反硝化条件下废水中硝基苯的生物处理研究

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硝基苯(NB)作为一种重要的有机化工原料,被广泛应用于制备苯胺、染料、医药和树脂等。硝基苯具有“三致”作用且会在环境中积累,因此被世界各国列于“环境优先控制有毒有机污染物”名单前列。硝基苯废水中含有大量难以用物化方法去除的硝酸盐,厌氧环境中以硝酸盐作为电子受体去除废水中硝基苯是一种新的生物处理方法。本研究以城市污水厂二沉池所取污泥为启动污泥启动上流式厌氧反应器,运用连续运行反应器的方法,研究降解转化硝基苯的厌氧污泥的驯化和水力停留时间对反应器性能的影响。实验结果显示,通过驯化,反应器获得高效降解硝基苯的厌氧污泥。水力停留时间对反应器出水情况有显著影响,水力停留时间水力停留时间由72h减少到4h,对应硝基苯的降解率均在90%以上,COD去除率显著下降(由94.8%下降到71.5%),苯胺的生成率由60.2%下降到24.8%,苯胺的生成率的下降说明随着HRT的减少,硝基苯的矿化作用减少。为研究硝基苯的反硝化降解效果,实验研究了COD/NO3--N比值对反应器降解硝基苯效果的影响。实验结果发现,硝基苯在反硝化条件下的主要产物是苯胺,硝基苯去除效率随着进水COD/NO3--N比值的减少而降低,当COD/NO3--N比值由20减少到3.3时,硝基苯去除效率则由98.3%下降到78.7%。对比厌氧条件和反硝化条件硝基苯的降解的效果,COD/NO3--N为20时,二者都对硝基苯有很好的降解效果(去除率都在98%以上),COD/NO3--N小于20时,硝基苯的反硝化处理效果不如厌氧处理效果,但是反硝化过程有较低的出水苯胺浓度,硝基苯在反硝化降解过程发生了矿化,减少了有毒物质苯胺的浓度。基质的量对硝基苯共代谢降解有着重要的影响。实验考察不同基质浓度下,硝基苯进水浓度对反应器出水水质的影响。硝基苯进水依次为0、125、250和375mg/L时,NO3--N为250mg/L,葡萄糖为基质,添加不同浓度的葡萄糖-COD,对应的出水水质不同:COD为2500mg/L,对应出水硝基苯的浓度在所有改变基质浓度的情况中最低,硝基苯处理效果最好;COD为1250mg/L,对应出水硝基苯浓度略有上升,生成的苯胺开始被反硝化菌利用,硝基苯还原后得到进一步矿化;COD为750mg/L和COD为250mg/L时,对应出水硝基苯浓度相差不大,但是后者COD降解率非常低(硝基苯冲击浓度为375mg/L时,COD降解率<5%),并且后者出水含有大量的硝酸盐和亚硝酸。
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