較實(shí)用的方案是直接向廢水中放置具有一定分解氧化本領(lǐng)的微生物種群。

2.2 生物技術(shù)與高級(jí)氧化技術(shù)組合式工藝處理（分段式）

單一技術(shù)存在一些缺點(diǎn)，對(duì)印染廢水總是有處理效果不好的地方，所以沒有組合式效果好，將不同工藝技術(shù)進(jìn)行組合成為近年來研究的熱點(diǎn)，其基本原理主要是對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，即光催化氧化技術(shù)將印染廢水中難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解物質(zhì)，接下來再進(jìn)行生物處理，將印染廢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術(shù)去除剩下的易難于去除的物質(zhì)，有研究者的試驗(yàn)表明，這種聯(lián)合技術(shù)處理印染廢水很可行而且效果不錯(cuò)，使廢水可達(dá)標(biāo)排放。

2.3 生物技術(shù)與高級(jí)氧化技術(shù)組合式工藝處理（一體式）

有研究者開發(fā)了一種新型的耦合式光催化-微生物技術(shù)處理染料廢水[3]，這種組合是利用孔隙較多且發(fā)達(dá)的海綿通過微生物固定化和光催化固定技術(shù)，使海綿內(nèi)存有大量的微生物，而外面包裹著一層光催化劑，可實(shí)現(xiàn)生物降解和光催化氧化[4]，是一種具有潛力的處理印染廢水的技術(shù)，可以繼續(xù)研究下去。

2.4 水解酸化-接觸氧化工藝

在良好的營(yíng)養(yǎng)接觸氧化過程之前，應(yīng)先水解和酸化該過程。 生物接觸氧化過程是在接觸氧化槽中放置一些填充物，通過生物膜并透過適當(dāng)?shù)难鯕?，通過氧化和分解印染廢水中的難降解污染物，是一種高效低污染的的污水處理過程。如果與JBM新組合的生物填充物結(jié)合去考慮，反應(yīng)速率將會(huì)變得更高，加入水解酸化處理，可減輕對(duì)后續(xù)好氧反應(yīng)的影響，二者結(jié)合可有效的降低COD和BOD，并且有毒有害的物質(zhì)也將很好的被去除。

2.5 移動(dòng)床生物膜法工藝

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器是固體填料生物接觸氧化法和生物流化床之間的一項(xiàng)新技術(shù)。反應(yīng)器通常附有大量的微生物輕質(zhì)聚丙烯填料，將其引入空氣和污水中使其充分混合。包裝上的微生物不斷吸收印染廢水中的有機(jī)物，有機(jī)物被吸附并降解，在提升區(qū)，由于三相流的作用，新生物膜的生長(zhǎng)取代了舊生物膜，并且不斷更新，使整個(gè)反應(yīng)器處于高效狀態(tài)，有利于印染廢水的處理和凈化 ，在提升過程中有良好的充氧效果，待三相流到達(dá)池頂后，生物膜繼續(xù)攝取印染廢水中的有機(jī)物，從而對(duì)污水進(jìn)行凈化處理。

2.6 厭氧生物-水生植物-好養(yǎng)生物法

厭氧生物處理技術(shù)是兼性細(xì)菌與無氧厭氧細(xì)菌之間的生化過程[5]，能夠提高印染廢水的可生化性，降低了后續(xù)工藝的處理難度和負(fù)荷從而達(dá)到降解印染廢水中有機(jī)污染物的生物處理技術(shù)[6]。好氧生物處理技術(shù)則是在有氧的條件下，利用好氧微生物細(xì)胞進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到降解有機(jī)污染物的處理技術(shù)[7]。采用好氧生物技術(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，也會(huì)導(dǎo)致成本很高。采用厭氧生物技術(shù) 需要非常嚴(yán)格的厭氧條件，在處理的過程中不好控制，同時(shí)也會(huì)增加設(shè)備和工程等費(fèi)用，增加成本，此外還容易產(chǎn)生一系列污染空氣的氣體。厭氧處理和好氧處理均有各自的缺點(diǎn)，也有各自的優(yōu)點(diǎn)，所以要充分發(fā)揮厭氧技術(shù)和好氧技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，將這兩種處理技術(shù)與水生植物結(jié)合，可以更好地處理難降解的印染廢水，還可以減少能源消耗，降低成本，同時(shí)也能減少有害氣體的產(chǎn)生，是一種效果處理不錯(cuò)的組合處理方法。

