环境工程
含硝基苯类和苯胺类物质工艺废水的生化处理
管总 王兴
（1. 江苏福斯特化工制造有限公司，江苏 淮安 洪泽 223100
摘要：利用填充刚性多孔塑料环的生化池对含硝基苯类和苯胺类化合物的工艺废水进行生化处理，物化处理后的工艺废水先经生化调节池进行生化调节，再用恶臭假单胞菌进行厌氧反应，将硝基苯类和苯胺类化合物转化为CO2、H2O和小分子硝基物，然后再利用假单胞菌进行好氧反应，进一步降低硝基物的含量。结果表明，经过生化处理后，原水的COD下降率为90%，硝基苯类和苯胺类化合物的去除率分别为95%，99%；经沉淀后，出水质量可达到GB 8978—1996一级排放要求。
关键词：硝基苯；苯胺；废水处理；厌氧；好氧
硝基苯类和苯胺类化合物属于难降解的物质之一。在厌氧的条件下，可用恶臭假单胞菌将硝基苯类和苯胺类化合物转化为CO2、H2O和小分子硝基物；然后再利用假单胞菌进行好氧反应，进一步降低其硝基物的含量。鉴于江苏福斯特化工制造有限公司3万吨/年的一硝基甲苯生产装置产生大量的含硝基苯类和苯胺类化合物会对环境和人体健康造成严重危害的工艺废水，。本工作采用微生物处理系统，对含硝基苯类和苯胺类的工艺废水进行生化处理，出水的各项指标均达到了GB 8978—1996一级排放要求。
1. 处理部分
1. 1 预先进行的物化处理
一硝车间产生的含硝基苯类和苯胺类化合物的工艺废水，经酸析，加铁粉进行还原搅拌，加双氧水进行电解氧化，再加石灰水调PH值后加絮凝剂进行絮凝，进一步降低其硝基苯类化合物和COD的含量，使之分别小于4mg/L、800 mg/L，为生化处理做好准备。 1. 2 反应池及填料
生化反应池分为四部分，分别为生化调节
池、厌氧池、好氧池、二沉池。生化调节池为长4米，宽4米，深4米的长方体，有两个池子，容量约为100吨；厌氧池为长8米，宽8米，深5米的长方体，容量约为300吨；好氧池为长8米，宽4.5米，深4.5米的立方体，有四个池子，容量约为1500吨；二沉池也为长8米，宽4.5米、深4.5米的立方体，有两个池子，容量约为750吨。四部分分别进行物化处理后的废水调节、厌氧反应、好养反应及好养反应后的沉淀。其中厌氧池和好氧池中加入刚性多孔塑料环填料，以帮助细菌的生长。 1. 3 加入活性污泥
污泥来源为从洪泽县污水处理厂取得的活性污泥，加入污泥的量根据实际需要，分别加入厌氧池和好氧池，以江苏福斯特化工制造有限公司为例，厌氧池需加入4至5车，约20吨为宜，好氧池需加入8至10车，约40吨，以保证好氧池的污泥沉降比保持在30%左右为宜。 1. 4 菌种的培养
加入活性污泥后，其活性污泥中含有大量的菌数，但其大多数并不能适应生化调节池调节后的废水，所以其中大多数细菌很快死亡，但还有少
管政 王兴 . 含硝基苯类和苯胺类物质工艺废水的生化处理 第 2 页 共 6 页
量的细菌能适应生化调节池调节后的废水。在开始培养时，生化池进厌氧池的水量不宜过多，以免造成因细菌没有活化好而造成水的反应不充分，同时并要保证厌氧池和好氧池的养料充分，温度适中，厌氧池温度保持在30℃左右为宜，好氧池温度保持在20℃左右为宜，好氧池中污泥沉降比要保证在30%左右，最低不低于15%，
鼓风机
并要保证鼓风充足，使好氧菌有一个好的生存环境。经过培养一段时间，大约4周后，其好氧池中的菌数能保持在一定的数量不再增加，就说明菌数已经活化好，这时就可进行连续进水。 1. 4 废水处理工艺流程
废水处理工艺流程如图1所示。
原水 污泥回流 自来水 养料
外排 生化调节池 厌氧池 好氧池 二沉池 刚性多孔塑料环
图1 废水处理工艺流程
1. 6 分析测试
DNT和苯胺浓度用萘乙二胺偶氮光度法测
定。葡萄糖浓度用3，5-二硝基水杨酸比色法测定。COD用重铬酸钾法测定。生物需氧量（BOD5）用稀释与接种法测定。Ph值用电极法测定。
2. 结果与讨论
2. 1 微生物对DNT与COD的降解能力 经过四周的活化培养，厌氧池中菌种A的菌数和活化能力增加到最大，能较好的把硝基苯类和苯胺类化合物转化为CO2、H2O和小分子
