收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

染料生物降解脱色及印染废水FABR/O处理工艺研究

刘正芹  
【摘要】: 印染废水是纺织工业水污染的主要来源,不仅排放量大,色度高,成分复杂,生物难以降解和污染程度高,而且部分染料具有毒性。随着化纤织物的发展和印染后整理技术的进步,浆料、染料、洗涤剂、化学助剂和整理剂等难生物降解的有机物大量进入印染废水,给废水处理增加了难度。现有的生物处理系统存在着处理效率低、剩余污泥量大、水处理药剂用量大和运行费用高等问题。因此,对印染废水进行经济有效地处理,日益成为当今环境保护的一大难题。由于水资源的日渐短缺和污染严重,印染废水的处理已引起高度重视。开展染料和印染助剂在各种条件下的生物降解性能研究和开发高效低费的废水生化处理系统具有重要意义,具有良好的社会效益和环境效益。 本研究选取两大类具有代表性、结构不同的常用阳离子染料(阳离子红2GL、阳离子红GTL、阳离子红6B、阳离子艳蓝2RL、碱性绿)和双活性基活性染料(活性红6BN、活性黄2GR、活性蓝BRF、活性黑Black B)为研究对象,通过对这些染料染色废水的污染物组分进行分析,采用呼吸法、基质去除法等方法对它们在好氧、兼氧、厌氧等不同条件下的生物降解性能进行测试、分析和评价;建立并研究了印染废水FABR/O(Facultative Anaerobic Baffled Reactor/Oxic)生化处理新工艺,通过试验,对染料浓度、硫酸盐浓度和纯碱浓度和水力停留时间等主要运行参数进行处理工艺优化,并进行了动力学参数研究;最后对阳离子红2GL和活性黄2GR的生物降解途径利用UV-可见光谱、红外光谱和液质联用光谱等分析手段进行了初步探索。 1.本研究对印染废水的污染物组分进行分析,在所测试的21种染色助剂、活性染料和阳离子染料中,只有螯合分散剂C-5000和匀染剂1227两种助剂和阳离子红6B降解性差,其余染料和助剂都是难降解的有机物。棉漂染废水COD主要由原棉中的各种伴生物、难降解的印染助剂所贡献,柔软剂COD在漂染废水总COD中所占的比例最大,约57.5%,而色度主要由染料造成。腈纶织物染色废水中,废水总COD主要由各种难降解的印染助剂贡献,去油纱剂、匀染剂和柔软剂等助剂的COD所占的比例最大,约70%左右,而色度主要由残余染料造成。 2.城市污水处理厂的活性污泥对所研究的两类染料的生物吸附都符合Freundlich吸附等温式。活性污泥对阳离子染料有很好的吸附性能,随着吸附时间的增加,溶液中残余染料的浓度降低,吸附率增加,主要以离子吸附为主。活性污泥对活性染料是化学吸附和物理吸附综合作用的结果,吸附量低。对活性黑Black B基本不吸附。 3.在好氧条件下,所实验阳离子染料的脱色率较高,污泥浓度的增加对提高阳离子染料的脱色率无明显影响。共代谢基质醋酸的浓度和染料浓度的增加对阳离子红2GL、阳离子红GTL、阳离子艳蓝2RL、碱性绿的脱色率的影响不明显,这几种结构阳离子染料的生物脱色是吸附和后续生物降解共同作用的结果。阳离子红6B能与醋酸产生共代谢作用而随醋酸浓度提高,脱色率增加。 活性染料的好氧脱色率是随降解时间、污泥浓度和葡萄糖浓度的增加而增加。染料浓度增加,各染料的脱色率降低。好氧污泥对具有双偶氮键结构的活性黑Black B的降解性能力差。由活性污泥对活性染料的吸附率很小的结论,可以推断活性染料的生物脱色作用主要是微生物降解的结果。在所试验的硫酸钠浓度(<2%)范围内,硫酸钠对活性红6BN的生物脱色没有不利影响,适量加入硫酸钠,还有助于活性染料的生物脱色。 在厌氧条件下,所试验的阳离子染料和活性染料在200mg/L浓度下都可以用生活污水处理厂的厌氧污泥处理,有很好的厌氧可生物降解性,脱色效果明显。阳离子染料厌氧脱色后没有明显的重新着色现象;而双偶氮活性染料未驯化污泥厌氧脱色后有重新着色现象。高浓度(500mg/L)活性染料在没有易降解基质葡萄糖的情况下,生物降解和脱色受到一定程度的抑制。 在兼氧条件下,所试验的阳离子染料具有良好的脱色性能。活性染料的兼氧脱色性能差异较大,单偶氮键染料较双偶氮染料容易脱色。阳离子染料兼氧生物脱色性能大大高于活性染料,脱色率高且需时间短;而阳离子染料的COD_(Cr)去除率则较活性染料低。两类染料在较宽温度范围15~30℃内都有较好的兼性厌氧降解性能。 兼氧—好氧试验表明,阳离子染料的兼氧脱色率大大高于活性染料,而活性染料的好氧脱色率又高于阳离子染料,两类染料的总脱色率都达到96.2%以上。两类染料的好氧COD_(Cr)去除率都大于兼氧COD_(Cr)去除率。