好氧颗粒污泥处理纺织印染废水研究进展.pdf
《好氧颗粒污泥处理纺织印染废水研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《好氧颗粒污泥处理纺织印染废水研究进展.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 45 卷第 4 期2023 年 8 月Vol.45 No.4Aug.2023土 木 与 环 境 工 程 学 报(中 英 文)Journal of Civil and Environmental Engineering好氧颗粒污泥处理纺织印染废水研究进展翟俊1,2,陈茸茸1,金静1,刘文博2,段科萍3(1.重庆大学 环境与生态学院,重庆 400045;2.重庆大学溧阳智慧城市研究院,江苏 溧阳 213300;3.溧阳市水利局,江苏 溧阳 213300)摘要:纺织印染废水成分复杂,含有大量染料、重金属等有毒难降解污染物,是最难处理的工业废水之一。传统的生物处理法因耐毒性差、处理负荷低、受外部环
2、境影响等存在一定的局限性,难以高效处理该类废水。好氧颗粒污泥胞外聚合物含量高,且含有大量氨基、羧基等官能团,此外,其具有不同的氧化还原微环境,能够有效吸附、降解污染物。但好氧颗粒污泥对印染废水中重金属的去除仍存在局限性,对染料的脱色和矿化效率仍有较大提升空间。针对纺织印染废水的污染物特性,总结并论述好氧颗粒污泥技术的优点及其对废水中重金属、偶氮染料的去除机理;综述好氧颗粒污泥处理模拟与实际纺织印染废水的研究进展,并对其运行方式进行总结分析。基于重金属离子去除存在局限性、染料降解不够彻底、实际废水具有复杂性等各种问题,展望其发展方向,以期为今后好氧颗粒污泥高效处理纺织印染废水的研究提供参考。关键
3、词:好氧颗粒污泥;纺织印染废水;重金属污染;偶氮染料中图分类号:X703.1;X791 文献标志码:A 文章编号:2096-6717(2023)04-0182-10Research progress of aerobic granular sludge treatment of textile dyeing wastewaterZHAI Jun1,2,CHEN Rongrong1,JIN Jing1,LIU Wenbo2,DUAN Keping3(1.College of Environment and Ecology,Chongqing University,Chongqing 400045
4、,P.R.China;2.Institute for Smart City of Chongqing University in Liyang,Liyang 213300,Jiangsu,P.R.China;3.Liyang Water Conservancy Bureau,Liyang 213300,Jiangsu,P.R.China)Abstract:Textile dyeing wastewater is one of the most difficult industrial wastewaters to treat because it contains a large amount
5、 of toxic and refractory pollutants such as dyes,heavy metals.The traditional biological treatment process has certain limitations,such as poor toxicity resistance,low treatment load,and being affected by the external environment,making it difficult to efficiently treat this type of wastewater.Aerob
6、ic granular sludge(AGS)has a high content of extracellular polymeric substances and contains a large number of functional groups such as amino groups and carboxyl groups.In addition,it has different redox microenvironments,which can effectively adsorb and degrade pollutants.However,there are still l
7、imitations in DOI:10.11835/j.issn.2096-6717.2022.065收稿日期:20220315基金项目:国家自然科学基金(51878093、52000015)作者简介:翟俊(1977-),男,教授,主要从事废水处理理论与技术研究,E-mail:。Received:20220315Foundation items:National Natural Science Foundation of China(No.51878093,52000015)Author brief:ZHAI Jun(1977-),professor,main research intere
8、sts:theory and technology of wastewater treatment,E-mail:.开放科学(资源服务)标识码OSID:the removal of heavy metals from printing and dyeing wastewater by AGS,and there is still much room for improvement in the decolorization and mineralization efficiency of dyes.According to the pollutant characteristics of te
