含有纺织染料废水的生物处理刘丽雅译李卓校反应器对废水中纺织染料颜色的去除进行评估。选择几种工业用染料研究染料结构对颜色去除的影响葡萄糖、易于生物降解的有机物质和被选中的单种染料进料于厌氧性反应器中。结果表明一些染料即使浓度为700mg/1在厌氧条件下也易于被还原使用这种方法，酸性染料的平均去除效率介于80%~90%之间，直接染料为8%.用厌氧性反应器对分散染料如基于蒽醌的染料作实验室试验，即使在35mg/1低浓度下也未获得成功。用其他的试验来评估所选的分散染料对厌氧环境的毒性结果显示纯染料对生物体的毒性比工业用染料的大1引百*近几年对工业废水污染控制越来越严格，不断研究出从工业废水中去除颜色的新方法全世界，关于工业废水的法规正在更新并强制执行，对更有效的废水处理系统的需求也在长因为纺织工业废水中含有几种污染物，如分散剂、匀染剂、盐、染色载体、酸、碱和各种染料，所以新法规对其将有所影响例如羊毛染色和整理排出的废水或聚酯纤维制造业排出的废水可能含有不同浓度的各种成分，如COD（化学需氧量）：50mg/1~ 5000mg/1；BOD（生物需氧量）：200mg/卜300mg/1；悬浮固体：50mg/h500mg/1；有机氮含量：18mg/卜39mg/1；磷总含量：0-3mg/卜15mg/1；铬总含量：0-2mg/卜0-5mg/1此外，由于溶解和不溶解的染料的存在，使得从这些生产工序排出的废水带有颜色在这些废水中染料的浓度一般为10mg/卜就每天有3t的生产量而论，这个问题会非常严重。颜料在水中的浓度高于1mg/1时往往容易看出来，据报道由纺织生产加工排出的废水中颜料的浓度超过了300纺织业废水中残留的颜色取决于所使用的染色工序，尤其是以下因素如色调的标准应用的方法和浴比据报道在排放废水中染料的损失量大约是：酸性染料为5%~20%，分散染料为10*，直接染料为5%~30%偶氮染料是所有合成染料中*大的一族，占所有用于纺织工业的有机染料的70%染料对于环境来说通常是无毒的。然而水流的深色会降低透光性从而影响植物的生长和野生物的其他生存形式此外颜色可影响到环境美的问题己研究出了几种方法来评价从工业废水中去除颜色的效果，例如碳吸附、化学沉淀、絮凝过氧化氢氧化（芬顿反应）UV技术、臭氧化作用和离子萃取，但是发现每一种方法都存在局限性膜技术也己经应用于回收染料和水和膜技术相关的问题之一是过程中产生的浓缩水流的处理。这些问题可以通过浓缩或前处理来解决例如，一些情况下厌氧处理可用来去除主要的有机物质。随着价格越来越便宜，膜将更频繁地应用于工业废水的再利用和再循环过程中。

　　生物处理也可作为去除颜色的方法，但是因为多数染料用于遮挡光线和阻止氧化降解，故本质上它们对传统的有氧生物处理的影响较小用有氧工序去除水溶性染料是一个特殊的问题这些染料的一部分吸附在废水污泥上吸附的程度取决于存在的磺基数目、染料特定的结构和分子的大小。水溶性活性染料更易吸附在生物体上（厌氧性污泥）由于不溶性染料中细小粒子的存在，如分散染料，通常很难沉淀下来，尤其是蒽醌染料对有氧生物降解有抑制作用。

　　一些染料对厌氧生物处理的抵制作用小。例如，尽管偶氮染料在通常情况下对有氧处理起抵制作用，但它们在厌氧环境中容易降解Brown和Labourem.在1983年发表的中研究评价了22种水溶性染料的厌氧生物降解能力，发现大多数是生物可降解的和传统的有氧工序相比，厌氧处理有几个优点。厌氧处理比有氧处理更便宜，可以在一个简单并比较便宜的反应器中进行，如一个向上流动的厌氧污泥覆盖层（UASB）的反应器此外根据所述，厌氧条件也可应用于更复杂的含有多元氯、硝基偶氮基团的化合物工业废水的处理，在这种废水中，这些基团对有氧生物降解起抑制作用。在过去几年中，厌氧处理的应用得到了极大的长，主要是因为试验室对厌氧处理作了有利的报道缺点己经随这种技术的进步而逐渐被克服。

