染料生物降解脫色及印染廢水FABR-O處理工藝研究.pdf

1、印染廢水是紡織工業(yè)水污染的主要來源，不僅排放量大，色度高，成分復(fù)雜，生物難以降解和污染程度高，而且部分染料具有毒性。隨著化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，漿料、染料、洗滌劑、化學(xué)助劑和整理劑等難生物降解的有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水，給廢水處理增加了難度?，F(xiàn)有的生物處理系統(tǒng)存在著處理效率低、剩余污泥量大、水處理藥劑用量大和運(yùn)行費(fèi)用高等問題。因此，對印染廢水進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效地處理，日益成為當(dāng)今環(huán)境保護(hù)的一大難題。由于水資源的日漸短缺和污染嚴(yán)重，

2、印染廢水的處理已引起高度重視。開展染料和印染助劑在各種條件下的生物降解性能研究和開發(fā)高效低費(fèi)的廢水生化處理系統(tǒng)具有重要意義，具有良好的社會效益和環(huán)境效益。 本研究選取兩大類具有代表性、結(jié)構(gòu)不同的常用陽離子染料(陽離子紅2GL、陽離子紅GTL、陽離子紅6B、陽離子艷藍(lán)2RL、堿性綠)和雙活性基活性染料(活性紅6BN、活性黃2GR、活性藍(lán)BRF、活性黑Black B)為研究對象，通過對這些染料染色廢水的污染物組分進(jìn)行分析，采用呼吸

3、法、基質(zhì)去除法等方法對它們在好氧、兼氧、厭氧等不同條件下的生物降解性能進(jìn)行測試、分析和評價；建立并研究了印染廢水FABR/O生化處理新工藝，通過試驗，對染料濃度、硫酸鹽濃度和純堿濃度和水力停留時間等主要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行處理工藝優(yōu)化，并進(jìn)行了動力學(xué)參數(shù)研究；最后對陽離子紅2GL和活性黃2GR的生物降解途徑利用UV-可見光譜、紅外光譜和液質(zhì)聯(lián)用光譜等分析手段進(jìn)行了初步探索。 1．本研究對印染廢水的污染物組分進(jìn)行分析，在所測試的21種染

4、色助劑、活性染料和陽離子染料中，只有螯合分散劑C—5000和勻染劑1227兩種助劑和陽離子紅6B降解性差，其余染料和助劑都是難降解的有機(jī)物。棉漂染廢水COD主要由原棉中的各種伴生物、難降解的印染助劑所貢獻(xiàn)，柔軟劑COD在漂染廢水總COD中所占的比例最大，約57.5％，而色度主要由染料造成。腈綸織物染色廢水中，廢水總COD主要由各種難降解的印染助劑貢獻(xiàn)，去油紗劑、勻染劑和柔軟劑等助劑的COD所占的比例最大，約70％左右，而色度主要由殘余染

5、料造成。 2．城市污水處理廠的活性污泥對所研究的兩類染料的生物吸附都符合Freundlich吸附等溫式?；钚晕勰鄬﹃栯x子染料有很好的吸附性能，隨著吸附時間的增加，溶液中殘余染料的濃度降低，吸附率增加，主要以離子吸附為主?；钚晕勰鄬钚匀玖鲜腔瘜W(xué)吸附和物理吸附綜合作用的結(jié)果，吸附量低。對活性黑Black B基本不吸附。 3．在好氧條件下，所實驗陽離子染料的脫色率較高，污泥濃度的增加對提高陽離子染料的脫色率無明顯影響。共

6、代謝基質(zhì)醋酸的濃度和染料濃度的增加對陽離子紅2GL、陽離子紅GTL、陽離子艷藍(lán)2RL、堿性綠的脫色率的影響不明顯，這幾種結(jié)構(gòu)陽離子染料的生物脫色是吸附和后續(xù)生物降解共同作用的結(jié)果。陽離子紅6B能與醋酸產(chǎn)生共代謝作用而隨醋酸濃度提高，脫色率增加。 活性染料的好氧脫色率是隨降解時間、污泥濃度和葡萄糖濃度的增加而增加。染料濃度增加，各染料的脫色率降低。好氧污泥對具有雙偶氮鍵結(jié)構(gòu)的活性黑Black B的降解性能力差。由活性污泥對活性染