硝基物，当生化池进水COD为800 mg/L 时，硝基物为4mg/L时，平均分别可下降200 mg/L和2mg/L，3天下降率可到90%以上。好氧池中菌种B、C菌种数和活化能力增加到最大，可有效的降低COD和DNT的含量，当厌氧池溢流进的水COD为600 mg/L，硝基物为2 mg/L时，平均分别可下降500 mg/L和2 mg/L，三天下降率可达95%以上。 2. 2 细菌类属
依据参考文献将细菌A、B、C签定到属，结果如表1所示。
管政 王兴 . 含硝基苯类和苯胺类物质工艺废水的生化处理 第 3 页 共 6 页
表1 菌落特征
菌株 染色特征 菌株形状 菌落特征 签定结果 A 革兰氏阴性菌 无芽孢杆菌 单个排列，极生氮单鞭毛或多鞭毛 恶臭假单胞菌 B 革兰氏阴性菌 球菌 菌落呈圆形，白色，菌斑大，表面润滑 假单胞菌 C 革兰氏阴性菌 球菌 菌落呈圆形，乳白色，菌斑大且润滑 假单胞菌
2. 3 降解机理
苯环上的硝基物电负性极大，在常规条件下硝基苯类和苯胺类化合物好氧降解进程缓慢，主要是通过微生物厌氧降解。在厌氧池中，在菌类的作用下，硝基苯类和苯胺类化合物被还原为易降解的小分子硝基物和水、二氧化碳等稳定初级物质。在好氧池中，在菌类的作用下，进一步降低其硝基物的含量，以达到排放要求。 2. 4 葡萄糖与DNT的相关性
不向厌氧池和好氧池中加入葡萄糖，厌氧池和好氧池中的菌数生长缓慢，DNT下降率降低，这说明厌氧池和好氧池中的菌落不能以DNT为唯一碳源和能源。DNT去除率随着葡萄糖的浓度的增加而增加，葡萄糖浓度大于2.0g/L时，DNT去除率大于95%以上，但葡萄糖浓度过高时，DNT下降率不再随着葡萄糖的浓度的增加而增加，而是维持在一定的水平上，这表明葡萄糖的浓度并不是愈大愈好，以江苏福斯特化工制造有限公司为例，每天向厌氧池加入10千克，向好氧池加入5千克，即满足生产的需要。 2. 5 原水PH值对DNT毒性和微生物生长的影响
表2 运行时间和HRT对各工序COD的影响
运行时 HRT 间/d /h
COD/mg/L
DNT废水 生化处理水 后处理水 原水 稀释后（生化池） 厌氧池 好氧池1# 好氧池2# 好氧池3# 好氧池4# 二沉池 出水
原水PH值对硝基苯类化合物的毒性有明显影响，因为在不同的PH值条件下有些硝基苯类化合物呈现不同状态，PH值较高时以化合态存在，较低时则以游离态存在。一般认为游离态硝基苯类化合物的毒性比化合态大。在细菌生长允许的范围内适当提高体系的PH值，对硝基苯类化合物的降解有利。生产可知，厌氧池中PH值为8，好氧池中PH值为7时，可更好的降解DNT。
2. 6 盐的浓度对DNT毒性和微生物生长的影响
原水盐的浓度对硝基苯类化合物的毒性也有明显的影响，特别是在厌氧池中，盐的浓度过高时，就会影响菌类的生长，从而降低对DNT的降解作用，生产表明，在盐的浓度小于1时，微生物能较好的生长，在盐的浓度大于1时，微生物的数量随着盐的增大而减少。 2. 7 降解效果
废水处理的各工序COD、硝基苯类化合物及苯胺类化合物质量浓度随运行时间和水力停留时间(HRT,待处理污水在反应池内的平均停留时间)的变化情况如表2至表4所示。
1 120 1450 845 612 508 321 246 186 123 79 2 120 1432 832 607 485 312 225 175 115 68
管政 王兴 . 含硝基苯类和苯胺类物质工艺废水的生化处理 第 4 页 共 6 页
续表2
运行时 HRT /间d /h
COD/mg·L-1
DNT废水 生化处理水 后处理水 原水 稀释后（生化池） 厌氧池 好氧池1# 好氧池2# 好氧池3# 好氧池4# 二沉池 出水
3 120 1446 840 632 512 327 236 187 136 89 4 120 1386 798 596 475 296 215 176 126 77 5 120 1468 862 618 512 328 226 196 137 96 6 120 1465 862 624 522 341 235 201 144 101 7 96 1462 832 611 508 317 226 186 148 98 8 96 1445 862 636 524 308 235 196 138 86 9 96 1432 821 610 521 335 221 185 121 79 10 96 1414 809 602 518 318 259 195 134 85 11 96 1441 