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我国每年产生巨量印染废水,印染行业废水处理仍以达标排放为主。值得注意的是,印染废水再生与循环利用正逐渐形成规模。然而,废水循环利用过程中必然存在污染物富集现象,仅仅采用传统混合处理模式和再生技术,难以使企业水重复利用率稳定满足《印染行业规范条件(2017版)》规定的大于40%这一要求。为提高印染企业水重复利用率,进行了污染物富集规律、富集污染物对活性污泥微生物群落功能抑制机理及富集污染物的控制技术研究,构建了印染废水可持续循环利用模式。论文的主要研究内容及主要成果如下:(1)通过印染废水循环利用试验研究,明确了印染废水中富集污染物种类及富集规律,探明了富集污染物对活性污泥微生物功能的影响机理。印染废水循环利用时富集有机物主要由4类物质组成,分别为脂肪醇聚氧乙烯醚、挥发性脂肪酸盐、可溶性微生物代谢产物和染料与助剂中间体。富集的无机离子以钠、氯和硫酸根离子为主。对照实验结果表明,富集污染物中无机离子对微生物功能抑制作用有限,与之相比有机物的富集对活性污泥系统优先产生抑制作用。GC/MS和基于约束距离的冗余分析(db-RDA)表明,染料中间体是导致活性污泥系统功能受到抑制的关键有机物。代谢组学分析显示4个代谢通路受到抑制作用最为显著,分别为苯丙氨酸代谢、酮体合成与降解、丁酸代谢和丙酮酸代谢。feaB、DDC和E2.3.3.10等酶对应的基因下调而导致的酚和萘富集,是活性污泥系统功能受到抑制的主要原因。(2)臭氧气浮技术能有效控制印染废水循环利用初期有机物的富集现象。与传统气浮控制相比,臭氧气浮控制条件下活性污泥系统微生物活性保持时间增大了1.5倍。二级处理水COD、UV254、类芳香蛋白、类色氨酸和蛋白质等有机物指标上升速率分别为1.4mgCOD/L?d,0.018cm-1/d,11.1R.U/d,4.4R.U/d和0.213mg/L?d,比传统气浮控制条件下分别降低了58.6%、53.8%、93.1%、89.1%和25.8%。臭氧气浮对二级处理水中羰基碳和羧基碳的去除较彻底,臭氧气浮出水中苯环碳占比逐渐升高,脂肪碳占比逐渐下降。臭氧气浮有效控制有机物富集的条件下,离子浓度低于5g/L时对微生物功能无显著影响;当离子浓度超过5g/L时,无机离子浓度持续渐增会逐渐抑制活性污泥系统生物功能。宏基因组分析表明,富集离子逐步间断聚糖生物合成与代谢通路、外源生物降解与代谢通路和脂肪代谢通路。乙醛/丁二酸半醛还原酶、醛脱氢酶和hisM酶活性受到无机离子的抑制影响最显著,对应基因数分别下降了69.4%、92.3%和96%。与富集有机物对生物系统的快速抑制作用不同,富集的无机离子对生物系统的抑制呈现慢速抑制的特点。(3)针对无机离子富集规律开发了富集无机离子调控的旁路RO膜分离处理技术,为印染废水循环利用系统稳定运行提供了技术保障。臭氧气浮和旁路膜RO技术相结合,系统出水COD长期保持在50mg/L以下,有机物官能团比例趋于稳定,消除了离子富集现象,提升印染废水重复利用率的同时保证了回用水水质安全。(4)运用水质矩阵理论归一化得到了不同印染工序排水的处理特性,构建了印染废水“分质处理与按质循序利用”的新模式。将印染废水按水质及处理特性分为特种废水、高浓度废水和低浓度废水分类收集、分别处理。特种废水和高浓度废水处理达标排放为目标。低浓度废水处理以回用为目标,生产一般再生水和优质再生水,根据用水要求按质循序多级回用至不同印染工序。该模式的构建为提升印染企业水重复利用率奠定了模式基础。(5)本课题开发的技术应用到印染废水循环利用实际工程,长期运行结果表明,再生水感官指标(色度、透明度和SS)、有机物指标(COD)和盐分指标(TDS、铁和锰)均能稳定达到《纺织染整工业回用水水质标准》(FZ/T01107-2011)的限值要求。将循环利用工程处理出水直接回用于生产,其染色效果与工业给水无显著区别。本论文的研究能有效提升印染废水的循环利用效率,保证了企业的产能增长,为印染废水的可持续循环利用提供了技术范例。