偶氮染料生產(chǎn)廢水的厭氧生物降解效果與機(jī)理研究

胡煜鋒 田斌

摘 要：本文研究的主要目的是在科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新與可持續(xù)理念日益普及的背景下，強(qiáng)調(diào)使用厭氧生物降解手段處理偶氮染料廢水的可能性與必要性。通過明確偶氮染料生產(chǎn)廢水與厭氧廢水處理法的特點(diǎn)，全面提升我國污水廢水智治理能力，進(jìn)而推動國家在現(xiàn)代化建設(shè)中堅(jiān)定不移地走綠色發(fā)展道路，進(jìn)一步提升人民群眾的生活質(zhì)量。此次研究選用的是文獻(xiàn)研究法，通過對相應(yīng)文獻(xiàn)的查找，為文章的分析提供一些理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：偶氮染料生產(chǎn)廢水;厭氧生物降解;效果與機(jī)理

前言：染料行業(yè)作為我國傳統(tǒng)輕工業(yè)在我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中意義重大，隨著工業(yè)化與產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，染料行業(yè)生產(chǎn)所排放廢水對我國環(huán)境造成了巨大壓力。厭氧生物降解技術(shù)是近年來新興的污水治理技術(shù)手段，是將生物技術(shù)運(yùn)用于我國工業(yè)生產(chǎn)的重要一步。但目前我國在厭氧生物對偶氮染料廢水降解研究中相關(guān)理論體系尚未形成，亟須總結(jié)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，本文此次研究的內(nèi)容和提出的策略對提高生物降解技術(shù)對于染料工業(yè)廢水的處理水平具有理論性意義，對推動我國建設(shè)環(huán)境友好型與生態(tài)友好型社會具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 偶氮染料生產(chǎn)廢水的厭氧生物降解概述

1.1偶氮染料生產(chǎn)廢水概述

我國染料工業(yè)生產(chǎn)主要采用偶氮染料生產(chǎn)技術(shù)，故在染料工業(yè)污染廢水中也以偶氮染料廢水為主，在偶氮染料工業(yè)廢液中既包含染料生產(chǎn)過程與反應(yīng)過程中的水相物質(zhì)，同時(shí)也涉及到在廢液排放與混合過程中產(chǎn)生的額外化學(xué)產(chǎn)物。第一，偶氮染料廢水?dāng)?shù)量龐大，受到我國生產(chǎn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級緩慢的工業(yè)因素影響，現(xiàn)階段的偶氮染料工藝對水資源的需求量較大但重復(fù)利用率則較低。第二，偶氮染料廢水污染危害性大，工業(yè)廢水作為印染工藝的中介在整體工業(yè)的發(fā)色集團(tuán)影響下，偶氮染料廢水具有較高的工業(yè)色度，且在生產(chǎn)中與強(qiáng)酸多次反應(yīng)后CPDcr值得到明顯的增高，在這種情況下偶氮染料生產(chǎn)廢水毒性強(qiáng)，在排放過程中極易造成環(huán)境污染并對居民的生命健康產(chǎn)生影響。

1.2厭氧消化處理技術(shù)概述

厭氧消化處理技術(shù)在應(yīng)用于偶氮染料廢水降解前，在顆粒污泥廢水處理中展現(xiàn)出較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，其作用原理是運(yùn)用生化手段在無氧環(huán)境下，利用厭氧微生物的生存特性將具有污染的有機(jī)物進(jìn)行降解，通過微生物的消化系統(tǒng)污染污泥顆粒最終以清潔能源沼氣的形式進(jìn)行排放，在缺氧條件下，通過兼性細(xì)菌和專性厭氧菌進(jìn)行厭氧代謝，展現(xiàn)出技術(shù)獨(dú)特的環(huán)保性與安全性[1]。在偶氮染料生產(chǎn)廢水降解過程中微生物的厭氧消化對于內(nèi)部復(fù)雜有機(jī)物反應(yīng)強(qiáng)烈，整體去除效果較高。同時(shí)由于沼氣作為可再生的清潔能源，降解過程中的早期可以經(jīng)收集實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。隨著厭氧消化反應(yīng)器的推廣與宣傳，染料廢水污染處理也將更加靈活便利。