820 612 504 304 267 201 148 89 12 96 1521 830 608 498 319 254 195 135 87 13 72 1465 862 612 489 308 241 188 142 88 14 72 1418 821 603 479 301 235 179 125 89 15 72 1456 804 612 478 310 223 184 138 85 16 72 1399 798 601 468 250 218 176 121 78 17 72 1468 821 608 512 358 254 198 135 87 18 72 1468 810 618 521 336 241 186 143 85 19 72 1478 832 589 508 324 256 184 140 82 20 72 1468 820 621 521 330 245 175 135 78 21 72 1454 841 598 527 320 234 178 129 77 22 72 1478 834 608 517 318 224 172 128 75 23 72 1454 807 604 524 320 232 184 134 76 24 72 1464 814 610 531 323 241 193 144 80 25 72 1462 824 601 541 320 235 192 141 79 26 72 1465 835 614 534 318 224 187 139 73 27 72 1468 837 588 524 321 212 179 124 72 28 72 1457 834 598 526 330 221 182 119 73
表3 运行时间和HRT对各工序硝基苯类化合物质量浓度的影响
运行时 HRT 间/d /h
硝基苯类化合物质量浓度/（mg/L）
DNT废水 生化处理水 后处理水 原水 稀释后（生化池） 厌氧池 好氧池1# 好氧池2# 好氧池3# 好氧池4# 二沉池 出水
1 120 3.42 2.34 1.77 1.13 0.86 0.38 0.15 0.07 0.02 2 120 3.38 2.41 1.76 1.15 0.77 0.45 0.21 0.08 0.03 3 120 3.21 2.35 1.65 1.29 0.95 0.51 0.38 0.10 0.06 4 120 3.34 2.27 1.62 1.00 0.86 0.44 0.19 0.08 0.02 5 120 3.38 2.28 1.67 1.21 0.94 0.48 0.21 0.09 0.02 6 120 3.47 2.32 1.69 1.24 0.98 0.51 0.18 0.08 0.02 7 96 3.38 2.30 1.71 1.29 0.82 0.49 0.23 0.12 0.04 8 96 3.44 2.41 1.69 1.30 0.81 0.47 0.16 0.09 0.03 9 96 3.38 2.54 1.57 1.28 0.78 0.49 0.22 0.14 0.02
管政 王兴 . 含硝基苯类和苯胺类物质工艺废水的生化处理 第 5 页 共 6 页
续表3
运行时 HRT
硝基苯类化合物质量浓度/（mg/L）
DNT废水 生化处理水 后处理水
间/h /d 原水 稀释后（生化池） 厌氧池 好氧池1# 好氧池2# 好氧池3# 好氧池4# 二沉池 出水 10 96 3.44 2.47 1.68 1.19 0.74 0.45 0.23 0.09 0.03 11 96 3.45 2.38 1.70 1.09 0.76 0.42 0.19 0.05 0 12 96 3.40 2.30 1.68 1.02 0.75 0.40 0.16 0.04 0 13 72 3.41 2.34 1.86 1.25 0.86 0.52 0.24 0.11 0.07 14 72 3.36 2.41 1.82 1.24 0.82 0.50 0.21 0.10 0.05 15 72 3.21 2.35 1.75 1.29 0.85 0.51 0.38 0.10 0.06
