導語：多種硝基有機物(wu)降解試(shi)驗探討一文(wen)(wen)來源于網友上傳，不代表(biao)本站觀點，若需要原創文(wen)(wen)章(zhang)可(ke)咨詢客服老師，歡迎參(can)考(kao)。

【摘要】：考慮硝基有機物的高化學毒性及難以生物降解特性，對硝基有機物在污水處理廠生物系統中的降解程度進行試驗分析，研究好氧段和厭氧段對硝基苯及其衍(yan)生(sheng)物(wu)的降解程度(du)。

【關鍵詞】：污水(shui)(shui)處理；厭氧；好(hao)氧；硝基；有(you)機(ji)物；降解；工業廢水(shui)(shui)

硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)應用(yong)(yong)(yong)廣泛，常用(yong)(yong)(yong)于農藥(yao)、醫藥(yao)、染(ran)料(liao)等(deng)化工(gong)(gong)產品(pin)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產[1]。近年來，隨著紡織、印(yin)染(ran)、制(zhi)革等(deng)行業(ye)(ye)的(de)(de)快速(su)發展，含硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)工(gong)(gong)業(ye)(ye)廢水(shui)(shui)逐年增加。硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)具(ju)有(you)(you)高化學(xue)毒性與難以生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)降(jiang)(jiang)(jiang)解特性，其(qi)造成的(de)(de)污(wu)染(ran)具(ju)有(you)(you)持(chi)續性，是水(shui)(shui)體有(you)(you)機(ji)氮類污(wu)染(ran)的(de)(de)標志物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。因對(dui)生(sheng)(sheng)化反應有(you)(you)抑制(zhi)和毒害作用(yong)(yong)(yong)，硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)、鄰二(er)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)、間二(er)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)、間硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氯苯(ben)類化合物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)是我(wo)國(guo)水(shui)(shui)中優(you)先(xian)控制(zhi)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，同時也是被美國(guo)EPA列入水(shui)(shui)環境優(you)先(xian)控制(zhi)名單的(de)(de)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)[2]。隨著污(wu)水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)標準提(ti)高，研究(jiu)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)處理(li)具(ju)有(you)(you)很高的(de)(de)實用(yong)(yong)(yong)價值。目(mu)前硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)廢水(shui)(shui)處理(li)有(you)(you)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)法(fa)、化學(xue)法(fa)、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)法(fa)。污(wu)水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)多(duo)采用(yong)(yong)(yong)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)法(fa)，利用(yong)(yong)(yong)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)對(dui)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)進行降(jiang)(jiang)(jiang)解。為研究(jiu)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)在污(wu)水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)系統(tong)好氧、厭氧條件下的(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)解情況(kuang)(kuang)，本文(wen)利用(yong)(yong)(yong)簡(jian)單的(de)(de)水(shui)(shui)處理(li)裝置，在盡(jin)量降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)處理(li)環節中各種(zhong)其(qi)他工(gong)(gong)藝條件對(dui)試驗(yan)結果(guo)干擾(rao)的(de)(de)前提(ti)下，利用(yong)(yong)(yong)氣相色(se)譜-質(zhi)譜聯用(yong)(yong)(yong)儀（GC-MS）對(dui)水(shui)(shui)體中的(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)、4-硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)甲(jia)苯(ben)、4-硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氯苯(ben)、2，4-二(er)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)甲(jia)苯(ben)、2，4-二(er)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)氯苯(ben)及2，4，6-三硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)甲(jia)苯(ben)共6種(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)進行檢測(ce)，研究(jiu)好氧段和厭氧段對(dui)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)及其(qi)衍(yan)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)解情況(kuang)(kuang)并觀察停留時間對(dui)降(jiang)(jiang)(jiang)解情況(kuang)(kuang)的(de)(de)影響。

1試驗裝置及方法

1.1裝置

試驗(yan)裝置(zhi)主(zhu)體(ti)為50L自帶(dai)3個不同高度取(qu)樣口的圓柱體(ti)有機玻璃反應器(qi)，反應器(qi)可(ke)置(zhi)入氣(qi)體(ti)泵、氣(qi)體(ti)分布器(qi)、曝(pu)氣(qi)頭以及配(pei)套(tao)導(dao)管；打開曝(pu)氣(qi)頭控制曝(pu)氣(qi)量便(bian)可(ke)以模(mo)擬(ni)污水處(chu)理廠好氧工藝(yi)(yi)，去除曝(pu)氣(qi)頭并加蓋便(bian)可(ke)以模(mo)擬(ni)污水處(chu)理廠厭氧工藝(yi)(yi)。

