微生物凈化技術在染料廢水中的應用分析

摘要：染料廢水當中的主要有害成分包括原料中間體、副產物和一些殘余染料，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境都會產生嚴重影響。微生物凈化技術是近年來的技術革新成果，能夠實現水處理的無污染排放，對染料廢水問題進行徹底處理。對此，本文分析并研究了微生物凈化技術在染料廢水中的應用。

關鍵詞：微生物凈化技術;染料廢水;技術應用

中圖分類號：X791 文獻標識碼：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

染料行業的快速發展和染料市場規模的擴大，使得產品類型不斷增加，在各行各業都得到了廣泛應用，隨之而來的就是不同類型的環境問題。染料成本較低，性質穩定，但工業產生的大量染料廢水排入環境當中，就會直接影響到生態環境和人類健康。因此，對相應廢水處理技術的研究工作勢在必行。

1 染料廢水常用的物理、化學方法和生物方法

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

1.1 物理方法

物理方法中最廣泛應用的方法為吸附法，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、離子交換等方法都有著不同的適應場合。膜分離技術借助膜的選擇透過性來分離廢水中的不同物質，萃取技術利用染料廢水在不同媒介中的吸附能力進行提純，離子交換在實施過程中不產生交換劑損失，用于去除染料的溶劑可以回收，不過在成本上比較高。

1.2 化學方法

在所有化學方法中，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捕的作用，將不易于沉降的染料分子和雜質進行吸附。常見的混凝劑包括無機混凝劑和有機混凝劑兩種類型，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，對于設備會產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，產生后續污染的可能性較高。雖然該技術方法處理流程比較簡單，具有良好的適應性和操作能力，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中，生成一些小分子量的有機物、無機物，處理效果會更加顯著。而電化學法通過電極反應凈化染料廢水，主要包括內電解法、電絮凝法等。這種方法設備小，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結構變化等。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色集團，通過后續的反映讓廢水處理工作得到徹底解決。

2 微生物凈化技術在染料廢水中的應用

2.1 微生物絮凝凈化處理

這種方法可以實現效果較好的脫色，減少廢水中的固形物，實現廢水的凈化處理。傳統的絮凝劑應用安全方面還存在著一定的缺陷，且處理過程中會出現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，可以實現自然生物降解，且在不會產生二次污染的同時，整體投放量比較少。主要類型包括來源于微生物細胞的絮凝劑、微生物細胞壁提取物的絮凝劑和細胞胞外產物的絮凝劑三種類型。

來源于微生物細胞的絮凝劑通過土壤、沉積物中的微生物細胞，氧化分解污水中的有機物質實現對有機物的降解。而在微生物細胞壁中，長碳鏈等物質在溶液中水解帶有一定的電荷，在絮體達到一定質量時產生沉降，讓污水得到凈化。微生物的胞外產物除去水分之外，還包括蛋白質、脂類、復合物等。細胞代謝產物的成分比較復雜，吸附作用可以沉降廢水當中具有的污染物，最終整體去除污染物質達到凈化結果。當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，通過微生物發酵來進行，其應用模式非常明確，比傳統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中得到了廣泛應用，將其與發酵液共同作為絮凝劑綜合應用，一方面取得了穩定的凈化效果，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，相關的技術討論中將微生物絮凝劑和化學絮凝劑的絮凝性能進行了比較，證實了絮凝過程中產生的絮凝團體更小，固液分離相對迅速，產生的泥量在可控范圍內。而根據這一方法無毒害的特點，能夠確認其更加適合于某些低濃度工業廢水處理，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生讓高聚物降解的自由基，在生物技術領域發揮了廣泛作用，同時也在染料廢水處理中得到了有效應用。從已經被報道的漆酶的類型中，包括芽孢桿菌、克雷伯氏菌、灰色鏈霉菌在內的細菌漆酶都在不同場合實現了應用。不同來源的漆酶在糖基化程度上會產生差異，可以催化氧化酚類化合物，在反應過程中，從氧化底物分子中獲取一個電子，形成不穩定的自由基，進一步地借助聚合和解聚反應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、環保的多酚氧化酶，將染料分子氧化成為小分子物質，在脫色問題上發揮了關鍵作用。

2.3 絮凝與脫色技術共同應用

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的菌株，對菌株進行形態觀察和生理鑒定后，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構，了解合成的影響因素后，可以在今后的染料廢水處理中發揮穩定的處理效果。從應用角度來看，經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、懸浮狀態等多個方面的指標，實現兩個工藝的合并應用。

3 結語

綜上所述，當前染料廢水的處理方法中，物理方法、化學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;而對應的微生物凈化技術卻可以具有廣泛的安全性，不產生二次污染，既符合可持續發展的要求，也能成為新型的水處理劑，從而實現真正意義上的“無污染排放”。在今后的技術研究當中，對于微生物絮凝劑、漆酶的分析工作也將更加深入，充分發揮可生物降解、無生物毒性等優勢。

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收稿日期：2019-12-25

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