微生物在染料脱色中的应用及其机理

收稿日期:2000-08-22

作者简介:郝鲁江(1972-),男,山东省济南市人,山东轻工业学院讲师,硕士,主要从事微生物学理论及应用的研究。

微生物在染料脱色中的应用及其机理

郝鲁江1,许　平2

(11山东轻工业学院食品工程系,山东济南　250100;

21山东大学微生物技术国家重点实验室,山东济南　250100)

摘要:　本文系统介绍了染料按化学结构及应用的分类、

染料结构与生色机理的关系,染料脱色微生物,脱色机理及其相关的遗传背景。

关键词:　微生物;染料;脱色;机理

中图法分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:1004-4280(2001)02-0052-05

染料是纺织、印染等染色废水的主要污染物。染料脱色是印染废水治理的关键环节。利用微生物氧化、分解、吸附废水中有机物从而净化废水的方法称为废水的生物处理。微生物用于降解、转化物质有如下优势[1]:个体小,比表面积大,代谢速率快;种类繁多,分布广泛,代谢类型多样降解酶专一性强,且很多酶是在污染物的诱导下产生的;微生物繁殖快,易变异适应性强;等等。这些特点使得微生物在降解、转化物质方面有着巨大的潜力。

研究染料脱色微生物已经有相当长的一段时间,并发现了许多有染料脱色能力的微生物,如细菌中的假单胞杆菌[2](Pseudomonas ),藻类中的普通小球藻[3](Chlorella valgaris )、蛋白核小球藻[3](Chlorella pyrenoidosa ),真菌中的黄孢原毛平革菌[4-7](Phanerochaete chrysospori 2um )等。本文介绍了染料的分类及其生色机理、染料脱色微生物、脱色机理等方面的内容。1　染料的分类、结构及生色机理

111　染料的分类

染料的分类方法有两种[8-10]:其一是根据染料的化学结构;其二是按照染料的应用方法。以染料分子中类似的基本结构作为分类依据,如靛族、芳甲基、酞菁等。表1列出了部分染料及其共同的基团。

根据染料的应用方法和应用性能可将染料分为直接染料、硫化染料、还原染料、酸性染料、酸性络合染料、活性染料、纳夫妥染料(冰染染料)、氧化染料、分散染料和阳离子染料等。

分离、筛选染料脱色微生物并测定其脱色能力,基础工作应选定染料。一般来说,分离、筛选染料脱色微生物应选用“按化学结构分类”的染料,主要目的在于判断脱色机制可能作用的基团和价键;而测定微生物染料脱色的能力则常选择“按应用分类的染料,以便取得与实际生产更接近的结果。

第15卷第2期

2001年6月山　东　轻　工　业　学　院　学　报JOURNAL OF SHANDON G INSTITU TE OF L IGHT INDUSTRY Vol.15No.2J un.2001

表1　染料及其共同基团

染　料　名　称

共 同 基 团偶氮染料

分子中含有偶氮基(—N =N —)蒽醌染料

含有蒽醌结构或多环酮靛族染料

含靛蓝和硫靛结构硫化染料

用硫或多硫化钠的硫化作用制成酞菁染料

分子中含有酞菁金属络合物硝基和亚硝基染料

含硝基(—NO 2)和亚硝基(—NO )三芳基甲烷染料二芳基甲烷和三芳基甲烷

112　染料结构与生色机理

1876年Wiff 提出染料发色团说,认为染料颜色是由双键引起的,这些含双键的基团即为发色团。现代理论认为,染料的颜色与其结构有密切的关系[8-10],结构对颜色的影响有:

(1)在共轭双键体系中,共轭双键增长,π电子活动性增高激化能随之减少,吸收的光线波长愈长,产生不同的深色浓色反应;

(2)共轭体系两端若存在极性基团,颜色加深;

(3)分子的离子化对颜色的影响:分子离子化后,如果给电子基的给电子性或吸电子基的吸电子性加强,π电子活动性增大,分子的激化能降低,分子颜色加深。反之,则变浅。

(4)分子平面性对颜色的影响:在共轭双键体系中,只有原子和原子团在同一个平面时,才

具有最大的共轭效应。

π电子的活动性与分子的共平面性有关,如果分子的共平面性遭到破坏,共轭双键体系也会被破坏,π电子的活动性降低,颜色变浅。

(5)染料内络合物对颜色的影响:染料共轭系统中的原子或原子团与金属原子形成配价键时,电子云分布状态发生重大变化,从而影响共轭体系的流动性,引起颜色变化。

染料的结构与生色机理对判断微生物染料脱色具有重要的理论分析意义。

2　染料脱色微生物的分离与筛选

染料脱色微生物的分离与筛选一般按图1所述步骤进行:

根据分离、筛选的微生物可选用不同分离方法:

(1)藻类[11]用朱氏10号培养液培养,经富

集后,加一定量的染料进行驯化,培养温度

25℃,光强:20001x 。

(2)细菌[11]用Buck 无机培养液培养,经富

集后,加一定量染料在间歇通气下进行驯化,在

肉汁琼脂培养基和肉汁蛋白胨培养基上进行单

菌株分离。

采集印染、纺织厂的废水处理液及污泥样品↓用不同培养基培养并富集所需种类的微生物↓固体平板分离单菌株↓扩培单菌株并测定其对单一染料的脱色能力↓对筛选出的微生物进行分类鉴定

图1　分离筛选流程图 (3)真菌[12]用马铃著葡萄糖培养液培养,经富集后,加一定量染料进行驯化,在PDA 培养基上进行单菌株分离。35第2期郝鲁江等:　微生物在染料脱色中的应用及其机理

3　染料脱色微生物的分类

对染料脱色微生物的研究表明,具有染料脱色能力的微生物多种多样,广泛存在于自然界中,已发现的染料脱色微生物如表2所示。

4　微生物染料脱色的机理

微生物染料脱色机理复杂且多样,有些过程尚不十分明确。细菌及藻类对偶氮染料的脱色机理一般认为是[11]:偶氮化合物分子首先被偶氮还原酶还原,偶氮双键断裂,产生芳香胺类化合物。芳香胺类化合物分子在有氧条件下被脱氨,生成酚类化合物,酚类化合物分子再被开环,生成脂肪烃和脂肪酸类化合物。最后,脂肪胫和脂肪酸类化合物被氧化分解,产生CO2和水。

近年来,染料脱色真菌的研究开展广泛,尤其是黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysospo2 rium)、采绒革盖菌(Trametes versicolor)一直作为染料脱色的代表性真菌加以研究,并取得较大进展。相关研究表明,真菌的脱色作用主要是由其产生的酶所决定的,这三种酶是:木质素过氧化物酶(Lignin Peroxidase)、锰过氧化物酶(Manganese Peroxidase)、及漆酶(Laccase)。

酶催化染料脱色的机理大致是[13]:首先酶

表2　染料脱色微生物

微生物属 名 或 菌 名细

菌

克雷伯氏菌属(K lebsiella)

