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靴广
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1 印染 (2014 No.3) 印染废水的微生物絮凝剂处理徐长绘 1 2, 张大明 (1. 山东丝绸纺织职业学院, 山东淄博 ; 2. 山东新华制药集团, 山东淄博 ) 摘要 : 研究温度时间投加量 ph 值和助凝剂用量等各种因素对 H14 菌株所产微生物絮凝剂絮凝特性的影响, 结果表明, 该絮凝剂具有一定的热稳定性, 最佳絮凝时间为 10 min, 最佳投入量为 10 mg / L, 最佳 ph 值范围为 6~ 8, 助凝剂 1%Ca 2+ 的最佳投入量为 4 ml 采用该生物絮凝剂分别处理印染废水水样一和水样二, COD 最高去除率为 79.8% 和 79.3%, 脱色率最高为 83.6% 和 81.4%,SS 去除率为 65.6% 和 67.7%; 并得出了其去除 COD 和脱色的经验动力学方程关键词 : 印染废水 ; 微生物絮凝剂 ; 絮凝 ; 动力学中图分类号 : TS199 文献标识码 : A 文章编号 : (2014) Wasewaer reamen wih microbial flocculan in dyeing mills XU Chang hui 1, ZHANG Da ming 2 (1.Shandong Silk Texile Vocaional College, Zibo , China; 2.Shandong Xinhua Pharmaceuical Group, Zibo , China) Absrac: The influence of various facors on he flocculaion propery of he flocculan produced by H14 bacerial srain is sud ied. The flocculan has good hermal sabiliy, he opimum parameers are deermined, which is, flocculaion ime of 10 min, opimum inpu amoun of 10 mg / L, he bes ph value of 6 ~ 8, opimal inpu amoun of coagulan 1% Ca 2+ of 4 ml. The floc culan produced by H14 bacerial srain is applied o rea wasewaer sample I and sample II. As a resul, he highes COD re moval rae is 79.8% and 79.3%, he highes decolorizaion rae is 83.6% and 81.4%, he removal rae of SS is 65.6% and 67.7%. The experimenal kineics equaions of COD removal and decolorizaion are obained. Key words: prining and dyeing wasewaer; microbial flocculan; flocculaion; dynamics 微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物, 是具有生物分解性和安全性的高效无毒无二次污染的水处理剂近年来, 得到各国研究者的广泛关注, 并成为新型絮凝剂研究开发的热点 [1] 目前, 国内外印染废水处理大部分采用铝盐和铁盐等无机絮凝剂 [2 5], 对微生物絮凝剂的研究也主要集中在其产生菌的筛选及优化培养结构组成分析絮凝特性研究和应用几个方面本研究采用高效微生物絮凝剂产生菌 H14 制备絮凝剂, 分析影响微生物絮凝剂絮凝能力的因素, 以确定最佳絮凝剂使用条件 ; 利用微生物絮凝剂处理实际印染废水, 