硝基苯类废水处理研究进展_续前_武坤

化学推进剂与高分子材料ChemicalPropellants&PolymericMaterials2010年第8卷第4期·24·(续2010年第3期第37页)3生物法国内外学者对于生物法降解硝基苯废水进行了大量研究，其中国外研究比较注重降解机理，对微生物的生长条件及工业化应用报道极少；而国内学者大都通过驯化活性污泥来降解硝基苯，依照处理效果对微生物进行一些鉴定，确定其最佳生长条件。人们普遍认为，生物降解硝基苯类化合物主要有加氧酶激发代谢[29]、硝基还原酶激发代谢[30]和通过形成迈森海默络合物中间体的芳环还原酶激发代谢[31]3种代谢方式。3.1好氧生物法处理技术通常认为硝基苯类化合物难于好氧生物降解，其原因是.NO2的吸电子性使苯环上的电子云密度下降，从而使氧化酶的亲电子攻击受阻[32]，这样导致硝基苯类化合物的好氧降解速率很慢，难于被好氧微生物降解。Spain[33]认为硝基苯类化合物的好氧生物降解主要有4种不同的途径：①通过单加氧酶催化消去反应去除硝基转化为亚硝酸根[34]；②通过双加氧酶催化先在芳环上插入2个羟基，接着以亚硝酸盐形式去除硝基，最后开环裂解[29]；③将硝基苯类化合物部分还原为羟胺类化合物，接着重排或水解消去胺基[35]；④部分还原芳环形成迈森海默络合物，接着去除硝基转化为亚硝酸根[31]。Freedman等人[36]采用生物接触氧化工艺处理位于美国弗吉尼亚州的雷德福陆军弹药厂生产的废水，该废水中含有物质的量浓度约为0.55mmol/L的2,4-二硝基甲苯(DNT)和质量浓度为600mg/L的乙醇。研究采用好氧生物法处理质量浓度为84~100mg/L的DNT、4-胺基-2-硝基甲苯(4A2NT)、2-胺基-4-硝基甲苯(2A4NT)、2,4-二胺基甲苯(DAT)4种废水，或加入600mg/L的乙醇后再处理，处理后水样利用HPLC(高效液相色谱)测定。所得结果表明：当废水中仅含有DNT、2A4NT或4A2NT一种污染物时，每种污染物计量释放出亚硝酸盐，表明污染物被完全转化；但DNT废水在乙醇存在的情况下，仅59%的氮转化为亚硝酸盐，这表明在苯环开环前有物质的量分数为82%的DNT被转化为2A4NT或4A2NT。该报道证明了研究污染物生物降解路径的重要性，尤其在有共存物存在的条件下，对于生物处理污染物的机理研究有重要意义。Majumder等人[37]利用好氧混合反应器进行硝基苯废水处理研究，并优化了试验条件。反应器稳定运行后，加入90mg/L的硝基苯、营养盐和微量元素，处理后出水ρ(硝基苯)＜2mg/L。在停留时间为29.55h、n(C):n(N)为100:20、m(基质):m(共基质)为1:33时，处理效果最佳，此时硝基苯去除率和COD去除率分别为97.93%、95.83%。好氧法处理硝基苯类污染物虽然处理效果较好，但进水硝基苯浓度一般比较低，并且降解速率很慢，很难满足工业废水处理要求；另外，在好氧处理硝基苯类化合物的过程中，硝基苯类化合物挥发性很强，极易造成二次污染，在某些情况下，硝基苯在好氧降解时还可能生成毒性更大、几乎不能降解的最终产物。3.2厌氧生物法处理技术硝基苯主要是通过厌氧微生物降解的。硝基苯苯环由于硝基的作用而带上正电荷，使得亲核反应更为容易。在厌氧条件下，硝基苯可通过一系列的电子得失和质子化，从而被还原为相应的苯胺。其还原产物包括：亚硝基化合物、偶氮苯、氢化偶氮苯及苯胺等。Spain[33]认为硝基苯类化合物的厌氧生物降解硝基苯类废水处理研究进展(续前)武坤，王亚兵，王莉萍，周小虹，曹国平，周武超(黎明化工研究院，河南洛阳471000)中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1672-2191(2010)04-0024-06收稿日期:2010-03-10作者简介:武坤(1982-)，男，硕士，助理工程师，主要从事水处理技术方面的研究。电子信箱:wukun369@yahoo.com.cn武坤等·硝基苯类废水处理研究进展(续前)·25·主要也有4种不同的途径：①一些好氧微生物可通过向二硝基苯类化合物或三硝基苯类化合物加氢还原形成H-迈森海默络合物的中间产物，然后重新芳香化去除亚硝酸盐；②单加氧酶可通过向硝基苯酚上加入氧原子的方法，使其脱去硝基；③双加氧酶可通过向硝基苯类化合物的芳环上插入2个羟基，从而脱去芳环上的硝基；④先将硝基苯、4-硝基甲苯、4-硝基苯甲酸上的硝基还原成相应的羟胺，然后羟胺进行酶催化重组成相应的羟基芳香化合物，最后羟基芳香化合物开环裂解矿化。Brian等人[38]采用上流式厌氧生物反应器(UASB)处理位于新西兰ShellNederlandChemie的化学工业废水。选用3个UASB反应器(R1，R2，R3)，分别处理300mg/L的2-硝基酚、260mg/L的4-硝