焦化废水中几种含氮杂环化合物缺氧降解机理

收稿日期:2000-07-04基金项目:污染控制与资源化研究国家重点实验室开放基金资助项目作者简介:李咏梅(1968-),女,河北张家口人,讲师,工学博士.焦化废水中几种含氮杂环化合物缺氧降解机理李咏梅,顾国维,赵建夫(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092)摘要:对焦化废水中几种主要的含氮杂环有机物(吡啶、吲哚、喹啉、异喹啉、2Ο甲基喹啉)在缺氧条件下的降解试验研究结果表明,几种受试物质在缺氧条件下均可降解,其中吡啶的降解速度远大于其余四种物质.有机物定量结构-生物降解性关系(QSBR)研究表明缺氧条件下上述物质的反硝化速率常数与分子连接性指数1Xv之间有较好的相关性.关键词:含氮杂环有机物;缺氧;有机物定量结构Ο生物降解性关系;分子连接性指数1Xv中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:0253-374X(2001)06-0720-04StudyonAnoxicBiodegradationMechanismofSeveralNitrogenHeterocyclicCompoundsinCoalCokingWastewaterLIYong2mei,GUGuo2wei,ZHAOJian2fu(StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourcesReuseResearch,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Anoxicbiodegradationbatchexperimentswereconductedtoinvestigatethebiodegradationpropertiesofseveraltypicalnitrogenheterocycliccompounds(pyridine,indole,quinoline,isoquinoline,22methylquinoline)incoalcokingwastewater.Theresultsshowedthatallthesecompoundscanbedegradedinanoxiccondition,anddegradationrateofpyridineisfarfasterthanothers.QSBRstudiesoftheabovefivenitrogenheterocycliccompoundsinanoxicconditionshowthatdenitrificationrateiscorrelatedwellwithmolecularconnectivityindices1Xv.Keywords:nitrogenheterocycliccompounds;anoxic;quantitativestructure2biodegradabilityrelationships;molecularconnectivityindices1Xv焦化废水中含有大量有毒难降解的有机物,如酚类、杂环芳烃、多环芳烃等[1～3].目前,在焦化废水的生物处理中,缺氧是必不可少的一个环节[4,5].在缺氧条件下,反硝化菌可以利用有机碳源作为反硝化过程的电子供体,而以硝酸氮(NO-32N)或亚硝酸氮(NO-22N)作为电子受体进行厌氧呼吸,因此,反硝化过程可同时达到去碳和脱氮的目的.本文选取焦化废水中几种典型的含氮杂环有机物:吡啶、吲哚、喹啉、异喹啉、2Ο甲基喹啉,对其进行缺氧条件下的间歇试验,并对缺氧条件下的反硝化反应进行了有机物定量结构Ο生物降解性关系(quantitativestructure2biodegradabilityrelationships,QSBR)研究和机理探讨.1材料与方法配制一定质量浓度的含氮杂环化合物水溶液,在配制水溶液时加入NaNO3,其质量浓度是根据作者用厌氧酸化Ο缺氧Ο好氧(A12A22O)生化系统处理上海焦化厂废水时缺氧段进水中m(COD)与硝态氮m(NO-x2N)的比例(约为3∶1)来配制的[4].由于用于试验的五种杂环化合物每100mg·L-1所相当的ρ(COD)几乎都为第29卷第6期2001年6月同济大学学报JOURNALOFTONGJIUNIVERSITYVol.29No.6Jun.2001300mg·L-1左右,因此在配制溶液时,都以杂环化合物质量浓度比NO-3ΟN质量浓度为1∶1的标准来进行.试验用污泥取自A12A22O连续流生化系统的缺氧段.污泥经自来水清洗、离心去除上清液后,重新置于营养储备液中,混匀作为备用.该备用液的挥发性悬浮污泥(MLVSS)的质量浓度为20g·L-1.在500ml锥形瓶中,加入上述备用污泥150ml,含氮杂环化合物的配水溶液350ml,锥形瓶中混合液的MLVSS质量浓度控制在6g