焦化废水中几种含氮杂环有机物在A1-A2-O系统中的降解特性研究

在对焦化废水中有机物在A1－A2－O生物膜系统中降解转化规律进行分析的基础上，选取焦化废水中6种主要的含氮杂环化合物，吡啶，吲哚，喹啉，异喹啉，8－羟基喹啉，与苯酚共同配制成溶液，在A1－A2－O生物膜系统中运行，结果表明上述几种含氮杂环有机物在A1－A2－O 都可得到较完全的去除，它们在厌氧段的降解速率从大到小依次为，吲哚＞2－甲基喹啉＞8－羟基喹啉＞异喹啉＞喹啉＞吡啶。在厌氧条件下，吲哚和喹啉存在拮抗作用，而吡啶对喹啉有协同作用，啉啶的加入有利于改善由喹啉和吲哚之间产生的拮抗作用。     

焦化废水中有机物在A1-A2-O系统各段的降解与转化

在厌氧酸化－缺氧－好氧（A1－A2－O）生物膜系统小试装置中处理焦化废水，以探讨有机物在各阶段的降解与转化情况。通过UV吸收光谱及GC／MS分析发现，上海焦化厂废水中的有机组分主要为：甲酚、苯酚、二甲酚等酚类化合物，及以喹啉、吲哚为代表的含氮杂环化合物，约占有机物总量的90％。经A1－A2－O生物膜系统处理后，大部分有毒有害难降解有机物得到了降解和转化。厌氧段中原有物质浓度的增加和新物质的生成，是厌氧酸化使部分有机物降解产生中间产物而造成；缺氧段使大部分有机物被完全降解或转化，还产生一些新的简单有机物，如卤代烃、酯类、醛类等；经好氧段反应后，有机物进一步降解和转化，部分被完全去除，在降解转化过程中又产生了一些中间产物和衍生物，如苯酚、羟基喹啉等。     

含氮杂环化合物在厌氧和缺氧条件下的降解研究

选取5种含氮杂环化合物吡啶，吲哚、喹啉、异喹啉，2－甲基喹啉，研究了它们在厌氧和缺氧条件下的降解情况，结果表明，上述5种化合物在厌氧条件下的降解从易到难依次为：吲哚＞异喹啉≈喹啉＞吡啶＞2－甲基喹啉，在缺氧条件下的降解从易到难依次排列为：吡啶＞吲哚＞喹啉＞2－甲基喹啉＞异喹啉。实验比较，说明5种化合物在缺氧条件下都比在厌氧条件下容易降解，特别是吡啶，其降解速率有很大提高。     

生物流化床A/O2工艺处理焦化废水过程中有机组分的GC/MS分析

在自行设计的2000m3·d-1规模的生物流化床A/O2工艺中,以实际焦化废水为研究对象,采用GC/MS法分析各单元工艺的有机物组分,解析了污染物的降解规律.结果发现,焦化废水中酚类物质占有机物总量的90%以上;厌氧阶段对废水COD的去除率为10%～15%,主要为大分子复杂有机物分解为有机酸、有机醇类,此过程使废水BOD/COD值由0.30提高到0.45;一级好氧阶段可去除大部分的酚、胺、喹啉、吡啶、呋喃、吲哚、萘等组分,COD的去除率达到65%～70%;二级好氧阶段的COD去除率为40%～50%.间甲苯酚、哌嗪、哌啶、长链烃类、苯类等在生物处理出水中可被检出,属于难降解成分,有必要对其进行深度处理.采用TTC脱氢酶法测试了不同工艺段废水对酶活的影响,在相同的TOC浓度时,厌氧出水和一级好氧出水的酶活达26～29μg·h-1,滤池出水的酶活为几个工艺段水质的最低值7.02μg·h-1,显示其中可被微生物利用的有机物急剧减少.     

