微生物净化技术在染料废水中的应用分析
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作者:李剑锋
摘要：染料废水当中的主要有害成分包括原料中间体、副产物和一些残余染料，这些染料废弃物具有强烈的毒性和致癌性，因此对人类身体健康和水环境都会产生严重影响。微生物净化技术是近年来的技术革新成果，能够实现水处理的无污染排放，对染料废水问题进行彻底处理。对此，本文分析并研究了微生物净化技术在染料废水中的应用。
关键词：微生物净化技术;染料废水;技术应用
中图分类号：X791 文献标识码：A 文章编号：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 Huan’an 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
染料行業的快速发展和染料市场规模的扩大，使得产品类型不断增加，在各行各业都得到了广泛应用，随之而来的就是不同类型的环境问题。染料成本较低，性质稳定，但工业产生的大量染料废水排入环境当中，就会直接影响到生态环境和人类健康。因此，对相应废水处理技术的研究工作势在必行。
1 染料废水常用的物理、化学方法和生物方法
染料废水水质、水量变化程度较大，含盐量突出，组成成分和浓度都比较复杂，其危害性影响到水的自净能力，需要借助不同方法来进行处理。
1.1 物理方法
物理方法中最广泛应用的方法为吸附法，利用吸附剂具备的表面活性来富集污染物，主要用于废水的深度处理。吸附剂类型包括活性炭、硅藻土等。此外，膜分离、萃取技术、离子交换等方法都有着不同的适应场合。膜分离技术借助膜的选择透过性来分离废水中的不同物质，萃取技术利用染料废水在不同媒介中的吸附能力进行提纯，离子交换在实施过程中不产生交换剂损失，用于去除染料的溶剂可以回收，不过在成本上比较高。
1.2 化学方法
在所有化学方法中，混凝沉淀法是最常见的方法，通过压缩双电层以及沉淀物网捕的作用，将不易于沉降的染料分子和杂质进行吸附。常见的混凝剂包括无机混凝剂和有机混凝剂两种类型，前者主要以铁盐、铝盐为主，对一些废水中的胶体和染料分子起到去除的效果。不过染料分子的分子量比较小，混凝效果会受到一定的影响。以聚铁为主的混凝剂絮体比较大，具有良好的重力沉降性能。不过此类混凝剂一般氧化性突出，对于设备会产生不同程度的腐蚀情况，且处理后的水具有一定的色度，会直接影响到水体的透过率，产生后续污染的可能性较高。虽然该技术方法处理流程比较简单，具有良好的适应性和操作能力，但同样存在后期处理方面的缺陷。
与之相比，氧化法通过将氧化剂加入到染料废水当中，生成一些小分子量的有机物、无机物，处理效果会更加显著。而电化学法通过电极反应净化染料废水，主要包括内电解法、电絮凝法等。这种方法设备小，操作简单，不过能耗较大，运行费用比较高。
1.3 生物方法
生物方法主要是利用微生物的吸附、分解和氧化来进行染料废水的处理，生物的絮凝过程和吸附处理过程本身也不涉及到染料分子的化学结构变化等。生物降解通过氧化、还原染料分子的方式破坏染料分子的发色集团，通过后续的反映让废水处理工作得到彻底解决。
2 微生物净化技术在染料废水中的应用
2.1 微生物絮凝净化处理
这种方法可以实现效果较好的脱色，减少废水中的固形物，实现废水的净化处理。传统的絮凝剂应用安全方面还存在着一定的缺陷，且处理过程中会出现一些难以处理的污泥，通过渗透作用会增加土壤中的铝含量等。而铝盐在进入人体之后，对大脑、血液的毒性作用也不可忽视。
微生物絮凝剂作为微生物的次生代谢产物，从微生物或分泌物中提取，在安全性上更加突出，可以实现自然生物降解，且在不会产生二次污染的同时，整体投放量比较少。主要类型包括来源于微生物细胞的絮凝剂、微生物细胞壁提取物的絮凝剂和细胞胞外产物的絮凝剂三种类型。 来源于微生物细胞的絮凝剂通过土壤、沉积物中的微生物细胞，氧化分解污水中的有机物质实现对有机物的降解。而在微生物细胞壁中，长碳链等物质在溶液中水解带有一定的电荷，在絮体达到一定质量时产生沉降，让污水得到净化。微生物的胞外产物除去水分之外，还包括蛋白质、脂类、复合物等。细胞代谢产物的成分比较复杂，吸附作用可以沉降废水当中具有的污染物，最终整体去除污染物质达到净化结果。当然这一过程可能并非单独作用或是孤立作用，是通过多个共同作用机制来完成。
生物类絮凝剂作为微生物合成的天然高分子絮凝剂，通过微生物发酵来进行，其应用模式非常明确，比传统絮凝剂的效果要更加突出。在目前的研究工作中也证实，微生物絮凝剂在工业中得到了广泛应用，将其与发酵液共同作为絮凝剂综合应用，一方面取得了稳定的净化效果，另一方面也降低了絮凝剂的总使用量，为今后的综合处理提供了重要的理论支持。另外，相关的技术讨论中将微生物絮凝剂和化学絮凝剂的絮凝性能进行了比较，证实了絮凝过程中产生的絮凝团体更小，固液分离相对迅速，产生的泥量在可控范围内。而根据这一方法无毒害的特点，能够确认其更加适合于某些低浓度工业废水处理，甚至是一些水体、水域的净化工作中。
2.2 漆酶生物脱色净化
生物脱色净化通过漆酶的作用来进行。漆酶是一种含铜多酚氧化酶，可以利用分子氧作为电子受体，在氧化催化过程中产生让高聚物降解的自由基，在生物技术领域发挥了广泛作用，同时也在染料废水处理中得到了有效应用。从已经被报道的漆酶的类型中，包括芽孢杆菌、克雷伯氏菌、灰色链霉菌在内的细菌漆酶都在不同场合实现了应用。不同来源的漆酶在糖基化程度上会产生差异，可以催化氧化酚类化合物，在反应过程中，从氧化底物分子中获取一个电子，形成不稳定的自由基，进一步地借助聚合和解聚反应来将分子氧还原为水。前文提到的微生物絮凝剂可以将污水中的悬浮物进行处理，但并没有对脱色问题采取有效的解决方案。漆酶作为一种绿色、环保的多酚氧化酶，将染料分子氧化成为小分子物质，在脱色问题上发挥了关键作用。
2.3 絮凝与脱色技术共同应用
从废水污泥处理过程中分离筛选出具有絮凝活性和漆酶性质的菌株，对菌株进行形态观察和生理鉴定后，可以通过液相色谱分析和红外光谱分析等方法来确定其成分结构，了解合成的影响因素后，可以在今后的染料废水处理中发挥稳定的处理效果。从应用角度来看，经过一系列的实验过程后，可以测定出絮凝率、漆酶活性、脱色率、悬浮状态等多个方面的指标，实现两个工艺的合并应用。
3 结语
综上所述，当前染料废水的处理方法中，物理方法、化学方法的处理成本和处理效率未能形成有效配合，处理效率较低，成本较高;而对应的微生物净化技术却可以具有广泛的安全性，不产生二次污染，既符合可持续发展的要求，也能成为新型的水处理剂，从而实现真正意义上的“无污染排放”。在今后的技术研究当中，对于微生物絮凝剂、漆酶的分析工作也将更加深入，充分发挥可生物降解、无生物毒性等优势。
参考文献
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收稿日期：2019-12-25
作者簡介：李剑锋（1979-），男，蒙古族，本科学历，研究方向为水质在线监测方法、土壤修复生物菌治理法、烟气净化。
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