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1、山东大学 硕士学位论文 固定化微生物处理印染废水研究 姓名：张洪荣 申请学位级别：硕士 专业：环境工程 指导教师：赵大传;姜庆利 20040410 出末大学硕士学位论文 固定化微生物处理印染废水研究 张洪荣 摘要 印染废水是一种量大、面广的工业废水，内含多种有毒难降解的染料，其 水质特征是含有大量碱类，p H 值高：含有大量残余染料和助剂，色度深；有机 物含量高，耗氧量大，悬浮物多，且含有微量的有毒物质，组成复杂。因此印 染废水的处理达标难度相当大。目前国内外对印染废水处理作了大量研究，常 用的方法主要有物化法和生物法，其中生物法居多。但印染废水的净化目前很 难用一般的处理方法彻底解决，尤其是
2、废水中的色度，主要原因可能是水处理 系统中所需微生物不具优势，微生物浓度低，对大分子有机染料降解缓慢。针 列这一问题目前通常采用向水处理系统中投加高效优势脱色菌种的方法解决， 同时为解决菌种易流失。不能反复利用，不能被高效的利用，一些研究人员丌 始将固定化细胞这种先进的微生物技术应用于印染废水的处理。 本文针对印染废水C O D 。高及色度深两大主要特点，运用吸附固定微生物 技术，进行处理印染废水的试验研究。通过富集培养，从空气中分离到一株脱 色真菌，经初步鉴定为黑曲霉( A s p e r g i l l u sn i g e r ) ，定名为Z H 1 。通过试验确 定，该菌种具有较强的脱
3、色能力，脱色的最佳条件为：温度3 0 一3 3 。C ，p H 为 6 0 7 0 ，该条件下作用4 0 h 左右，对几种试验用染料能达到9 0 以j 二的脱色率， 该菌种的脱色性能目前尚未见报道。同时，对印染厂的活性污泥进行驯化，并 筛选出P V A 降解菌群，对其进行富集培养。用核桃壳做载体，采用吸附法将黑 曲霉( Z H 1 ) 及混合菌分别固定在载体上，组成一个串联装置，对自配印染废水 水样分别进行停留时间为2 h 、4 h 、6 h 的脱色降解试验。试验结果表明该菌群组 合能对印染废水有较高的脱色率及C O D 去除率，并且能承受较大的冲击负荷。 并使用该固定化微生物系统处理滨州印染
4、厂的废水水样，出水最终C O D 。 1 6 0 m g L ，去除率为9 4 5 ；色度 二，9 0 0 0 m 3 ，水中污 染物浓度为：B O D 5 一 3 0 0 m g I 。C O D 。，一 3 0 0 0 m g L ，S S 一 3 0 0 m g L ，色度一 5 0 0 ， D H l l 。废水主要来自印染前处理( 退浆、煮炼、漂白、丝光) 、染色、整理等 工序。各工艺阶段废水特征如下： 1 ) 前处理废水 退浆废水：退浆是用化学试剂将织物上所带浆料除去，废水排放量较少， 但污染严重，污染物含量占总量的近一半，因含有各种浆料、浆料分解物、纤 山东A -学硕士学位论文
5、维屑、酸、碱和酶类等污染物，使废水旱碱性，略带黄色，其C O D 。，和B O D 5 相当高。 煮练废水：煮练是用热碱及表面活性剂去除纤维中所含的油脂、果胶、蜡 质等杂质。煮练废水呈褐色，含有碱及部分短纤维，其C O D 。和B O D 5 值较高， 特别是煮练工序中采用煮布锅，排水间断不均匀，出水温度高，污染物浓度高， 且水量大，因此造成废水的冲击负荷大。 漂向废水：漂白使用次氯酸钠、氯酸钠、双氧水等氧化剂去除纤维色度， 其水量人，污染轻。 丝光废水：丝光废水中含碱量较高，污染物含量低。 2 ) 染色废水 染色车间设有8 台染缸，染色方法多，染料复杂，主要以活性染料、分散 性染料、硫化染料
