金 軍，劉 希 (南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇南京210009)

印染廢水水量大、水質(zhì)復(fù)雜，是環(huán)境污染的主要污染源之一［1］。固定化微生物法是一種新興的生物工程方法，在廢水生物處理及含毒含難降解物質(zhì)的特種廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用研究已取得了令人矚目的成果。固定化技術(shù)具有以下特點(diǎn):①固定化技術(shù)可將細(xì)胞或微生物的理論停留時(shí)間提高到趨近無(wú)窮大;②固定化技術(shù)純化和保持了高效菌種，顯著增加了參與降解反應(yīng)的微生物量，污泥產(chǎn)量少，避免了污泥膨脹問(wèn)題，固液相分離更為容易，并節(jié)省了常規(guī)的沉淀池甚至曝氣池，使得處理系統(tǒng)小型化;③載體的保護(hù)使微生物的穩(wěn)定性增加;④固定化技術(shù)給增殖速度極慢的硝化菌提供了良好的生長(zhǎng)條件，并使其保持較高濃度，大大提高了生物脫氮的速度和效率［2－8］。因此采用固定化微生物法處理有機(jī)物質(zhì)繁多，色度深，堿度高的印染廢水是一種很好的選擇，具有研究意義。

1 試驗(yàn)方法

1.1 微生物的馴化 取5 000 ml的培養(yǎng)瓶作為活性污泥培養(yǎng)容器。取1 000 ml污泥，500 ml初期營(yíng)養(yǎng)液，2 000 ml蒸餾水置于培養(yǎng)瓶中，進(jìn)行曝氣馴化，2 d后開(kāi)始進(jìn)廢水。馴化過(guò)程中，每2 d進(jìn)一次水。進(jìn)水濃度分別為40、100、160、220、280、340、400 mg/L，進(jìn)行曝氣馴化，逐步培養(yǎng)適合于降解印染廢水的優(yōu)勢(shì)微生物，在反應(yīng)器中逐步建立微生物與基質(zhì)之間穩(wěn)定的平衡體系。一周后污泥量開(kāi)始增加，并會(huì)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)部分污泥死亡的現(xiàn)象，一部分菌種由于不能適應(yīng)較高有機(jī)負(fù)荷逐漸死亡，此時(shí)需要刮除該部分菌種，同時(shí)補(bǔ)充新鮮的污泥。在培養(yǎng)過(guò)程中，密切觀察污泥生長(zhǎng)狀況，如發(fā)現(xiàn)沉降比過(guò)大(超過(guò)50%)時(shí)，應(yīng)暫停進(jìn)水，并加入適當(dāng)蒸餾水以降低培養(yǎng)器中染料濃度，待恢復(fù)正常后繼續(xù)進(jìn)水。大約經(jīng)過(guò)15 d的馴化，污泥性狀穩(wěn)定，外觀為淺褐色，沉降性能好，可以認(rèn)為活性污泥基本培養(yǎng)馴化成熟，初步達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的條件。

1.2 微生物的固定化 該試驗(yàn)采用物理吸附法作為固定化方法，選取活性炭作為載體［1，13－15］。反應(yīng)器為一個(gè)透明容器(圖1)，其中柱高為70 cm，直徑為6 cm，體積為2 L，活性炭裝填體積為1 L，進(jìn)水方式采用順流式即上部進(jìn)水，底部出水的方法，底部進(jìn)氣，采用間歇操作。裝置中加過(guò)濾網(wǎng)是為了防止流量過(guò)大時(shí)菌體流失。

將活性炭填入反應(yīng)柱，把已準(zhǔn)備好的菌液分別對(duì)應(yīng)接入裝有模擬水樣柱中靜態(tài)培養(yǎng)掛膜。待水樣色度去除后，進(jìn)行通氣培養(yǎng)，并添加少量生長(zhǎng)培養(yǎng)基，使固定在活性炭上的細(xì)菌增殖。每天換掉1/3上清液，待柱中活性炭上長(zhǎng)出淺灰色生物膜后，以5 L/h的小流量通水樣，小氣量通氣。經(jīng)5～7 d的動(dòng)態(tài)培養(yǎng)，生物膜逐漸成熟，即可處理印染廢水。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 停留時(shí)間的影響 水利停留時(shí)間對(duì)工藝的處理效率有很大的影響，直接影響工藝的可行性。在處理效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的條件下，合理控制反應(yīng)時(shí)間，對(duì)實(shí)際工程是很有意義的［9－10］。初始廢水濃度為 100 mg/L，曝氣量為 100 L/h。保持室溫，分別在曝氣時(shí)間為2、4、6、7、8、9、10、12、16、24 h 時(shí)取水樣，測(cè)定 COD、吸光度。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2。