2 厭氧降解中偶氮染料廢水中污泥活性變化

2.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

厭氧降解技術(shù)中投入的厭氧顆粒以生物膜的形式存在，在厭氧反應(yīng)器內(nèi)為厭氧微生物在無支撐的情況下提供生存空間，在與偶氮染料廢水的污泥顆粒反應(yīng)過程中可以實(shí)現(xiàn)對于污泥顆粒的破壞并相應(yīng)降低污泥顆粒的活性。故針對厭氧降解技術(shù)對偶氮染料污泥活性的作用，本實(shí)驗(yàn)利用污水在反應(yīng)后生成的沼氣總量衡量污泥顆?；钚?，并在實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中將沼氣產(chǎn)量與時(shí)間進(jìn)度進(jìn)行利用函數(shù)進(jìn)行線性擬合，利用厭氧技術(shù)中的甲酸鹽、乙酸鹽與丙酸鹽與染料廢水中以淀粉為代表的污泥反應(yīng)[2]。通過直觀展現(xiàn)出偶氮污泥顆粒對于厭氧降解的反應(yīng)與耐受程度變化，以研究其降解效果與降解機(jī)理。

2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)論

在淀粉單一消化實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)初期沼氣產(chǎn)量速率穩(wěn)定，由數(shù)據(jù)進(jìn)行的線性擬合系數(shù)穩(wěn)定在0.95以上，同時(shí)隨著實(shí)驗(yàn)過程的推進(jìn)產(chǎn)氣速率得到上升，甲酸鹽、乙酸鹽及丙酸鹽降解過程穩(wěn)定，從該項(xiàng)反應(yīng)中可以看出厭氧顆?？梢詫τ谌玖衔勰嘀械牡矸坌再|(zhì)污染可以較有效地進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

在淀粉廢水共消化實(shí)驗(yàn)中，對污泥消化的進(jìn)程變化更加細(xì)致，整體實(shí)驗(yàn)共分為8個(gè)階段，且在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)格設(shè)計(jì)關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)并通過小瓶分裝進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。由于廢液的混合使得該部分實(shí)驗(yàn)變量增多、復(fù)雜性加大，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的前100天沼氣數(shù)值沒有明顯的上升，直至101～140天廢水濃度明顯降低，隨著淀粉濃度的增加沼氣數(shù)值持續(xù)上升，而在隨后的30天內(nèi)隨著廢水的反應(yīng)進(jìn)行，水中逐漸出現(xiàn)良性菌群輔助污染降解迎來了沼氣數(shù)值上升的小高潮，當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行至190天，沼氣數(shù)值速率再度降低，此時(shí)由于染料污染水本身的淀粉污染顆粒已經(jīng)大幅減少，直接影響了乙酸鹽的降解速度。

在廢水單一消化及恢復(fù)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)同樣通過關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)小瓶實(shí)驗(yàn)的方式將實(shí)驗(yàn)內(nèi)部的四個(gè)細(xì)分步驟進(jìn)行代表性分析。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到226天時(shí)厭氧環(huán)境下的消化降解速率在原有基礎(chǔ)上大幅度降低，其中丙酸鹽降解生成沼氣的數(shù)量在線性擬合中的表現(xiàn)尤為明顯，除此以外甲酸鹽、乙酸鹽的氣體生成反應(yīng)也不樂觀，該現(xiàn)象表明厭氧顆粒為微生物提供的環(huán)境正在染料污水中不斷被破壞。當(dāng)染料結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性超過化合物生物降解的承受能力時(shí)微生物降解酶活性位點(diǎn)機(jī)會會減少，造成厭氧生物降解效率降低[3]。因此在工業(yè)實(shí)際降解過程中需要時(shí)刻關(guān)注厭氧顆粒活性，在必要時(shí)也可利用傳統(tǒng)吸附法與置換法鞏固最終的廢水消化效果。

結(jié)束語：隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，國內(nèi)外利用生化聯(lián)合方法處理染料廢水的技術(shù)已經(jīng)日益成熟，我國作為染料生產(chǎn)大國在染料生產(chǎn)過程中以偶氮染料為主要工藝，為了處理染料工業(yè)廢水，對于偶氮染料生產(chǎn)廢水厭氧生物講解效果與機(jī)理的研究勢在必行。通過本文研究得知偶氮染料生產(chǎn)廢水與厭氧廢水處理技術(shù)各有其特點(diǎn)、基于染料廢水中污泥活性的重要污染指標(biāo)，本文設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)對厭氧降解技術(shù)的效果與機(jī)理進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]任大恭，都國友，劉志春，段正坤，姚莎，張笑一，蘭薇，潘渝生.偶氮系列染料的厭氧生物降解性測試[J].貴州環(huán)?？萍?，1999（02）：24-28.

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[3]楊琦，文湘華，施漢昌，錢易.3種偶氮染料厭氧生物降解性能的試驗(yàn)研究[J].環(huán)境科學(xué)，2004（S1）：63-66.

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