两阶段生物系统处理酵母废水有机物的变化特征

目前酵母废水主要采用两阶段(厌氧-好氧)生物处理工艺。利用紫外扫描(UV)、渗透凝胶色谱(GPC)、气相色谱-质谱(GC-MS)等方法对一典型酵母企业生产废水生物处理系统各阶段废水中溶解性有机物的紫外吸收、分子量分布及化学组成等特性进行了分析。分析发现酵母废水中大部分有机物能在厌、好氧两阶段被降解去除,有些厌氧阶段不能去除的有机物可以在好氧阶段去除,同时,在生物处理过程中还产生了微生物代谢产物-新的化合物。生物系统中难以去除的有机物主要是酵母废水中难以降解的有机物以及生物系统中产生的微生物代谢产物等。难以降解的有机物主要有4类:烃类、邻苯二甲酸酯类、多环芳烃类、杂环类。微生物代谢产物或生物系统降解中间产物主要有:卤代产物、杂环醇类、硅代产物等。     

焦化废水原水中有机污染物的活性炭吸附过程解析

以焦化废水原水作为研究对象,采用粉末活性炭作为吸附剂,考察活性炭投加量、温度、pH及反应时间对废水中主要有机污染物去除的影响规律,结合UV-Vis吸收光谱及GC/MS对吸附过程中有机物组分的变化进行定性和半定量分析.结果表明,在最佳反应条件即活性炭投加量6g·L-1,温度30, pH=9,反应时间20min的情况下处理废水有机物去除率大于70%,原水中检测出的56种有机物中的45种被去除,如长链烷烃、多环芳香族及氮杂环化合物等的浓度降至检测限以下,剩余的11种有机物中苯胺、苯酚、吲哚、乙酸-2-甲基苯酯的去除率分别达到63.5%、42.6%、88.1%、28.1%,甲苯酚(邻、间)和二甲苯酚(5种)去除率在70%和85%以上.结果分析表明,多组分有机污染物共存体系的焦化废水活性炭吸附过程中,多环芳香族和氮杂环等弱极性且-ΔG°较大的大分子有机物优先被吸附且吸附容量大,构成了快速吸附过程;而苯胺、苯酚等强极性且-ΔG0较小的小分子单苯环有机物则表现为弱吸附过程.     

焦化废水外排水的TiO2光催化氧化深度处理及有机物组分分析

采用TiO₂光催化氧化法对焦化废水外排水进行深度处理,考察反应时间,TiO₂投加量及废水初始pH对TOC降解的影响,通过GC/MS技术对处理前后废水中的有机物组分进行定性分析,解析废水在TiO₂光催化氧化过程中有机物的降解规律. 结果表明:在反应时间为3 h,TiO₂投加量为4 g/L,以及不调节废水pH的条件下,焦化废水外排水经TiO₂光催化氧化深度处理后TOC的去除率为53.40%,有机物种类由66种降为23种;TiO₂光催化氧化法对除多环芳烃外的其他有机物均有较好的去除效果;不同种类有机物在TiO₂光催化氧化过程中的降解速率为石油烃>醇、酸、醛等有机物>酚>苯系物>含氮杂环有机物>多环芳烃.      

微气泡臭氧催化氧化-生化耦合处理难降解含氮杂环芳烃

采用微气泡臭氧催化氧化-生化耦合工艺对煤化工废水生化出水进行深度处理,考查了污染物去除性能,并分析了处理过程中含氮杂环芳烃类污染物降解和废水可生化性变化.结果表明,微气泡臭氧催化氧化对煤化工废水生化出水COD平均去除率和去除负荷分别为26.4%和1.46kg/(m~3·d),并将废水BOD5/COD值由0.038提高至0.30,从而改善后续生化处理COD去除性能,使得COD总去除率达到62.4%,显著优于单独生化处理.微气泡臭氧催化氧化降解含氮杂环芳烃后释放氨氮,其在后续生化处理中被有效去除.此外,耦合处理对废水UV_(254)的总去除率可达68.9%.对耦合处理过程中废水GC-MS、紫外-可见吸收光谱和三维荧光光谱进行分析,结果表明,含氮杂环芳烃是煤化工废水生化出水中主要难降解污染物.同时证实微气泡臭氧催化氧化可有效降解去除含氮杂环芳烃,生成小分子有机物,提高废水可生化性.     