1.2方法

1.2.1硝(xiao)(xiao)基(ji)有(you)機物(wu)GC-MS檢測方(fang)法1）樣(yang)品前處理。將取來的(de)250mL水(shui)(shui)(shui)(shui)樣(yang)加(jia)鹽酸調至(zhi)pH值為4左(zuo)右，置(zhi)入500mL分(fen)液漏斗中，使用25mL純苯(ben)(ben)溶液進行萃(cui)取、搖動放(fang)氣(qi)3～5min，靜置(zhi)分(fen)層10min，棄去(qu)水(shui)(shui)(shui)(shui)相，苯(ben)(ben)萃(cui)取液通過無水(shui)(shui)(shui)(shui)硫酸鈉干燥柱[3]，最后將萃(cui)取液濃(nong)縮至(zhi)2mL。2）色(se)譜(pu)條(tiao)(tiao)件(jian)。載氣(qi)為高純氦氣(qi)(99.999％)，流量(liang)1.2mL/min；進樣(yang)口溫(wen)度(du)為260℃，無分(fen)流進樣(yang)；DB-1701色(se)譜(pu)柱，40℃下保持2min，然后以(yi)10℃/min速(su)度(du)升(sheng)溫(wen)至(zhi)160℃，再(zai)以(yi)20℃/min升(sheng)速(su)度(du)至(zhi)250℃并保持10min[4]。3）質譜(pu)條(tiao)(tiao)件(jian)。GC-MS接口溫(wen)度(du)為280℃，離子(zi)(zi)源溫(wen)度(du)為230℃，電(dian)子(zi)(zi)轟擊源能量(liang)為112×10-19J。1.2.2好氧(yang)(yang)工藝段(duan)降解從某工業(ye)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)污水(shui)(shui)(shui)(shui)處理廠(chang)的(de)好氧(yang)(yang)工藝段(duan)取好氧(yang)(yang)池泥水(shui)(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)物(wu)30L置(zhi)于試驗(yan)(yan)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)，利用氣(qi)泵(beng)、氣(qi)體分(fen)布器及(ji)曝氣(qi)頭(tou)控制試驗(yan)(yan)條(tiao)(tiao)件(jian)，水(shui)(shui)(shui)(shui)體溶氧(yang)(yang)保持在2～2.5mg/L，形成好氧(yang)(yang)條(tiao)(tiao)件(jian)。向試驗(yan)(yan)裝(zhuang)置(zhi)中添加(jia)硝(xiao)(xiao)基(ji)苯(ben)(ben)、4-硝(xiao)(xiao)基(ji)甲苯(ben)(ben)、4-硝(xiao)(xiao)基(ji)氯(lv)苯(ben)(ben)、2，4-二(er)(er)硝(xiao)(xiao)基(ji)甲苯(ben)(ben)、2，4-二(er)(er)硝(xiao)(xiao)基(ji)氯(lv)苯(ben)(ben)及(ji)2，4，6-三(san)硝(xiao)(xiao)基(ji)甲苯(ben)(ben)的(de)標準品，每隔(ge)2h后對裝(zhuang)置(zhi)中的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)進行取樣(yang)檢測。1.2.3厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)工藝段(duan)降解從同一污水(shui)(shui)(shui)(shui)處理廠(chang)的(de)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)工藝段(duan)取厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)池泥水(shui)(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)物(wu)30L置(zhi)于試驗(yan)(yan)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)，撤去(qu)氣(qi)泵(beng)、氣(qi)體分(fen)布器及(ji)曝氣(qi)頭(tou)并加(jia)蓋，水(shui)(shui)(shui)(shui)體溶氧(yang)(yang)控制在0.1mg/L以(yi)下，形成厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)環境。加(jia)入6種(zhong)硝(xiao)(xiao)基(ji)有(you)機物(wu)的(de)標準品，每隔(ge)2h對裝(zhuang)置(zhi)中的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)進行取樣(yang)檢測并且將反(fan)應時間延長至(zhi)24h。