7、料的吸附率很小的結(jié)論，可以推斷活性染料的生物脫色作用主要是微生物降解的結(jié)果。在所試驗的硫酸鈉濃度(＜2％)范圍內(nèi)，硫酸鈉對活性紅6BN的生物脫色沒有不利影響，適量加入硫酸鈉，還有助于活性染料的生物脫色。 在厭氧條件下，所試驗的陽離子染料和活性染料在200mg/L濃度下都可以用生活污水處理廠的厭氧污泥處理，有很好的厭氧可生物降解性，脫色效果明顯。陽離子染料厭氧脫色后沒有明顯的重新著色現(xiàn)象；而雙偶氮活性染料未馴化污泥厭氧脫色后有重

8、新著色現(xiàn)象。高濃度(500mg/L)活性染料在沒有易降解基質(zhì)葡萄糖的情況下，生物降解和脫色受到一定程度的抑制。 在兼氧條件下，所試驗的陽離子染料具有良好的脫色性能?；钚匀玖系募嫜趺撋阅懿町愝^大，單偶氮鍵染料較雙偶氮染料容易脫色。陽離子染料兼氧生物脫色性能大大高于活性染料，脫色率高且需時間短；而陽離子染料的CODCr去除率則較活性染料低。兩類染料在較寬溫度范圍15～30℃內(nèi)都有較好的兼性厭氧降解性能。 兼氧一好氧試驗

9、表明，陽離子染料的兼氧脫色率大大高于活性染料，而活性染料的好氧脫色率又高于陽離子染料，兩類染料的總脫色率都達(dá)到96.2％以上。兩類染料的好氧CODCr去除率都大于兼氧CODCr去除率。兼氧出水的B/C大大高于進(jìn)水的B/C，可生化性大大提高，使總CODCr去除率大大提高。 4．在研制的改良型FABR/O反應(yīng)系統(tǒng)中，將ABR厭氧反應(yīng)器改良為兼氧反應(yīng)器，并在FABR反應(yīng)器內(nèi)壁四周貼附新型混合毛絨材料，增強(qiáng)微生物膜泥共生系統(tǒng)功能，更好

10、地截留兼氧活性污泥，克服嚴(yán)格厭氧運(yùn)行條件苛刻等缺點，實現(xiàn)快速啟動。好氧段的剩余污泥回流至FABR兼氧段，起到污泥減容化的作用。將改良型FABR/O反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)用于印染廢水的處理過程。 FABR/O系統(tǒng)處理印染廢水是非常有效的，F(xiàn)ABR段高效脫色，CODCr大幅降低。進(jìn)水CODCr控制在1000～1200mg/L，染料濃度100mg/L，HRT約為24h時，總CODCr去除率達(dá)到85％以上，色度去除率達(dá)90％以上。染料濃度增加，

11、都會降低染料的CODCr去除率。 硫酸鈉濃度(100～2500mg/L)對FABR的處理效果影響并不顯著，活性染料的CODCr去除率穩(wěn)定在70％以上，脫色率穩(wěn)定在91.8％以上。純堿濃度對FABR的處理效果影響較大，純堿濃度增加，CODCr去除率和脫色率下降。純堿濃度增加到2000mg/L時，CODCr去除率和脫色率分別下降到33.5％和68％，實際工程應(yīng)用時應(yīng)特別注意堿度的監(jiān)控。 對FABR/O廢水生化處理系統(tǒng)進(jìn)行

12、動力學(xué)研究表明，難降解廢水經(jīng)FABR段處理后，飽和常數(shù)減小，可生化性有較大改善。 5．對陽離子染料2GL和活性染料2GR經(jīng)FABR/O處理前后的結(jié)構(gòu)變化用UV—可見光譜、紅外光譜、液—質(zhì)聯(lián)用(LC—MS)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，兩種染料在FABR反應(yīng)器中就得到很好的降解，在可見光區(qū)域沒有吸收峰，脫色效果顯著；出現(xiàn)了一些烴類、胺類和醚類等小分子物質(zhì)。在兼氧菌的作用下，染料在偶氮鍵處斷裂，由染料大分子降解為染料中分子，最后降解為小分子