酶在污水處理中的作用

『壹』 怎樣利用微生物處理廢水

廢水生物處理法

隨著工業的發展，污水成分已愈來愈復雜。某些難降解的有機物質和有毒物質，需要運用微生物的方法進行處理，污水具備微生物生長和繁殖的條件，因而微生物能從污水中獲取養分，同時降解和利用有害物質，從而使污水得到凈化。廢水生物處理是利用微生物的生命活動，對廢水中呈溶解態或膠體狀態的有機污染物降解作用，從而使廢水得到凈化的一種處理方法。廢水生物處理技術以其消耗少、效率高、成本低、工藝操作管理方便可靠和無二次污染等顯著優點而備受人們的青睞。

定義

利用微生物的代謝作用除去廢水中有機污染物的一種方法，亦稱廢水生物化學處理法，簡稱廢水生化法。由於傳統治理方法有成本高、操作復雜、對於大流量低濃度的有害污染難處理等缺點，經過多年的探索和研究，生物治理技術日益受到人們的重視。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展，採用生物技術處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發展勢頭，根據生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復法。

特點

1、用生物方法去除有機物最經濟；

2、90%廢水處理工藝屬於生物處理工藝；

3、水中氨氮用生物處理方法去除最有效；

4、絕大多數工業廢水也是以生物處理方法為主

分類

生物化學法

生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原成H2S，廢水中的重金屬離子可以和所產生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而被去除，同時H2SO4的還原作用可將SO42-轉化為S2-而使廢水的pH值升高。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉澱。有關研究表明，生物化學法處理含Cr6+濃度為30—40mg/L的廢水去除率可達99.67%—99.97%。有人還利用家畜糞便厭氧消化污泥進行礦山酸性廢水重金屬離子的處理，結果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬。趙曉紅等人用脫硫腸桿菌(SRV)去除電鍍廢水中的銅離子，在銅質量濃度為246.8 mg/L的溶液，當pH為4.0時，去除率達99.12%。[2]

生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產生並分泌到細胞外，具有絮凝活性的代謝物。一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成，分子中含有多種官能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉澱。至目前為止，對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu2+、 Hg2+、Ag+、Au2+等重金屬離子形成穩定的鰲合物而沉澱下來。應用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產生二次污染、絮凝效果好，且生長快、易於實現工業化等特點。此外，微生物可以通過遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有廣闊的應用前景。[2]

生物吸附法

生物吸附法是利用生物體本身的化學結構及成分特性來吸附溶於水中的金屬離子，再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些細菌在生長過程中釋放的蛋白質，能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉澱物而去除。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易於分離回收重金屬等特點，已經被廣泛應用。[2]

需氧生物處理法

利用需氧微生物在有氧條件下將廢水中復雜的有機物分解的方法。生活污水中的典型有機物是碳水化合物、合成洗滌劑、脂肪、蛋白質及其分解產物如尿素、甘氨酸、脂肪酸等。這些有機物可按生物體系中所含元素量的多寡順序表示為 COHNS。

生物體系中這些反應有賴於生物體系中的酶來加速。酶按其催化反應分為：氧化還原酶：在細胞內催化有機物的氧化還原反應，促進電子轉移，使其與氧化合或脫氫。可分為氧化酶和還原酶。氧化酶可活化分子氧，作為受氫體而形成水或過氧化氫。還原酶包括各種脫氫酶，可活化基質上的氫,並由輔酶將氫傳給被還原的物質,使基質氧化，受氫體還原。水解酶：對有機物的加水分解反應起催化作用。水解反應是在細胞外產生的最基本的反應，能將復雜的高分子有機物分解為小分子，使之易於透過細胞壁。如將蛋白質分解為氨基酸，將脂肪分解為脂肪酸和甘油，將復雜的多糖分解為單糖等。此外還有脫氨基、脫羧基、磷酸化和脫磷酸等酶。

許多酶只有在一些稱為輔酶和活化劑的特殊物質存在時才能進行催化反應，鉀、鈣、鎂、鋅、鈷、錳、氯化物、磷酸鹽離子在許多種酶的催化反應中是不可缺少的輔酶或活化劑。

在需氧生物處理過程中，污水中的有機物在微生物酶的催化作用下被氧化降解，分三個階段：第一階段，大的有機物分子降解為構成單元──單糖、氨基酸或甘油和脂肪酸。在第二階段中，第一階段的產物部分地被氧化為下列物質中的一種或幾種：二氧化碳、水、乙醯基輔酶A、α-酮戊二酸(或稱 α-氧化戊二酸)或草醋酸（又稱草醯乙酸）。第三階段（即三羧酸循環，是有機物氧化的最終階段）是乙醯基輔酶A、α－酮戊二酸和草醋酸被氧化為二氧化碳和水。有機物在氧化降解的各個階段，都釋放出一定的能量。

在有機物降解的同時，還發生微生物原生質的合成反應。在第一階段中由被作用物分解成的構成單元可以合成碳水化合物、蛋白質和脂肪，再進一步合成細胞原生質。合成能量是微生物在有機物的氧化過程中獲得的。

