微生物凈化技術(shù)在染料廢水中的應(yīng)用分析

摘要：染料廢水當(dāng)中的主要有害成分包括原料中間體、副產(chǎn)物和一些殘余染料，這些染料廢棄物具有強烈的毒性和致癌性，因此對人類身體健康和水環(huán)境都會產(chǎn)生嚴(yán)重影響。微生物凈化技術(shù)是近年來的技術(shù)革新成果，能夠?qū)崿F(xiàn)水處理的無污染排放，對染料廢水問題進(jìn)行徹底處理。對此，本文分析并研究了微生物凈化技術(shù)在染料廢水中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微生物凈化技術(shù);染料廢水;技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：X791 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）03-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.051

Application analysis of microorganism purification technology in dye waste water

Li Jianfeng

（Beijing Xishan Huanan Environmental Technology Co.，Ltd.，Beijing 100043，China）

Abstract：The main harmful components in dye wastewater include raw material intermediates， by-products and some residual dyes.These dye wastes have strong toxicity and carcinogenicity， so they will have a serious impact on human health and water environment.Microbial purification technology is the achievement of technological innovation in recent years，which can realize the pollution-free discharge of water treatment and thoroughly treat the dye wastewater.Therefore， this paper analyzes and studies the application of microbial purification technology in dye wastewater.

Key words：Microbial purification technology;Dye wastewater;Technology application

染料行業(yè)的快速發(fā)展和染料市場規(guī)模的擴(kuò)大，使得產(chǎn)品類型不斷增加，在各行各業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，隨之而來的就是不同類型的環(huán)境問題。染料成本較低，性質(zhì)穩(wěn)定，但工業(yè)產(chǎn)生的大量染料廢水排入環(huán)境當(dāng)中，就會直接影響到生態(tài)環(huán)境和人類健康。因此，對相應(yīng)廢水處理技術(shù)的研究工作勢在必行。

1 染料廢水常用的物理、化學(xué)方法和生物方法

染料廢水水質(zhì)、水量變化程度較大，含鹽量突出，組成成分和濃度都比較復(fù)雜，其危害性影響到水的自凈能力，需要借助不同方法來進(jìn)行處理。

1.1 物理方法

物理方法中最廣泛應(yīng)用的方法為吸附法，利用吸附劑具備的表面活性來富集污染物，主要用于廢水的深度處理。吸附劑類型包括活性炭、硅藻土等。此外，膜分離、萃取技術(shù)、離子交換等方法都有著不同的適應(yīng)場合。膜分離技術(shù)借助膜的選擇透過性來分離廢水中的不同物質(zhì)，萃取技術(shù)利用染料廢水在不同媒介中的吸附能力進(jìn)行提純，離子交換在實施過程中不產(chǎn)生交換劑損失，用于去除染料的溶劑可以回收，不過在成本上比較高。

1.2 化學(xué)方法

在所有化學(xué)方法中，混凝沉淀法是最常見的方法，通過壓縮雙電層以及沉淀物網(wǎng)捕的作用，將不易于沉降的染料分子和雜質(zhì)進(jìn)行吸附。常見的混凝劑包括無機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑兩種類型，前者主要以鐵鹽、鋁鹽為主，對一些廢水中的膠體和染料分子起到去除的效果。不過染料分子的分子量比較小，混凝效果會受到一定的影響。以聚鐵為主的混凝劑絮體比較大，具有良好的重力沉降性能。不過此類混凝劑一般氧化性突出，對于設(shè)備會產(chǎn)生不同程度的腐蝕情況，且處理后的水具有一定的色度，會直接影響到水體的透過率，產(chǎn)生后續(xù)污染的可能性較高。雖然該技術(shù)方法處理流程比較簡單，具有良好的適應(yīng)性和操作能力，但同樣存在后期處理方面的缺陷。

與之相比，氧化法通過將氧化劑加入到染料廢水當(dāng)中，生成一些小分子量的有機(jī)物、無機(jī)物，處理效果會更加顯著。而電化學(xué)法通過電極反應(yīng)凈化染料廢水，主要包括內(nèi)電解法、電絮凝法等。這種方法設(shè)備小，操作簡單，不過能耗較大，運行費用比較高。

1.3 生物方法

生物方法主要是利用微生物的吸附、分解和氧化來進(jìn)行染料廢水的處理，生物的絮凝過程和吸附處理過程本身也不涉及到染料分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)變化等。生物降解通過氧化、還原染料分子的方式破壞染料分子的發(fā)色集團(tuán)，通過后續(xù)的反映讓廢水處理工作得到徹底解決。

2 微生物凈化技術(shù)在染料廢水中的應(yīng)用

2.1 微生物絮凝凈化處理

這種方法可以實現(xiàn)效果較好的脫色，減少廢水中的固形物，實現(xiàn)廢水的凈化處理。傳統(tǒng)的絮凝劑應(yīng)用安全方面還存在著一定的缺陷，且處理過程中會出現(xiàn)一些難以處理的污泥，通過滲透作用會增加土壤中的鋁含量等。而鋁鹽在進(jìn)入人體之后，對大腦、血液的毒性作用也不可忽視。

微生物絮凝劑作為微生物的次生代謝產(chǎn)物，從微生物或分泌物中提取，在安全性上更加突出，可以實現(xiàn)自然生物降解，且在不會產(chǎn)生二次污染的同時，整體投放量比較少。主要類型包括來源于微生物細(xì)胞的絮凝劑、微生物細(xì)胞壁提取物的絮凝劑和細(xì)胞胞外產(chǎn)物的絮凝劑三種類型。