细螺菌属(Rhodospirillium)

醋杆菌属(Acetobacter)

欧文氏菌属(Enwinia)

气单胞菌属(Aeromonas)

假单胞菌属(Pseudomonas)

产碱杆菌属(Alcaligenes)

埃希氏菌属(Escherichia)

邻单胞菌属(Plesiamonas)

芽孢杆菌属(Bacillus)

肠杆菌属(Enterobacter)

沙雷氏菌属(Serratia)

动胶菌属(Z oogloea)

黄单孢菌属(Xanthomonas)藻

菌

普通小球藻(Chlorella valgaris)

蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)

斜生栅藻(Scenedesmus obliquas)

弱细颤藻(Oscillatoria tenuis)真菌

黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrys osporium)

采绒革盖菌(Trametes versicolor)

朱红密孔菌(Pycnoporus cinnabarinus )图2　一种漆酶介导的染料降解机制

催化氧化酚类化合物,同时分子氧被还

原为水,这一过程中,酶从氧化底物分子

中提取一个电子,使之形成自由基。该

自由基不稳定,可进一步发生聚合或解

聚反应。漆酶降解染料的可能机

理[14,15]见图2。黄孢原毛平革菌降解

偶氮染料的可能机理[5—7,14,15]见图3。

5　染料脱色微生物的遗传背景

由于微生物染料脱色机理尚未完全

弄清,因而其遗传背景也还没有理论上的准确结论。

对细菌质粒的消除、接合转移实验[16]表明,细菌的降解能力是由质粒控制的,同时在研究中发现脱色质粒在高温条件下不稳定,极易丢失,因此在利用细菌进行染料脱色时,应注意到控制水温。

45山　东　轻　工　业　学　院　学　报 第15卷

真菌的脱色能力主要依赖于其产生的过氧化物酶类(LOPs ),现已发现,LOPs 是由定位在染色体上的lop 基因超家族所控制的[17-20]。

深入研究并尽早发现微生物染料脱色的遗传背景,可以为借助分子克隆技术把染料的降解基因克隆到某一菌株中构建“超级菌株”提供遗传依据,同时可有针对性地改进微生物处理环境污染的能力,提高治理效果

。

图3　黄孢原毛平革菌降解偶氮染料的可能机制

致谢:本课题的部分研究工作得到了山东轻工业学院科研基金的资助,特致谢意。

55第2期郝鲁江等:　微生物在染料脱色中的应用及其机理

65山　东　轻　工　业　学　院　学　报 第15卷参考文献:

[1]　马文漪,杨柳燕.环境微生物工程[M].南京:南京大学出版社,1998.

[2]　鲜海军,杨惠芳.多种染料的微生物脱色研究[J].环境科学学报,1988,8(3):266～273.

[3]　孙红文,黄国兰,丛丽莉,等.藻类对偶氮染料的降解及定量结构—生物降解性研究[J].中国环境科学,1999,19(4):289～292.

[4]　Pauli ollikka,K irsi Alhonmaki,Veli-Matti Leppanen.Decolorization of Azo,T riphenylMethane,Heterocyclic,and P olymeric Dyes by

Lignin Peroxidase Is oenzymes from Phanerochaete chrys osporium[J].Appl Environ Microbiol,1993,59:4010～4016.

[5]　Colleen Cripps,John A Bumpus,Steven D Aust.Biodegradation of azo and heterocyclic dyes by Phanerochaete chrysosporium

[J].Appl Environ Microbio,1990,56(4):1114～1118.

[6]　M B Pasti-Grigsby,A Paszczynski,S G oszc zynski,et al.Influence of aromatic substitution patterns on azo dye degradation

by streptomyces spp and Phanerochaete chrysosporium[J].Appl Environ Microbio,1992,58(11):3605～3613.

[7]　John A Bumpus,Barry J Brock.Biodegradation of crystal violet by the white rot fungus Phanerochaete chrysosporium[J].Ap2

pl Environ Microbio,1988,54(5):1143～1150.

[8]　李家珍.染料、染色工业废水处理[M].北京:化学工业出版社,1994.

[9]　侯毓汾,朱振华,王任之.染料化学[M].北京:化学工业出版社,1994.

[10]　程铸生,朱承炎,王雪梅.精细化学品化学(第2版)[M].上海:华东理工大学出版社,1996.

[11]　刘厚田,杜晓明,刘金齐,等.藻菌系统降解偶氮染料的机理研究[J].环境科学学报,1993,13(3):332～338.

[12]　诸葛健,王正祥.工业微生物实验技术手册[M].北京:中国轻工业出版社,1994.

[13]　王佳玲,余惠生.白腐菌漆酶的研究进展[J].微生物学通报,1998,25(4):233～236.

[14]　Hong-Duk Y oun,Yung Chil Hah,Sa-Ouk Kang.Role of laccase in lignin degradation by white-rot fungi[J].FEMS Mi2

crobio Lett,1995,132:183～188.

[15]　Laura Schick Zapanta,Ming Tien.The roles of veratryl alcohol and oxalate in fungal lignin degradation[J].J of Biotech,

1997,53:93～102.

[16]　曹孟德,王孔星,简浩然.染料脱色菌RD2脱色质粒的初步研究[J].中国环境科学,1991,11(5):348～351.

[17]　H A de Boer Y Z Zhang,C Collins C Adinarayana Reddy.ANalysis of nucleotide sequences of two ligninase cDNAs from

Phanerochaete chrysosporium[J].G ene.1987,60:93～102.

[18]　I Walther,M Kalin J Reiser,et al.Molecular analysis of a Phanerochaete chrysosporium lignin peroxidase gene[J].G ene,

1988,70:127～137.

[19]　Allan Brown,Paul F G.Sims,Ute Raeder,et al.Multiple Ligninase-related genes from Phanerochaete chrysosporium[J].

G ere,1988,73:77～85.

[20]　K irsi Huoponen,Pauli Ollikka,Markus Kalin.Characterization of lignin peroxidase-encoding genes from lignin-degrading

basidiomycetes[J].G ene,1990,89:145～150.

Applications of microbes in dye degradation and its mechanism

HAO Lu-jiang1,XU Ping2

(1.Department of F ood Engineering,Shand ong Institute of Light Industry,Jinan250100,China;

2.Sate K ey Lab oratory of Microbial T echnology,Shand ong University,Jinan250100,China)

Abstract:The paper gives a systemic introduction to the dyes classified by their chemical structures and applications,the relationship between the dye stucture and coloring mechanism,dye degrading microbes,degrading mechanism and the relevant genetic background.

