偶氮染料生产废水的厌氧生物降解效果与机理研究

胡煜锋 田斌

摘 要：本文研究的主要目的是在科学技术不断创新与可持续理念日益普及的背景下，强调使用厌氧生物降解手段处理偶氮染料废水的可能性与必要性。通过明确偶氮染料生产废水与厌氧废水处理法的特点，全面提升我国污水废水智治理能力，进而推动国家在现代化建设中坚定不移地走绿色发展道路，进一步提升人民群众的生活质量。此次研究选用的是文献研究法，通过对相应文献的查找，为文章的分析提供一些理论基础。

关键词：偶氮染料生产废水;厌氧生物降解;效果与机理

前言：染料行业作为我国传统轻工业在我国产业结构转型中意义重大，随着工业化与产业化的不断推进，染料行业生产所排放废水对我国环境造成了巨大压力。厌氧生物降解技术是近年来新兴的污水治理技术手段，是将生物技术运用于我国工业生产的重要一步。但目前我国在厌氧生物对偶氮染料废水降解研究中相关理论体系尚未形成，亟须总结现有实验及实践经验。因此，本文此次研究的内容和提出的策略对提高生物降解技术对于染料工业废水的处理水平具有理论性意义，对推动我国建设环境友好型与生态友好型社会具有现实意义。

1 偶氮染料生产废水的厌氧生物降解概述

1.1偶氮染料生产废水概述

我国染料工业生产主要采用偶氮染料生产技术，故在染料工业污染废水中也以偶氮染料废水为主，在偶氮染料工业废液中既包含染料生产过程与反应过程中的水相物质，同时也涉及到在废液排放与混合过程中产生的额外化学产物。第一，偶氮染料废水数量庞大，受到我国生产结构转型升级缓慢的工业因素影响，现阶段的偶氮染料工艺对水资源的需求量较大但重复利用率则较低。第二，偶氮染料废水污染危害性大，工业废水作为印染工艺的中介在整体工业的发色集团影响下，偶氮染料废水具有较高的工业色度，且在生产中与强酸多次反应后CPDcr值得到明显的增高，在这种情况下偶氮染料生产废水毒性强，在排放过程中极易造成环境污染并对居民的生命健康产生影响。

1.2厌氧消化处理技术概述

厌氧消化处理技术在应用于偶氮染料废水降解前，在颗粒污泥废水处理中展现出较强的技术优势，其作用原理是运用生化手段在无氧环境下，利用厌氧微生物的生存特性将具有污染的有机物进行降解，通过微生物的消化系统污染污泥颗粒最终以清洁能源沼气的形式进行排放，在缺氧条件下，通过兼性细菌和专性厌氧菌进行厌氧代谢，展现出技术独特的环保性与安全性[1]。在偶氮染料生产废水降解过程中微生物的厌氧消化对于内部复杂有机物反应强烈，整体去除效果较高。同时由于沼气作为可再生的清洁能源，降解过程中的早期可以经收集实现资源的高效利用。随着厌氧消化反应器的推广与宣传，染料废水污染处理也将更加灵活便利。

2 厌氧降解中偶氮染料废水中污泥活性变化

2.1实验设计

厌氧降解技术中投入的厌氧颗粒以生物膜的形式存在，在厌氧反应器内为厌氧微生物在无支撑的情况下提供生存空间，在与偶氮染料废水的污泥颗粒反应过程中可以实现对于污泥颗粒的破坏并相应降低污泥颗粒的活性。故针对厌氧降解技术对偶氮染料污泥活性的作用，本实验利用污水在反应后生成的沼气总量衡量污泥颗粒活性，并在实验进程中将沼气产量与时间进度进行利用函数进行线性拟合，利用厌氧技术中的甲酸盐、乙酸盐与丙酸盐与染料废水中以淀粉为代表的污泥反应[2]。通过直观展现出偶氮污泥颗粒对于厌氧降解的反应与耐受程度变化，以研究其降解效果与降解机理。

2.2实验结论

在淀粉单一消化实验中，实验初期沼气产量速率稳定，由数据进行的线性拟合系数稳定在0.95以上，同时随着实验过程的推进产气速率得到上升，甲酸盐、乙酸盐及丙酸盐降解过程稳定，从该项反应中可以看出厌氧颗粒可以对于染料污泥中的淀粉性质污染可以较有效地进行转化。

在淀粉废水共消化实验中，对污泥消化的进程变化更加细致，整体实验共分为8个阶段，且在每个实验中严格设计关键时间节点并通过小瓶分装进行相关实验。由于废液的混合使得该部分实验变量增多、复杂性加大，在实验进行的前100天沼气数值没有明显的上升，直至101～140天废水浓度明显降低，随着淀粉浓度的增加沼气数值持续上升，而在随后的30天内随着废水的反应进行，水中逐渐出现良性菌群辅助污染降解迎来了沼气数值上升的小高潮，当实验进行至190天，沼气数值速率再度降低，此时由于染料污染水本身的淀粉污染颗粒已经大幅减少，直接影响了乙酸盐的降解速度。

在废水单一消化及恢复实验中，实验同样通过关键时间节点小瓶实验的方式将实验内部的四个细分步骤进行代表性分析。在实验进行到226天时厌氧环境下的消化降解速率在原有基础上大幅度降低，其中丙酸盐降解生成沼气的数量在线性拟合中的表现尤为明显，除此以外甲酸盐、乙酸盐的气体生成反应也不乐观，该现象表明厌氧颗粒为微生物提供的环境正在染料污水中不斷被破坏。当染料结构的复杂性超过化合物生物降解的承受能力时微生物降解酶活性位点机会会减少，造成厌氧生物降解效率降低[3]。因此在工业实际降解过程中需要时刻关注厌氧颗粒活性，在必要时也可利用传统吸附法与置换法巩固最终的废水消化效果。

结束语：随着科技的进步与发展，国内外利用生化联合方法处理染料废水的技术已经日益成熟，我国作为染料生产大国在染料生产过程中以偶氮染料为主要工艺，为了处理染料工业废水，对于偶氮染料生产废水厌氧生物讲解效果与机理的研究势在必行。通过本文研究得知偶氮染料生产废水与厌氧废水处理技术各有其特点、基于染料废水中污泥活性的重要污染指标，本文设计了相关实验对厌氧降解技术的效果与机理进行研究。

参考文献：

[1]任大恭，都国友，刘志春，段正坤，姚莎，张笑一，兰薇，潘渝生.偶氮系列染料的厌氧生物降解性测试[J].贵州环保科技，1999（02）：24-28.

[2]万经强. 偶氮染料生产废水的厌氧生物降解效果与机理研究[D].山东大学，2020.

[3]杨琦，文湘华，施汉昌，钱易.3种偶氮染料厌氧生物降解性能的试验研究[J].环境科学，2004（S1）：63-66.

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