生物技术处理印花废水文献综述

本科生毕业设计文献综述印花是通过特定的方式将染料或涂料印制到织物上形成图案的方法,织物的印花同时也称织物的局部染色,但是印花加工与染色加工有许多不同的地方。一般而言,印花废水污染物浓度比染色废水高。印花加工有很多方法，主要有:直接印花、拔染印花、防染印花和防印印花等。东莞地区从八十年代开始,印染行业蓬勃发展,印染废水的处理问题也越来越紧迫。与一般印染企业不同的是,该地区印花厂规模小、分散广、工艺简单,废水排放难于控制,集中处理难以实现。因此,寻找一种效果稳定,成本低廉,操作管理简单易行的治理工艺显得尤为重要。经过调查,该地区印花厂一般以手工直接印花为主,少数厂使用印花机;印花废水水量小,多数为每天3~60吨,COD为900一4200mg/l,色度在500倍以上[1]。针对该废水物理化学法、化学法[2-3]及传统的好氧处理技术已难以保证处理出水达标排放，所以如何促进印染行业的可持续发展，实现其经济效益与花境保护的双赢已成为印染企业与研究专家的共同目标。1．生物技术在印染废水处理中的应用印染废水的生物处理技术是利用微生物来源广、种类多、易繁殖、适应性强、易变异等特性，运用外接手段，创造有利于微生物生长、繁殖的条件，通过微生物酶来氧化或还原染料分子，破坏其不饱和键及发色基团，能够有效的降解大分子有机污染物[4]，从而达到净化污水的目的。生物处理技术主要分为好氧技术、厌氧技术、厌氧-好氧技术。1.1好养生物技术好养生物技术是最早运用于印染废水处理的生物方法，它是指利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。污水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。国内的很多人员对好氧技术处理印染废水做过研究，彭若梦等[5]研究SBR工艺处理纺织印染废水，在曝气时间大于8h时，CODcr去除率达到了65%~88%。方旭等[6]采用传统的活性污泥法与生物膜工艺结合的好氧工艺对进水CODcr的质量浓度为1200~1800mg/l、色度为350~750倍的印染原水进行处理，CODcr的去除率平均达到67%，色度去除率在38%左右。王爱丽[7]采用实验室规模的SBR处理模拟印染废水，分析了不同曝气时间、进水浓度、静沉时间下的最佳处理效果，模拟废水的CODcr、氨氮、色度去除率分别在70%、67%、20%。李炜等[8]采用移动床生物膜反应器对印染厂的一级处理废水（CODcr的质量浓度为300~600mg/l，色度为200倍，pH值为8.0~10.0）展开了实验研究，发现该反应器对CODcr和色度去除率分别达到了85%和90%，尤其对色度的去除效果优于其它好氧生物处理工艺。研究可见，针对当前水质复杂废的印染废水，单一的好养生物处理只能去除废水中的部分易降解有机物，且无法解决色度问题，出水难以达到排放标准，因此常常需要与其他处理技术联用。1.2厌氧生物技术厌氧生物处理技术是指在厌氧条件下，利用厌氧微生物降解废水中的有机污染物，达到净化污水的效果。与好氧相比具有能耗低、污泥量少，且能够降解一些好氧微生物所不能降解的有机物。厌氧消化技术经过一百多年的历史，发展出一些先进的、高效的厌氧工艺，如升流式厌氧污泥层反应器、厌氧生物滤池、厌氧折流反应器和厌氧序批式反应器等。UASB是由荷兰的Lettinga教授在1972年研制的，已经成为国内外发展最快的厌氧反应器，他几乎可以处理所有以有机物为主的废水。Wijetunga等[9]对UASB处理世纪印染废水进行了实验研究，在不加入营养物质和缓冲液、CODcr的质量浓度为6000mg/l、色度为0.35AU（在580nm下的吸光率）的情况下，CODcr和色度的去除率分别在90%和92%以上，该研究结果表明UASB能够有效的应用于印染废水的处理。而关于厌氧反应器对印染废水的脱色作用，有研究表明需要在有碳源的情况下才能进行色度的去除，且产酸菌对色度的去除起着重要的作用[10]。