厭氧生物處理法

主要用於處理污水中的沉澱污泥，因而又稱污泥消化，也用於處理高濃度的有機廢水。這種方法是在厭氧細菌或兼性細菌的作用下將污泥中的有機物分解，最後產生甲烷和二氧化碳等氣體，這些氣體是有經濟價值的能源。中國大量建設的沼氣池就是具體應用這種方法的典型實例。消化後的污泥比原生污泥容易脫水，所含致病菌大大減少，臭味顯著減弱，肥分變成速效的，體積縮小，易於處置。城市污水沉澱污泥和高濃度有機廢水的完全厭氧消化過程可分為三個階段（見圖）。在第一階段,污泥中的固態有機化合物藉助於從厭氧菌分泌出的細胞外水解酶得到溶解，並通過細胞壁進入細胞中進行代謝的生化反應。在水解酶的催化下，將復雜的多糖類水解為單糖類，將蛋白質水解為縮氨酸和氨基酸，並將脂肪水解為甘油和脂肪酸。第二階段是在產酸菌的作用下將第一階段的產物進一步降解為比較簡單的揮發性有機酸等，如乙酸、丙酸、丁酸等揮發性有機酸，以及醇類、醛類等；同時生成二氧化碳和新的微生物細胞。

反應原理

第一、二階段又稱為液化過程。第三階段是在甲烷菌的作用下將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷和二氧化碳，因此又稱為氣化過程，其反應可用下式表示：

一些有機酸或醇的氣化過程舉例如下：

乙酸：

CH3COOH─→CO2+CH4

丙酸：

4CH3CH2COOH+2H2O─→5CO2+7CH4

甲醇：

4CH3OH─→CO2+3CH4+2H2O

乙醇：

2CH3CH2OH+CO2─→2CH3COOH+CH4

為了使厭氧消化過程正常進行，必須將溫度、pH值、氧化還原電勢等保持在一定的范圍內，以維持甲烷菌的正常活動，保證及時地和完全地將第二階段產生的揮發酸轉化成甲烷。

生物化學反應的速度直接受溫度的影響。進行厭氧消化的微生物有兩類：中溫消化菌和高溫消化菌。前者的適應溫度范圍為17～43℃，最佳溫度為32～35℃；後者則在50～55℃具有最佳反應速度。

近年來，厭氧消化處理法發展到應用於處理高濃度有機廢水，如屠宰場廢水、肉類加工廢水、製糖工業廢水、酒精工業廢水、罐頭工業廢水、亞硫酸鹽制漿廢水等，比採用需氧生物處理法節省費用。

利用生物法處理廢水的具體方法有活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地處理系統和污泥消化等

『貳』 哪些酶制劑能應用於污水處理中

現在很多的水務公司或微生物公司會開發一些專用於污水處理的特定微生物及酶混合制劑。有點象生物化肥類似的。

『叄』 污水處理中，一般都用次氯酸鈉殺菌，但次氯酸鈉的副作用很大，請問誰知道用生物酶殺菌效果

次氯酸鈉副作用比其他殺菌劑好多了 更重要的是便宜6

『肆』 澱粉製糖廢水處理工藝好嗎

一、概述
1、澱粉糖工業：利用澱粉為原料的製糖工業稱為澱粉糖工業。
2、澱粉糖：將澱粉質的原料或澱粉用酸或酶水解獲得的各種聚合度的水解產物。
1) 澱粉糖種類：結晶葡萄糖（完全水解產物）、澱粉糖漿（不完全水解產物）、果葡糖漿（轉化產物）
2) 澱粉糖漿按轉化程度可分為高、中、低三類。低轉化糖漿DE值＜20，中轉化糖漿DE值38~42，高轉化糖漿DE值60~70
3、DE值（葡萄糖值）：還原糖（以葡萄糖計）占糖漿干物質的百分比。

二、澱粉水解方法
1、澱粉水解有3種方法：酸解法、酶解法、酸酶結合法
酸解法：以酸為催化劑在高溫下將澱粉水解轉化為葡萄糖
酶解法：利用專一性很強的澱粉酶及糖化酶將澱粉水解為葡萄糖
酸酶結合法：酸液化和酶糖化的工藝稱為酸酶結合法
2、液化：在糖化前，用酸或酶使糊化的澱粉水解到一定糊精和低聚糖的程度，粘度降低，流動性增強。
3、糖化：澱粉由葡萄糖組成，經酸或酶的催化作用，發生水解變成葡萄糖
4、α-澱粉酶（液化酶）：α-澱粉酶作用於澱粉時是從澱粉分子內部以隨機的方式切斷α-1，4糖苷鍵
5、β-澱粉酶（麥芽糖酶）：作用於澱粉時從非還原末端依次以麥芽糖為單位切開α-1，4糖苷鍵，在水解過程中水解產物麥芽糖分子中C1的構型由α型轉變為β型，所以稱其為β-澱粉酶
6、糖化酶（葡萄糖澱粉酶、糖化酶）：作用於澱粉時從非還原末端的α-1，4糖苷鍵開始，依次切下一個葡萄糖單位，產生的葡萄糖為β-構型，水解產物只有葡萄糖。
7、脫支酶：能夠水解支鏈澱粉、糖原等大分子化合物中α-1，6糖苷鍵的酶稱為脫支酶。