K ey w ords:microbe;dye;degradation;mechanism

染料废水脱色处理工艺

染料废水脱色处理工艺 聚合氯化铝(PAC)是一种广泛使用的无机絮凝剂,印染废水经生化处理后色度往往难以达标,采用PAC 进行深度脱色处理效果较好, 但其存在用量大,水中残留铝对环境有害,形成的絮体结构松散,沉降性能欠佳,水力冲击下容易返浑等缺点〔1〕?目前改性硅藻土也常用于染料废水的脱色〔2〕,硅藻土廉价无毒,适应性强,但吸附性能与活性炭相比还有差距,且多呈粉体难以固液分离?采用改性硅藻土复配聚合氯化铝絮凝剂处理染料溶液, 可以获得结构密实的絮体,提高脱色效率,改善沉降性能,减少PAC用量从而减轻Al3+溶出对环境造成的危害, 由于硅藻土价格低廉,同时也可降低水处理成本? 1 实验部分 1.1 材料与仪器 材料:硅藻土,化学纯,质量分数(以Si 计)为88%;聚合氯化铝,质量分数(以Al2O3计)为10%?以上材料均来自常州友邦净水材料有限公司?商品活性艳红? 仪器:721 分光光度计,上海精密科学仪器有限公司;MY3000-6 智能型混凝试验搅拌仪,潜江梅宇仪器有限公司;pHS-3C 型酸度计,上海虹益仪器仪表有限公司? 1.2 硅藻土改性方法 将硅藻原土用0.1 mol/L 的稀HCl 溶液浸泡24 h,然后用去离子水冲洗?烘干,在450 ℃下焙烧1 h 至微呈粉红色,备用? 1.3 絮凝剂复配方法 将聚合氯化铝在85 ℃下烘0.5 h, 然后与改性硅藻土按照一定的质量比混合后反复研磨,即得复合絮凝剂? 1.4 脱色率测定 活性艳红浓度采用分光光度法在540 nm 波长处测定? 脱色率=(C0-C1)/C0×100% 式中: C0———活性艳红初始质量浓度,mg/L; C1———处理后活性艳红质量浓度,mg/L? 1.5 沉降性能测定 用沉降时间表征沉降快慢?沉降时间是指搅拌停止后,污泥和液面之间形成明显的分界面所需时间?絮体的紧密程度用污泥沉降比表征?将反应悬浊液倒入250 mL 量筒中静置1 h,测得污泥体积与原浑浊液体积之比即为沉降比? 2 结果与分析

分析国内外印染废水脱色处理技术概要

分析国内外印染废水脱色处理技术概要 Fenton试剂是H2O2和FeSO4按一定比例混合而成的一种强氧化药剂。Fenton试剂在处理废水过程中除具有氧化作用外，还兼有混凝作用，因此脱色效率较高。近年来在染料及废水的脱色处理中得到了日益广泛的应用，传统的H2O2氧化目前都以Fenton试剂的形式出现。为了全面了解Fenton试剂对各种染料的脱色能力，Kuo，W，G[11]选用了覆盖90%常用染料品种的代表性化合物进行模拟研究。结果表明，在酸性条件下(pH<3)，平均脱色率可达97%，COD去除率亦可达90%。在实际应用过程中，一般可选用无机酸调节废水pH为2～5，再加用H2O2/Fe2+处理，在用Fenton试剂处理后，为进一步发挥Fe3+混凝作用，还可再调整pH值并加入少量高分子助凝剂[12]。 高级氧化法脱色被认为是一种很有前途的方法。所谓高级氧化法如UV+H2O2、UV+O3，因为在氧化过程中产生羟基自由基，其强氧化性使染料废水脱色[13]。经研究发现它对偶氮染料的脱色很有效，在实际生产中与某些化学辅助剂会提高脱色效果，而且UV+H2O2方法处理偶氮型活性染料产生的降解产物对环境完全无害。最近的研究发现二氯三嗪基型偶氮类活性染料使用UV+H2O2方法脱色也有很好的效果[14]。 因此，采用高级氧化法脱色可作为生物处理的预处理。高级氧化法的一个严重不足之处是处理费用较高，从而限制了它的广泛使用。 2.3混凝脱色处理技术 2.3.1染料的水溶性染料的混凝脱色效果与其在水中的存在状态密切相关，而染料在水中的存在状态又取决于其分子结构与物理化学特性。染料在印染废水中有三种存在状态：溶解态、胶体态和悬浮态。弱酸性染料一般为单偶氮或双偶氮类，结构较为复杂，分子中含-SO3H、-OH等亲水基团，溶解度中等，常温下在水溶液中以接近胶体的状态存在，易被混凝除去，且在pH为3-10的较宽的范围内均具有良好的脱色效果。还原性染料分子结构的基本骨架是分子量较大的多环芳香族化合物，上面含-C=O及-NH-基团，疏水芳香环多而亲水基团少。分散染料常具有偶氮、蒽醌骨架，分子中含-O-、-NH-等极性基团而无-SO3H、-OH 等亲水基团。这两类都属于非离子型的疏水性染料，在水中溶解度极小，稳定性较差，混凝剂加入后易发生凝聚而被除去，且所需混凝剂的量较少。直接染料一般属双偶氮、三偶氮或

染料废水脱色方法

染料废水脱色方法 1 引言(Introduction) 随着经济的快速发展，我国已成为染料生产大国，但随之而来产生了大量的染料废水.除了大量残留的染料外，染料废水中还含有其他有毒有害成分，如重金属离子.因此，染料废水具有成分复杂、色度、浓度高、难生物降解、水量水质变化大等特点，成为较难处理的工业废水之一。 孔雀绿是常见的三苯基甲烷类染料之一，常作为丝织品、毛织品、棉布等的染色剂.虽然孔雀绿具有高毒性、致突变性和较强的生物毒性等特性，但因其成本低廉、杀菌效果显著，因此，目前仍被广泛应用在纺织和水产养殖业.重金属通常应用于纺织染料工业的不同生产过程中，因此，染料废水中存在各种不同浓度的重金属，其中，Cr(Ⅵ)的含量最高，而Cu(Ⅱ)次之.研究发现，极少量的重金属离子就能产生明显的中毒反应，且通过食物链被较高级的生物成倍地富集在体内，且会使生物体内的酶、蛋白质等失活，同时它无法被微生物降解，最终累积在器官中，严重损害着人体健康和生态环境。染料废水中残留染料与重金属离子经常并存，这种复合污染具有更高的生物、细胞毒性。 染料脱色一般分为物理化学法和生物法，物化法使用方便、见效快，但成本高、二次污染严重;生物法运行费用低，处理效果显著且不会造成二次污染，是环境友好的处理方法，因而受到广泛关注。但重金属通过影响微生物体内酶的生成或酶的活性抑制微生物对染料的降解。因此，如何提高染料与重金属构成的复合污染中染料的生物降解效率成为该类废水处理的难点之一.