來源于微生物細(xì)胞的絮凝劑通過土壤、沉積物中的微生物細(xì)胞，氧化分解污水中的有機(jī)物質(zhì)實現(xiàn)對有機(jī)物的降解。而在微生物細(xì)胞壁中，長碳鏈等物質(zhì)在溶液中水解帶有一定的電荷，在絮體達(dá)到一定質(zhì)量時產(chǎn)生沉降，讓污水得到凈化。微生物的胞外產(chǎn)物除去水分之外，還包括蛋白質(zhì)、脂類、復(fù)合物等。細(xì)胞代謝產(chǎn)物的成分比較復(fù)雜，吸附作用可以沉降廢水當(dāng)中具有的污染物，最終整體去除污染物質(zhì)達(dá)到凈化結(jié)果。當(dāng)然這一過程可能并非單獨作用或是孤立作用，是通過多個共同作用機(jī)制來完成。

生物類絮凝劑作為微生物合成的天然高分子絮凝劑，通過微生物發(fā)酵來進(jìn)行，其應(yīng)用模式非常明確，比傳統(tǒng)絮凝劑的效果要更加突出。在目前的研究工作中也證實，微生物絮凝劑在工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，將其與發(fā)酵液共同作為絮凝劑綜合應(yīng)用，一方面取得了穩(wěn)定的凈化效果，另一方面也降低了絮凝劑的總使用量，為今后的綜合處理提供了重要的理論支持。另外，相關(guān)的技術(shù)討論中將微生物絮凝劑和化學(xué)絮凝劑的絮凝性能進(jìn)行了比較，證實了絮凝過程中產(chǎn)生的絮凝團(tuán)體更小，固液分離相對迅速，產(chǎn)生的泥量在可控范圍內(nèi)。而根據(jù)這一方法無毒害的特點，能夠確認(rèn)其更加適合于某些低濃度工業(yè)廢水處理，甚至是一些水體、水域的凈化工作中。

2.2 漆酶生物脫色凈化

生物脫色凈化通過漆酶的作用來進(jìn)行。漆酶是一種含銅多酚氧化酶，可以利用分子氧作為電子受體，在氧化催化過程中產(chǎn)生讓高聚物降解的自由基，在生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮了廣泛作用，同時也在染料廢水處理中得到了有效應(yīng)用。從已經(jīng)被報道的漆酶的類型中，包括芽孢桿菌、克雷伯氏菌、灰色鏈霉菌在內(nèi)的細(xì)菌漆酶都在不同場合實現(xiàn)了應(yīng)用。不同來源的漆酶在糖基化程度上會產(chǎn)生差異，可以催化氧化酚類化合物，在反應(yīng)過程中，從氧化底物分子中獲取一個電子，形成不穩(wěn)定的自由基，進(jìn)一步地借助聚合和解聚反應(yīng)來將分子氧還原為水。前文提到的微生物絮凝劑可以將污水中的懸浮物進(jìn)行處理，但并沒有對脫色問題采取有效的解決方案。漆酶作為一種綠色、環(huán)保的多酚氧化酶，將染料分子氧化成為小分子物質(zhì)，在脫色問題上發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

2.3 絮凝與脫色技術(shù)共同應(yīng)用

從廢水污泥處理過程中分離篩選出具有絮凝活性和漆酶性質(zhì)的菌株，對菌株進(jìn)行形態(tài)觀察和生理鑒定后，可以通過液相色譜分析和紅外光譜分析等方法來確定其成分結(jié)構(gòu)，了解合成的影響因素后，可以在今后的染料廢水處理中發(fā)揮穩(wěn)定的處理效果。從應(yīng)用角度來看，經(jīng)過一系列的實驗過程后，可以測定出絮凝率、漆酶活性、脫色率、懸浮狀態(tài)等多個方面的指標(biāo)，實現(xiàn)兩個工藝的合并應(yīng)用。

3 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前染料廢水的處理方法中，物理方法、化學(xué)方法的處理成本和處理效率未能形成有效配合，處理效率較低，成本較高;而對應(yīng)的微生物凈化技術(shù)卻可以具有廣泛的安全性，不產(chǎn)生二次污染，既符合可持續(xù)發(fā)展的要求，也能成為新型的水處理劑，從而實現(xiàn)真正意義上的“無污染排放”。在今后的技術(shù)研究當(dāng)中，對于微生物絮凝劑、漆酶的分析工作也將更加深入，充分發(fā)揮可生物降解、無生物毒性等優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1]張滕，王勇梅，彭昌盛，袁合濤.染料廢水的處理方法及研究進(jìn)展[J].環(huán)保科技，2016，22（01）：36-40.

[2]陳文華，李剛，許方程，泮琇，溫玲寧，都林娜.染料廢水污染現(xiàn)狀及處理方法研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014（02）：264-269.

[3]李瑾，柴立元，向仁軍，成應(yīng)向.厭氧-好氧活性污泥法（A/O）一體化裝置處理生活污水的中試研究[J].中南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011，42（10）：2935-2940.

[4]張玉秀，柴團(tuán)耀.廢水生物處理過程中污泥的微生物種群結(jié)構(gòu)和PAHs降解菌研究進(jìn)展[J].中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報，2016，33（01）：1-8.

收稿日期：2019-12-25

作者簡介：李劍鋒（1979-），男，蒙古族，本科學(xué)歷，研究方向為水質(zhì)在線監(jiān)測方法、土壤修復(fù)生物菌治理法、煙氣凈化。