酶解法
1、酶解法分為兩步：1）利用澱粉酶將澱粉液化——液化
2）利用糖化酶將糊精或低聚糖水解為葡萄糖——糖化
2、液化的目的：1）使澱粉乳粘度降低，流動性增高
2）為下一步糖化創造有利條件
3、酶法生產全糖工藝
1) 全糖：澱粉經α-澱粉酶和β-澱粉酶作用得糖液，精製後濃縮、乾燥、全部轉化為商品澱粉糖，一般全糖的DE值在98以上。
2) 工藝流程：
澱粉→調漿→液化→糖化→脫色過濾→濃縮→結晶→乾燥→過篩→全糖粉
3) 工藝要點
①調漿：粉漿33%，PH=6.5
②液化：α-澱粉酶
80℃ 40min或100℃10min
③糖化：葡萄糖澱粉酶
④結晶：粉末狀全糖使其結晶呈蓬鬆狀態，利於粉碎
⑤乾燥：受熱溫度低於60℃
⑥過篩：10~20目

『伍』 高含鹽廢水處理方法

1、馴化處理：

在鹽度小於2g/L條件下，可能通過馴化處理含鹽污水。但是馴化鹽度濃度必須逐漸提高，分階段的將系統馴化到要求鹽度水平。突然高鹽環境會造成馴化的失敗和啟動的延遲。

2、稀釋進水鹽度：

既然高鹽成為微生物的抑制和毒害劑，那麼將進水進行稀釋，使鹽度低於毒域值，生物處理就不會收到抑制。這種方法簡單，易於操作和管理；其缺點就是增加處理規模，增加基建投資，增加運行費用，浪費水資源。

3、蒸發濃縮除鹽：

在鹽度大於2g/L時，蒸發濃縮除鹽是最經濟也是最有效的可行辦法。其它的方法如培養含鹽菌等的方法都存在工業實踐難以運行的問題。

4、生物方法：

許多研究表明，生物方法可以處理高含鹽廢水。但由低鹽到高鹽，微生物有一個適應期。從淡水環境到高鹽環境時，由於鹽的變化可能引起微生物代謝途徑的改變，菌種選擇的結果使適應高鹽的菌種較少，只有當微生物經培養馴化後，才能產生適應高鹽的菌種，以耐受一定的鹽濃度。

(5)酶在污水處理中的作用擴展閱讀：

高含鹽廢水的生化處理：

高含鹽廢水生物處理流程的選擇高含鹽廢水生物處理流程與普通生物處理流程基本一樣,主要包括調節池、曝氣池、二沉池、污泥迴流、剩餘污泥脫水、投加營養鹽等。

（1）調節池。含鹽廢水調節池考慮的主要因素是廢水鹽濃度的變化,除生產波動周期、沖擊因素外,應重點考慮水中鹽濃度的變化和如何進行調整,如低含鹽水量的減少或過高含鹽來水的沖擊。

（2）曝氣池。根據廢水中含鹽類型不同,曝氣池選擇也應有所不同。生物處理含CaCL2較高的廢水,應採用傳統曝氣方式。鈣離子能增加活性污泥的絮體強度,高CaCL2可使污泥中灰分達到40%～50%,污泥密度增加,曝氣池中的污泥濃度可在5000mg/L以上。因此,應採用提升力較大的傳統曝氣、深井曝氣、流化床曝氣等曝氣方法。曝氣也應選用氣泡較大、提升力較強的散流曝氣器等曝氣方式。

（3）二沉池。二沉池表面負荷應有一定的餘量,主要是考慮廢水密度增加,不利於污泥沉澱,尤其是含NaCl廢水。處理水量較大時,特別是含CaCL2廢水,最好採用周邊傳動式刮泥機,以適應污泥濃度高、密度大的特點。在採用傳統活性污泥法處理高CaCL2廢水時,應適當加大污泥迴流量,以減少廢水波動造成的沖擊,提高系統的穩定性。

（4）污泥脫水。由於含CaCL2廢水生物處理的剩餘污泥含鈣鹽多,有利於脫水,可不用加絮凝劑。經濃縮後的污泥濃度可大於50g/L。剩餘污泥量與普通廢水處理的剩餘污泥類似,設計參數可參考普通污泥脫水。

『陸』 酶工程廢水處理到底好不好用

酶工復程廢水處理操作管理簡單，制維護方便，運行成本低。酶工程廢水處理智能控制操作，所有機械設備均配有遙控報警系統，維護簡單，對操作人員專業要求低，可實現無人值守的自動操作。同時該設備處理效率高，污水和污泥中的碳源在好氧-厭氧重復耦合過程中不斷重復使用，降低了運行能耗，降低了運行成本。這就是酶工程廢水處理的優勢。

『柒』 在污水處理生化曝氣階段，有的說加一種生物酶能降低COD，這種生物酶是什麼呢

生化曝氣抄過程本身就是利用微生物襲酶對有機污染物進行講解從而降低COD的過程，有一些添加劑能夠改善微生物的營養狀況、增加其活力從而提高處理效率，人工提純的生物酶道理上也屬於這些添加劑的一種，大約是人工純化的胞外酶，但是酶具有很強的針對性，所以如果存在這樣的添加劑，也可能要看具體的水質情況，by the way，一般工程上對於生活廢水極少需要採用這樣的強化措施。