　　本研究的目的是证明UASB反应器在厌氧情况下对工业用高浓度偶氮染料运行是有效的。分散染料的生物降解，如蒽醌染料也有所报道然而，试验结果表明，这种染料可以抑制厌氧新陈代谢从而影响厌氧反应器的性能不溶性染料的细小粒子，如分散染料的胶体溶液很难沉淀，因此应该在处理之前先去除这些组分对厌氧生物降解可能有抑制作甩在我们实验室所作的研究是为了找到送入间歇式系统中厌氧环境下的蒽醌和其他的分散染料的毒性分散试剂也能抑制厌氧微生物的生长先前报道的实验室试验中，确定反应失败的原因存在困难这也可能是由于纯染料或分散试剂的原因。

　　由于分散试剂和分散染料在纤维上有较高的吸收度（9（% ~100%），其废水流中的浓度可能低于阴离子偶氮染料的浓度2材料与方法21试验仪器UASB反应器由一个高100cm直径140cm的PVC柱体构成反应器从底部开始在7cm 89cm和98cm处设有几个样点，依次标记这些样点为T2T、T4TsT、T7TT、Tm乃存口Tu反应器由一个水夹套控制温度，使之在37*C下操作为了测定产生的消化气的体积，反应器顶端出口与一个盛有氢氧化钾溶液的洗气瓶相连消化气的体积用Tton-WRC流量计来监控，反应器的进料由12h的水压保留时间和每天3.5kgCOD/m3的有机负荷来进行控制在这个研究中也进行了一些间歇式试验对于这些试验，反应器的体积为11，把生物体从UASB灌入其中。使用20%（v/v）的培菌液。

　　22基质和污泥样反应器由作为碳源的葡萄糖和蔗糖组成的合成介质填充微量和大量的营养素按照Wiegant和Lettinga描述的过程加人染料溶解于不同浓度的合成废料中，并加入到反应器中。

　　有机污泥样从城市废水处理厂采集污泥样接种后，反应器适应三个月。污泥床的高度介于反应器高度的30* ~50%之间整个生物量可以根据分析样点采集的样品所产生的挥发性悬浮粒子的外形来计算23用于研究的染料己经研究了三种工业用的偶氮染料，Bayer公司和DyStar公司的CI酸性红42（1），CI酸性红73（2）和CI直接红80（3）反应器也可在蒽醌基的染料分散蓝56（4）存在下进行监控，在这种工业用染料中分散试剂的平均含量占65%为了研究分散试剂在染料去除中的影响，使用了纯分散染料。工业用的和纯分散染料都是GbaGeigy公司的产品。

　　24分析方法pH值，悬浮固体和挥发性的悬浮固体的浓度以及COD值均按照标准方法分析。过滤出的样品的颜色用每种染料的*大波长来测定。染料结构的变化可通过紫外线-可见光光谱和薄层色谱试验分析。所有样品在采集后2h内分析，使氧和光存在下滤液的颜色变化*小。对于不溶于水的分散染料，样品与二甲基甲酰胺（DMF）按2：3染料的浓度列于表1由于分散染料4的溶解度较低且对纺织品的固色度较高，其浓度范围比阴离子偶氮染料低许多。为了评估染料对溶液COD和染料本身COD的贡献，染料溶于蒸馏水中测定。为了研究在易于生物降解的基质存在下染料的影响，应监控反应器且从样点取样表1本研究使用的染料浓度范围染料浓度范围（mg/1）果可发现反应器中染料的浓度急剧下降，在*大波长处测量染料去除的百分数为86%至9%之间。此外颜色的去除主要发生在反应器底部，且在距底部21cm处的样点乃完成因为生物量主要分布在距底部0至42cm处，总的COD去除主要发生在这个高度里（）染料2的去除迹象由可看出，在反应器中处理后吸收实际为0光谱显示化合物的结构发生了改变，这可能是因为偶氮基还原以及染料分子的共轭双键分裂所致。

　　3结果与讨论3，反应器进料的COD值和反应器出料溶液的COD值浓度高达80以5/1的单偶氮染料1进料，在口人38反应器中保留20天多偶氮直接染料3在同样浓度范围中研究10天至于COD的去除，反应器的性能不会对其有所影响，平均值为8%.在可见光光谱*大波长处测定染料的去除，染料1大约为82%，染料3大约为8%.用重氮染料2来研究高浓度下染料的去除。染料进入反应器中保留30天，浓度为700mg/l在95天~98天或132天~ 138天之间，只有浓度高于300mg/1时COD去除才受到影响（）在这种情况下COD的去除从84%降至6%，是因为染料和它的代谢物对总COD值的贡献所致从反应器样点取的样来看，染料只有在这个浓度范围中对总COD值的影响显著应该指出用于此研究的厌氧菌无需预先暴露时间（h）间歇试验中，染料2的厌氧脱色UASB反应器中，研宄分散染料4中生产的消化气从UASB反应器不同采样点T2T4和T8收集的废水中分散染料4的光谱用作碳源的有机基质的COD去除百分数不会在大的程度上受到影响作出这样的断定是因为如果从每个反应器总的COD减去染料在不同浓度下对总COD的贡献，那么得到的关于COD值的结果和标准反应器的相近另一方面偶氮染料的厌氧代谢物不会引起总COD值极大降低。

