摘要：测定了腈纶、丙烯腈生产过程排出的含腈废水的可生物降解性,考察了共基质对含腈废水生化处理的作用,试验了酸化水解-活性污泥-接触氧化联合工艺处理腈纶、丙烯腈混合含腈废水的效果。
关键词：腈纶污水；生化处理工艺；污染物转化
引言
腈纶生产废水、丙烯腈生产废水属于典型的含腈废水，废水中主要含有低聚物聚丙烯腈（PAN）、SCN-和CN-等。其中，低聚物不易被生物降解，而CN-具有生物毒性，故需经处理后才能排放。目前，大多数含腈废水的处理效果不佳，有些企业将含腈废水直接排入综合污水处理场，对微生物处理工艺造成了较大冲击。如某石化企业将腈纶生产废水、丙烯腈生产废水等后排入其腈纶污水处理厂，处理出水COD高达300mg/L，无法满足排放要求。此外，由于腈纶生产过程时有波动，导致废水的产生量及污染物浓度不稳定，对现有处理工艺也造成严重影响。因此，该腈纶污水处理厂面临迫切的升级改造需求。
1试验部分
1.1水样来源
污水处理厂工艺流程分别从调节池、一沉池、二沉池3个地点取样，所得水样分别称为进水、一级生化出水、二级生化出水。
1.2分析方法
1.2.1水质分析
采用COD测定仪（DR/2400型，美国哈希公司）测定COD；采用TOC测定仪（TOC-VE型，日本岛津公司）测定TOC；采用BOD测定仪（BODTrak型，美国哈希公司）测定BOD5；采用紫外-可见分光光度计（U-3010型，日本日立公司）测定NH3-N和TN的含量；采用离子色谱仪（ICS-2000型，美国戴安公司）测定NO2-N和NO3-N的含量；利用硝酸银滴定法测定CN-含量。
1.2.2有机物特性分析
采用紫外-可见分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪（ThermoNicoletiS10型，美国赛默飞世尔科技公司）、高效液相色谱仪（Ultimate3000型，美国赛默飞世尔科技公司）和荧光分光光度计（F-4600型，日本日立公司）对有机物特性进行分析。
以聚苯乙烯磺酸钠（PSS）（15650，6400，4600，1370Da）和丙酮（58Da）（美国聚合物标准品公司）为分子量标准品，通过凝胶液相色谱系统（日本日立公司，TSKgelG3000PWXL型色谱柱）测定溶解性有机物（DOM）的重均分子量（Mw）和数均分子量（Mn），计算Mw/Mn。
2结果
2.1 COD、TOC与BOD5去除分析
对进水、一级生化出水和二级生化出水分别进行了COD、TOC和BOD5分析，可以看出，进水COD、TOC和BOD5分别为432.85，140.40，84.50mg/L，BOD5/COD为0.20，具有一定的可生化性。经一级生化处理后，废水中的COD、TOC和BOD5分别降至211.60，95.40，1.60mg/L，去除率分别为51.1%、32.1%和98.1%，污泥回流（回流比100%~200%）在一定程度上降低了一级生化池的污染负荷，提高了活性污泥浓度，从而改善了处理效果。一级生化出水的BOD5/COD为0.01，可生化性很差，导致二级生化处理对COD和TOC的去除没有贡献，出水COD和TOC分别为211.55mg/L和96.90mg/L，显著高于GB8978—1996《污水综合排放标准》中的一级排放标准要求，无法达标外排。
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2.2有机污染物特性分析
由于DOM是COD的主要组成，因此主要考察了经0.45μm过滤后DOM的特性。
2.2.1 UV-Vis分析
分别对进水、一级生化出水和二级生化出水的DOM进行紫外-可见扫描，其谱图可以看出，DOM在紫外区具有较强的吸收，而在可见区吸收较弱。进水在230~280nm范围内吸光度偏高，但在280~340nm内吸光度又显著低于一级生化出水和二级生化出水。由于腈纶污水中污染物的不饱和结构较多，“π-π”电子跃迁显著，故在230~280nm处有明显吸收；生化处理过程中物质降解，氨化作用突出，官能团发生改变，导致出现新的吸收峰或吸收峰红移。
2.2.2 3D-EEM分析
炼化污水中的DOM结构复杂，含有各种低能量“π-π”电子跃迁的芳香结构或共轭生色团以及不饱和脂肪链，表现出一定的荧光特性。天然环境和污水中各DOM的λex/λem荧光峰所代表的特征物质类型可表示如下：类腐殖酸荧光峰ClassI（λex350~440nm，λem430~510nm）；可见光区类富里酸荧光峰ClassⅡ（λex310~360nm，λem370~450nm）；紫外区类富里酸荧光峰ClassⅢ（λex200~250nm，λem380~540nm）；溶解性微生物代谢产物ClassⅣ（λex250~320nm，λem280~380nm）；类蛋白荧光峰ClassV（λex240~270nm，λem370~440nm）。对进水、一级生化出水和二级生化出水中的DOM进行3D-EEM测定，得到等高线图，其荧光峰的位置以及荧光强度（IF）。可以看出，进水DOM主要有两类特征荧光吸收峰，分别在311/370nm和245/370nm处，代表可见光区类富里酸荧光峰和含氮的类蛋白质类荧光蜂，这表明进水中含有一定量的不饱和大分子结构物质和含氮有机物。经生化处理后，311/370nm处的峰强减弱，且位置发生红移，而245/370nm处的特征峰则消失，取而代之的是在365/436nm、245/434nm和229/302nm处呈现出较强的荧光峰，分别代表类腐殖酸荧光峰、紫外区类富里酸荧光峰和溶解性微生物代谢产物。进水中类蛋白质荧光峰消失表明含氮的腈类物质发生了氨化反应，大部分有机氮转变为无机氮和胺基；大分子的可见光区类富里酸荧光峰强度减弱，是因为经生化反应后部分此类物质的结构向类腐殖酸荧光物质、紫外区类富里酸荧光物质转化，这也是生化出水在280~340nm紫外吸光度显著高于进水的原因。此外，生化反应是微生物降解有机物的过程，必然导致溶解性微生物代谢产物浓度增加。
结语
a）该腈纶污水处理厂工艺流程较长，进水具有一定的可生化性，经水解酸化—纯氧曝气一级生化处理后，COD去除率达51.1%，但出水可生化性很差，再利用接触氧化二级生化处理无法降解有机物，出水COD仍高于200mg/L，工艺流程需要优化改造。
b）进水中有机物的重均分子量较大，分子量分布范围较广，经生化处理后，重均分子量降低，含—CN的大分子逐渐降解为较小的分子，且可见光区类富里酸荧光物质向类腐殖酸荧光物质、紫外区类富里酸荧光物质转化，紫外吸光度有所升高，同时生化出水中新增溶解性微生物代谢产物。
c）腈纶污水在一级生化处理过程中氨化作用显著，大部分含腈类有机氮转变为无机氮和部分有机胺，但生化出水C/N远低于20，几乎没有可生化性，接触氧化二级生化处理效果不佳。因此，应强化预处理工艺，建议在一级生化工艺后增加高级氧化工艺段，改善污水的可生化性，再进入接触氧化池进行深度生化作用。
参考文献
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[3]欧阳丽,等.我国腈纶废水生化法处理进展[J].工业水处理,2001，（9）:21.
论文作者:曹志
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第14期
论文发表时间:2019/9/10
标签：生化论文; 荧光论文; 腈纶论文; 废水论文; 有机物论文; 污水论文; 物质论文; 《工程管理前沿》2019年第14期论文;