2結果分析

2.1好氧(yang)段檢測結果

對(dui)(dui)6種硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)機(ji)物進(jin)行檢測，前2h降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)效(xiao)果較為明顯，隨著(zhu)處(chu)理時(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)增加，雖也有(you)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)，但(dan)濃(nong)度變化(hua)(hua)已不大。見圖(tu)2.通常認為，好(hao)氧(yang)(yang)條件下(xia)，硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)機(ji)物的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)是由單或雙加氧(yang)(yang)酶(mei)作(zuo)(zuo)用脫除(chu)苯(ben)(ben)環(huan)(huan)上的(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)從而形成相應(ying)的(de)(de)(de)多元酚，再經由加氧(yang)(yang)酶(mei)的(de)(de)(de)聯合作(zuo)(zuo)進(jin)行開(kai)環(huan)(huan)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)[5]。試(shi)驗污水處(chu)理廠長期接收富(fu)含硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)機(ji)物的(de)(de)(de)廢(fei)水，對(dui)(dui)污泥(ni)中(zhong)的(de)(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)物產(chan)生(sheng)了(le)(le)一定馴化(hua)(hua)作(zuo)(zuo)用。在(zai)(zai)好(hao)氧(yang)(yang)條件下(xia)，表現出良好(hao)的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)性(xing)能，2h降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)速(su)率快(kuai)；除(chu)了(le)(le)污泥(ni)的(de)(de)(de)物理吸(xi)附作(zuo)(zuo)用外，污泥(ni)中(zhong)菌膠團中(zhong)活(huo)性(xing)菌體(ti)所占的(de)(de)(de)比例較高(gao)且具(ju)有(you)較高(gao)的(de)(de)(de)代謝活(huo)性(xing)。此后降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)速(su)率減緩，4～6h之間(jian)(jian)變化(hua)(hua)很(hen)小(xiao)，有(you)文獻[6]表明初始濃(nong)度為20mg/L的(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)(ben)利(li)用JS765菌株(zhu)可在(zai)(zai)2h內完全礦化(hua)(hua)硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)(ben)，同時(shi)(shi)其釋放出的(de)(de)(de)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽還能作(zuo)(zuo)為好(hao)氧(yang)(yang)微(wei)(wei)生(sheng)物的(de)(de)(de)氮源，但(dan)因(yin)硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)苯(ben)(ben)苯(ben)(ben)環(huan)(huan)上的(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)是強吸(xi)電子基(ji)(ji)(ji)(ji)團，失(shi)去硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)就降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)低了(le)(le)苯(ben)(ben)環(huan)(huan)了(le)(le)上電子密度，使得親電子性(xing)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)酶(mei)靠近(jin)變得困難，導(dao)致好(hao)氧(yang)(yang)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)解(jie)速(su)率下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)。因(yin)此對(dui)(dui)富(fu)含硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)(ji)(ji)(ji)有(you)機(ji)物的(de)(de)(de)廢(fei)水好(hao)氧(yang)(yang)段停留時(shi)(shi)間(jian)(jian)可控制在(zai)(zai)2h左右。

2.2厭氧段(duan)檢測結果(guo)

對(dui)(dui)6種硝基(ji)(ji)有機(ji)物(wu)進行檢測，前(qian)2～4h對(dui)(dui)目標物(wu)的(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)效(xiao)(xiao)果較為明(ming)(ming)(ming)顯，6h后濃度(du)雖有所(suo)降(jiang)(jiang)低，但變化幅度(du)已(yi)不(bu)大。由于苯(ben)環容易發生親電(dian)取代反(fan)應(ying)，因(yin)此微生物(wu)在厭(yan)氧條件下對(dui)(dui)苯(ben)環進行親核還(huan)原(yuan)反(fan)應(ying)并(bing)通過(guo)還(huan)原(yuan)酶的(de)作(zuo)用，把硝基(ji)(ji)還(huan)原(yuan)成亞硝基(ji)(ji)、羥氨基(ji)(ji)和氨基(ji)(ji)[6]。2h左(zuo)右(you)，在吸附和微生物(wu)的(de)共(gong)同作(zuo)用下[7]硝基(ji)(ji)有機(ji)物(wu)的(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)效(xiao)(xiao)果較好，濃度(du)明(ming)(ming)(ming)顯下降(jiang)(jiang)，應(ying)是在初期細胞能夠(gou)合成較高水平(ping)的(de)酶對(dui)(dui)目標物(wu)進行消化、降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)；但隨著時間推(tui)移(yi)，菌體自身代謝(xie)(xie)，活性逐漸減(jian)低，內源(yuan)消耗(hao)作(zuo)用增強且代謝(xie)(xie)過(guo)程(cheng)中自身也(ye)積累了一(yi)定的(de)有毒物(wu)質，使其對(dui)(dui)硝基(ji)(ji)有機(ji)物(wu)的(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)能力明(ming)(ming)(ming)顯下降(jiang)(jiang)，繼續延長處(chu)理時間降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)效(xiao)(xiao)果也(ye)不(bu)明(ming)(ming)(ming)顯。因(yin)此在厭(yan)氧段的(de)停(ting)留時間也(ye)宜控制在2h左(zuo)右(you)。