9、xtile dyeing wastewater,the advantages of AGS technology and the removal mechanism of heavy metals and azo dyes in wastewater are summarized and discussed.The research progress of AGS treatment simulated and actual textile dyeing wastewater is reviewed,and the operation mode is summarized and analyz
10、ed.Based on the limitations of heavy metal ion removal,insufficient dye degradation,and the complexity of actual wastewater,the development direction is prospected,in order to provide a reference for the future research on the efficient treatment of textile dyeing wastewater by AGS.Keywords:aerobic
11、granular sludge(AGS);textile dyeing wastewater;heavy metals pollution;azo dyes纺织印染行业对经济发展至关重要,但其产生的废水却是最难处理的工业废水之一1。纺织印染废水中包含重金属、染料(如偶氮染料、蒽醌染料、酞菁染料)等多种污染物2,造成纺织印染废水具有色度高、毒性大、难生物降解、处理难度大等特点3。传统的处理工艺分为物理吸附、化学4、生物处理法2,前两种工艺成本高,不利于广泛应用,而传统的生物处理法处理效果不佳5、占地面积大、易受外部环境影响。重金属与偶氮染料作为典型难降解污染物,研究者们对其进行了大量研究。重金属
12、通常以阴离子或阳离子形式存在于废水中,传统的化学、物理去除方法成本高,不利于推广,所以较多采用生物吸附法。好氧颗粒污泥(AGS)生物量和胞外聚合物(EPS)含量高,一定程度上能够抵抗毒性6;另外,胞外聚合物中蛋白、多糖成分高,含大量氨基、羧基等官能团,为重金属离子的去除提供了大量的吸附位点。偶氮染料含有氮氮双键,从而具有吸电子特性7,通常需要厌氧断键以实现脱色,并进一步好氧矿化。而好氧颗粒污泥的颗粒结构使得其同时存在好氧、缺氧、厌氧的微生物环境8,偶氮染料可以通过孔隙进入颗粒核心,发生厌氧反应,实现偶氮键断裂,生成的中间产物再迁移至好氧层进一步矿化,不像传统活性污泥法需要建造两个反应单元来实现
13、偶氮染料的去除。以上研究表明,与传统处理方法相比,好氧颗粒污泥对重金属、偶氮染料的去除成本低、占地小、更高效。近年来,研究者们在实验室和实际应用规模上开展了对好氧颗粒污泥处理纺织印染废水的研究9-11。笔者总结好氧颗粒污泥处理纺织印染废水的研究现状,论述废水中重金属与偶氮染料的去除过程,并综述好氧颗粒污泥处理模拟与实际纺织印染废水的研究进展,基于现有技术的局限性对未来进行展望,以期为好氧颗粒污泥高效处理纺织印染废水的研究提供参考。1传统纺织印染废水处理1.1纺织印染废水特性据统计,纺织印染废水在 2015年已成为中国第3 大工业废水12,含有大量的难降解污染物及有毒物质,包括各类染料、重金属、
14、表面活性剂及漂白剂等1,13-14。纺织印染废水中常见的污染物见表 1。在纺织印染废水中,重点关注的有毒污染物是染料类和重金属类。染料类主要是偶氮、蒽醌及酞菁类染料;大量研究表明,纺织印染废水中铜、锌、镍、镉、铬、铅等离子含量较大,这些重金属同样也具有较高的毒性15。以上有毒污染物使纺织印染废水成为一种难处理的工业废水,为生物处理方式带来一定难度。处理纺织印染废水的方法主要有物理吸附、化表 1纺织印染废水中常见污染物Table 1Common pollutants in textile dyeing wastewater注:COD为化学需氧量;TKN为总凯氏氮;BOD5为5日生化需氧量。第 4
15、 期翟俊,等:好氧颗粒污泥处理纺织印染废水研究进展the removal of heavy metals from printing and dyeing wastewater by AGS,and there is still much room for improvement in the decolorization and mineralization efficiency of dyes.According to the pollutant characteristics of textile dyeing wastewater,the advantages of AGS techn
16、ology and the removal mechanism of heavy metals and azo dyes in wastewater are summarized and discussed.The research progress of AGS treatment simulated and actual textile dyeing wastewater is reviewed,and the operation mode is summarized and analyzed.Based on the limitations of heavy metal ion remo
17、val,insufficient dye degradation,and the complexity of actual wastewater,the development direction is prospected,in order to provide a reference for the future research on the efficient treatment of textile dyeing wastewater by AGS.Keywords:aerobic granular sludge(AGS);textile dyeing wastewater;heav
