1、引言

染料廢水主要來源于染料及染料中間體生產(chǎn)行業(yè)，其成分包括各種染料、化學(xué)助劑、表面活性劑和各種整理劑等。染料廢水具有污染物濃度高、色度深、成分復(fù)雜、毒性強(qiáng)等特點(diǎn)，染料廢水的處理一直是當(dāng)今環(huán)境保護(hù)的重要課題。

目前已有的處理方法大致可以分為物理法(包括輻射法、吸附法、膜分離技術(shù)、電子束脫色法、萃取法、磁分離法)、化學(xué)法(濕式氧化技術(shù)、超臨界水氧化技術(shù)、低溫等離子體化學(xué)法、微波協(xié)同氧化法、混凝法、Fenton法、臭氧氧化法、光催化氧化法、超聲波降解技術(shù)、氯氧化法、電化學(xué)氧化法)、生物法(好氧厭氧氧化、光合細(xì)菌技術(shù))。研究發(fā)現(xiàn),物化法處理費(fèi)用較高，單純采用生化一般很難有效去除污染物使廢水處理達(dá)標(biāo)。目前常用的印染廢水處理方法分別為混凝-水解酸化-生物接觸氧化法、鐵炭微電解-水解酸化生物接觸氧化法、電解絮凝-生物炭濾池法等。但是這些方法都存在以下不足之處：(1)物化部分運(yùn)營(yíng)成本較高；(2)物化污泥處理成本較高；(3)工藝參數(shù)較多難以調(diào)控，不利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

復(fù)合微生物菌劑是將兩種或兩種以上的微生物以適當(dāng)?shù)谋壤餐囵B(yǎng)，充分發(fā)揮群體的聯(lián)合作用，取得佳應(yīng)用的效果的一種微生物菌劑。目前復(fù)合生物菌劑廣泛應(yīng)用于廢水、廢氣、廢渣的處理，尤其是在廢水凈化方面應(yīng)用更加廣泛。王琳等研究發(fā)現(xiàn)投加微生物菌劑可以顯著降低水體中總氮、總磷和COD的濃度，日本某公司研究發(fā)現(xiàn)利用生物菌劑可以將酚濃度為300-350mg/L的廢水降解到25mg/L以下；研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合微生物菌群對(duì)有機(jī)廢水的講解效果比普通活性污泥高出18%-39%。李坤等研究發(fā)現(xiàn)利用耐鹽生物菌劑處理羧基纖維素廢水，當(dāng)進(jìn)水COD為5343mg/L時(shí)，COD的去除率達(dá)到94%以上，遠(yuǎn)高于普通活性污泥法。“藍(lán)必清”復(fù)合生物菌劑(以下簡(jiǎn)稱LBQ)是由江蘇藍(lán)必盛化工環(huán)保股份有限公司自主研發(fā)的復(fù)合微生物菌劑，LBQ包括100多種微生物，包括三類功能的微生物菌群。LBQ在抗毒性和難降解有機(jī)廢水方面還有以下優(yōu)勢(shì)：(1)高分解力菌種構(gòu)成完成的化合物分解鏈，可以有效的徹底的降解有機(jī)物；(2)各種干擾因素的消除，具有較強(qiáng)耐鹽性能和脫硫能力，脫硫效率可達(dá)60%以上，耐受高濃度NH3-N達(dá)5000mg/L?！八{(lán)必盛”微生物復(fù)合生物菌劑(以下簡(jiǎn)稱LBS)是由韓國某公司引進(jìn)的復(fù)合生物菌劑，LBS具有共代謝作用，可以降解污水中難以降解的污染物；同時(shí)具有較強(qiáng)的酸堿適應(yīng)性和耐鹽性等特點(diǎn)。

本研究采用LBS好氧-LBQ厭氧-LBQ好氧-BAF工藝處理高濃度難降解的染料廢水，并分析探討了其降解機(jī)制，為工藝在實(shí)際工程中的應(yīng)用和推廣提供指導(dǎo)作用。

2、試驗(yàn)部分

2.1 水質(zhì)及分析方法

試驗(yàn)所用廢水取自浙江某企業(yè)染料廠初沉池綜合廢水。該染料廢水水質(zhì)復(fù)雜，主要有苯胺、苯環(huán)類有機(jī)物、雜環(huán)類有機(jī)物、芳香族化合物和銅、鉻少量重金屬離子等，具體廢水水質(zhì)如表1所示。

2.2 試驗(yàn)裝置搭建及運(yùn)行

以容積為150L的UPVC圓柱形水槽(帶沉淀池功能)構(gòu)建2套相同的好氧生化系統(tǒng)(標(biāo)記為L(zhǎng)BS好氧和LBQ好氧)，好氧生化系統(tǒng)填料為活性碳粉末(40-100目)，體積占比15%。初始馴化期分別投加10%的液體LBQ生物菌劑和LBS生物菌劑，然后進(jìn)行曝氣掛膜、馴化。

