生物法处理印染废水的研究进展

赵红阳，李思凡，阎 松

（辽宁石油化工大学， 辽宁 抚顺 113001）

印染废水主要来自纺织和印刷厂的加工过程，其特点是色度深，成分复杂，可生化性差，废水中含有大量的有机污染物，排入水体将消耗大量溶解氧，破坏水的生态平衡，同时废水中的染料能吸收光线，降低水体透明度，影响水生生物和微生物生长，不利于水体自净。目前，印染废水的处理方法有生物法、物理法和化学法，相比之下，生物法具有经济、高效的优点，并可实现无害化、资源化，所以长期以来在印染废水的处理中始终占有重要的位置。根据微生物的种类，可分为好氧法、厌氧法和生物酶法等。目前，国内外学者对印染废水处理的研究较多，笔者主要介绍了膜生物技术、固定化微生物、SBR法、微生物絮凝剂等技术在印染废水处理方面的应用研究现状，并对今后的发展方向提出了建议，以期为相关研究提供参考。

1 生物法在印染废水处理中的应用

1.1 膜生物技术

膜生物技术是一种水处理效率高, 处理水质好的新型水处理技术[1], 目前国内已有学者利用膜生物反应器对印染废水进行了深入研究。卿春霞等人[2]对厌氧—好氧膜生物反应器处理咸阳第二印染厂废水进行了研究，实验结果表明：经水解酸化一体式膜生物反应器处理后，废水中 COD去除率在80%~90%之间，色度去除率为87.5%，出水水质较好。邱涛等人[3]对膜生物反应器工艺处理高浓度前处理印染废水进行了研究，实验结果表明：在最佳条件下，即T=25 ℃, HRT为18 h，MLSS（混合液悬浮固体浓度）为8 g/L, DO（溶氧量）为2.8 mg/L,pH范围为 7.5~8.5， MBR工艺可以使高浓度的前处理印染废水中的COD从4 000~15 000 mg/L 降低到1 000~1 500 mg/L，去除率高达80%，为后续处理提供了良好的条件，同时，废水中的色度、NH3-N、SS（悬浮物）的去除效果也比较显著，其中，SS 的去除率几乎达到了 100%。蔡惠如等人[4]将膜生物反应器与 SBR法处理印染废水的效果进行了对比。实验结果表明：SBR法处理活性黑和活性黄废水, COD去除率可达90% , 而且效果稳定，其脱色过程主要发生在兼氧段, 好氧段脱色不理想, 但好氧可以使兼氧出水变得清澈透明, 使分解产物趋于稳定，与SBR法相比, 浸没式膜生物活性炭反应器( 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脱色效果, 还有降解微生物的作用， 因此，采用生物活性炭作为膜生物反应器的生物介质, 不但具有MBR的优点，还会降低膜污染。可见，膜生物技术有出水水质优质稳定、占地面积小、操作管理方便等优点，但膜的造价高，能耗高，寿命短，而且还容易产生膜污染现象，因此，寻找新型膜材料可作为今后重点研究的方向。

1.2 固定化微生物技术

固定化微生物技术是现代生物工程领域中的一项新兴技术，是通过化学或物理的手段将游离细胞或酶定位于限定的空间区域内，使其保持活性并可反复利用[5]。周林成等[6]利用固定化微生物工艺对浙江某纺织印染厂退浆工序混凝沉淀池的出水进行了处理。实验结果表明：混凝沉淀后的印染废水经过水解酸化一好氧生化组合的固定化微生物反应器处理20 h后, 出水CODcr为95 mg/L，达到国家一级排放标准。在水解酸化阶段, CODcr负荷为 1.7 kg/(d·m3),去除率可达 44%。好氧阶段最大 CODcr负荷可达1.9 kg/(d·m3),去除率为83%。李雷等人[7]利用固定化微生物技术对徐州色织厂的印染废水进行了研究。实验结果表明:在25~40 ℃，pH范围为7~9，处理4 h后，印染废水经活性污泥曝气处理后的出水CODcr为145 mg/L，去除率为72%，出水色度为40倍左右，脱色率为60%，仅能基本达标，但在表曝之后，再利用固定化微生物处理，出水CODcr小于50 mg/L，去除率高达90.8%，色度小于4.5倍，脱色率可提高到96.8%，达到了理想的废水处理效果。王芳等人[8]对固定化微生物技术处理印染废水进行了研究。实验结果表明：在最适条件温度为 30~40 ℃，pH=7.0的情况下，固定化微生物细胞对印染废水的脱色活性，与其自然的细胞相比，脱色性能更高，热稳定性更强。在连续运行一个月的试验中,当水力停留时间小于3.0 h时,脱色率可维持在70%~80% ,不但达到了处理要求，而且具有较高的实用价值。总的看来，固定化微生物技术保持了效率高、稳定性强和易纯化等优点，但却不能克服生物细胞太小，不易与水溶液分离，易造成二次污染的缺点。因此，今后重点应放在如何将固定化微生物技术趋于完善。