焦化废水中几种难降解有机物的厌氧生物降解特性

在试验室条件下,采用厌氧间歇试验,分别研究了焦化废水中几种有代表性的难降解有机物——喹啉、吲哚、吡啶、联苯的厌氧生物降解特性.文中突出了以厌氧预处理改善焦化废水中难降解有机物生物降解性的工程实用背景,对这四种有机物的厌氧处理的动力学特性、共基质作用、厌氧处理下去除效果的改善等,进行了较为深入的研究.     

活性污泥法处理焦化废水COD不达标原因分析

采用GC/MS对国内某焦化厂的主要工艺废水及生化外排水中的有机污染物进行了系统检测,分析了各主要工艺废水及生化外排水中有机污染物的组成。结果表明,造成外排水COD不达标的主要原因是由于废水中含有难降解的含氮杂环类和多环芳烃类有机物。这两类有机物主要来自焦油和苯回收精制工艺过程中产生的废水,占生化外排水中所有有机物提供的总COD的72.64%。若对这几种废水进行单独处理则可保证生化外排废水COD达标。     

焦化废水A/O2和A/O/H/O处理工艺中多环芳烃的削减行为分析

多环芳烃(PAHs)是焦化废水的特征污染物,不同的焦化废水处理工艺会影响其归趋行为与削减量.基于此,本文追踪了焦化废水厌氧/好氧/好氧(A/O~2)和厌氧/好氧/水解/好氧(A/O/H/O)处理工艺中PAHs的分布行为,使用气质联用色谱(GC-MS)检测并分析了两种工艺中各单元反应器内废水及污泥样品的PAHs浓度,通过通量衡算,评估工艺系统处理效果的差异性.结果表明,两种工艺的前置A厌氧池对PAHs的削减不明显,PAHs在A池富集的浓度远高于O池及H池,低环PAHs经水相从A池进到O池后得到有效降解,高环PAHs则大部分富集于污泥相中,风险比较大,应该区别处理;A/O/H/O工艺对低环的PAHs生物削减率略高于A/O~2工艺,对4环以上的PAHs,A/O/H/O则表现出更明显的降解有效性,理解为A/O/H/O工艺的H池促进了大分子有机物的水解,对PAHs具有针对性.综合研究结果认为,A/O/H/O工艺表现出比A/O~2更明显的降解PAHs的优势.     

喹啉降解菌Rhodococcus sp.QL2的分离鉴定及降解特性

从某焦化厂生物处理系统的活性污泥中驯化、分离出1株能以喹啉为唯一碳、氮、能源生长代谢的菌株QL2.经过对其形态特征、生理生化特征和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为红球菌属 (Rhodococcus sp.).研究表明,菌株QL2利用喹啉生长的适宜温度为35～42℃,培养基初始pH为8～9,摇床转速为150　r/min.外加氮源能促进菌株的生长,其中无机氮比有机氮、铵态氮比硝态氮更利于细菌的生长.在喹啉初始浓度为60～680　mg/L范围内菌株QL2降解喹啉符合零级动力学方程.喹啉初始浓度为150　mg/L时在8　h内完全降解,TOC去除率14 h内可达到70%.降解过程中产生有颜色的物质,且杂环上的氮原子以氨氮的形式被释放.通过HPLC及GC/MS分析出喹啉降解过程中的主要中间产物为2-羟基喹啉.该菌底物利用范围广,能降解苯酚、萘、吡啶等多种芳香族化合物.     

螯合技术深度处理焦化废水

分别采用普通氧化混凝法以及螯合技术综合法对某钢铁集团公司焦化厂焦化废水生化处理后出水进行深度处理。使用气相色谱-质谱(GC-MS)联用仪检测分析了生化处理废水以及两种深度处理技术处理后废水的有机污染物组成。研究结果表明,该螯合技术比普通氧化混凝技术更有效地去除焦化废水中大量的含氨氮、酚、氰、吡啶、硫化物、喹啉等有毒有害的有机污染物,特别是一些无法被氧化降解的杂环化合物及衍生物。     

Comparison between UV and VUV photolysis for the pre- and post-treatment of coking wastewater