研究其絮凝过程, 并得出经验动力学方程 1 试验部分 1.1 材料与方法菌种来源分别取自山东丝绸纺织职业学院校园东侧土壤和淄博市某制药集团公司污水厂的活性污泥, 进行菌株纯化分离优化培养, 筛选出高絮凝活性菌株 H14 收稿日期 : 作者简介 : 徐长绘 (1979-), 女, 汉族, 硕士, 讲师, 主要从事染整技术分析技术印染水处理方面的科研与教学发酵培养基葡萄糖 10 g 果糖 10 g 尿素 0.5 g 酵母 0.5 g K 2 HPO 4 5 g MgSO 4 7H 2 O 0.2 g KH 2 PO 4 2 g NaCl 0.1 g,ph 值 7.5, 加 H 2 O ml,121 灭菌 20 min 印染废水山东丝院染整实训室印染废水 ( 水样一 ) 淄博某印染有限公司生产废水 ( 水样二 ) 1.2 高效微生物絮凝剂提取与制备取发酵培养基上培养 3 d 的菌株发酵液, 在 r / min 下离心 5 min; 取出上清液, 加入 1.2 倍体积的乙醇, 在 r / min 下离心 5 min; 取出沉淀, 用 60% 乙醇洗涤 3 次, 冷冻干燥即得絮凝剂粗品 [6 7] 1.3 絮凝率的测定方法在 50 ml 大试管中, 加入 4 g / L 高岭土悬浊液 30 ml,1.0%cacl 2 溶液 1 ml,1 ml 筛选培养基菌种培养液 ; 在振荡仪上振荡 1 min, 静置 10 min, 吸取上清液, 于 550 nm 处测定吸光度, 记作 B; 测定不加菌株培养液的高岭土悬浊液的上层清液, 于 600 nm 处测定吸光度, 作对照试验记作 A; 通过浊度的减少定量表示絮凝活性按式 (1) 计算絮凝率 : 絮凝率 = A-B 100% (1) A 式中 :A 对照上清液 600 mn 处的吸光度值 ; B 样品上清液 600 nm 处的吸光度值 12

2 印染废水的微生物絮凝剂处理印染 (2014 No.3) 1.4 微生物絮凝剂的絮凝性能微生物絮凝剂的热稳定性将絮凝剂于和 90 的水浴中加热处理 30 min, 测其絮凝活性絮凝时间对絮凝效果的影响将 0.4 g 高岭土溶于 100 ml 蒸馏水中, 调节 ph 值为 7, 温度为 30, 分别在 10 min 20 min 30 min 40 min 50 min 和 60 min 后测其絮凝活性絮凝剂投入量对絮凝效果的影响将 0.4 g 高岭土溶于 100 ml 蒸馏水中, 调节 ph 值为 7, 分别加入 0.5 mg 1.0 mg 1.5 mg 2.0 mg 2.5 mg 和 3.0 mg 的絮凝剂, 测其絮凝活性 ph 值对絮凝效果的影响将 0.4 g 高岭土溶于 100 ml 蒸馏水中, 用 HCl 和 NaOH 调节 ph 值分别为和 10, 加絮凝剂 1 mg, 测其絮凝活性 CaCl 2 剂量对絮凝效果的影响将 0.4 g 高岭土溶于 100 ml 蒸馏水中, 调节 ph 值为 7, 分别加入 1 ml 2 ml 4 ml 6 ml 8 ml 和 10 ml 的 1%CaCl 2, 投加絮凝剂 1 mg, 测其絮凝活性 1.5 微生物絮凝剂处理印染废水用处理高岭土悬浊液的方法同样处理水样一水样二分别取水样 96 ml, 加入 4 ml 1%CaCl 2, 分别加入 0.5 mg 0.75 mg 1.0 mg 1.25 mg 1.5 mg 1.75 mg 和 2.0 mg 的微生物絮凝剂, 用磁力搅拌器快速搅拌 1 min, 再慢速搅拌 3 min, 静置 10 min; 取上清液测定絮凝率, 测定脱色率 COD 去除率 SS 去除率 ; 确定最佳絮凝剂投入量与脱色率 COD 去除率 SS 去除率的关系, 并对絮凝过程中 COD 色度与时间的变化关系进行研究 1.6 水质分析方法 COD 测定用重铬酸钾法, 色度测定用稀释倍数法,SS 测定用蒸干法,COD 去除率脱色率和 SS 去除 [8] 率按参考文献方法进行 Fig.1 图 1 温度对絮凝剂絮凝率的影响 Effec of emperaure on flocculaing aciviy 