『捌』 印染廢水，是染漿廢水來的，脫色效果不好，怎麼辦

不知到你用的什麼工藝,一般生物處理不易脫色的話,可以考慮加點絮凝劑,另外氧化法也比較常用,下面一個參考文摘不錯的：
由於染料生產品種多,並朝著抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向發展,從而使染料廢水處理難度加大.染料廢水處理難點：一是COD高,而BOD/COD值小,可生化性差；二是色度高,而成分復雜.三是水質水量不穩定,排放具有間歇性.印染廢水的處理目標一般是COD的去除與脫色,但脫色問題難度更大.
3． 脫色處理方法
3.1 物理方法
3.1.1吸附法
吸附法是利用多孔性的固體物質,使廢水中的一種或多種物質被吸附在固體表面而去除的方法.吸附脫色技術是依靠吸附劑的吸附作用來脫除染料分子的.吸附按其作用力可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種.目前用於吸附脫色的吸附劑主要是靠物理吸附, 但離子交換纖維、改性膨潤土等也有化學吸附作用.
常用的吸附劑包括可再生吸附劑如活性炭、離子交換纖維等和不可再生吸附劑如各種天然礦物(膨潤土、硅藻土)、工業廢料(煤渣、粉煤灰) 及天然廢料(木炭、鋸屑) 等.傳統的吸附劑是活性碳,活性炭具有較高的比表面積（500- 600 m2/g）,它只對陽離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能.活性炭去除水中溶解性有機物（分子量不超過400）非常有效,但它不能去除水中的膠體疏水性染料.若廢水BOD5> 500mg/L,則採用吸附法是不經濟的.膨潤土作為水處理中的吸附劑和絮凝劑,已被廣泛用於印染廢水脫色領域,近年來製成多種復合膨潤土、VS型纖維和聚苯乙烯基陽離子交換纖維等,具有物理吸附和離子交換功能,且比表面大、離子交換速度快,易再生,對難處理的陽離子染料廢水有很好的脫色效果,有些改性的膨潤土的脫色效果甚至高於活性炭[4]；某些集吸附與絮凝性能為一體的吸附劑如硅藻土復合凈水劑也已開發；用電廠粉煤灰製成具有絮凝性能的改性粉煤灰,對疏水性和親水性染料廢水均具有很高的脫色率；另外工業廢料（如煤渣、粉煤灰等）、天然廢料（如木炭、木屑等）、植物秸稈（如玉米棒等）均對印染廢水具有一定的吸附作用.
吸附法尤其適合難生化降解的紡織印染廢水脫色處理,印染廢水的吸附脫色技術是一項非常有效而又比較經濟的方法.活性炭吸附脫色技術不適合印染廢水一級處理,只能用於深度脫色處理,活性炭處理成本高,再生困難,所以活性炭的再生技術是正在研究的課題,其中生物再生是研究的重點方向.煤、爐渣吸附劑,原料來源廣,成本低,但在處理印染廢水之後存在二次污染,所以只適合與生化法或砂過濾等方法聯合使用.離子交換樹脂對水溶性染料離子吸附特別有效,離子交換吸附劑的開發研製是今後的主要發展方向之一.廉價、高效、因地制宜新型吸附材料的開發是一項很有前途的技術.吸附法與其它處理方法的優化組合處理印染廢水,脫色效果更佳.[5]
綜上所述,吸附脫色的發展方向體現在兩個方面: ①根據吸附機制開發、尋找新的吸附劑; ②對現有吸附劑的改性與活化, 以提高脫色效果和再生能力.
3.1.2超濾法脫色
超濾是利用一定的流體壓力推動力和孔徑在20～200üA 的半透膜實現高分子和低分子的分離.超濾過程的本質是一種篩濾過程,膜表面的孔隙大小是主要的控制因素.該法的優點是不會產生副作用,可以使水循環使用.早在70 年代初期, 膜分離技術就嘗試用來處理印染廢水.目前, 該方法可用於去除各種染料和添加劑.但由於分離染料混合物的困難, 並未達到完美的程度.
在這種技術中,半透膜的性質起著決定性的作用.就材料而言,膜有動態膜,纖維素類膜,聚碸超濾膜,荷電超濾膜或疏鬆反滲透膜.[6]
(1)動態膜從處理效果和經濟上講,ZrO-PAA 動態膜是可行的.但能耗較大,其滲透水及化學物質的再利用率可達88% 到96%.
(2) 纖維素類膜.CA 膜的選擇性隨膜表面與各種染料互變異構體相互作用而發生變化,但膜材料本身在耐pH、耐溫等方面仍然有所不足.纖維素類膜在耐pH值、耐壓、耐溫度等方面優於CA ,用纖維素超濾膜反滲透處理染色廢液, 染料去除率97% 以上可實現水的循環使用,但反滲透所需的高壓操作仍是它的不足.
(3) 聚碸超濾膜由於其良好的物理化學穩定性,有較大的應用前景.使用聚碸超濾膜代替纖維素膜可實現高溫操作, 回收染料減輕污染, 但仍未達到國家排放的標准.