　　72%降至染料含量为700mg /1反应器的36%在间歇体系中，染料2不同浓度COD的去除为了研究偶氮染料对易降解有机负荷去除的影响，用浓度达700mg/1的染料2，进行一些间歇式试验。结果表明染料浓度即使为700mg/1，它对总COD的贡献（1.几乎保持恒定（）72h后COD去除的百分数降低，平均数从染料含量为0mg/l标准反应器的于异型生物质化合物中，然而偶氮染料分子却被改变了。这说明厌氧菌迅速还原了染料根据记载，这是一个由细胞外酶实现的非必要的过程（厌氧性微生物并不把这些化合物作为**的碳和能量的来源）这一阶段产生的消化气平均为3451/kg（COD），不会受染料存在的影响。停止向反应器中加染料后，反应器的性能发生变化，结果表明COD去除值迅速提高。

　　概括地讲，我们可以得出结论，偶氮染料的存在影响到厌氧处理的效率，在COD方面，只有浓度高于300mg /1时才会有影响，而这个浓度不期望存在于纺织废水中。从COD和反应器中染料的浓度分布图中获得的结果表明，脱色速率比作为碳源的有机物降解速率快。

　　在UASB反应器中，处理前（a）和处理后（b）偶氮染料2的吸收光谱如果代谢物对总COD的贡献低，COD去除的百分数将加，但是情况并非如此匕观察，我们可以分析染料2的颜色去除情况染料浓度越高，达到符合残余颜色所需的时间越长这些结果和UASB反应器获得的结果相一致，从结果中看到染料的浓度越高得到残余颜色的恒定值所需的水压力保留时间越高（）对蒽醌基染料一一分散染料4的研究，也在浓度35mg /1下进行。染料进入反应器中保留两周（第211天至216天）消化气大大降低，流入液的COD平均值从345 1/kg（），COD去除从71%降到3%.染料脱色用从反应器各个样点取得的染料样品的光谱（）分析。从这个图中我们可以看到，废水到达样点T8时染料几乎全部从废水中去除根据这个试验可以得出结论，靠生物的吸附以及污泥床的过滤去除染料，而这也导致反应器停止工作可以观察到即使停止染料悬浮液的进料，10天后第二个样点T2的浓度（约170mg⑴也比进料层浓度高很多（35mg /1）这种情况下，有必要等五个月左右使反应器再次达到稳定状态，见从样点乃处取样，监控污泥床中染料的浓度。结果表明只有150d后（约5个月）染料就完全从污泥床去除，这个结果与从消化气得到的结果一致（）为了查出是染料本身还是分散剂对生物体产生毒性，分别用工业用染料和纯分散染料做间歇式试验。结果表明尽管工业用分散染料4有较高的实际溶解性（这是因为分散剂的作用），COD的去除效率几乎与纯染料的相同（31h后纯净染料的COD去除为85%，工业用染料为87%）这项研究结果表明厌氧工序能够成为整个废水处理体系的一个有用的部分废水处理体系使用了化学物理与生物工序，使废水净化到适合于排放回环境中。当使用分散染料时反应器不同性能可解释为在连续式反应器中分散染料有形成集聚体的倾向，并陷入污泥床中浓度达到很高致使生物体中毒。在间歇式试验中集聚的总的染料比连续式反应器得到的值低许多。

　　4结论本研究突出了几个事实。首先，偶氮染料即使结构中含有几个偶氮基团也易于用厌氧生物体脱色此外，去除易于降解的有机载体额外部分，即使是染料的浓度非常高（染料2的浓度高达1500mg/1）也不受所用染料类型的影响*后，蒽醌基的分散染料4能聚集在反应器的污泥床上并抑制代谢过程，即使在相对低的浓度（35mg /1）下连续进料一段时间后（10d）也会发生的这种情况间歇式体系中，工业用染料里的分散剂似乎不会在此浓度下对有机载体的去除造成任何大的影响。

　　应实施厌氧消化以去除阴离子偶氮染料以及由它产生的颜色在这个过程中，这些化合物易于还原成芳香胺，芳香胺随后用有氧处理降解蒽醌染料在短短的2或3天时间内可被去除，为了避免抑制反应器中的生物体，染料的浓度应非常低，要不然预先用凝聚絮凝去除。然而根据有关，不久之后这不再成为一个问题，将来这些染料会被有利于环境保护的染料所代替。

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