6、、还原染料、直接染料、酸性染料为主，染料结构以偶氮、 蒽琨为主。染色废水中含有残余染料、助剂、微量有毒物质和表面活性剂，废 水温度商，色度很深，呈碱性，悬浮物较少，B O D 5 C O D e 。比值较低，可生化性 较差。 3 ) 印花废水 日J 花废水主要来自配色调浆、印花滚筒和印花筛网的冲洗水以及印花后花 布的水洗、皂洗废水等，印花废水中除染料、助剂等污染物外，还含有大量浆 料，其C O D 。和B O D 5 值均较高。 4 ) 整理废水 整理废水含纤维屑、树脂、甲醛、油剂和浆料等，由于其废水量较小，对 整个废水的水质影响不大。 1 2 2 印染废水的危害 印染废水如果不加处理直接排放
7、，将会对环境造成严重的污染“1 。 1 ) 对天然水体的污染印染废水排入天然水体后，其巾所含大量有机物会 迅速消耗水体中的溶解氧。沉积在河底的有机物，因缺氧产生厌氧分解，释放 I 出硫化氢又进一步消耗水体中的溶解氧。造成水体中溶解氧的大幅度下降，严 重时将威胁鱼虾类的生存。此外，漂白废水巾的游离氯可能破坏或降低河流的 自净能力。某些重金属还会在很长的河段上，危害水中动植物的l 三长。 2 由畚大学硕士学位论文 染色废水使河水着色，降低河水的透明度，从而减慢水生事物的同化速度， 间接妨碍鱼类的生长，同时也大大降低了水体的经济价值。 2 ) 对农用的污染用印染废水灌溉农田，由于碱性大，会引起土壤盐
8、碱化。 废水中的悬浮物将堵塞土壤的空隙，阻碍农作物根系的呼吸，影响作物的生长。 农作物和土壤微生物最适生长温度为2 0 2 5 ，而印染废水高达3 0 4 0 ， 因此对作物和土壤微生物将产生不良的影响。印染废水中的有害物质含量虽少， 对人畜和作物虽无直接危害，但它们会在农作物的根茎和果实中积累，影响其 食用价值。此外，还会对地下承造成污染。 3 ) 对城市污水处理的影响一般印染废水可以直接排入城市下水道，还不 罕于影响其处理过程。但对含有苯胺或硫化染料的废水，必须控制其浓度，否 则对牛物处理不利。毛纺厂废水中，来自硫化染料染色过程的硫化物，对混凝 土管道有腐蚀作用；酸性染料染色侵用硫酸和硫酸
9、钠，佼废水中的硫酸盐含量 增高，当其浓度超过3 0 0m g L ，以及含有由脂肪和肥皂分解出来的脂肪酸时会 引起腐蚀，由于它们对污水处理过程有危害，所以毛纺废水在生活污水中的比 例必须控制在l 2 。 1 2 ，3 印染废水主要污染物及特点 因印染废水所含污染物异常复杂，一般只能分析检测其中对水质污染起主 要作用的几项，作为废水水质的控制指标。 1 ) 水温印染废水的水温一般较高，通常为3 0 4 0 ，但有时可达4 0 以一卜，这对生物处理非常不利。以往对印染废水的水温重视不够，在设计和 运行管理上缺少应有的水温调节设备和控制措施。往往因车间排水水温过高， 影响了废水处理站的正常工作。实践
10、证明，只要车间生产正常，并有适当的控 制措施，水温一般可控制在4 0 以下，对生物处理无明显影响。 2 ) p H 值印染废水的p H 值一般较高，可达9 1 2 ，有时甚至高达1 3 。 p H 值若超过l O ，般不能采用生物处理法。造成p H 值高的原因，主要是由于 煮练和丝光两道工序所排出的高碱性废水引起的。首先，丝光工序应考虑碱液 回收，以降低废水的p H 值。其次严格控制车间的用碱量，防止跑碱、漏碱事故。 在设计上考虑设置p H 值控制在1 0 以下，满足生物处理要求。 3 ) 颜色色度高和颜色多变是印染废水的主要特征之一。色素虽然危害 幽 东大学 硕 士学位 论文 不人，但带有颜
11、色的水容易产生厌恶感。所以，颜色也是印染废水的主要指标 之一。 4 ) 固体物质印染废水中含有大量的固体物质，主要包括溶解固体和悬 浮固体，悬浮固体根据其比重的大小又可分为漂浮物( 比重 l ，可用普通沉 淀法去除的固体物质) 。对于一般处理要求，仅需控制悬浮固体，对于处理后要 求达到回用标准，还应控制溶解固体。 5 ) 有毒物质印染废水中所含的有毒物质一般属于慢性毒物，其毒性较 慢，作用时间长，一般能在人体和生物体内蓄积，当其达到一定浓度后，4 显 示出中毒症状，因而往往容易被人忽视。但危害一旦形成，可能造成严重后果。 这类毒物有重金属，如汞、镉、铬等；有机毒物如多氯联苯等。与其它有毒废 水
