焦化廢水處理廠活性污泥對硫氰化物的降解機制

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:用分光光度法和離子色譜法，研究了A/A/O工藝焦化廢水處理廠的進出水質(zhì)和活性污泥對硫氰化物(SCN-)的降解機制.研究結(jié)果表明，SCN-主要在A/A/O工藝的好氧單元中降解去除;在常溫(25℃)下活性污泥對SCN-降解的動力學(xué)過程符合米氏方程，Vmax為11.15mgSCN-˙(g-1MLSS)˙h-1，Km為44.96mg˙L-1;15℃低溫顯著降低SCN-的降解速率;在15℃下，92.62mg˙L-1SCN-能在24h內(nèi)完全降解，其中的N和S元素相應(yīng)地生成了NH3、NO-2和S2-等中間代謝產(chǎn)物，并最終轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物NO-3和SO2-4;N和S元素的轉(zhuǎn)化率分別為94.32%和99.08%，基本符合物料守恒定律，說明SCN-中N和S元素在好氧池中可以徹底降解轉(zhuǎn)化NO-3和SO2-4.這些結(jié)果對于了解好氧池的功能和提高焦化廢水中的SCN-去除率具有重要意義.

關(guān)鍵詞:硫氰化物，活性污泥，生物降解，焦化廢水.

焦化廢水是原煤高溫干餾、煤氣凈化和化工副產(chǎn)品回收與精制過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水，其中含有酚類、吡啶、吲哚、喹啉、氰化物、硫氰化物(SCN-)和氨氮等幾十種污染物質(zhì)，成分復(fù)雜，污染物濃度高，毒性大，性質(zhì)非常穩(wěn)定，是一種典型的難降解有機廢水，其特征之一是富氮缺磷.在焦化廢水的含氮化合物中，無機氮化合物主要為NH+4-N(33.6%)、氰化物(7.5%)和SCN-(40.4%)，折算的總氮濃度約240mg˙L-1，占82.5%左右;

有機氮化合物主要為胺類、有機腈類和含氮雜環(huán)化合物(如吡啶、吲哚和喹啉等)，折算的總氮濃度低于50mg˙L-1，約占17.5%[2，4].酚類、硫氰化物和氰化物等是焦化廢水COD的三大主要來源[1]，其去除效果直接影響出水的達標排放.

SCN-可結(jié)合蛋白質(zhì)，是一種非競爭性抑制劑，能抑制多種酶學(xué)反應(yīng)過程，低濃度(1—2mmol)的SCN-可以毒害多種高等生物[5].活性污泥中含有多種微生物，其中一些微生物可以以SCN-作為其碳源、氮源或硫源，將其代謝為SO2-4、CO2和NH+4，約10%NH+4-N可進一步被微生物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)，其他則以NH+4形式進入水體[8].

在焦化廢水A/A/O工藝中，好氧池能把SCN-逐步氧化為NH3、NO-2和NO-3，硝態(tài)氮可以通過回流實現(xiàn)反硝化，最后轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨舛コ?研究表明SCN-的降解有兩種途徑，在焦化廢水處理廠分離的SCN-降解菌Thiobacillus thioparus屬于COS降解途徑[9]，而在金冶煉廢水污染土壤中分離的Pseudomonas Putida和Pseudomona，stutzeri屬于CNO-降解途徑[10].

兩級膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應(yīng)器，在微氧條件下對焦化廢水SCN-(287.1—539.9mg˙L-1)的去除率高達99.9%[11].SCN-與酚類和NH3之間存在交互影響作用，高濃度苯酚嚴重抑制SCN-的降解，而SCN-抑制苯酚和NH3生物降解.所以，研究SCN-的降解動力學(xué)和去除機制對于預(yù)測生物反應(yīng)器的功能具有重要意義.

SCN-的降解轉(zhuǎn)化受污泥特性、反應(yīng)器的性質(zhì)與運行條件的影響.廣東韶鋼焦化廢水處理廠活性污泥對SCN-的降解動力學(xué)已有報道[1]，但是對其氧化降解過程中S和N元素的轉(zhuǎn)化規(guī)律未見報道.鞍山鋼鐵集團焦化廢水處理廠是A/A/O工藝，不同于韶鋼的生物流化床A/O1/H/O2工藝，此外，我國東北地區(qū)冬季寒冷漫長，夏季溫暖短暫，六月份平均氣溫是28℃左右，十月份平均氣溫是10℃左右，15℃左右的氣溫經(jīng)常出現(xiàn)，15℃低溫下SCN-降解轉(zhuǎn)化鮮見報道.所以，本研究以鞍鋼A/A/O工藝為基礎(chǔ)，研究好氧段的活性污泥對SCN-降解機理和動力學(xué)特征，可為實際工藝運行提供理論基礎(chǔ).

1材料與方法

1.1活性污泥和水樣

鞍山鋼鐵集團焦化廢水處理廠焦化廢水水質(zhì)和A/A/O工藝運行參數(shù)見表1.

表1焦化廢水主要水質(zhì)指標和運行參數(shù)

厭氧池和缺氧池的溶解氧(DO)<500mg˙L-1，好氧池DO約4000—7000mg˙L-1.活性污泥取自A/A/O工藝的曝氣池.水樣為人工模擬配制的不同濃度的硫氰化鉀(KSCN)廢水.在采集的活性泥樣品中，加入含SCN-濃度100mg˙L-1的模擬廢水，曝氣活化培養(yǎng)24h，經(jīng)沉淀澄清、去上清液后，測定其污泥濃度(MLSS).根據(jù)焦化廢水處理廠好氧池活性污泥濃度(3—5g˙L-1)范圍，配制4g˙L-1MLSS的活性污泥，用于反應(yīng)器中SCN-降解實驗和動力學(xué)分析.

1.2實驗裝置

SCN-的降解動力學(xué)和降解機制分析在1L有機玻璃圓桶反應(yīng)器進行，其中泥水總體積為700mL，SCN-是唯一的碳、氮、硫源，用充氧泵曝氣，使DO約4.0—7.0mg˙L-1.將pH計、溫度計、溶解氧便攜測定儀和九聯(lián)曝氣頭放入反應(yīng)器中，實時監(jiān)測相關(guān)指標的變化;并定時取樣測定NH3-N、NO-2、NO-3、S2-、SO2-4和COD等水質(zhì)指標.

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