該方法的工藝流程為進(jìn)水，格柵過濾 ，厭氧生物處理，水生植物，好氧生物處理，出水。厭氧生物處理階段，通過酸解的方式將化學(xué)助劑和染色物質(zhì)的分子變小，然后進(jìn)入下一階段，水生植物處理階段，通過水葫蘆的新陳代謝作用，將污染物質(zhì)分解去除，雖然色度仍然有些偏高，但COD和BOD已降低的很明顯，繼續(xù)進(jìn)入好氧生物處理，可降低色度和進(jìn)一步去除有機(jī)物，三者方法結(jié)合，可對(duì)色度有較好的去除，并達(dá)到污水的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.7 nZVI-厭氧微生物聯(lián)合工藝

酶還原，低分子量氧化還原，生物代謝產(chǎn)生的還原劑和三者的結(jié)合是厭氧微生物的脫色過程[8]。nZVI可以直接在水中或通過水反應(yīng)產(chǎn)生的H2中作為電子供體，可以促進(jìn)厭氧微生物降解難降解有機(jī)物。 將nZVI填充層放置在厭氧反應(yīng)器中可提高生物降解性。nZVI可以促進(jìn)微生物對(duì)污染物的生物降解，可以促進(jìn)微生物分泌某些可降解污染物的細(xì)胞外物質(zhì)，從而提高污染物的降解率，從而達(dá)到脫色和去除效果好的目的[9]。

2.8 兼氧FMBR工藝

一般來說，F(xiàn)MBR的顯著特征是反應(yīng)器里面具有較多的污泥堆積[10]，從而能夠更好地去分解污染物，分子質(zhì)量較大的可以通過膜將其留下，從而確保了帶有小分子的水能夠順利的通過。在有氧條件下，復(fù)雜的大分子物質(zhì)很難高效地分解，但是在兼性的條件下可以實(shí)現(xiàn)很好的轉(zhuǎn)化，從而提高分解效率。膜組件可以通過在膜表面上吸收污泥沉積層并進(jìn)行篩選和分離，通過膜表面和膜孔對(duì)有機(jī)物的吸附以及對(duì)膜孔本身的機(jī)械篩分來保留復(fù)雜的大分子。兼性氧FMBR中存在多種微生物，可以有效去除氨氮。為了去除色度，兼性厭氧微生物利用細(xì)胞外酶將染料中的復(fù)雜物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)。染料基團(tuán)被破壞，帶有顏色的液體可以沉降釋放，所以能夠有效地去除顏色，從而更好地去除較多污染物。

2.9 生物活性炭法

該方法是指微生物與活性炭構(gòu)成一個(gè)組合系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以充分發(fā)揮微生物和活性炭各自的作用，利用微生物降解污染物，同時(shí)利用活性炭良好的吸附作用，二者相互作用、相互協(xié)調(diào)達(dá)到處理廢水的效果、此外還能夠提高去除率，得到了國(guó)內(nèi)外廣泛的研究。利用活性炭對(duì)微生物進(jìn)行強(qiáng)化，從而能減少完成整個(gè)流程的處理時(shí)間，提高整體去除效率。

3 結(jié)語

生物處理技術(shù)以及其組合技術(shù)對(duì)難處理的印染廢水，其處理效果還是相當(dāng)樂觀的，隨著各種新型染料和助劑的加入及印染廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，生物處理技術(shù)有著很大的發(fā)展前景，在其發(fā)展和改進(jìn)之后，色度的降低和污水的排放都可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，符合當(dāng)今印染廢水污染治理的要求，而且具有很大的發(fā)展空間。在未來的研究中，可以更深入的對(duì)不同的生物處理工藝進(jìn)行改進(jìn)和組合，從而使其發(fā)揮更大的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而能更好的處理印染廢水，使我們的水環(huán)境越來越好。