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一種研究比較成熟的化學法治理印染污水技術是化學氧化法,這種方法的基本原理是選取適當的氧化劑斷開染料分子中存在的不飽和基團,使之形成更小的無機物和有機物,從而消除染料所具備的發色能力。Fenton(Fe2+,H2O2)試劑、臭氧、次氯酸鈉等是人們常見的氧化劑,在PH值為4的環境中,Fenton試劑可以依靠催化H2O2生成•OH,而使染料被氧化失色。近幾年,紫外光[UV]、草酸鹽等的應用,進一步增強了Fenton法的氧化能力。此外,為了強化處理印染廢水,朱洪濤教授發明了均相Fenton氧化-混凝法。對于酸性玫瑰紅印染廢水,顧曉揚教授提出了一種具有反應速度快、反應完全、無二次污染等優點的處理方法,即O3-Fenton試劑化學氧化法,該氧化法可以有效增大難生化降解的染料廢水的BOD5/COD值,從而提高廢水的可生化性。
微生物酶可以對染料分子進行氧化或還原,從而破壞染料分子的發色基團和不飽和鍵,利用該原理對印染污水進行處理的方法稱為生物法處理技術。按微生物的類型,生物處理法又可分為好氧法和厭氧法。生物膜法和活性污泥法都屬于好養法,生物膜法的基本原理是,使廢水流過表面長滿生物膜的支撐物,利用各相間的物質交換以及生物氧化作用來降解廢水中的有機污染物。活性污泥法需要向廢水之中加入空氣進程曝氣,經過一段時間以后,形成由大量微生物群體組成的絮凝體,從而通過沉淀分離將使處理的廢水變清澈。除了可以分解大量的有機物,還可同時去除一部分的色度,和調整pH值。這是一種特別適合處理含有機物量高的污水,其治理廢水效率高、水質好。寇曉芳等人采用活性污泥和白腐真菌相結合的方法處理染料廢水,最終可以得到99%的脫色率,接近94.4%COD去除率。然而,好氧生物處理法具有僅能去除較易降解的有機物、且色度去除率不高的缺點。厭氧-好氧新型處理技術的出現彌補了好氧法的不足。在厭氧微生物的作用下,難降解的有機染料分子及其助劑可進行水解酸化,形成小分子有機物,之后在好氧型微生物的作用下分解成無機小分子。這種治理方法可以獲得80%~90%左右的COD去除率,以及90%左右總色度去除率。
目前印染廢水處理的主要發展方向是微生物方法與其他處理技術相結合,許多環境工程師正致力于篩選高效降解菌和構建基因工程菌,主要包括生物強化技術和固定化微生物技術,這也是未來印染污水處理的發展方向。
1生物強化技術
針對特定的污染物,在傳統的生物處理工藝中增加具有特定功能的細菌去污,就是所謂的生物強化技術。從上世紀的80年代開始,強化脫色印染污水中經常使用白腐真菌。高達文教授曾經開展了白腐真菌降解實驗,他是在限氮和限碳液體培養基中完成的,實驗統計結果表明,這種培養基(碳氮摩爾比為56/2•2)會抑制細菌的生長,而且針對活性艷紅色利用白腐真菌可以獲得90%的脫色率。要完成生物強化技術從研究到工業生產的轉變,當前這項技術的瓶頸是那些特定功能的微生物容易流失或者被其它微生物吞噬。
2固定化微生物技術
把微生物固定培養在特定載體上,從而獲得高活性高密度的技術就是固定化微生物技術。與懸浮生物處理技術比較,該技術具備運行穩定、效率高、可純化和保持高效優勢菌種、污泥產量少、反應器生物量大以及固液分離效果好等優點。Chen等以PVA凝膠小球固定高效菌,降解偶氮染料(REDRBN),在搖瓶培養實驗中,12h內對REDRBN(500mg/L)的脫色率達75%;在CSTR反應器中,HRT為10h,對REDRBN(100mg/L)的脫色率達90%以上。除此之外,在強化生物吸附作用的研究方面,固定化微生物技術也取得了較大進展。同生物強化技術有一些類似,固定化生物技術當前依舊處于試驗研究階段,必須解決好微生物在抗毒性、有效性和穩定性等技術難題,同時還需降低固定化載體的生產及運營成本,該技術可以在未來的工業生產中得到推廣運用。
我國的工業生產采用了先污染后治理的方針,因此,在經濟社會迅猛發展的同時,也造成了嚴重的資源浪費和環境破壞。為實現社會的可持續發展,清潔生產才是最佳的選擇。在未來的發展中,應提倡從優化生態-經濟大系統的角度出發,從戰略的高度,不斷提高物質和能源的利用率,減少廢物的產生和排放,嚴禁對資源進行過度開發使用。(本文作者:賴耀強單位:東莞市景源環保產品有限公司)