EDTA(乙二胺四乙酸二钠)是一种常见的鳌合剂，生成的络合物在中性或碱性条件下稳定系数非常大.在一般情况下，这些螯合物的配合比都是1:1(鞠峰等, 2011).EDTA与配位离子形成环状结构，金属离子取代配位原子上的氢而进入鳌合环中，使金属离子钝化，降低其毒害作用。但目前关于采用环境中广泛存在的螯合剂减少与染料共存的重金属离子的毒性，提高染料降解效率的研究少有报道.根据之前的研究发现，某些微生物可能会将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)，因此，本研究拟采用EDTA降低Cr(Ⅵ)的毒性，从而提高Cr(Ⅵ)共存时微生物降解孔雀绿的效率.采用筛选出的高效好氧菌Burkholderia cepacia C09G降解孔雀绿，研究EDTA对重金属共存时降解孔雀绿的影响，同时优化EDTA鳌合Cr(Ⅵ)的最佳浓度.通过此研究以提高在重金属共存时染料的去除效率，为复杂废水的治理奠定一定的理论基础. 2 材料与方法(Materials and methods)2.1 试剂与仪器 试剂：葡萄糖、KH2PO4、Na2HPO4·2H2O、MgSO4、FeCl3·6H2O、KNO3、孔雀绿(MG)、K2CrO7、EDTA等均为分析纯. 仪器：SKY-2102型立式双层恒温培养摇床、SPX-2508-Z型生化培养箱、722N 型可见光光度计、PHS-3C型精密pH计、AA-240型原子吸收光谱仪. 2.2 试验菌种与培养基 本试验所用菌种为Burkholderia cepacia C09G(B. Cepacia C09G).LB培养基：牛肉膏5 g·L-1，蛋白胨10 g·L-1，NaCl 10 g·L-1，分装在100 mL的三角烧瓶中，每瓶装量为30.0 mL，121 ℃灭菌15 min.降解培养基：葡萄糖6.0

微生物脱氮原理

简介：介绍了生物脱氮基本原理及影响因素，为环境工作者掌握生物脱氮。废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键字：生物脱氮基本原理影响因素 废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1 氨化作用 1.1 概念 氨化作用是指将有机氮化合物转化为氨态氮的过程，也称为矿化作用。 1.2 细菌 参与氨化作用的细菌成为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌，兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。 1.3 降解方式（分好氧和厌氧） 在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨。例如氨基酸生成酮酸和氨： [2-1] 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们式好氧菌，其反应式如下： [2-2]

染料废水的脱色方法_张林生

专论与综述 染料废水的脱色方法 张林生,蒋岚岚 (东南大学环境工程系,江苏　南京210096) [摘要]综述了染料废水的污染特征和混凝、电解、氧化、吸附、生物降解等各种脱色方法,分析了相 应的脱色机理,并介绍了染料废水的组合处理方法。 [关键词]染料废水;脱色;处理方法 [中图分类号]X703 [文献标识码]A [文章编号]100621878(2000)0120014205 1　染料废水的来源和性质 染料废水主要来源于染料及染料中间体生产行业,由各种产品和中间体结晶的母液、生产过程中流失的物料及冲刷地面的污水等组成。 我国染料工业具有小批量、多品种的特点,大部分是间歇操作,废水间断性排放,水质水量变化范围大。染料生产流程长,产品收率低,废水组分复杂、浓度高(COD为1000～10万m g L)、色度深(500～50万倍)。废水中的有机组分大多以芳烃及杂环化合物为母体,并带有显色基团(如-N=N-、-N=O)及极性基团(如-SO3N a、-OH、-N H2)。废水中还含有较多的原料和副产品,如卤化物、硝基物、苯胺、酚类等,以及无机盐如N aC l、N a2SO4、N a2S等。由于染料生产品种多,并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展,从而使染料废水处理难度加大。染料废水的处理难点:一是COD高,而BOD COD值较小,可生化性差;二是色度高,且组分复杂。COD的去除与脱色有相关性,但脱色问题困难更大。 [收稿日期]1999202202 [作者简介]张林生(1944-),男,江苏省常州市人,南京东南大学环境工程系主任、副教授,硕士,主要从事水污染控制与水处理技术的研究。 T re a t m e nt of W oo le n2D ye ing W a s tew a te r by T i O2F il m2S o la r P ho toca ta ly tic O x ida tion P roce s s SUN Shang2m ei,KAN G Zheng2jin W E I Zh i2fang (D ep a rt m en t of Che m istry,Y anbian U n iversity of S cience and T echnoloty,Y anj i133002,Ch ina) Abstract:W oo len2dyeing w astew ater w as treated in a so lar p ho tocatalytic ox idati on reacto r m ade of glass and filled w ith sho rt glass tubes.T he su rface of the tubes w as covered w ith T i O2fil m by so l2gel p rocess.T he w astew ater w as recycled in the reacto r by a subm erged w ater m icropum p and the air w as i m b ibed at the sam e ti m e to supp ly oxygen.T he influence of so lar radiati on ti m e,o riginal pH of influen t and quan tity of supp lied oxygen on COD rem oval efficiency w as studied.T he resu lts show that the treatm en t efficiency of the p rocess is better than that of b i o logycal treatm en t p rocess and that of pho tocatalytic ox idati on p rocess w ith su spend2 ed catalyst.T he catalyst of the p rocess can be con tinuou sly u sed w ithou t separati on and recovery,m ak ing the p rocess su itab le to indu strial u tilizati on. Keywords:pho tocatalytic ox idati on;T i O2fil m;w astew ater treatm en t.

脱色剂在印染废水处理中的应用

脱色剂在印染废水处理中的应用 本文档由杯子客整理提供分享，供学习交流之用。版权归著作公司所有，谢谢合作 近年来，印染废水脱色研究十分活跃，根据处理方法不同可分为两大类，即生化法和物化法。物化法包括吸附、混凝、中和等，生化法包括活性污泥法、生物转盘等。实际水处理工程中常常是多种方法组合，以便取得最佳的效果。本文将对吸附脱色和絮凝脱色作一综述。 1 吸附法 吸附法是采用活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或使废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中染料等污染物质吸附于多孔物质表面等而除去。吸附脱色的一个主要优点是通过吸附的作用可将染料从水中去除，吸附过程保留了染料的结构[1]。 1.1 活性炭吸附剂 活性炭对染料具有选择性，其脱色性能顺序依次为碱性染料、直接染料、酸性染料和硫化染料[1]。通常活性炭由动物性炭、木炭、沥青炭等含炭为主的 物质经高温炭化和活化而成。活性炭微孔多、大中孔不足、亲水性强，限制了大分子及疏水性染料的内扩散，适用于分子量不超过400的水溶性染料分子脱色，对大分子或疏水性染料的脱色效果较差[2]。采用活性炭可以有效去除废水中的活性染料、碱性染料、偶氮染料。在一定条件下，活性炭还可直接吸附某些重金属离子。另外，活性炭吸附水溶性染料时，吸附率高，但不能吸附悬浮固体(SS)及不溶性染料。活性炭虽然吸附性能优良，但由于再生困难，成本高，一般应用于浓度较低的染料废水处理或深度处理。对于中小企业而言，往往需要价格便宜、原材料易得的吸附剂来处理废水[3]。 1.2 矿物吸附剂 有机膨润土水处理剂具有原料丰富、价格低廉、制备方法简单、吸附性能良好的特点。目前，有关新型膨润土吸附剂在废水处理中应用的研究已涉及去除重金属离子、去除有机污染物、脱色、脱磷、除臭等诸多领域，且实验室已制得效果良好的产品。膨润土是以蒙脱石为主要成份的粘土，蒙脱石是2：1型层状硅铝酸盐，在层间具有可交换的钙、镁、钠等离子，膨润土颗粒表面往往存在负电荷和正电荷，负电荷又包括恒定负电荷和pH控制负电荷，这些性质决定了膨润土具有良好的吸附、离子交换等性能，在印染废水处理中获得了广泛的应用[4]。赵东源等利用天然蒙脱土处理含酸性阳离子染料废水，研究发现脱色率可达90%以上，COD去除率高达96.9%，蒙脱土是通过吸附机理去除色素的，并具有操作简单，周期适中，