以容積為150L的UPVC長(zhǎng)方形水槽搭建ABR厭氧生物反應(yīng)器(以下簡(jiǎn)稱LBQ厭氧)。厭氧生化系統(tǒng)填料為火山巖及活性碳顆粒(1-6目)，體積占比為30%。初始馴化期加入10%的液體藍(lán)必清厭氧生物菌劑(LBQ)，進(jìn)行厭氧內(nèi)循環(huán)，掛膜、馴化。

以容積為100L的圓柱形裝置搭建BAF生物脫氮反應(yīng)器(以下簡(jiǎn)稱BAF)。先加入40%的聚氨酯填料和5%粉末活性炭(40-100目)，并投加10%的液體LBQ硝化菌種，然后進(jìn)行曝氣掛膜、馴化。

試驗(yàn)時(shí)采用連續(xù)方式把實(shí)驗(yàn)用染料廢水按照3L/h的流速依次通過LBS好氧、LBQ厭氧、LBQ好氧和LBQ-BAF系統(tǒng)，并控制進(jìn)水pH為6-9，同時(shí)對(duì)LBS好氧、LBQ好氧和LBQ-BAF系統(tǒng)進(jìn)行曝氣，并控制每個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)停留時(shí)間為48h，每天各系統(tǒng)出水樣200mL,測(cè)定出水中COD和氨氮的濃度。

2.3 測(cè)試分析

COD濃度測(cè)定采用HJ828-2017；氨氮測(cè)定HJ537-2009；pH值測(cè)定采用6010M型pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2003和Origin8.0軟件處理數(shù)據(jù)。

3、試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 各單元對(duì)COD的去除效果

系統(tǒng)運(yùn)行初期(前7天)各單元對(duì)COD的去除效果不明顯，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后各單元對(duì)COD的去除效果如圖1所示。由圖1可知進(jìn)水平均COD的濃度為6731.72mg/L，而LBS好氧、LBQ厭氧、LBQ好氧和BAF各單元出水COD濃度平均分別為4583.59、2441.98、464.32和407.15mg/L，去除率分別為35.33%、45.91%、80.78%和22.51%。LBS好氧段由于LBS菌種的作用，可以充分利用廢水中的易降解的有機(jī)物，使得微生物活性增強(qiáng)可以降解有毒物質(zhì)和較難降解的大分子有機(jī)物，降低有毒物質(zhì)對(duì)后續(xù)厭氧好氧段的沖擊。LBQ厭氧段由于LBQ菌種引起水解酸化作用，廢水中部分大分子、難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子、易被好氧微生物降解的有機(jī)物。LBQ厭氧段的水解酸化后，易降解的有機(jī)物進(jìn)入LBQ好氧段進(jìn)行被微生物充分利用降解而去除。BAF好氧段硝化細(xì)菌充分利用無機(jī)碳進(jìn)行消化和反硝化作用，從而造成COD的去除較低，氨氮去除效果明顯。

3.2 各單元對(duì)氨氮的去除效果

染料廢水中含有大量的苯系物，其中氨氮的含量較高，使用LBS好氧+LBQ生化工藝的組合工藝對(duì)該廢水進(jìn)行處理，考察各單元氨氮的去除效果如圖2所示。由圖2可知系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后進(jìn)水氨氮平均濃度為530.36mg/L，而LBS好氧、LBQ厭氧、LBQ好氧和BAF各單元出水氨氮濃度分別為488.95、533.30、366.66和13.87mg/L，分別為14.90%、-8.89%、37.36%和93.68%。具體分析發(fā)現(xiàn)氨氮的去除主要存在于LBQ好氧和LBQ-BAF：LBQ好氧單元對(duì)于氨氮的去除隨著時(shí)間的推移逐漸降低，去除率由80%降低為20%左右，而BAF單元對(duì)氨氮的去除保持在較高的水平，低時(shí)達(dá)到75%，而高達(dá)到99%。這是因?yàn)锽AF單元存在大量的硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌可以同步實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化，同時(shí)由于聚氨酯的堆積方式使得BAF單元內(nèi)部形成多級(jí)缺氧-好氧區(qū)有助于反硝化脫氮。而LBS好氧對(duì)氨氮的去除能力較弱，去除率高時(shí)為28%；LBQ厭氧單元主要通過硝化菌和反硝化菌的同化作用降解氨氮，同時(shí)由于前置LBS好氧段降解部分有機(jī)碳，使得后續(xù)LBQ厭氧段碳源不足有利于硝化作用充分進(jìn)行，從而造成出水氨氮略有升高。