In this study, ultraviolet (UV) and vacuum ultraviolet (VUV) photolysis were investigated for the pre-treatment and post-treatment of coking wastewater. First, 6-fold diluted raw coking wastewater was irradiated by UV and VUV. It was found that 15.9%-35.4% total organic carbon (TOC) was removed after 24 hr irradiation. The irradiated effluent could be degraded by the acclimated activated sludge. Even though the VUV photolysis removed more chemical oxygen demand (COD) than UV, the UV-irradiated effluent demonstrated better biodegradability. After 4 hr UV irradiation, the biological oxygen demand BOD₅/COD ratio of irradiated coking wastewater increased from 0.163 to 0.224, and its toxicity decreased to the greatest extent. Second, the biologically treated coking wastewater was irradiated by UV and VUV. Both of them were able to remove 37%-47% TOC within 8 hr irradiation. Compared to UV, VUV photolysis could significantly improve the transparency of the bio-treated effluent. VUV also reduced 7% more ammonia nitrogen (NH₄⁺-N), 17% more nitrite nitrogen (NO₂^--N), and 18% more total nitrogen (TN) than UV, producing 35% less nitrite nitrogen (NO₃^--N) as a result. In conclusion, UV irradiation was better in improving the biodegradability of coking wastewater, while VUV was more effective at photolyzing the residual organic compounds and inorganic N-species in the bio-treated effluent.     

Comparison between UV and VUV photolysis for the pre- and post-treatment of coking wastewater

In this study, ultraviolet (UV) and vacuum ultraviolet (VUV) photolysis were investigated for the pre-treatment and post-treatment of coking wastewater. First, 6-fold diluted raw coking wastewater was irradiated by UV and VUV. It was found that 15.9%–35.4% total organic carbon (TOC) was removed after 24 hr irradiation. The irradiated effluent could be degraded by the acclimated activated sludge. Even though the VUV photolysis removed more chemical oxygen demand (COD) than UV, the UV-irradiated effluent demonstrated better biodegradability. After 4 hr UV irradiation, the biological oxygen demand BOD₅/COD ratio of irradiated coking wastewater increased from 0.163 to 0.224, and its toxicity decreased to the greatest extent. Second, the biologically treated coking wastewater was irradiated by UV and VUV. Both of them were able to remove 37%–47% TOC within 8 hr irradiation. Compared to UV, VUV photolysis could significantly improve the transparency of the bio-treated effluent. VUV also reduced 7% more ammonia nitrogen (NH₄⁺–N), 17% more nitrite nitrogen (NO₂⁻–N), and 18% more total nitrogen (TN) than UV, producing 35% less nitrite nitrogen (NO₃⁻–N) as a result. In conclusion, UV irradiation was better in improving the biodegradability of coking wastewater, while VUV was more effective at photolyzing the residual organic compounds and inorganic N-species in the bio-treated effluent.     

SMBBR处理焦化废水性能及菌群结构响应关系

采用特异性移动床生物膜反应器（SMBBR）处理焦化废水,连续监测生物反应器处理性能.通过HS-GC/MS和Illumina高通量测序探究污染物降解与生物膜菌群结构的响应关系;利用CCA分析废水变量对微生物菌群结构的影响关系.结果表明,系统稳定运行50d时总酚去除率达96.62%,100d时硫氰化物和氰化物完全降解,其中酚、硫氰化物和氰化物对NH₄⁺-N的降解具有毒性抑制作用.HS-GC/MS结果显示,经过好氧处理后,80%以上的有机物被完全去除,其中包括全部酚、部分含N、O杂环化合物和长链烷烃等.测序结果表明,反应时间的不同,生物膜菌群丰度和多样性存在差异.反应期间Proteobacteria（变形菌门）相对丰度最高（20.57%~34.55%）,促进了苯酚的降解;优势菌属为norank_f_ODP1230B8.23、unclassified_o_Micrococcales、norank_f_Anaerolineaceae;此外,Thauera（陶厄氏菌属）、Ottowia、unclassified_o_Rhizobiales（根瘤菌属）和Thiobacillus（硫杆菌属）为系统中苯酚、SCN^-和CN^-的降解优势菌.CCA分析表明,pH值与Nitrospira（硝化菌属）正相关性最大,有效控制pH值可有助于硝化反应的稳定运行.本文研究结论可为生物膜法处理焦化废水提供理论依据.