染料废水处理的基本方法

1. 染料废水处理现状及国内外研究进展 染料不但具有特定的颜色，而且结构复杂，以高分子络合物为多，结构很难被打破，生物降解性较低，大多都具有潜在毒性，在环境中的归趋依赖于很多未知因子。加之染料生产具有品种多、批量少、更新快的特点，致使染料废水难找到行之有效的处理方法。染料废水的处理方法很多，下面分别对其作简要介绍。 1.1膜分离法 膜分离法是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称，常用的膜分离方法有渗析、电渗析、超滤和反渗透。膜分离技术用于染料废水处理始于上个世纪 70 年代初，膜分离技术有澄清、浓缩作用，最主要的是具有从连续流动系统中分离染料的功能。膜技术处理染料废水可将废水分离为浓缩液和透过液。其中浓缩液可用于染料回收，透过液也可回用，用于染料的生产。这样做既可以实现废水的有效处理也使得染料不随排水流失，又不会造成水质污染.Ismail Koyuncu 用DS5-DK型纳滤膜处理染槽废水(废水中含活性黑 5、活性蓝9、活性橙 16、和NaCl)，结果表明，该纳滤膜对染料的截留率在 99%以上，透过液几乎无色，该膜的通量受染料浓度的影响较大，在染料浓度恒定时，通量随染料浓度的增加而减小。蔡惠如等通过采用纳滤技术分别对配制染料废水和实际染料废水的染料截留和脱色进行实验，发现纳滤对染料废水的脱色率很高，对染料含量 1000mg/L的进水，脱色率大于99%。膜分离法具有能耗低、工艺简单、不污染环境等特点。但是膜分离技术由于浓差极化、膜污染及膜的价格较贵，更换频率较快，使处理成本较高，从而严重阻碍了膜分离技术的更大规模的工业应用。 1.2萃取法 萃取实质是采用与水不互溶但能很好溶解污染物的萃取剂，使其与废水充分混合触后，利用污染物在水和溶剂中不同的分配比分离和提取污染物，从而净化废水。萃取法处理染料废水是利用不溶或难溶于水的溶剂将染料分子从水中萃取出来。常用的萃取法有溶液萃取、电泳萃取、液膜法等。Pandit等采用可逆胶囊液-液萃取方法，通过把有机染料(有机相)与水相分离而使废水得到处理。他们的研究表明，在阳离子十六烷基三甲基溴胺表面活性剂存在下，阴离子甲基橙从水中得到有效地分离；在阴离子十二烷基苯硫酸盐表面活性剂存在下，戊基乙醇作为萃取溶剂，阳离子亚甲基蓝也得到有效分离。陈敬润等以天然植物油为膜液，含聚四氟乙烯涂层的聚丙烯平板膜(PPsT)作为支撑膜，研究了支撑液膜（SLM）系统去除和回收水溶液中分散染料阳离子红4G的性能及影响因素，在最佳条件下，100 mg/L的染料溶液其去除率达到94.1%。近年来液膜技术发展较快，利用液膜技术萃取含染料废水中的染料物质，具有明显的经济效益和环境效益。

生物脱氮除磷原理

生物脱氮原理 （碳源） （碳源）图1 硝化和反硝化过程 图2 A2/O工艺流程

水体中氮的存在形态 生物脱氮原理 1、氨化作用 在好氧或厌氧条件下，有机氮化合物在氨化细菌的作用下，分解产生氨氮的过程，常称为氨化作用。 有机氮 氨氮 2、硝化作用 以A 2/O 工艺为例，硝化作用主要发生在好氧反应器中，污水中的氨氮NH 4+-N 在亚硝酸 细菌的作用下转化为亚硝酸氮NO 2--N ，亚硝酸氮NO 2--N 在硝酸细菌的作用下进一步转化为硝酸氮NO 3 --N 。（见图 1左边） 亚硝酸细菌和硝酸细菌统称为硝化细菌，属于好氧自养型微生物，不需要有机物作为营养物质。 3、反硝化作用 反硝化作用主要发生在缺氧反应器中，好氧反应器中生成的硝酸氮NO 3--N 和亚硝酸氮NO 2--N 通过内循环回流到缺氧池中，在有一定碳源的条件下，由反硝化细菌先将硝酸氮NO 3--N 转化为亚硝酸氮NO 2--N ，亚硝酸氮再进一步转化为氮气N 2，水体中的氮从化合物转化为氮气进入到空气中，才能最终将污水中TN 降低。（见图1右边） 反硝化细菌是异养兼性缺氧型微生物，其反应需要在缺氧环境中才能进行。 氨化菌

生物除磷原理 磷在自然界以2 种状态存在：可溶态（正磷酸盐PO43-）或颗粒态（多聚磷酸盐）。 所谓除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷，达到磷水分离。 厌氧释磷 污水在生物处理中，在厌氧条件下，聚磷菌的生长受到抑制，为了自身的生长便释放出其细胞中的聚磷酸盐，同时产生自身生长所需的所需的能量，称该过程为磷的释放。 好氧吸磷 进入好氧环境后，聚磷菌活力得到充分恢复，在充分利用基质的同时，从废水中摄取大量溶解态的正磷酸盐，从而完成聚磷的过程。 富含磷的污泥通过剩余污泥外排的方式最终使磷得到去除。

