[發明專利]含氮雜環化合物廢水的生物降解方法

有效

• 申請號: 201410182425.9
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN103922475A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 周鑫;李亞新;樊蓉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C02F3/30
• 分類號: C02F3/30;C02F3/34;C02F101/38
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;武建云

技術領域

本發明涉及污水處理領域，涉及一種含氮雜環化合物廢水的生物降解方法。

背景技術

含氮雜環化合物是一類具有環狀結構，且成環的原子中含有氮元素的化合物，廣泛存在于焦化廢水、染料廢水、橡膠廢水、制藥廢水、農藥廢水等高污染工業廢水中。常見的含氮雜環化合物主要有吡咯、吲哚、吡啶、喹啉及其衍生物等。這些化合物污染面廣、難以降解且具有相當毒性，對環境和人體健康會產生潛在的危害。?

含氮雜環化合物去除方法主要分為物化處理和微生物降解兩大類。物化方法包括：混凝、電化學法、高級氧化法、催化氧化法等，然而這些方法操作條件較苛刻、能耗較高、設備成本也較大且容易產生二次污染和大量污泥，在大規模的含氮雜環化合物廢水處理中難以推廣。微生物降解法是利用不同類型微生物的新陳代謝作用將含氮雜環化合物降解轉化成無機物，最終實現污染物的去除。由于生物降解方法具有經濟高效、無二次污染且作用條件相對溫和，是目前有毒難降解含氮雜環去除轉化的有效方式，越來越多地受到國內外研究者的廣泛關注。

含氮雜環化合物的生物降解方法目前主要集中在好氧降解和厭氧降解。好氧降解作用機理主要包括鄰近氮原子的羥基化反應以及雜環的開環裂解作用，然而單純的好氧條件對于含氮雜環化合物的降解效果難以提高而且曝氣量較大，不經濟。一些研究表明：一些在好氧條件下較難降解的雜環化合物卻具有較好的厭氧（或水解酸化）分解功能和開環裂解速度，并認為這是由于厭氧微生物體內具有易于誘導、較為多樣化的健全開環酶體系，然而厭氧降解反應速率較慢，降解時間長，溶解氧要求苛刻，同時對某些含氮雜環化合物降解效率有限。近些年來含氮雜環化合物的缺氧降解引起國內外廣泛關注和研究。

目前的缺氧降解主要是通過在厭氧或無氧條件下投加硝酸鹽或硫酸鹽的方式創造出缺氧環境，但實際降解過程中這種方式對含氮雜環化合物的降解速率有限，雜環化合物去除不徹底且反應時間較長，這主要是由于水環境中缺乏分子氧（溶解氧），導致兼性厭氧微生物體內分解酶的代謝能力和反應速率降低。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種利用生物技術處理含氮雜環化合物廢水方法，以解決廢水中含氮雜環化合物難以生物降解和脫毒的問題。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種含氮雜環化合物廢水的生物降解方法，包括如下步驟：

（1）、在含氮雜環化合物廢水中添加氮的氧化物或者硫的氧化物或者氮和硫的氧化物，配成混合廢水，收集在進水池中，其中，碳氮比COD/NO_x^-為5～10：1，碳氮比中的碳來自于含氮雜環化合物、氮來自于添加的氮的氧化物；碳硫比COD/SO₄^2-為8～15：1，碳硫比中的碳來自于含氮雜環化合物、硫來自于添加的硫的氧化物；

（2）、混合廢水通過進水泵提升至上流式曝氣生物濾池中，所述上流式曝氣生物濾池內部填充5～50mm的顆粒濾料，上流式曝氣生物濾池內下部設置穿孔曝氣管進行微量曝氣，所述穿孔曝氣管由外部空壓機供氧；?

（3）、在上流式曝氣生物濾池頂部出水位置設置在線監控系統，所述在線監測系統包括分別與信號輸出顯示器連接的pH傳感器、溶解氧傳感器及氧化還原電位感器；通過控制曝氣量將pH控制在7.0～7.5，溶解氧濃度控制在0.05～0.3?mg/L，氧化還原電位控制在-150～50mv；

（4）、維持降解反應時間5～25h；???

（5）、反應后的處理水由上流式曝氣生物濾池頂部的溢流堰進入出水池，完成含氮雜環化合物廢水的生物降解過程。

在曝氣缺氧條件，微量溶解氧的存在不僅不會破壞缺氧環境和兼性厭氧微生物的呼吸作用，還會大大增強微生物活性和降解速率；另一方面可以增加微生物種類的多樣性，一些厭氧條件下難以生存的微氧細菌及好氧反硝化細菌等可以生長。在缺氧條件下，反硝化菌利用有機碳源作為電子供體，而以硝酸鹽（NO₃^-或NO₂^-）或硫酸鹽（SO₄^2-）中的氧作為電子受體進行反硝化作用，將含氮雜環化合物無機化。缺氧降解途徑及發生機理既不用于好氧狀態，也不同于完全厭氧狀態。發現一些在厭氧和好氧條件下難以降解的含氮雜環化合物，如：吡啶、吲哚、喹啉及其衍生物等在硝酸鹽還原、硫酸鹽還原等缺氧條件下卻具有良好的降解去除效果及很強的適應性。??