絮凝时间对絮凝效果的影响图 2 Fig.2 絮凝时间对絮凝剂絮凝率的影响 Effec of ime on flocculaing aciviy 由图 2 可知, 在絮凝开始后, 絮凝率会迅速增加 ; 当时间为 10 min 时, 絮凝率已达到 90% 以上 ; 当絮凝时间渐渐延长, 该絮凝剂的絮凝性能也缓慢增强 ; 但 40 min 以后絮凝率基本保持不变可见, 在一定的时间范围内, 絮凝剂可达到较大的絮凝率, 絮凝效果较好, 但之后延长絮凝时间, 不能改善絮凝效果絮凝剂投加量对絮凝效果的影响 2 结果与讨论 2.1 微生物絮凝剂的絮凝性能研究微生物絮凝剂的热稳定性由图 1 可知, 最佳絮凝温度为 30 当温度在 15 ~45 之间, 温度对絮凝剂絮凝活性的影响不大, 絮凝率仍能维持在 80% 以上 ; 但当温度高于 45 时, 絮凝剂的絮凝性能随温度的升高明显下降 ; 当温度升高至 90 时, 絮凝剂的絮凝性能只有 40% 多说明絮凝剂的组分主要为多糖兼有蛋白质图 3 絮凝剂投加量对絮凝率的影响 Fig.3 Effec of flocculan amoun on flocculaing aciviy 由图 3 可知, 絮凝剂投加量为 5 mg / L 时, 絮凝率已高达 87.4%, 投加量增至 10 mg / L 时, 絮凝率最高, 为 93.6%; 继续加大絮凝剂的投加量, 絮凝率反而逐渐降低可见, 絮凝剂投加量太少, 絮凝效果不佳 ; 絮凝 13

3 印染 (2014 No.3) 剂投加量过高, 体系中剩余絮凝剂之间的电荷同性相互排斥, 水中杂质重新稳定, 影响絮凝率, 使之下降所以, 本试验取絮凝剂投加量为 10 mg / L ph 值对絮凝效果的影响图 4 ph 值对絮凝率的影响 Fig.4 Effec of ph value on flocculaing aciviy 由图 4 可知,pH 值在 2 ~ 6 范围内, 絮凝率随 ph 值的增加而增大 ;ph 值在 8 以上时, 絮凝率又逐渐降低, 至 ph 值 12 时, 絮凝率仅为 20.1% 因此,pH 值在 6 ~ 8 的范围下, 絮凝活性较高其原因是胶体在此环境下, 溶液离子强度高, 胶体处于不稳定状态, 所以加入絮凝剂后, 胶体可以迅速脱稳, 并凝聚沉降 CaCl 2 剂量对絮凝效果的影响图 6 絮凝剂投入量与 COD 去除率的关系 Fig.6 Relaionship beween flocculan amoun and he removal of COD 当絮凝剂投加量为 12.5 mg / L 时, 水样一的 COD 去除率最高达到 79. 8%, 水样二的 COD 去除率最高达到 79.3% 水样一在絮凝剂投入量 7.5 ~ 12.5 mg / L 时, 水样二在絮凝剂投入量 10 ~ 12.5 mg / L 时,COD 值均小于 100 mg / L 絮凝剂投加量对脱色率的影响图 5 Ca 2+ 投入量对絮凝率的影响 Fig.5 Effec of calcium volume on flocculaing aciviy 由图 5 可以看出, 絮凝效果的产生与助凝剂的投加是紧密相关的当助凝剂 Ca 2+ 的投加量在 1 ~ 2 ml 时, 絮凝性能缓慢增加, 但效果不明显 ; 投加量在 2 ~ 4 ml 时, 絮凝性能增加加速, 到 4 ml 时最大, 达到 87.4%; 继续增加投加量, 絮凝性能快速下降所以, 本试验取 Ca 2+ 投加量为 4 ml 2.2 微生物絮凝剂处理印染废水的效果絮凝剂投加量对 COD 去除率的影响试验所取印染废水的水质 : 水样一的初始 COD 值为 mg / L, 水样二的初始 COD 值为 mg / L 由图 6 可知, 该絮凝剂对印染废水有明显的絮凝作用, 且絮凝剂的投加量会影响印染废水 COD 的去除率图 7 絮凝剂投加量与脱色率的关系 Fig.7 Relaionship beween flocculan amoun and he decolori zaion rae 试验所取的印染废水水质 : 水样一的色度为 280 倍, 水样二的色度为 370 倍由图 7 可知, 絮凝剂投加量为 10 mg / L 时, 水样一的脱色率最高达到 83.6%; 当絮凝剂投加量为 12.5 mg / L 时, 水样二的脱色率最高达到 81. 