2.3采用最終降解率來(lai)表示降解情況(kuang)

根據降(jiang)解率(lv)=（加藥后濃(nong)(nong)度(du)(du)-最終取樣濃(nong)(nong)度(du)(du)）/加藥后濃(nong)(nong)度(du)(du)來計算降(jiang)解率(lv)，見(jian)表1。從表1可以(yi)看出，好氧池(chi)及厭(yan)氧池(chi)對6種硝基有機物都有一定的降(jiang)解消(xiao)耗(hao)能力且(qie)在一定處理負荷條(tiao)件下，最終降(jiang)解率(lv)都可達(da)到40%以(yi)上；結構(gou)相對簡單的物質(zhi)較復雜物質(zhi)更(geng)容(rong)易被降(jiang)解。

3結論

硝(xiao)基(ji)(ji)苯(ben)(ben)(ben)、4-硝(xiao)基(ji)(ji)甲苯(ben)(ben)(ben)、4-硝(xiao)基(ji)(ji)氯苯(ben)(ben)(ben)、2，4-二硝(xiao)基(ji)(ji)甲苯(ben)(ben)(ben)、2，4-二硝(xiao)基(ji)(ji)氯苯(ben)(ben)(ben)及(ji)2，4，6-三硝(xiao)基(ji)(ji)甲苯(ben)(ben)(ben)這6種硝(xiao)基(ji)(ji)有(you)機物在好氧(yang)和厭氧(yang)條件(jian)下都有(you)較(jiao)好的降解(jie)性能；硝(xiao)基(ji)(ji)苯(ben)(ben)(ben)可以在厭氧(yang)微生(sheng)物的作用下還原(yuan)為(wei)較(jiao)易好氧(yang)降解(jie)的苯(ben)(ben)(ben)胺，可采用厭氧(yang)-好氧(yang)聯(lian)合的工藝(yi)進一步降解(jie)效率。

參考文獻：

[1]趙玨，傅大放，曾蘇.硝基芳香烴廢水處(chu)理技術研究(jiu)進(jin)展(zhan)[J].環(huan)境污染治理技術與設備，2002，（5）：31-35.

[2]賁岳(yue).生(sheng)物法對水中兩(liang)種(zhong)硝基化合物的(de)去除效能及機理(li)研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2009.

[3]國家環(huan)境保護總局，水(shui)和(he)廢水(shui)監(jian)測分析方法(fa)編委會(hui).水(shui)和(he)廢水(shui)監(jian)測分析方法(fa)[M].4版(ban).北京：中(zhong)國環(huan)境科學(xue)出版(ban)社，2002.

[4]趙(zhao)大傳，王偉.黃(huang)河水(shui)中(zhong)有機物(wu)的(de)分析及去除規(gui)律的(de)研究[J].山(shan)東建筑(zhu)大學學報，2008，（4）：320-326+360.

[5]尹萍，楊彥希.微生物降解硝基(ji)芳香(xiang)烴及其在環境(jing)保護中(zhong)的應用[J].環境(jing)科(ke)學，1998，（6）：80-84.

[6]胡翔.硝(xiao)基苯(ben)厭氧(yang)生物降解(jie)特性及(ji)厭氧(yang)/好氧(yang)聯合處理硝(xiao)基苯(ben)廢(fei)水(shui)研究[D]長(chang)沙：湖南大學，2007.

[7]任源，李湛江，吳超飛(fei)，等.硝基苯(ben)廢水(shui)的厭氧(yang)-好氧(yang)基本實驗與工藝理論分析[J].應用與環境微生物學報，1999，（S1）：14-17.

作者：王(wang)瀚(han)卿(qing) 劉(liu)鵬 單(dan)位：天津創業環保集團股份有(you)限公司