從圖2可知，COD和色度的去除率隨停留時(shí)間的增加而逐漸增加，前12 h內(nèi)，去除率增加較快，12 h后逐漸趨于平緩。當(dāng)水利停留時(shí)間在12 h時(shí)，普通微生物法處理印染廢水的COD去除率達(dá)到80.2%，褪色率達(dá)到90.2%;固定化微生物法處理印染廢水的COD去除率達(dá)到88.9%，褪色率達(dá)到98%。從整個(gè)去除效果來(lái)看，在設(shè)備曝氣運(yùn)行的各階段，固定化微生物法比普通微生物法對(duì)廢水的處理效果都要好，COD去除率普遍高7%左右，褪色率普遍高10%左右。這不排除活性炭對(duì)有機(jī)物有吸附效果，但同時(shí)也說(shuō)明了固定化微生物法相比于普通曝氣法更加穩(wěn)定，處理效果更好。

2.2 廢水濃度的影響 有機(jī)物濃度大小對(duì)反應(yīng)器處理效果的影響較大，許多工藝抗污染物沖擊能力較脆弱，稍增大進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷就會(huì)使處理效果不理想。常溫，曝氣量為100 L/h，選擇不同進(jìn)水濃度(100、200、300、400 mg/L)，連續(xù)曝氣12 h，取水樣測(cè)定COD與色度去除率。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3可知，COD去除率和廢水褪色率都隨著廢水濃度增加而降低，COD去除率下降要比褪色率下降得快。在廢水濃度為200 mg/L時(shí)，COD去除率達(dá)到86.4%，褪色率達(dá)到97.1%。當(dāng)廢水濃度＜200 mg/L時(shí)，COD去除率變化不大;廢水濃度＞300 mg/L之后，COD去除率與進(jìn)水濃度為200 mg/L相比，有明顯下降。這是因?yàn)楫?dāng)進(jìn)水濃度較低時(shí)，有機(jī)負(fù)荷低，增大進(jìn)水濃度時(shí)，由于處理裝置的特性，如裝置大小、微生物量以及微生物活性等因素，導(dǎo)致出水效果不好。綜合考慮，選擇進(jìn)水濃度為200 mg/L。

3 結(jié)論和展望

該試驗(yàn)對(duì)微生物進(jìn)行培養(yǎng)和馴化，在溫度為25℃，pH為6～8，水力停留時(shí)間為12 h，進(jìn)水濃度為200 mg/L時(shí)，模擬廢水COD的去除率可以達(dá)到86%，褪色率可達(dá)到97%。另外，該試驗(yàn)?zāi)M廢水比較單一，可嘗試多種染料混合廢水，更接近實(shí)際工程應(yīng)用。

［1］蔣少軍.印染廢水處理探討［J］.染料工業(yè)，2002，39(4):39－42.

［2］張宏榮.固定化微生物對(duì)工業(yè)廢水處理［M］.山東:紡織工業(yè)出版社，1987:4－33.

［3］孫成.環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)［M］.北京:科學(xué)出版社，2003:131－156.

［4］張娥，盛玲玲.印染廢水處理系統(tǒng)中的主要細(xì)菌群體和功能［J］.環(huán)境科學(xué)，1988，10(2):20 －24.

［5］吳國(guó)慶，張琳，王增長(zhǎng)，等.應(yīng)用脫色菌處理印染廢水新工藝的初步研究［J］.太原工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1990，21(4):17－24.

［6］沈玉如，閡一球.ZE－1號(hào)脫色菌株處理絲綢印染廢水試驗(yàn)［J］.1983，8(4):8 －11.

［7］趙蔭薇，沈建，曾蘇.印染廢水脫色菌的選育及其生態(tài)特征的研究［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1991，2(4):379 －382.

［8］曾麗漩，羅國(guó)維.優(yōu)勢(shì)菌處理印染廢水中水解池的脫色機(jī)理［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，1998，18(5):423 －426.

［9］黃新姣，吳楚，林賢芳，等.染料脫色菌群的分離及對(duì)紅色偶氮染料的脫色研究［J］.江西學(xué)報(bào)，1999，17(4):220－224.

［10］童旭卿，王國(guó)慶.印染廢水的脫色方法［J］.廣東輕化，2004(2):62－66.

［11］蘇玉萍，奚旦立.活性染料印染廢水混凝脫色研究［J］.上海環(huán)境科學(xué)，1998，18(2):88 －90.

［12］陳文松，韋朝海.Feton氧化－混凝法處理印染廢水的研究［J］.工業(yè)水處理，2004，21(3):229 －232.

［13］杜桂榮，孫占學(xué)，黃克玲，等.氧化－混凝法處理含活性染料廢水的研究［J］.華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，25(4):305 －307.

［14］甕亮，吳贊敏，李洪霞.印染廢水的處理方法及進(jìn)展［J］.印染助劑，2005，22(11):7 －10.

［15］夏北成.環(huán)境污染物生物降解［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001:78－89.