12、比较，印染废水的毒性并不严重，除六价铬含量较高时必须单独处理外，一 般都i 呵与其它废水混合处理。 6 ) 有机物质纺织物用各种纤维材料和印染加工过程中使用的各种染料， 多数为有机物，它们是印染废水的主要污染源，也是废水处理的主要对象。、目J 染废水中的有机物多数成悬浮状和胶状，少数成溶解状。它们处于物质转化的 过渡阶段，性质极不稳定，耗氧量大，是污染环境的主要物质。主要用C O D 盯、 B O D 5 束表示印染废水中的有机物含量，C O D 。，与B O D 5 之比值，值越高表示废 水不易用生物处理，值越低表示较容易受生物降解，一般印染废水将 C O D 。d B O D 5 值调至2
13、 2 5 之间可以利用生物处理。 7 ) 表面活性剂印染废水中含有大量表面活性剂，它不仅难以去除，而 且由于它的存在妨碍着其它污染物的去除j 同时还有一定的毒性。所以，表面 活性剂是水质污染中的种特殊物质，增加印染废水处理的难度。表面活性剂 的最大特点是蜜易起泡。在条件适宜时，即使其浓度低至O 5 m g L ，也能形成明 显的永久性泡沫。这是它污染水质，妨碍其它污染物去除的主要原因。 8 ) 聚乙烯醇( P V A )目a i 纺织印染行批广泛采用合成浆料P V A 代替天 然淀粉浆料。P V A 是一种高C O D 。，值、低B O D 5 值，难以生物降解的合成有机 物，一散很难用传统的
14、方法改变其化学结构。浓度为1 0 0 m g I ，的P V A 浆液，其 由 末大学硕 士 学位论文 B O D s 2 5 0 天) 的无污染运行，然后进行分离、活力测定、纯化鉴定。 3 主要脱色及降解菌种 出丁：各印染厂水质不同，染料种类繁多且结构复杂，因此分离得到的菌种 也各有差异，目前已经分离出的脱色及降解菌种中国内以假单胞杆菌属和芽孢 山东大学硬t学位 论文 杆菌属居多，国外除这两种菌属以外，还包括自腐真菌。 1 ) 假单胞菌属和芽孢杆菌属 张娥等”1 从云南印染厂活性污泥中筛选出7 5 株细菌，5 株放线菌，2 株真荫， 并对占比重最大的细菌进行鉴定，共有1 4 个属，其中占优势
15、的细菌类群有：假 单胞菌属( P s e u d o m o n a s ) 、动胶菌属( Z o o g l o e a ) 和黄杆菌属( F l a v o b a e t e r i u m ) 。 吴国庆等“从山西纺织印染厂及山西针织印染厂的活性污泥中分离到脱色 能力较强的紫色非硫光和细菌( P S B ) 混合菌株，芽孢杆菌属S D 4 0 S D 3 ，以及 未定菌名的D 孙I ) 4 和D C 8 9 、D C 9 2 ，P S B 菌体在一定条件下对活性红染料脱色 率为9 2 ，对阳离子蓝删染液的色度去除率为1 0 0 。 贾省芬、杨惠芳”1 从受染料长期污染的污泥样品种分离到
16、2 8 组对多种染料 具有脱色能力的细菌，其中一株假单胞菌S 5 9 号菌对7 9 种染料均有脱色作用。 该菌对酸性红B 2 G L ( 简称酸性红B ) 和活性桔K 2 G V 的脱色活性高达4 4 8 4 4 3 r a g ( 染料) g “( 细胞湿重) h 。对阳离子红2 G L 和酸性红B 在浓度为 1 y 4 m o l L 时其半脱色时间只有0 5 h 。 沈玉如等曾选育一组脱色性能较好，具有应用前景的混合菌，命名为z E 一1 号脱色菌群，该菌群经鉴定主要有芽孢杆菌属( B a c i l l u s ) 、不动细菌属 ( A c i n e t o b a c t e r ) 、假单胞菌属( P s e u d o m o n a s ) 、无色杆菌属( A c h r o m o b a t t e r ) ， 其中前两种菌属占优势，占全部分离得到菌株的8 0 ，假单胞菌和无色杆菌较 少。 黄晓维、张颖等”采用富集法自广州、佛山等地的印染