印染废水处理中的厌氧生物技术虽然具有去除效率高的特点，但是由于印染废水CODcr、色度等基数大，处理后的废水仍然不能达标排放，所以最终产物尚需好氧生物处理。1.3厌氧-好氧联用技术废水生物处理中，厌氧条件对偶氮染料有很好的去除效率，而好氧条件则对芳香族胺的去除效果明显[11]。因此联合厌氧-好氧技术处理印染废水，已成为国内外研究的热点。此工艺主要通过提高废水的可生化性来处理高浓度难降解印染废水；且好氧段产生的剩余污泥可全部回流到厌氧段，厌氧段较长的固体停留时间有利于污泥厌氧消化，从而显著降低了整个系统的剩余活性污泥量。曾国驱等[12]采用ABR结合SBR处理印染废水，分别对ABR和SBR段进行了参数优化，色度、CODcr、苯胺的去除率最高可达99%、95%、98%。迪建东等[13]采用厌氧-好氧工艺处理印染废水，设计出两种不同类型厌氧-好氧工艺流程的CODcr去除率都在80%以上，出水CODcr和色度都能达到国家的相关排放标准。Mustafa等[14]联合厌氧UASB-好氧CSTR，利用自制的反应器处理模拟印染废水，研究了在不同的HRT下系统的处理能力，得出结论：当联合反应器的总HRT分别为19.17和1.22d，CODcr去除率变化范围为91%-97%，色度去除率变化范围为84%-91%，处理效果良好。以上结果表明，厌氧-好氧联合工艺在处理高浓度印染废水方面具有巨大优势，符合当今我国选用可持续发展的环境技术的要求，是目前国内外印染废水处理工艺研究的重点领域之一。2.印染废水处理中的现代生物技术近些年来印染废水处理中的现代生物技术发展极其迅速，已成为废水处理研究的热点之一。其主要特征是应用微生物特别是细菌，在为充分发挥微生物的作用而专门设计的生化反应器中，将废水中的污染物转化为微生物细胞及简单的无机物。现代生物技术是指通过结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，设计改造生物体，加工出来的生物原料为人们所应用，包括固定化微生物、微生物絮凝剂、生物强化技术等。2.1固定化微生物固定化微生物是指将待选的微生物固定在载体上，让其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够大量繁殖、快速生长的生物技术。固定化微生物技术处理废水具有生物浓度高、处理效率高、稳定性强、反应易于控制等特点[15]。固定化微生物可应用在难降解有机废水、含重金属离子废水、高浓度有机废水、含氮含磷废水的处理中[16-17]。赵大传等[18]核桃体作为载体，进行了固定化微生物处理印染废水的试验研究，在进水CODcr的质量浓度为3000mg/L左右，色度为500倍左右时，出水CODcr的质量浓度小于160mg/L，色度小于5倍，CODcr和色度的去除率分别达到94.5%和99.2%。周林成等[19]利用复合聚氨酯泡沫作为微生物载体，使用固化微生物反应器工艺处理印染废水，在HRT为20h，进水CODcr的质量浓度为1000-1200mg/L时，经过固定化微生物反应器的两级水解酸化、两级好氧处理后，出水CODcr达到国家一级排放标准。目前固定化微生物处理技术还处于实验室研究阶段，将该技术运用在工程方面尚需要解决固定化载体的选择、混合固定化技术、固定化微生物反应器等技术难题。2.2微生物絮凝剂微生物絮凝剂是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精致而得，具有生物分解性和安全性、高效、无二次污染的特点，且对废水的色度有着良好的去除效果，脱色率较高[20]。关于微生物絮凝剂的反应机理，目前被较为普遍接受的是“架桥作用”。金漫彤等[21]通过活性污泥培养筛选出两株能产生絮凝剂的菌种，对印染废水处理效果良好，添加阳离子可使絮凝效果增强，并能改善活性污泥的沉降性能。同时，微生物絮凝也能促进厌氧污泥颗粒化。