(4) 荷電超濾膜或疏鬆反滲透膜是用來描述其分離性能介於反滲透和超濾之間的一種膜.荷電超濾膜是以其化學結構含有荷電基團而定義的, 疏鬆反滲透膜是以其物理結構而命名, 它們往往指的一種膜.對鹽NaCl 截留只有2%～ 3% , 而對於500～2 000 分子量的物質,具有較高的分離率, 同時保持高的水通量.一般染料的分子量正好在這種膜的截留范圍, 特別是離子型染料.該膜在低壓下操作(10 kg/cm 2) 耐pH值、耐壓密、耐污染、耐溫等方面都比較突出,前景廣闊[7].
3.1.3輻射降解法
電離輻射可有效地降解染料水溶液,輻射技術和其它技術有很好的協同作用.與常規污染物處理技術相比,輻射技術在常溫常壓下進行,具有工藝簡單、無二次污染等特點,對難降解有機污染物的處理更有其獨特長處.[8]
用60Co γ射線輻照甲基橙和活性艷藍KNR水溶液,輻照後染料水溶液的可見光區和紫外區的特徵吸收峰隨吸收劑量的增加而漸漸下降至接近零,說明輻射降解反應既破壞了染料分子的發色基團,同時也破壞了染料的有機分子結構.脫色率和COD去除率均隨吸收劑量的增加而增加.過氧化氫與輻射有協同作用,在相同的吸收劑量下,脫色率和COD去除率均隨過氧化氫的濃度增加而增加.另外,該法pH值適用范圍很廣；溶液的初始濃度越大,COD去除和脫色效果越差；氧的存在可以促進染料分子的降解.在同樣輻照條件下,染料的輻射降解效果因染料分子的結構不同而略有不同[9].
輻射法處理印染等難降解污水時雖然有機物的去除率高、設備佔地小、操作簡便,但用來產生高能粒子的裝置價格昂貴,技術要求高,而且該方法能耗較大,能量利用率不高,若要真正投入實際運行,還需進行大量的研究工作.
3.2 物理化學法
3.2.1絮凝法
印染廢水的絮凝脫色技術, 投資費用低, 設備佔地少, 處理量大, 是一種被普遍採用的脫色技術.某印染廠採用混凝脫色- 懸浮曝氣生物濾池工藝處理主要含活性染料的廢水,原水CODCr, SS的平均質量濃度分別為296,285 mg/L 和平均色度為550倍, 處理後出水水質相應各項指標分別為40, 20 mg/L 和10 倍, 其去除率分別為87%, 92%和98%.[10]
在印染廢水中使用的絮凝劑很多,大致可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑和微生物絮凝劑三類,其中,有機絮凝劑還分為天然有機高分子絮凝劑、合成有機高分子絮凝劑.由於印染廢水水質比較復雜,無機單鹽絮凝劑在水解絮凝過程中,未能完成具有優勢絮凝效果的形態,投葯量大,絮凝效果差；無機高分子絮凝劑可以較好地除去廢水中大部分懸浮態染料,但對於水溶性染料中分子量小、不容易形成膠體的廢水則難以處理;有機高分子絮凝劑對於水溶性染料等廢水具有很好的脫色性能,但單獨使用效果差,而且易於產生有毒物質；因此,開發研製價廉、無毒、高效的新型有機絮凝劑,已成為目前絮凝法的主要研究方向之一.
復合絮凝劑則能同時發揮幾種絮凝劑的優點,使絮凝法用於印染廢水處理既經濟,又適用.如將有機絮凝劑與無機絮凝劑復配使用,充分發揮有機高分子絮凝劑的吸咐架橋性能和無機絮凝劑的電性中和能力,可以使處理出水達到較好的效果.此外,澱粉衍生物、木質素衍生物、羧甲基殼聚糖[11]等天然高分子具有無毒、原料廣、價廉和可生物降解等優點,也得到科研工作者的高度重視.另外,微生物絮凝劑是利用生物技術,從微生物體或其分泌物提取、純化而獲得的一種安全、高效,且能自然降解的新型水處理劑.與普通的絮凝劑相比,有固液易於分離,沉澱少,適用性廣等優點,因此微生物絮凝劑的研究正成為當今世界絮凝劑方面研究的重要課題[12].總之,高效、無毒、無害的環境友好性絮凝即將在印染廢水處理中有廣闊的應用前景.
絮凝法雖然是含染料廢水處理的常用方法,但對於許多可溶性好的染料, 處理效果往往不佳.因此, 復合絮凝法將成為工業廢水處理工藝研究的主要內容和發展方向.根據實際出水要求,採用適當的預處理和後處理手段,發揮絮凝工藝與其它工藝的協同工作的優勢,以達綜合治理的目的,這對於提高印染廢水的處理效果,降低處理成本具有極其重要的意義.
然而,用絮凝法進行廢水脫色依然存在以下幾個方面的問題：產生大量的淤泥；由於廢水水質變化大,每批廢水脫色前均需要進行預試驗,以確定最佳條件,提高了成本,又費時.過量的陽離子絮凝劑會在廢水中產生大量氮的化合物,它們對魚類有毒且難以生物降解和硝酸化抑制,絮凝劑過量也可能導致沉澱重新溶解.脫色效率低,不符合排放標准.因此,實際生產中,應根據實際出水要求,採用適當的預處理和後處理手段,發揮混凝工藝與其它工藝的協同工作的優勢,以達綜合治理的目的,這對於提高印染廢水的處理效果,降低處理成本具有極其重要的意義.
3.3 化學方法
3.3.1電化學法