食品加工常用脱色方法汇总

食品加工常用脱色方法汇总 一、根据色素在不同溶剂中的溶解度差别脱色 1．水提醇沉：可去除小部分水溶性色素。 醇提水沉：可除去大部分脂溶性色素。（也可以两种方法交替使用） 2．酸碱沉淀法：例如当杂质色素是一些黄酮、蒽醌等酚酸性成分时，可调节PH3以下，令其析出。 二、根据色素在在两相溶剂中的分配比不同进行脱色 例如当杂质色素是一些黄酮、蒽醌等酚酸性成分时，可采取调节PH到12以上，用有机溶剂萃取的方法。这时由于色素都以解离形式存在，不宜被萃出。 三、根据色素与有效成分吸附性差别进行脱色 1、物理吸附：（吸附力是分子间力） （1）极性吸附剂：如硅胶、氧化铝。可去除亲水性色素。 （2）非极性吸附剂：如活性炭，纸浆、滑石粉、硅藻土。可去除亲脂性色素。 活性炭是一种优良的吸附剂，它对色素、细菌、热原等杂质有很强的吸附能力，并且其还有助滤作用。其内部有大量的微孔和空隙，表面积可达200-500m2/g。吸附原理：由于大多数色素具有共扼双键结构，易吸附。 使用方法：冷吸附法，热吸附法，炭层助滤法，柱层析吸附法。 2、化学吸附 （1）例如可用碱性氧化铝去除一些黄酮、蒽醌等酚酸性色素。 （2）离子交换树脂法：例如黄酮、蒽醌等酚酸性色素可以用阴离子交换树脂除去。 3、半化学吸附 聚酰胺与大孔树脂。吸附原理为氢键作用，大孔树脂还有部分范德华力作用。 聚酰胺可通过分子中的酰胺羰基与酚类、黄酮类的酚羟基形成氢键。也可以通过酰胺键上的游离胺基与醌类、脂肪羧酸上的羰基形成氢键。 四、沉淀法除去色素

代表物质：石灰乳。常用浓度：20％-30％。 脱色原理：石灰乳中钙离子能与部分成分结合成钙螯合物、钙盐沉淀。而沉淀在硫酸作用下，黄酮、蒽醌、酚类、皂苷、部分生物碱与钙离子形成的钙盐可以被分解出来，再溶解到水中。但是鞣质、部分蛋白质、有机酸、极性色素、多糖等不能分解出来。 五、絮凝剂法除去色素 1、食品行业常用的絮凝剂及应用范围 聚丙烯酰胺，常用于饮料工艺、制糖工艺、发酵工艺； 磷酸氢二钠、磷酸三钠，常用于饮料工艺、发酵工艺； 硫酸，常用于啤酒工艺、发酵工艺、淀粉工艺、乳制品加工工艺； 硫酸锌常用于皮蛋工艺、啤酒工艺、发酵工艺； 硫酸亚铁，常用于饮料和啤酒工艺； 2、影响絮凝效果的因素 （1）温度的影响； （2）水体PH值的影响； （3）絮凝剂的性质和结构影响； （4）絮凝剂投加量的影响； （5）搅拌速度和时间的影响； 六、膜分离去除色素 最常用的为超滤技术。 来源：食品研发与生产

粉状活性炭脱色在水处理的应用

近年来，印染废水脱色研究十分活跃，根据处理方法不同可分为两大类，即生化法和物化法。物化法包括吸附、混凝、中和等，生化法包括活性污泥法、生物转盘等。实际水处理工程中常常是多种方法组合，以便取得最佳的效果。本文将对吸附脱色和絮凝脱色作一综述。 1.吸附法及疏水性染料的内扩散，适用于分子量不超过400的水溶性染料分子脱色，对大分子或疏水性染料的脱色效果较差。采用活性炭可以有效去除废水中的活性染料、碱性染料、偶氮染料。在一定条件下，活性炭还可直接吸附某些重金属离子。另外，活性炭吸附水溶性染料时，吸附率高，但不能吸附悬浮固体(SS)及不溶性染料。活性炭虽然吸附性能优良，但由于再生困难，成本高，一般应用于浓度较低的染料废水处理或深度处理。对于中小企业而言，往往需要价格便宜、原材料易得的吸附剂来处理废水。 1．2矿物吸附剂 有机膨润土水处理剂具有原料丰富、价格低廉、制备方法简单、吸附性能良好的特点。目前，有关新型膨润土吸附剂在废水处理中应用的研究已涉及去除重金属离子、去除有机污染物、脱色、脱磷、除臭等诸多领域，且实验室已制得效果良好的产品。膨润土是以蒙脱石为主要成份的粘土，蒙脱石是2：1型层状硅铝酸盐，在层间具有可交换的钙、镁、钠等离子，膨润土颗粒表面往往存在负电荷和正电荷，负电荷又包括恒定负电荷和pH控制负电荷，这些性质决定了膨润土具有良好的吸附、离子交换等性能，在印染废水处理中获得了广泛的应用。赵东源等利用天然蒙脱土处理含酸性阳离子染料废水，研究发

现脱色率可达90％以上，COD去除率高达96．9％，蒙脱土是通过吸附机理去除色素的，并具有操作简单，周期适中，易再生和投资少等特点。 王琪全等研究了麦饭石对水溶性染料直接耐酸大红4BS的吸附作用。研究结果表明，麦饭石对染料的吸附较好地符合Langmuir方程，且对染料溶液及实际废水具有良好的脱色率和COD去除率。我国麦饭石资源丰富，开辟麦饭石吸附脱色技术，前景广阔。裘祖楠等研究了用凹凸棒石粉末作为吸附剂去除染色废水，脱色效果明显，对阳离子和活性染料脱色效果尤其显著。值得注意的是，矿物的脱色机理除了吸附作用外，还具有絮凝和离子交换吸附的综合作用。 1．3煤、炉渣吸附剂 煤、炉渣作为工业废物，具有微孔多、表面积大的特点对印染废水中分子量较大，非极性染料和助剂等都具有很好的吸附效果，当煤渣微孔与被吸附物质的颗粒直径大小越相近时，吸附效果越好。XX 市绢麻纺织印染厂用煤渣对印染废水进行脱色，所采用的煤渣的空隙率达72．8％，该煤渣对不同类型染料的吸附脱色率在62．5％~99．5％之间用。煤渣是一种不需再生，不需费用的吸附物质，对单一和多种染料组成的各种印染废水都具有良好的处理效果，脱色率一般大于96％。 用粉煤灰作脱色的吸附剂，其投资和运行费用明显低于活性炭，因此，在经济上较为合理。X竹青网研究结果表明粉煤灰对活性染料艳红x．3B和活性艳红x．8B具有良好的脱色效果。

生物脱氮基本原理精选版

生物脱氮基本原理 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】

生物脱氮基本原理 作者：weidongwin 阅读：994次 上传时间：2005-10-13 推荐人：weidongwin 简介：进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施 中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键字：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和N x O气体的过程[1]。 废水中存在着有机氮、NH3-N、NO x－-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NO x－-N，最后通过反硝化作用使NO x－-N转化成N2，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1.氨化作用 氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨[2]。例如氨基酸生成酮 酸和氨： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们是好氧菌，其反应式如下： (2-2) 在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱 水脱氨三种途径的氨化反应。 (2-3)