18、y metals pollution;azo dyes纺织印染行业对经济发展至关重要,但其产生的废水却是最难处理的工业废水之一1。纺织印染废水中包含重金属、染料(如偶氮染料、蒽醌染料、酞菁染料)等多种污染物2,造成纺织印染废水具有色度高、毒性大、难生物降解、处理难度大等特点3。传统的处理工艺分为物理吸附、化学4、生物处理法2,前两种工艺成本高,不利于广泛应用,而传统的生物处理法处理效果不佳5、占地面积大、易受外部环境影响。重金属与偶氮染料作为典型难降解污染物,研究者们对其进行了大量研究。重金属通常以阴离子或阳离子形式存在于废水中,传统的化学、物理去除方法成本高,不利于推广,所以较多采用生物吸附
19、法。好氧颗粒污泥(AGS)生物量和胞外聚合物(EPS)含量高,一定程度上能够抵抗毒性6;另外,胞外聚合物中蛋白、多糖成分高,含大量氨基、羧基等官能团,为重金属离子的去除提供了大量的吸附位点。偶氮染料含有氮氮双键,从而具有吸电子特性7,通常需要厌氧断键以实现脱色,并进一步好氧矿化。而好氧颗粒污泥的颗粒结构使得其同时存在好氧、缺氧、厌氧的微生物环境8,偶氮染料可以通过孔隙进入颗粒核心,发生厌氧反应,实现偶氮键断裂,生成的中间产物再迁移至好氧层进一步矿化,不像传统活性污泥法需要建造两个反应单元来实现偶氮染料的去除。以上研究表明,与传统处理方法相比,好氧颗粒污泥对重金属、偶氮染料的去除成本低、占地小、
20、更高效。近年来,研究者们在实验室和实际应用规模上开展了对好氧颗粒污泥处理纺织印染废水的研究9-11。笔者总结好氧颗粒污泥处理纺织印染废水的研究现状,论述废水中重金属与偶氮染料的去除过程,并综述好氧颗粒污泥处理模拟与实际纺织印染废水的研究进展,基于现有技术的局限性对未来进行展望,以期为好氧颗粒污泥高效处理纺织印染废水的研究提供参考。1传统纺织印染废水处理1.1纺织印染废水特性据统计,纺织印染废水在 2015年已成为中国第3 大工业废水12,含有大量的难降解污染物及有毒物质,包括各类染料、重金属、表面活性剂及漂白剂等1,13-14。纺织印染废水中常见的污染物见表 1。在纺织印染废水中,重点关注的有
21、毒污染物是染料类和重金属类。染料类主要是偶氮、蒽醌及酞菁类染料;大量研究表明,纺织印染废水中铜、锌、镍、镉、铬、铅等离子含量较大,这些重金属同样也具有较高的毒性15。以上有毒污染物使纺织印染废水成为一种难处理的工业废水,为生物处理方式带来一定难度。处理纺织印染废水的方法主要有物理吸附、化表 1纺织印染废水中常见污染物Table 1Common pollutants in textile dyeing wastewater污染物CODTKNBOD5悬浮物色度油脂表面活性剂锌锰铜镍铬锑染料浓度8001 500 mg/L1470 mg/L250600 mg/L200500 mg/L200600倍20
22、 mg/L6.721 mg/L0.126 mg/L10 mg/L0.087.78 mg/L450700 mg/L1.051.86 mg/L412 mg/L70 mg/L参考文献1617-18161616,19201721-222121,2324252627注:COD为化学需氧量;TKN为总凯氏氮;BOD5为5日生化需氧量。183第 45 卷土 木 与 环 境 工 程 学 报(中 英 文)学絮凝、化学氧化及生物降解等。物理吸附法采用的吸附剂有碳质吸附剂、无机或有机吸附剂、复合吸附剂,吸附剂成本较高且存在再生困难等问题,所以通常用于深度处理中15,28-29。化学絮凝法常用的絮凝剂有金属盐、有机高
23、分子及生物大分子等,但处理效果受药剂投加量和 pH 值等因素影响。化学氧化法包括臭氧氧化、芬顿氧化、光催化氧化等30,这些方法虽然处理效果好,但发生器成本高、实际应用中不稳定,同样也适用于深度处理。相比于生物处理法,单纯的物化方法成本高,且易受投加量、pH 值等外界环境影响,不稳定,导致其难以在工程上大规模应用,通常用于深度处理中。由表 1可知,纺织印染废水水质变化大、成分复杂,若采用物化法,药剂投加量、处理效果等均不能得到稳定保障,且成本高。而生物处理法具有成本低、对环境二次污染小、设备简单等优点,成为常用的废水处理方法。1.2传统纺织印染废水生物处理工艺一般生物处理法可以分为 3 种,即好
24、氧活性污泥/生物膜法、厌氧好氧生物法、人工湿地法1。由于纺织印染废水 BOD/COD 通常小于 0.31,可生化性差,单纯的好氧生物处理31对 COD 的去除效果不佳。尽管厌氧好氧生物法32能够提高印染废水的可生化性,进而在一定程度上强化 COD 的总体去除效果,但厌氧和好氧的两种不同微生物环境需要建造两个反应器来满足,不能节省占地面积。人工湿地法33可以利用植物与微生物对纺织印染废水产生一定的净化作用,但净化过程缓慢,且易受外部环境影响。废水排放标准日益严格,且传统纺织印染废水生物处理工艺具有耐毒性差、处理负荷低、易受外部环境影响等问题。因此,亟需更高效的生物处理法来处理纺织印染废水。2好氧
25、颗粒污泥处理纺织印染废水2.1好氧颗粒污泥的特性好氧颗粒污泥(AGS)是一种在高水力剪切条件下自动凝结的微生物团聚体,20世纪 90年代末由Morgenroth等34在序批式反应器(SBR)中首次观察到。其形状呈球形或椭圆形,直径 2 mm 左右,与传统活性污泥法(CAS)相比,具有结构紧实、沉降速度快、生物量高等优点35。此外,在好氧颗粒污泥内部存在氧浓度梯度的变化,使得其中存在不同的氧化还原微环境,能够同时完成有机物降解、硝化反硝化、生物除磷等生物过程,提升了污染物处理效率6;在实际应用中,还可以使新建污水处理厂所需用地减少近 75%,并使运行成本降低近 25%,污泥产量和能源消耗共减少约
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 颗粒 污泥 处理 纺织印染 废水 研究进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。