電化學法是處理印染廢水的另一種有效的處理方法.電化學法通過可溶性電極在陽極和陰極上發生電絮凝、電氣浮和H的間接還原作用從而達到處理廢水的目的.電化學法處理印染廢水具有設備小、佔地少、運行管理簡單、COD去除率高和脫色好等優點,但同時電化學法存在著能耗大、成本高和析氧析氫副反應等缺點.近年來,隨著電化學和電力工業的發展以及許多新型高析氧析氫過電位電極的發明,電化學法又重新引起人們的重視.根據電極反應方式劃分, 傳統電化學方法可細分為內電解法、電絮凝和電氣浮法、電氧化學.
內電解法是利用廢水中有些組分易被氧化,有些組分易被還原,在有導電介質存在時,電化學反應便會自發進行,同時兼有絮凝、吸附、共沉澱等綜合作用的一種廢水處理方法[13].最著名的內電解法是鐵屑法, 即將鑄鐵作為濾料, 使印染廢水浸沒或通過, 利用Fe 和FeC 與溶液的電位差, 發生電極反應, 產生較高化學活性新生態H, 能與印染廢水多種組分發生氧化還原反應, 破壞染料發色結構, 而陽極產生的新生態Fe2+, 其水解產物有較強的吸附和絮凝作用.該法不需要外加電源,操作簡單,成本低廉,是種很有前途的處理方法.
電氣浮法是以Fe、AL作陽極產生的H2將絮體浮起;而電絮法則是利用電極反應產生的Fe2+ 、Al3+實現絮凝脫色.採用石墨、鈦板等作極板, 對染料廢水通電電解, 陽極產生O2或Cl2, 陰極產生H2.通過O的氧化作用及H的還原作用破壞染料分子而使印染廢水脫色, 脫色率可達98% 以上,COD去除率達80%以上.
國內重點研究的是電化學與其它方法相結合,其中較為有成就的是用絮凝復合床新技術處理高色度印染廢水,對色度>10000倍的印染廢水處理後,脫色率可達99%以上,CODCr去除率達75%.國外在新型電極方面研究較多,如：Sb/SnO2、Ti/SnO2、Ti/RnO2、Ti/Pt等電極.
電催化高級氧化技術(Advanced Electro catalysis Oxidation Processes , AEOP) 是最近發展起來的新型AOPs ,因其處理效率高、操作簡便、與環境兼容等優點引起了研究者的注意.它能在常溫常壓下,通過有催化活性的電極反應直接或間接產生輕基自由基, 從而有效降解難生化污染物.陳武等進行了三維電極電化學方法處理印染廢水實驗, COD去除率達74.7% ,色度去除率達93.3%[14].
3.3.2氧化法
氧化法是使染料分子中發色基團的不飽和雙鍵被氧化斷開,形成分子量較小的有機物或無機物,從而使染料失去發色能力的一種印染廢水處理方法.氧化法主要有：高溫深度氧化法、化學氧化法和光催化氧化降解法等.
高溫深度氧化法主要是焚燒法.
化學氧化法是印染廢水脫色處理的主要方法,其機理是利用氧化劑將染料不飽和的發色基團打破而脫色.Fenton試劑（Fe2+-H2O2）、臭氧、氯氣、次氯酸鈉等是一般採用的氧化劑.常見的有組合法和催化氧化法等.如採用混凝- 二氧化氯組合法的優點在於ClO2氧化能力強,是HClO的9倍多,且無氯氣氧化法處理廢水時可能與水中有機物結合生成氯代有機物(AOX)[15].
化學氧化法能有效地去除印染廢水中的色度,但不能很好地去除廢水中的COD,對此有人提出了不完全氧化的方法,即只部分氧化,使有機物通過自由基耦合降低水溶性而絮凝去除.陳玉峰[16]等通過實驗發現,電生成Fenton試劑處理實際工業印染廢水,CODCr去除率在80 %以上, 脫色率達到95% ,處理費用1117元/m3,具有很好的實際應用價值和市場前景.盛翼春[17]通過研究發現,採用新型電催化氧化對染料濃度高達0.3g/l的水溶性染料廢水在2分鍾內脫色率高達95%以上.
同時,隨著太陽能技術的發展進步,光催化氧化也越來越受到人們的重視.夏金虹[18]用納米TiO2粉體光催化降解印染廢水,脫色率為96% , CODCr去除率為86%,TiO2催化性能比較穩定,可重復使用.光催化氧化技術具有工藝設備簡單、操作條件易控制、處理成本較低、氧化能力強、無二次污染等突出優點,在有機廢水處理中有著廣闊的應用前景.但懸浮體系的納米TiO2顆粒由於粒徑極為細小,存在著難以回收、容易中毒、不易分散等缺點,需通過先進的負載技術或光化學反應器,甚才會獲得更高催化效率.因此,納米TiO2光催化劑的負載技術對其實現大規模實用化、商品化和工業化具有重大的實際意義,是今後TiO2研究的主要方向[19].