4% 水样一在絮凝剂投入量 5 ~ mg / L 时, 水样二在絮凝剂投入量 12.5 mg / L 时, 色度均小于 80 倍絮凝剂投加量对 SS 去除率的影响试验所取的印染废水水质 : 水样一的 SS 为 mg / L, 水样二的 SS 为 mg / L 由图 8 可知, 当絮凝剂投入量为 15 mg / L 时, 水样一的 SS 去除率达到 65.6%, 水样二的 SS 去除率达到 67.7%; 水样一在絮凝剂投入量 10 ~ 15 mg / L 时, 水样二在絮凝剂投入量 12.5 ~ 15 mg / L 时,SS 值均小于 70 mg / L 14

4 印染废水的微生物絮凝剂处理印染 (2014 No.3) C = 1- a+b (2) 式中 : 印染废水处理前的 COD( mg / L) 或色度 ( 倍 ) C 印染废水处理后静置时间的 COD (mg / L) 或色度 ( 倍 ) 印染废水静置时间 (min) a b 拟合参数图 8 絮凝剂投加量与 SS 去除率的关系 Fig.8 Relaionship beween flocculaing inpu and he removal of SS 2.3 微生物絮凝剂的动力学研究按照最佳水处理工艺, 将絮凝剂加入印染废水中, 摇匀后静置, 分别在不同时间取上清液, 观察絮凝现象, 测定其 COD 值和色度观察发现, 絮凝剂投加到印染废水中后, 迅速产生大量悬浮的细小矾花, 相互碰撞结合, 逐渐形成粗大的矾花絮体开始下沉 ; 沉降速度随着絮体的增大而加快, 静置大约 10 min 后, 絮凝沉降过程基本完成从图 9 和图 10 中可知, 上清液的 COD 值和色度在开始时迅速下降, 经过 10 min,cod 值降至 98.1 mg / L 色度降至 67.3 随后上清液的 COD 和色度继续下降, 但下降速度非常缓慢, 变化不明显由式 (2) 可知, 当趋于无穷大时, C = 1-1 a, 因此, 参数 a 可用来反应絮凝沉降的快慢,a 值越小, C 减少越快, 表明颗粒的絮凝和沉降越快 ;0<a<1 时, 即 1-1 a < 0, 表明颗粒沉降较长时间后悬浮液已经澄清式 (2) 可变换为式 (3): 1 1- C = a+ b (3) 1 1 将 1- C 和进行线性拟合, 求得参数 a 和 b, 得到 COD 去除率动力学曲线和脱色动力学曲线, 如图 11 所示 Fig.9 图 9 COD 随时间的变化 variaion of COD wih ime elongaion 图 10 色度随时间的变化 Fig.10 Variaion of chromaiciy wih ime elongaion 由图 9 和图 10 可知,COD 值和色度随时间变化趋势类似于双曲线图形故用式 (2) 拟合实验数据 : 图 11 1 / (1-C / ) 与 1 / 的关系曲线 Fig.11 Relaionship beween 1 / (1-C / ) and 1 / 从图 11 知, 两曲线的相关系数 r 分别为和 , 置信度 99.9% 时, 均大于相关系数检验表中的对应值 , 表明用双曲线拟合微生物絮凝剂处理印染废水中 COD 和色度的实验数据, 是可靠的高效 H14 微生物絮凝剂处理印染废水去除 COD 的经验动力学方程和脱色的经验动力学方程分别为 : æ ö COD = COD 0 ç1- (4) è ø 色度 = æ ö 色度 0 ç1- (5) è ø 15

印染 (2014 No.3) www.shexcloud.com 式中 : 表示静置时间 ( min);cod 和 COD 0 表示为印染废水处理前和经处理后静置时间的 COD (mg / L); 色度和色度 0 表示为印染废水处理前和经处理后静置时间的色度 ( 倍 ) 由经验动力学方程可以计算,COD 和色度降至一半, 需要 2.4 min 和 3.