兼氧出水的B/C大大高于进水的B/C,可生化性大大提高,使总COD_(Cr)去除率大大提高。 4.在研制的改良型FABR/O反应系统中,将ABR厌氧反应器改良为兼氧反应器,并在FABR反应器内壁四周贴附新型混合毛绒材料,增强微生物膜泥共生系统功能,更好地截留兼氧活性污泥,克服严格厌氧运行条件苛刻等缺点,实现快速启动。好氧段的剩余污泥回流至FABR兼氧段,起到污泥减容化的作用。将改良型FABR/O反应系统运用于印染废水的处理过程。 FABR/O系统处理印染废水是非常有效的,FABR段高效脱色,COD_(Cr)大幅降低。进水COD_(Cr)控制在1000~1200mg/L,染料浓度100mg/L,HRT约为24h时,总COD_(Cr)去除率达到85%以上,色度去除率达90%以上。染料浓度增加,都会降低染料的COD_(Cr)去除率。 硫酸钠浓度(100~2500mg/L)对FABR的处理效果影响并不显著,活性染料的COD_(Cr)去除率稳定在70%以上,脱色率稳定在91.8%以上。纯碱浓度对FABR的处理效果影响较大,纯碱浓度增加,COD_(Cr)去除率和脱色率下降。纯碱浓度增加到2000mg/L时,COD_(Cr)去除率和脱色率分别下降到33.5%和68%,实际工程应用时应特别注意碱度的监控。 对FABR/O废水生化处理系统进行动力学研究表明,难降解废水经FABR段处理后,饱和常数减小,可生化性有较大改善。 5.对阳离子染料2GL和活性染料2GR经FABR/O处理前后的结构变化用U—可见光谱、红外光谱、液—质联用(LC-MS)进行分析,结果表明,两种染料在FABR反应器中就得到很好的降解,在可见光区域没有吸收峰,脱色效果显著;出现了一些烃类、胺类和醚类等小分子物质。在兼氧菌的作用下,染料在偶氮键处断裂,由染料大分子降解为染料中分子,最后降解为小分子,苯环峰消失。 本研究所研制的改良型FABR/O反应系统,生化反应条件宽松,FABR反应器折流板上贴有毛绒材料,使兼氧生物膜法与好氧活性污泥法这两种生物处理方法得以有机结合,优势互补,因而可以获得比一般厌氧—好氧工艺更好的处理效果。具有结构简单、运行稳定、处理效率高、运行费用低、污泥产量低等特点。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王连军;刘方;;阳离子活性染料的合成及其染色性能[J];印染;2009年07期
2 史乐君;夏四清;王学江;杨阿明;;RD复合净水剂对阳离子染料RL的吸附脱色[J];四川环境;2008年03期
3 岑乐衍;;近年世界染化料的发展[J];染料与染色;1980年05期
4 陈秀芳;;活性染料染色废水还原脱色影响因素分析[J];染料与染色;2006年02期
5 李波;;腈棉绞纱染整工艺[J];印染;2007年09期
6 张健;柳荣展;朱平;石宝龙;;生物酶对活性染料脱色性能研究[J];染整技术;2008年12期
7 吴杰,刘正芹,奚旦立;测定阳离子染料可生化性基本方法的研究[J];常熟高专学报;2003年02期
8 邹龙生;欧光川;张敏;蒋海明;刘芳;;印染废水处理技术及进展[J];山东化工;2005年06期
9 郁平;仇旭;张曼;曹菊萍;潘丛岩;王春梅;;壳聚糖对活性染料的脱色效果[J];南通大学学报(自然科学版);2011年01期
10 陈碧;王雪燕;;几种吸附剂在印染废水脱色中的应用[J];纺织科技进展;2007年04期
11 郭景文;;纺织品染色与整理的趋势[J];染料与染色;1980年04期
12 ;小诮息[J];染料与染色;1976年06期
13 朱善长;;问与答[J];印染;2006年04期
14 秦传生;;世界染料技术经济情况[J];染料与染色;1983年04期
15 ;日本染料的生产与进出口情况[J];染料与染色;1974年01期
16 ;国内文摘[J];染料与染色;1976年03期
17 罗钰言;;近几年国内外染料工业发展情况[J];河南化工;1983年04期
18 ;一九八二年染料工业总目录[J];染料与染色;1982年06期
19 高伦宝;毛/腈混纺绒线采用国产K型活性染料染色[J];毛纺科技;1985年02期
20 唐昱;国外染整科技[J];印染;2005年14期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯森;邵正元;马学亚;;活性染料连续轧染节能固色工艺——汽封固色[A];“科德杯”第五届全国染整机电装备节能减排新技术研讨会论文集[C];2010年
2 张明亮;王进武;李星辉;涂志文;李树华;;纤维素纤维活性染料无盐轧染工艺探讨[A];“第五届全国染整行业技术改造研讨会”论文集[C];2010年