生物脱氮技术

污水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氰和硝酸盐氮四种形式存在。生活污水中 氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。通常采用的二级生化处理技术对氮的去除率是比较低的，一般将有机氮化合转化为氨氮，却不能有效地去除氮。污水脱氮，从原理看，可以分为物理法、化学法和生物法三大类。由于生物脱氮一般能够满足有关方面对污水净化的要求，而且价格低廉，产生的二次污染物较易处理，因此生物脱氮方法是当前最活跃的研究与投资开发领域。 一、生物脱氮技术 生物脱氮技术主要是利用污水中某些细菌的生物氧化与还原作用实现的。生物脱氮工 艺从碳源的来源分，可分为外碳源工艺和内碳源工艺；从硝化和反硝化过程在工艺流程中的位置来分，可分为传统工艺和前置反硝化工艺；按照细菌的存在状态不同，可以分为活性污泥法和生物膜法生物脱氮工艺。前者的硝化菌、反硝化菌等微生物处于悬浮态，而后者的各种微生物却附着在生物膜上。 1.活性污泥法 活性污泥法是一种历史悠久、目前应用最广泛的生物脱氮技术，它有许多种形忒。 (1)活性污泥法传统流程这是一种传统的三级生物脱氮工艺，即有机物的氧化、硝化和 反硝化作用分别在不同的构筑物中完成，如下图所示： 由于有机物去除、氨氧化和硝酸盐还原依次进行，彼此之间相对独立，并分别设置污 泥沉淀及回流系统，系统运行的灵活性比较强，有机物降解菌、硝化菌和反硝化菌的生长环境均较佳，因而反应速度快，脱氮效果也比较好。但是，三级活性污泥法的流程长、构筑物多、附属设备多，因此基建费用高、管理难度大。此外，为了保持硝化所需的稳定pH值，往往两要向硝化池加碱，为了保证反硝化阶段有足够的电子受体，需要外加甲醇等碳源，为了除去尾水中剩余的有毒物质甲醇，又必须增设后曝气池，所以运行费用也很高。可以看出，这种工艺的确具有很大的局限性。 如果将有机物去除和硝化放在同一个反应器中进行，而将反硝化作用放在另一个反应 器中进行，则可以将三级生物脱氮系统简化为两级生物脱氮系统。如下图：

染料废水脱色的混凝处理(一)

染料废水脱色的混凝处理(一) 摘要：阐明了染料废水的污染特征来源及混凝的脱色机理和方法,探讨了无机混凝剂和有机混凝剂在印染废水脱色处理中的应用,介绍了国内外染料脱色的新技术工艺，并在此基础上对染料废水的脱色混凝进展进行了评述。 关键词：废水处理脱色混凝 随着我国工业的发展，印染废水已成为我国目前主要有害、难处理的工业废水之一。随着染料工业的飞速发展和后整理技术的进步,新型助剂、染料、整理剂等在印染行业中被大量使用,进一步加重了印染废水脱色处理的难度。印染废水属于含有一定量有毒物质的有机废水,含有残余染料、染色助剂、酸碱以及一些重金属,其中残余染料及助剂构成了废水中有机污染物的主要成分,并使废水带有特殊的颜色.因此,如何使印染废水脱色是处理的重要问题，脱色方法的研究也成为印染废水处理的重要课题。 混凝法是向废水中添加一定物质,通过物理或化学的作用,使原先溶于废水中或呈细微状态、不易沉降、过滤的污染物集结成较大颗粒,以便于分离的方法。印染废水处理的方法很多,物理方法包括吸附法、膜分离技术、超声波气振法、高能物理法;化学方法包括化学混凝法、臭氧氧化法,芬顿试剂氧化法、湿式空气氧化法、超临界水氧化法、焚烧法;电化学法包括电混凝法、电气浮法、电氧化法、微电解法;光化学氧化法包括光分解、光激发氧化、光催化氧化等。其中混凝法具有成本较低,操作简单而有效等优点,成为工业用水和废水处理的重要手段。 1染料废水的来源及特点 染料废水是主要有害的工业废水之一，主要来源于染料及染料中间体生产行业,由各种产品和中间体结晶的母液、生产过程中流失的物料及冲刷地面的污水等组成。 我国染料工业具有小批量、多品种的特点,大部分是间歇操作,废水间断性排放,水质水量变化范围大。染料生产流程长,产品收率低,废水组分复杂、浓度高(COD为1000～10万mg/L)、色度深(500～50万倍)。废水中的有机组分大多以芳烃及杂环化合物为母体,并带有显色基团及极性基团。废水中还含有较多的原料和副产品,如卤化物、硝基物、苯胺、酚类等,以及无机盐如NaCl、Na2SO4、Na2S等。由于染料生产品种多,并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向发展,从而使染料废水处理难度加大。染料废水的处理难点:一是COD高,而BOD/COD值较小,可生化性差；二是色度高,且组分复杂。COD的去除与脱色有相关性,但脱色问题困难更大。 2染料分类及发色机理 2.1染料分类 2.1.1直接染料 直接染料一般属双偶氮、三偶氮或二苯乙烯型结构,分子中亲水基团含量较高,水溶性好,溶解度大,在水溶液中直接染料分子一般呈直线形展开,几个芳环位于同一个平面内。染料分子可通过基团之间的氢键相互缔合,有较大的聚集倾向,在水溶液中以胶体形态存在,较易被化学混凝法去除。 2.1.2活性染料 活性染料有单偶氮型、蒽醌型、酞菁型等。活性染料在水中的分散状态随其结构而变。分子量大或芳环呈平面者易发生缔合,形成大分子基团而易被除去;分子量小且芳环不在一个平面内,多以接近真溶液的状态存在,混凝去除率下降。 2.1.3还原染料 还原染料分子结构的基本骨架是分子量较大的多环芳香族化合物,疏水芳香环多 而亲水基团少,它与分散染料均属于非离子型的疏水性染料,在水中溶解度极微,主要以疏水性的悬浮微粒存在,稳定性较差,混凝剂加入后易发生凝聚而被除去。

生物脱氮的基本原理

摘要：进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键词：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和N x O气体的过程[1]。 废水中存在着有机氮、NH3-N、NO x－-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NO x－-N，最后通过反硝化作用使NO x－-N转化成N2，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1. 氨化作用 氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨[2]。例如氨基酸生成酮酸和氨： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们是好氧菌，其反应式如下： (2-2) 在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。 (2-3) (2-4)

(2-5) 2. 硝化作用 硝化作用是指将NH3-N氧化为NO x－-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。该反应历程为： 亚硝化反应 (2-6) 硝化反应 (2-7) 总反应式(2-8) 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌[22]。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N 和NO2－-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32－、HCO－、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为： 亚硝化反应 (2-9) 硝化反应 (2-10) 在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为： (2-11) 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征： ⑴NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2； ⑵硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季； ⑶硝化过程中产生大量的质子（H+），为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1g的NH3-N需要碱度5.57g(以NaCO3计)。

同步硝化反硝化脱氮技术_百度文库.