總之, 氧化法是一種優良的印染廢水脫色方法,但也有其自身的缺憾.如果氧化程度不足, 染料分子的發色基團可能被破壞而脫色, 但其中的COD仍未除盡; 若將染料分子充分氧化, 能量、葯劑量消耗可能會過大, 成本太高, 所以氧化法一般用於氧化- 絮凝或絮凝- 氧化工藝.採用氧化- 絮凝工藝, 目的是通過氧化法將水溶性染料分子變為疏水性或使陽離子染料分子轉變為中性, 陰性分子, 以利絮凝除去.反之, 採用絮凝- 氧化工藝則是將氧化作為後處理步驟, 對印染廢水做深度處理經進一步去除殘余色度及COD[20].
3.3.3還原法
還原法式使用還原型脫色劑對直接染料廢水進行脫色處理的方法,使用的原料主要是鐵屑.鐵屑是機械加工過程中的廢料, 用於處理印染廢水,不僅成本低廉、操作簡單, 而且能夠獲得以廢治廢的效果.該方法主要基於電化學反應.鐵屑是鐵-碳合金, 浸入廢液後形成無數微小原電池.電極反應產物為Fe2+, H2,OH-, 均具有較高的化學活性, 可有效地脫除廢水中的染料分子.其它還原劑有保險粉(+ 活性炭)、亞硫酸及其鹽.洪俊明等[21]通過鐵屑內電解的強化A/ O MBR 工藝處理印染廢水, 出水的水質中色度的去除率超過90.0 %和COD的去除率達到94.9 %.董永春[22]等採用以含硫還原劑和氫化物引發劑為基礎的穩定雙組分還原反應系統,處理直接染料染色廢水,使之與其中的直接染料發生還原脫色反應,其優點是脫色劑用量少,反應快速,脫色率高.還原法的主要缺點是還原降解產物具有毒性, 必須經過二次處理.如活性炭吸附等, 處理費用增大.
3.3.4高級氧化法
高級氧化法(Advanced Oxidation Processes ,AOPs)脫色被認為是一種很有前途的方法.所謂高級氧化法如UV + H2O2、UV + O3, 因為在氧化過程中產生羥基自由基（·OH）, 其強氧化性使染料廢水脫色.經研究發現它對偶氮染料的脫色很有效, 高級氧化反應隨O3和H2O2加入量的增加,其反應速率也隨之增加[23]. 在實際生產中與某些化學輔助劑會提高脫色效果, 而且UV + H2O2方法處理偶氮型活性染料產生的降解產物對環境完全無害.最近的研究發現二氯三嗪基型偶氮類活性染料使用UV + H2O2方法脫色也有很好的效果[24].
氧化劑O3對絕大多數染料的脫色效果較好, 無二次污染, 引入紫外光(UV) 等可加快氧化和提高脫色率.有學者指出O3/UV 對偶氮染料脫色效果好,UV 的引入促使O3在溶液中產生氧化性強的羥自由基.胡文容[25]等指出, 雖超聲波幾乎不能降解偶氮腫I , 但對O3氧化有明顯的強化作用, 當O3濃度為7107mg/ L , 加80w 超聲波是超聲波協同O3處理偶氮腫的最佳組合, 既可滿足90 %脫色率, 又可節省48%的O3.但是目前用O3處理染廢水費用較高, 開發新型臭氧發生器並和UV 或超聲波連用以提高效率、降低費用是O3在染料廢水處理中推廣的前提, O3對COD的去除不理想.
高級氧化法的對環境污染極小,效果較好,但有一個嚴重不足之處是處理費用較高, 從而限制了它的廣泛使用.
3.3.5超聲波氧化
超聲波處理印染廢水是基於超聲波能在液體中產生局部高溫、高壓、高剪切力,誘使水分子及染料分子裂解產生活性非常強的氫氧自由基, 對大部分有機污染物有氧化作用並可並促進絮凝；同時,在超聲波作用下傳質加強,超聲空化產生局部高溫高壓,可大大強化氫氧自由基對有機物的氧化速度,提高降解效率.
用超聲波可以強化臭氧氧化處理偶氮類染料廢水,這是因為超聲波空化效應產生高能條件促使臭氧快速分解,產生大量的自由基,從而使氮類染料脫色.張家港市九州精細化工廠用根據超聲波氣振技術設計的FBZ 廢水處理設備處理染料廢水[26],色度平均去除率為97.0 % ,CODCr去除率為90.6% ,總污染負荷削減率為85.9 %.符德學[27]等使用該法處理含鹼性湖藍-5B的印染廢水,COD去除率達90.2%,脫色率達到98.3%.劉靜[28]等的實驗結果表明,超聲波與微電場的協同作用大大提高了脫色率,在最佳條件下處理60min,色度去除率可達96.6%.
3.3.6萃取法
萃取是採用與水互不相溶,但能很好溶解污染物的萃取劑,使其與廢水充分混合接觸後,利用污染物在水中和溶劑中不同的分配比分離和提取污染物,從而凈化廢水.廢水中的酸性染料可用混合胺進行萃取回收,陰離子染料可用離子對萃取法用長碳鏈去除,萃取劑可用氫氧化鈉再生.由鄰苯二甲酸與間苯二酚為原料制備熒光黃的生產廢水可用N235/煤油系統萃取,其COD去除率可達91-98%,色度去除率為99.8%[29].
離子對萃取法是一種新的廢水脫色方法.該法是將染色殘液與一非水溶性有機溶劑一同振盪,當兩相分離時,水相中便呈現無色,染料聚積於上層有機相中.只要燃料含有至少一個磺酸基團或者是染料必須是酸性的,那麼任何深濃的染色廢液均可用此法脫色.該有機相可反復使用數次[30].離子對萃取法的優點有：液/液相分離工藝簡單,能耗低.對於活性染料來說,僅鈉鹽和鈣鹽形成的水解產物需處理.萃取劑無需再生就可重復使用[31].