3 肖刚;;季铵型阳离子活性染料[A];第九届全国染料与染色学术研讨会暨信息发布会论文集[C];2004年
4 尹宇;王春梅;王锦奇;赵联盟;吴国宾;;活性染料配伍因子测定及其影响因素研究[A];第九届全国染料与染色学术研讨会暨信息发布会论文集[C];2004年
5 王贤瑞;王进海;黄月琴;;“沃尔得”牌活性染料防拔染印花工艺实践[A];“科德杯”第六届全国染整节能减排新技术研讨会论文集[C];2011年
6 晓琴;章杰;;异种双活性基染料湿摩擦牢度的再探讨[A];第九届全国染料与染色学术研讨会暨信息发布会论文集[C];2004年
7 崔浩然;;低温型活性染料的实用染色技术[A];第七届全国染色学术研讨会论文集[C];2009年
8 ;活性染料低温染色应用[A];“第五届全国染整行业技术改造研讨会”论文集[C];2010年
9 张淑芬;张东方;杨锦宗;;低盐低碱低浴比、高固色率的氟代均三嗪型活性染料[A];第九届全国染料与染色学术研讨会暨信息发布会论文集[C];2004年
10 王靖;赵涛;;水溶性、反应性壳聚糖衍生物在活性染料无盐染色中的应用研究[A];“闰土”杯第四届中国纺织印染助剂行业学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘正芹;染料生物降解脱色及印染废水FABR/O处理工艺研究[D];东华大学;2007年
2 黄昊飞;含氟三嗪活性染料的研究[D];大连理工大学;2010年
3 康琪;模拟染料废水化学絮凝法脱色的过程分析方法研究[D];山东大学;2006年
4 周文君;羟肟酸类捕收剂生物降解性能研究[D];武汉理工大学;2012年
5 刘深;季铵盐型抗菌单偶氮染料的合成及应用性能[D];大连理工大学;2007年
6 章飞芳;化学氧化活性染料及其降解机理的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
7 何苗;杂环化合物和多环芳烃生物降解性能的研究[D];清华大学;1995年
8 崔亦华;丙烯酸基可生物降解高吸水性树脂的结构设计与性能研究[D];广东工业大学;2008年
9 贺宝元;壳聚糖/明胶微球对活性染料吸附净洗性能研究[D];陕西科技大学;2012年
10 王丹;纤维素改性耐盐性高吸水树脂的合成及性能研究[D];中国林业科学研究院;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李培培;β-萘磺酸甲醛缩合物的合成、分析及应用[D];青岛科技大学;2010年
2 马辉;基于聚乙烯亚胺结构的高分子活性染料的合成及应用[D];东华大学;2012年
3 楚珮;锦纶/阳离子染料可染锦纶交织物的染色性能[D];苏州大学;2012年
4 彭志刚;双活性染料M-3RE的合成工艺研究[D];浙江大学;2004年
5 姜建堂;异双活性基(MCT/VS)活性染料真丝绸冷轧堆染色机理和固色碱的研究[D];浙江理工大学;2010年
6 黄建洪;粘/锦混纺丝线活性/酸性染料—浴法染色工艺研究及助剂开发[D];东华大学;2005年
7 虞波;酸性和活性染料对大豆纤维染色性能的探讨[D];苏州大学;2005年
8 何雪梅;甲壳胺纤维染色性能研究[D];苏州大学;2005年
9 郑俊旭;三聚氟氰型活性染料的研究[D];大连理工大学;2006年
10 陈春宇;高耐光汗复合色牢度活性染料三原色的筛选及其拼色性能的研究[D];东华大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;2010节能减排新技术推荐[N];中国纺织报;2011年
2 本报记者 张虎;“零”的突破[N];中国纺织报;2006年
3 证券时报记者 刘思辰;传化股份收购大股东活性染料资产[N];证券时报;2008年
4 中国染料工业协会 常务副秘书长 田利明;我国染料出口效益大幅提高[N];中国纺织报;2005年
5 资料来源:中国纺织经济信息网;4月份活性染料出口企业排名[N];中国纺织报;2005年
6 华新全;打造中国名牌 争创国际一流[N];湖北日报;2006年
7 中国检验检疫REACH解决中心;染料行业如何应对欧盟REACH法规[N];中国国门时报;2008年
8 庾莉萍;揭开绿色染料的面纱[N];中国纺织报;2005年
9 本报记者 陈洪澜;泰兴锦鸡做活性染料制造专家[N];中国纺织报;2005年
10 任明明;协会指点纺织业[N];经理日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978