1.3 SBR技术

SBR（序列间歇式活性污泥法）是一种运用间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。邓航等人[9]利用SBR技术对活性蓝印染废水进行了处理。实验结果表明：优化后的SBR工艺对COD的去除率可达90%以上，对色度的去除率也达到了85%，同时，结果还表明脱氢酶受含氧量的影响比酯酶受含氧量的影响更大。郭常颖等人[10]对粉煤灰- SBR处理徐州市某精细化工有限公司的印染废水进行了研究。实验结果表明：泥龄会影响出水水质, 而最佳的泥龄为20 d，充水比对粉煤灰-SBR 处理染料废水的效果有显著的影响，最佳充水比为0.5~0.55。当试验温度低于25 ℃时, 处理效果会随着温度的降低而变差, 在保证出水水质的情况下, 最低运行温度为18 ℃。通过改变进水的水质发现, 粉煤灰-SBR 抗冲击能力较强,运行也比较稳定，同时还可适应印染废水不断变化的水质。杨爽等人[11]将SBR法和粉煤灰-SBR法联合处理徐州市某精细化工公司的印染废水进行了对比。实验结果表明：条件相同时，经粉煤灰-SBR法联合处理后的废水中的 COD和色度的去除率不仅高于SBR法，而且出水水质更好，此外，相比于SBR法，粉煤灰- SBR法在较短的缺氧搅拌时间内，BOD/COD稍大，即，粉煤灰- SBR法在较短缺氧搅拌时间内生化速率更快，由此可见，粉煤灰-SBR法能在相对较短的时间内达到更好的处理效果。虽然SBR技术能有效的去除印染废水中的有机物质，但采用单一的处理方法往往不能达到处理要求，而且所选用的材料价格较高，使用寿命较短，限制了该技术的大规模应用。

1.4 微生物絮凝剂技术

微生物絮凝剂技术是指利用微生物产生的具有絮凝性能的高分子絮凝物，对废水中污染物进行凝聚、沉淀，进而将其去除的技术[12]。微生物絮凝剂是一种新型高分子絮凝剂，具有高效、无毒、无二次污染、易生物降解等特点。王莉等人[13]以氯化铝作助凝剂，普鲁兰为絮凝剂对常州市某纺织公司的印染废水进行处理。实验结果表明：絮凝剂与AlCl3配比为2︰6时，混合时间对废水中CODcr的去除率影响最大，pH值影响最小，在最佳絮凝条件下，CODcr的去除率高达81%。赵军等人对[14]复合微生物絮凝剂处理印染废水进行了研究。实验结果表明: pH 值对复合菌液处理印染废水有很大影响,随着pH 值的增加，COD和色度的去除率逐渐增加并趋于稳定。当pH值为9时，COD去除率为67.2%，脱色率为 83.8%。从处理效果和成本角度考虑，系统pH的最佳范围为9~10，同时，实验还表明COD去除率和脱色率均随着 CaCl2溶液用量的增加先升高后趋于稳定，当投加2.5 mL的CaCl2溶液时，COD去除率和脱色率最为理想，分别为78.7%、92.5%。陈月华等人[15]利用微生物絮凝剂技术对常州某印染厂的废水进行了处理。实验结果表明：在pH值为8、投加量为5 mL·L-1、反应温度为40 ℃时, COD去除率会达到60% 以上。陈一萍等人[16]筛选了微生物絮凝剂的产生菌，考察对印染废水的絮凝效果，结果表明，编号为MBF-5菌株的絮凝活性最高，投加量助凝剂 CaCl2溶液后，絮凝剂对印染废水絮凝率高于80%，可见，微生物絮凝剂可有效降解印染废水中的污染物，不仅资源丰富，而且操作简便，但由于合适的微生物絮凝剂很难获得，所以微生物絮凝剂在印染废水的应用研究大部分只处于实验阶段，还未能大规模应用。