王劲松等[22]通过实验对比添加微生物絮凝剂的UASB反应器中颗粒污泥的驯化得出结论，投加微生物絮凝剂加速了厌氧颗粒污泥的形成，且使其颗粒更大、活性更高。微生物絮凝剂的絮凝活性且大多不受离子强度、PH值及温度的影响，它在印染废水处理方面具有很大的应用价值与广阔的应用前景2.3其它现代生物处理技术其它现代生物处理技术包括生物强化技术、EM生物技术等。其中生物强化技术是指在原生物处理体系中投加特定功能的微生物或某些物质，增强它对特定污染物的降解能力，从而改善整个污水处理体系的处理结果；EM生物处理技术是指以光合细菌、酵母菌、乳酸菌等为主的多种有益微生物复合培养而形成的一种新型微生物活性菌。另外，高效菌筛选分离处理技术、酶工程技术等均可用于废水处理，但是由于现代生物处理技术处理废水出现较晚，大规模的工程应用还需进一步解决微生物的安全有效性、进化功能、遗传性等[25]诸多难题。3.结论相对于传统的物化法、化学法，生物技术处理印染废水无论从处理效率还是运行费用处理方面都有着明显的优势，其中以厌氧-好氧联合工艺为核心的废水处理技术能够很好地处理高浓度、难降解的印染废水，且具有循环利用和资源化的特点，成为未来发展的一个重要趋势。现代生物技术出现较晚，虽然受到众多因素的制约而发展缓慢，但因其高效环保的特点而受到广泛关注。由此可见，研究生物处理技术处理印染废水具有很重要的意义，生物技术将会代替处理效率低、运行费用高的其他处理技术，成为印染废水处理中最合理、经济、有效的方法之一。参考文献[1]洪志豪.印花废水处理中若干问题的探讨[J].环境，2000,10[2]李雅婕，王平，生物技术在印染废水处理工艺中的应用【J】.工业水处理，2006,26（5）；14-17[3]马占青，水污染控制与废水生物处理【M】。北京；中国水利水电出版社，2003[4]CBShaw,CMCarliell,ADWheatley.Anaerobic/aerobictreatmentofcolouredtextileeffiuentsusingsequencingbatchreactors[J].WaterResearch,2002,36(8):1993-2001[5]彭若梦，曲久辉.纺织印染废水SBR处理实验研究[J].环境保护，2001，（11）：19-20[6]方旭，付振强，韩宏大.复合式好养生物法处理印染废水【J】.环境保护科学，2004,30（3）：20-23[7]王爱丽.SBR法处理模拟印染废水的实验研究【J】.德州学院学报，2008,24（4）：54-59[8]李炜，李芳，陈季华.移动床生物膜反应器子印染废水处理中的应用【J】.印染，2008,34（12）：29-31[9]曾国驱，任随周，许玫英，等.ABR结合SBR处理印染废水的研究【J】.微生物学通报，2005,32（6）：68-73[10]WijetungaSomasiri,Xiu-FenLi.EvaluationoftheefficacyofupflowanaerobicsludgeblanketreactorinremovalofcolourandreductionofCODinrealtextilewastewater[J].BioresourceTechnology,2008,99(9):3692-3699[11]SopaChinwetkitvanich,MunsinTuntoolvest,ThongchaiPansward.Anacrobicdecolorizationofreactivedyebatheffuentsbyatwo-stageUASBsystemwithtapiocaasaco-substrate[J].WaterReasearch,2000,34(8):2223-2232[12]FrankPvanderZee,SantiagoVillaverde.Combinedanaerobic-aerobictreatmentofazodyes-Ashortreviewofbioreactorstudies[J].Wa