同步硝化反硝化脱氮技术 郭冬艳 1,2,李多松 1,2,孙开蓓 1,2,刘丽茹 1,2 1中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州(221008 2江苏省资源环境信息工程重点实验室,江苏徐州(221008 E-mail: 摘要:同步硝化反硝化脱氮 (SND技术不同于传统的脱氮理论,其具有节省碳源、减少曝气量、降低基建投资和运行费用等优点。文章从宏观环境理论、微环境理论、微生物理论三个方面阐述了同步硝化反硝化的作用机理,并结合目前的国内外研究成果综述了其影响因素,最后简单介绍了同步硝化反硝化的应用状况,提出了该技术的研究方向。 关键词:生物脱氮;同步硝化反硝化;好氧反硝化 中图分类号:X703.1 1. 引言 近年来, 水体中的氮素污染越来越严重, 给环境造成的污染问题日益突出。生物脱氮技术较物化脱氮技术具有工艺简单、成本低廉、较易推广等特点,越来越被人们所采用。传统生物脱氮技术的理论基础是微生物的硝化和反硝化作用。硝化作用即在好氧的条件下, 自养型硝化细菌将氨氧化为亚硝酸 (盐和硝酸 (盐 ; 反硝化作用是指亚硝酸 (盐和硝酸 (盐在异氧型反硝化菌的作用下, 被还原为氮气的过程。因此, 目前大多数的生物脱氮工艺都将好氧区和缺氧区(或厌氧区分隔开,分别在不同的反应器中运行,或者采用间歇的好氧和厌氧条件来实现。 然而, 自 20世纪 80年代以来, 研究人员在一些没有明显缺氧及厌氧段的活性污泥法工艺中, 曾多次观察到氮的非同化损失现象, 即存在有氧情况下的反硝化反

应、低氧情况下的硝化反应。在这些处理系统中,硝化和反硝化往往发生在相同的条件下或同一处理空间内, 这种现象被称作同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and dinitrification,SND ,亦有研究人员将这种现象中的反硝化过程称之为好氧反硝化。有氧条件下的反硝化现象确实存在于各种不同的生物处理系统,如流化床反应器、生物转盘、 SBR 、氧化沟、 CAST 工艺等 [1]。 2. 作用机理 2.1宏观环境理论 宏观环境主要是从众多生物反应器在实际运行过程中可能发生的情况为依据,分析 SND 现象发生的环境条件 [2]。在生物反应器中, 由于曝气装置类型的不同, 使得其内部出现氧气分布不均的现象,从而形成好氧段、缺氧段及(或厌氧段,此为 生物反应器的宏观环境。例如:在生物膜反应器中,由于基质浓度和膜厚变化的影响,形成膜内的缺氧区,其他如 RBC 、 SBR 反应器及氧化沟等也存在类似的现象 [3]。实际上,在生产规模的生物反应器中,完全均匀的混合状态并不存在,所以,同步硝化反硝化现象是完全可能发生的。 2.2微环境理论 微环境理论从物理学角度解释 SND 现象, 是目前被普遍接受的一种机理, 被认为是 SND 发生的主要原因之一 [4]。由于活性污泥和生物膜微环境中各种物质(如DO 、有机物、氨氮、NO 2― 、 NO 3-等传递的变化,从而导致微环境中物理、化学和生物条件或状态的改变。在活性污泥絮体和生物膜内部存在各种各样的微环境。但是,对于 SND 现象来说,主要是由于溶解氧扩散作用的限制, 使微生物絮体内产生 DO 梯度, 从而导致微环境的同步硝 化反硝化。微生物絮体的外表面 DO 浓度较高, 自养型硝化细菌利用氧气进行硝化反应; 絮体内部,由于氧传递受阻,以及有机物氧化、硝化作用的消耗,形成缺氧区,反硝化菌占优势,反硝化菌利用 NO 3-为电子受体,发生反硝化反应,即系统缺氧

染料脱色菌的筛选及脱色特性研究

染料脱色菌的筛选及脱色特性研究 1 前言 水是人类生存之源，发展之本，是环境构成中最活跃的因素。我国常年水资源总储量为2.81万亿m3，居世界第6位，而年总用水量为5 500亿～5 600亿m3，整体上能够满足需求。但由于我国人口众多，人均水资源占有量不足2 150 m3，为世界人均水资源占有量的1/4，位列世界110位，是联合国认定的“水资源最为紧缺”的13个国家之一。而且，随着人口的增长，工业化、城市化以及灌溉对水的需求量日益增加，加之水资源时空分布不均、水污染、水生态系统失衡等问题加剧了当前水资源供需矛盾，使我国水资源危机越发凸显，进而成为我国经济发展的严重制约因素之一。据美国对外关系委员会亚洲研究中心的报告，中国668个城市中440个已出现长期缺水问题。20世纪90年代以来，国家累计投入600亿元治理江河污染，相关部门也大力采取防污治污的措施，使得河流、湖泊、水库的水质基本保持稳定，局部有所改善。但据《中国环境状况公报》显示，2007年我国水污染形势依然严峻，监测的197条河流的407个断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的断面比例分别为49.9 %、26.5 %和23.6 %。因此，防治水资源污染，提高水环境质量，已成为当务之急。 印染产生的废水主要特点有：①水量大；②浓度高，大部分废水呈碱性,COD 值较高，色泽深；③水质波动大，印染厂的生产工艺和所用染化料，随纺织品种类和管理水平的不同而异，而对于每个工厂，其产品都在不断变化，因此，废水的污染物成分浓度的变化与波动十分频繁；④以有机物污染为主，除酸、碱外,废水中的大部分污染物是天然或合成有机物；⑤处理难度较大，染料品种的变化以及化学浆料的大量使用，使印染废水含难生物降解的有机物，可生化性差。 ⑤印染废水的色泽深，严重影响着水体外观。造成水体有色的主要因素是染料。可见印染废水是较难处理的工业废水之一。目前全世界染料年总生产量在60 万t 以上，其中50 %以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10 %～20 %的染料作为废物排出。印染废水的色度严重，用一般的生化法难以去除。染料废水的污染，势必影响到人畜饮水安全、水体养殖生产、农业种植等各方面，应采取得力措施进行防控和处理染料污水。根据环境污染治理专家研究发现，治理染

生物脱氮基本原理

生物脱氮基本原理 摘要：进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键词：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和NxO气体的过程[1]。 废水中存在着有机氮、NH3-N、NOx－-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NOx－-N，最后通过反硝化作用使NOx－-N转化成N2，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。

1. 氨化作用 氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨[2]。例如氨基酸生成酮酸和氨： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们是好氧菌，其反应式如下： (2-2) 在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。 (2-3) (2-4) (2-5)

2. 硝化作用 硝化作用是指将NH3-N氧化为NOx－-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。该反应历程为： 亚硝化反应 (2-6) 硝化反应 (2-7) 总反应式 (2-8) 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌[22]。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N和NO2－-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32－、HCO－、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为：亚硝化反应 (2-9) 硝化反应 (2-10) 在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为： (2-11) 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征：