5 印染 (2014 No.3) 式中 : 表示静置时间 ( min);cod 和 COD 0 表示为印染废水处理前和经处理后静置时间的 COD (mg / L); 色度和色度 0 表示为印染废水处理前和经处理后静置时间的色度 ( 倍 ) 由经验动力学方程可以计算,COD 和色度降至一半, 需要 2.4 min 和 3.2 min, 说明该絮凝剂的絮凝速度非常快, 能在几分钟之内去除印染废水中的大部分 COD 和色度该絮凝剂在较短时间就有良好的处理效果, 有着较好的应用前景 3 结论 (1) 该絮凝剂具有一定的热稳定性, 在絮凝时间为 10 min 时, 絮凝率达到 90% 以上 ; 最佳投加量为 10 mg / L; 在 ph 值 6 ~ 8 的范围内, 有较高的絮凝活性在助凝剂 Ca 2+ 质量分数为 1% 投加量为 4 ml 时絮凝效果最佳 (2) 絮凝剂处理水样一 : COD 最高去除率为 79.8% 脱色率最高为 83.6% SS 去除率为 65.6% 絮凝剂处理水样二 :COD 最高去除率为 79.3% 脱色率最高为 81.4% SS 去处理为 67.7% (3) 高效絮凝剂产生菌 H14 所产絮凝剂对印染废水有良好的去除 COD 和脱色效果参考文献 : [1] 褚可成. 一株高活性产絮微生物的筛选及其培养条件优化 [ J]. 环境研究与监测,2012,25(2): [2] 高立新, 陈聪, 刘蓓蓓, 等. 聚硅酸镁在印染废水处理中的应用 [ J]. 印染,2008,36(20): [3] 李俊, 黄玲. 絮凝剂在印染废水处理中的应用 [ J]. 印染,2008,36 (16): [4] 马知方, 童永汝. 物化处理印染废水新工艺探讨 [ J]. 印染,1996,24 (11): [5] 何珍宝. 印染废水特点及处理技术 [J]. 印染,2007,35(17): [6] [20] Fujii I K. Breeding of flocculan indusrial alcohol yeas srains by self-cloning of he flocculaion gene FLO1 and repeaed bach fer menaion by ransformans [ J].Journal of General and Applied Micro biology,1998,44(5): [7] 陈晓旸, 王洪媛, 杨翔华. 微生物絮凝剂的研究与应用进展 [ J]. 抚顺石油学院学报,2002,22(4): [8] 环境保护部科技标准司.GB 中华人民共和国标准 ( 纺织印染工业水污染物排放标准 )[M]. 国家质量监督检验检疫总局,2008. 厦门大邦瑞达印染材料有限公司诚聘本公司位于风光旖旎的海滨城市厦门, 系专业生产销售纺织印染助剂的高新科技型企业公司创立于 2004 年, 通过逾 10 年的发展, 已具备门类齐全的产品系列, 公司产品新型无醛固色剂更是获得国家发明专利, 生态型防水剂三元共聚硅油近年来销量大幅增长, 已成为公司极具竞争力的主力产品现因业务发展需要, 诚招业界精英加盟 : 1 应用工程师 1 名 2 业务代表数名 ( 工作地点 : 苏州分公司广东普宁办事处福建石狮办事处 ) 以上职位要求相关专业毕业, 或 3 年以上染整工作经历待遇为 : 底薪 + 提成 + 分红我们提供完善的人才发展计划及丰厚的薪酬回报制度, 期待与各业界精英共同发展! 有意者请将个人简历学历证明及其他证明材料复印件发送至 dabons@ 163.com, 或致专线 : 公司名称 : 厦门大邦瑞达印染材料有限公司地址 : 厦门市海沧区新垵西片 403 号电话 : 传真 : hp: / / 16

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