偶氮染料生產廢水的厭氧生物降解效果與機理研究

胡煜鋒 田斌

摘 要：本文研究的主要目的是在科學技術不斷創新與可持續理念日益普及的背景下，強調使用厭氧生物降解手段處理偶氮染料廢水的可能性與必要性。通過明確偶氮染料生產廢水與厭氧廢水處理法的特點，全面提升我國污水廢水智治理能力，進而推動國家在現代化建設中堅定不移地走綠色發展道路，進一步提升人民群眾的生活質量。此次研究選用的是文獻研究法，通過對相應文獻的查找，為文章的分析提供一些理論基礎。

關鍵詞：偶氮染料生產廢水;厭氧生物降解;效果與機理

前言：染料行業作為我國傳統輕工業在我國產業結構轉型中意義重大，隨著工業化與產業化的不斷推進，染料行業生產所排放廢水對我國環境造成了巨大壓力。厭氧生物降解技術是近年來新興的污水治理技術手段，是將生物技術運用于我國工業生產的重要一步。但目前我國在厭氧生物對偶氮染料廢水降解研究中相關理論體系尚未形成，亟須總結現有實驗及實踐經驗。因此，本文此次研究的內容和提出的策略對提高生物降解技術對于染料工業廢水的處理水平具有理論性意義，對推動我國建設環境友好型與生態友好型社會具有現實意義。

1 偶氮染料生產廢水的厭氧生物降解概述

1.1偶氮染料生產廢水概述

我國染料工業生產主要采用偶氮染料生產技術，故在染料工業污染廢水中也以偶氮染料廢水為主，在偶氮染料工業廢液中既包含染料生產過程與反應過程中的水相物質，同時也涉及到在廢液排放與混合過程中產生的額外化學產物。第一，偶氮染料廢水數量龐大，受到我國生產結構轉型升級緩慢的工業因素影響，現階段的偶氮染料工藝對水資源的需求量較大但重復利用率則較低。第二，偶氮染料廢水污染危害性大，工業廢水作為印染工藝的中介在整體工業的發色集團影響下，偶氮染料廢水具有較高的工業色度，且在生產中與強酸多次反應后CPDcr值得到明顯的增高，在這種情況下偶氮染料生產廢水毒性強，在排放過程中極易造成環境污染并對居民的生命健康產生影響。

1.2厭氧消化處理技術概述

厭氧消化處理技術在應用于偶氮染料廢水降解前，在顆粒污泥廢水處理中展現出較強的技術優勢，其作用原理是運用生化手段在無氧環境下，利用厭氧微生物的生存特性將具有污染的有機物進行降解，通過微生物的消化系統污染污泥顆粒最終以清潔能源沼氣的形式進行排放，在缺氧條件下，通過兼性細菌和專性厭氧菌進行厭氧代謝，展現出技術獨特的環保性與安全性[1]。在偶氮染料生產廢水降解過程中微生物的厭氧消化對于內部復雜有機物反應強烈，整體去除效果較高。同時由于沼氣作為可再生的清潔能源，降解過程中的早期可以經收集實現資源的高效利用。隨著厭氧消化反應器的推廣與宣傳，染料廢水污染處理也將更加靈活便利。

2 厭氧降解中偶氮染料廢水中污泥活性變化

2.1實驗設計

厭氧降解技術中投入的厭氧顆粒以生物膜的形式存在，在厭氧反應器內為厭氧微生物在無支撐的情況下提供生存空間，在與偶氮染料廢水的污泥顆粒反應過程中可以實現對于污泥顆粒的破壞并相應降低污泥顆粒的活性。故針對厭氧降解技術對偶氮染料污泥活性的作用，本實驗利用污水在反應后生成的沼氣總量衡量污泥顆?；钚?，并在實驗進程中將沼氣產量與時間進度進行利用函數進行線性擬合，利用厭氧技術中的甲酸鹽、乙酸鹽與丙酸鹽與染料廢水中以淀粉為代表的污泥反應[2]。通過直觀展現出偶氮污泥顆粒對于厭氧降解的反應與耐受程度變化，以研究其降解效果與降解機理。

2.2實驗結論

在淀粉單一消化實驗中，實驗初期沼氣產量速率穩定，由數據進行的線性擬合系數穩定在0.95以上，同時隨著實驗過程的推進產氣速率得到上升，甲酸鹽、乙酸鹽及丙酸鹽降解過程穩定，從該項反應中可以看出厭氧顆?？梢詫τ谌玖衔勰嘀械牡矸坌再|污染可以較有效地進行轉化。

在淀粉廢水共消化實驗中，對污泥消化的進程變化更加細致，整體實驗共分為8個階段，且在每個實驗中嚴格設計關鍵時間節點并通過小瓶分裝進行相關實驗。由于廢液的混合使得該部分實驗變量增多、復雜性加大，在實驗進行的前100天沼氣數值沒有明顯的上升，直至101～140天廢水濃度明顯降低，隨著淀粉濃度的增加沼氣數值持續上升，而在隨后的30天內隨著廢水的反應進行，水中逐漸出現良性菌群輔助污染降解迎來了沼氣數值上升的小高潮，當實驗進行至190天，沼氣數值速率再度降低，此時由于染料污染水本身的淀粉污染顆粒已經大幅減少，直接影響了乙酸鹽的降解速度。

在廢水單一消化及恢復實驗中，實驗同樣通過關鍵時間節點小瓶實驗的方式將實驗內部的四個細分步驟進行代表性分析。在實驗進行到226天時厭氧環境下的消化降解速率在原有基礎上大幅度降低，其中丙酸鹽降解生成沼氣的數量在線性擬合中的表現尤為明顯，除此以外甲酸鹽、乙酸鹽的氣體生成反應也不樂觀，該現象表明厭氧顆粒為微生物提供的環境正在染料污水中不斷被破壞。當染料結構的復雜性超過化合物生物降解的承受能力時微生物降解酶活性位點機會會減少，造成厭氧生物降解效率降低[3]。因此在工業實際降解過程中需要時刻關注厭氧顆?；钚?，在必要時也可利用傳統吸附法與置換法鞏固最終的廢水消化效果。

結束語：隨著科技的進步與發展，國內外利用生化聯合方法處理染料廢水的技術已經日益成熟，我國作為染料生產大國在染料生產過程中以偶氮染料為主要工藝，為了處理染料工業廢水，對于偶氮染料生產廢水厭氧生物講解效果與機理的研究勢在必行。通過本文研究得知偶氮染料生產廢水與厭氧廢水處理技術各有其特點、基于染料廢水中污泥活性的重要污染指標，本文設計了相關實驗對厭氧降解技術的效果與機理進行研究。

參考文獻：

[1]任大恭，都國友，劉志春，段正坤，姚莎，張笑一，蘭薇，潘渝生.偶氮系列染料的厭氧生物降解性測試[J].貴州環?？萍迹?999（02）：24-28.

[2]萬經強. 偶氮染料生產廢水的厭氧生物降解效果與機理研究[D].山東大學，2020.

[3]楊琦，文湘華，施漢昌，錢易.3種偶氮染料厭氧生物降解性能的試驗研究[J].環境科學，2004（S1）：63-66.

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