3.4 生物處理方法
生物法是利用微生物酶來氧化或還原染料分子,破壞其不飽和鍵及發色基團,從而達到處理目的的一種印染廢水處理方法.生物法目前仍是國內外主要的印染廢水處理方法.
生物法的缺點在於微生物對營養物質、PH、溫度等條件有一定的要求,難以適應印染廢水水質波動大、染料種類多、毒性高的特點；同時還存在佔地面積大、管理復雜、對色度和COD去除率低等缺點.生物法處理印染廢水的脫色率和COD去除率不高,一般不適宜單獨應用,可作為預處理或深度處理.
3.4.1傳統生物處理技術
生物法處理印染廢水中,以活性污泥法最為普遍,這是因為活性污泥法具有可分解大量有機物、能去除部分色素、可調節pH值、運轉效率高且費用低等優點,但對色度的去除往往不夠理想,因此組合式生物處理技術是目前印染廢水的常用方法.我國生物法中以表面活性污泥法和接觸氧化法佔多數,此外,鼓風曝氣活性污泥法、射流曝氣活性污泥法、生物轉盤法等也有應用,生物流化床尚處於試驗性應用階段.
在印染廢水處理中,厭氧- 好氧工藝具有的這種獨特降解機理引起國內的廣泛關注,並得到了深入的研究和應用,取得了明顯的效果[32].婁金生等在印染廢水的處理過程中採用了厭氧- 好氧工藝,取得了良好效果,COD總去除率大於90 % ,脫色率大於95%.
3.4.2微生物強化處理技術
隨著紡織工業新產品和新技術的開發,印染廢水中水溶性染料、活性染料和化學漿料的數量和種類的不斷增加,從而導致印染廢水可生物降解性下降,如大量的聚乙烯醇（PVA）等,因此選育及應用優化脫色菌和PVA降解菌開始引起人們的關注.選育和培養出各種優良脫色菌株或菌群是生物法一個重要的發展方向.白腐真菌不但對活性艷紅X3B染料有較好的脫色作用,而且對難處理的成分復雜的實際染料廢水也有較好的降解作用,能有效去除印染廢水的COD和BOD5.雖然不能徹底生化降解染料廢水,但給後續的深度處理帶來極大方便[33].
黃建岷[34]在實驗中採用富集法分離菌株,所得脫色菌處理印染廢水有明顯的脫色效果,脫色率可達70 %以上.與活性炭吸附脫色相比差異不大,證明利用微生物處理印染廢水的色度問題是可行的, 但在菌種篩選方面仍有大量工作可做.
3.4.3膜生物反應器處理技術
膜生物反應器處理技術作為一種新型的污水處理工藝,是傳統活性污泥法和膜分離技術的有機結合,可通過膜片提高某些專性菌的濃度和活性,還可以截留許多分解速度較慢的大分子難降解物質,通過延長其停留時間而提高對它的降解效率.但由於膜易堵塞且製造費用較高,對膜技術在水處理領域全面推廣產生一定阻力.不過,隨著材料科學的發展、膜製造技術的進步、膜質量的提高、膜製造成本的降低以及工藝的改進,膜生物反應器的應用范圍將越來越廣.
3.4.4生物酶脫色技術
一些使用合適的厭氧和嗜氧的聯合生物處理可提高染料的降解性, 但是在厭氧條件下, 偶氮還原酶通常將偶氮染料分解為相應的胺類, 其中許多會致低能或致癌,而且偶氮還原酶具有強專一性, 只分解被選擇染料的偶氮鍵.與此相反,苯氧化酶——過氧化木質素酶(木質素酶, LiP) , 過氧化錳酶(MnP) , 和漆酶——對芳香環沒有強的專一性, 因此, 有可能降解各種不同的芳香化合物.這些酶制劑可有效地使許多結構不同的染料脫色.初始反應速率與制劑中每一個酶(漆酶、LiP 和MnP) 都有關系.一些染料添加劑可顯著降低脫色速率.因此, 在評價新的酶及其處理工藝時, 必須考慮染色助劑對酶活性的影響.今後研究工作主要集中於已選擇出的酶的固定化以便為酶脫色的工業應用打下基礎[35].
4. 發展前景
各種脫色方法比較分析,可以看出每種處理方法從經濟性,技術性,對環境影響和實用性都有一定的缺陷, 氣吹、混凝、吸附、過濾等一般具有設備簡單、操作簡便和工藝成熟等優點,但是這類處理方法通常是將有機物從液相轉移到固相或氣相,不僅沒有完全消除有機污染物和消耗化學葯劑,而且造成廢物堆積和二次污染.吸附脫色具有隻吸附染料, 但不破壞其結構的特點, 但目前使用的吸附劑往往存在吸附量不夠, 或再生不容易的缺點.高級氧化法脫色如光氧化、超臨界氧化、濕式氧化、低溫等離子體化學法被認為是一種很有前途的方法, 但其昂貴的價格成為制約其廣泛應用的重要原因.一些傳統的氧化方法如NaClO、H2O2、臭氧和紫外氧化等證明對廢水脫色並不有效, 採用強化物理化學與酶催化降解的方法可能將有非常廣闊的應用前景.因此在實際工程中應該按照具體條件和要求,合理選擇工藝組合,以便取得最佳的效果.