2 结 论

生物法处理印染废水是今后化工领域的重点研究方向，本文对处理印染废水的几种方法进行了综述，目前限制生物法处理印染废水的最主要因素是此技术尚不成熟，而且成本较高。因此，在今后的研究中，要将重点放在：（1）如何将此技术趋于完善和降低成本提高经济效益上，这是最终的目的。（2）如何优化微生物最佳培养方案和对微生物菌种的改良, 改进微生物的遗传性状, 提高菌种的脱色效率。（3）怎样选择合适的生物反应器，因为影响因素多而复杂，有关的理论研究还不够深入，需要进一步探讨和研究。此外，合适的微生物絮凝剂的开发以及合适的固定化技术和固定化载体的研究也具有重要意义。

［1］Vipul R Patel& Harshad Brahbhatt. Cost-Effective Treatment of Diazo Dye Reactive Blue 220 Simulated Wastewater in Downflow Fix Film Bioreactor[J]. Open Access Scientific Reports,2013,2(3):2-9.

［2］卿春霞, 张建民, 同帜.膜生物反应器处理印染废水技术研究[J]. 环境科学与管理,2006,31(3):84-86.

［3］邱滔,张建文,胡琦,等.膜生物反应器工艺处理高浓度前处理印染废水研究[J]. 环境科学与技术,2008,31(8):94-96.

［4］蔡惠如.膜生物反应器与 SBR法处理染料废水的比较[J].水处理技术,2002,28(6):348-349.

［5］S.Sundararaman &R.Saravanane &T.Sundararajan. Treatment of Indu strial Analgesic Wastewater by Submerged Membrane Bioreactor[J].International Journal of Engineering and Advanced Technology,20 13.2(5):311-313.

［6］周林成,李彦锋,白雪.固定化微生物工艺处理印染废水[J]. 兰州大学学报, 2008, 44(5):64-68.

［7］李雷, 崔善臣.固定化微生物处理印染废水[J].上海环境科学,1992,11(7):11-13+26.

［8］王芳,李进,鲁敏.固定化微生物技术的发展及其在印染废水处理中的应用[J].纺织科技进展,2010,6(1):28-30.

［9］邓航,李茵.SBR 处理印染废水的优化及活性污泥中酶活性的研究[J].宁夏农林科技,2013,54(03):103-105.

［10］郭常颖,赵鹏程,王亚军.粉煤灰-SBR处理染料废水特性研究[J]. 环境科学与管理,2011,36(1):82-85.

［11］杨爽,郭常颖.粉煤灰- SBR和SBR处理染料废水对比研究[J]. 环境科学与管理,2010,35(1):106-108.

［12］Butani Naresh &Jobanputra.Recent Biological Technologies for Textile Effluent Treatment[J]. International Research Journal of Biological Sciences,2013,2(6):77-82.

［13］王莉. 生物絮凝剂(普鲁兰)处理印染废水的研究[J]. 安徽农业科学,2008,36(5):1972-1973.

［14］赵军, 赵晓祥, 鲁丹. 复合微生物絮凝剂的培养及其对印染废水处理的研究[J].工业用水与废水,2008,39(6):71-77.

［15］陈月华,孔峰, 张晓叶.微生物絮凝剂处理印染废水的试验研究[J].环境工程,2008,152(5):34-35.

［16］陈一萍. 微生物絮凝剂处理印染废水的研究[J].泉州师范学院学报,2007, 25(2):98-101.