16 72 3.38 2.27 1.69 1.18 0.76 0.49 0.35 0.08 0.04 17 72 3.42 2.38 1.67 1.09 0.72 0.45 0.31 0.17 0.07 18 72 3.47 2.41 1.74 1.12 0.74 0.41 0.27 0.11 0.05 19 72 3.44 2.46 1.68 1.09 0.67 0.39 0.24 0.09 0.02 20 72 3.38 2.54 1.71 1.15 0.77 0.35 0.21 0.08 0 21 72 3.39 2.41 1.68 1.14 0.76 0.38 0.17 0.09 0.02 22 72 3.47 2.26 1.70 1.10 0.70 0.34 0.14 0.06 0 23 72 3.51 2.31 1.75 1.17 0.74 0.30 0.17 0.07 0.02 24 72 3.47 2.37 1.65 1.07 0.70 0.29 0.14 0.06 0
表4 运行时间核HRT对各工序苯胺类化合物质量浓度的影响
运行时 HRT 间/d /h
苯胺类化合物质量浓度/（mg/L）
DNT废水 生化处理水 后处理水 原水 稀释后（生化池） 厌氧池 好氧池1# 好氧池2# 好氧池3# 好氧池4# 二沉池 出水
1 120 2.34 1.54 0.98 0.52 0.24 0.17 0.07 0.02 0 2 120 2.24 1.47 0.86 0.47 0.20 0.15 0.05 0 0 3 120 2.27 1.49 0.94 0.50 0.22 0.17 0.09 0.03 0 4 120 2.34 1.51 0.92 0.48 0.21 0.16 0.04 0 0 5 120 2.37 1.64 0.97 0.47 0.19 0.14 0.02 0 0 6 120 2.47 1.68 0.85 0.41 0.18 0.13 0.05 0.02 0 7 96 2.54 1.71 0.98 0.47 0.27 0.22 0.14 0.07 0.02 8 96 2.47 1.69 0.95 0.42 0.25 0.20 0.10 0.05 0 9 96 2.37 1.64 0.89 0.40 0.21 0.17 0.08 0.02 0 10 96 2.48 1.68 0.88 0.42 0.18 0.15 0.05 0 0 11 96 2.51 1.74 0.89 0.45 0.21 0.17 0.08 0.02 0 12 96 2.38 1.67 0.82 0.38 0.17 0.14 0.06 0 0 13 72 2.47 1.62 0.94 0.45 0.26 0.21 0.17 0.10 0.03 14 72 2.45 1.54 0.96 0.42 0.24 0.20 0.18 0.07 0.02 15 72 2.38 1.50 0.92 0.40 0.22 0.16 0.07 0.02 0 16 72 2.47 1.58 0.90 0.42 0.24 0.18 0.10 0.03 0.01 17 72 2.49 1.31 0.87 0.40 0.28 0.20 0.11 0.04 0.01 18 72 2.57 1.42 0.89 0.41 0.27 0.19 0.09 0.02 0 19 72 2.47 1.38 0.85 0.44 0.24 0.17 0.07 0 0 20 72 2.46 1.35 0.76 0.38 0.19 0.13 0.05 0 0
管政 王兴 . 含硝基苯类和苯胺类物质工艺废水的生化处理 第 6 页 共 6 页
运行时 HRT 间/d /h
苯胺类化合物质量浓度/（mg/L）
DNT废水 生化处理水 后处理水 原水 稀释后（生化池） 厌氧池 好氧池1# 好氧池2# 好氧池3# 好氧池4# 二沉池 出水
21 72 2.54 1.32 0.94 0.41 0..28 0.20 0.08 0.02 0.01 22 72 2.38 1.38 0.86 0.39 0.24 0.17 0.06 0 0 23 72 2.47 1.35 0.79 0.38 0.18 0.11 0.04 0 0 24 72 2.51 1.38 0.78 0.40 0.20 0.12 0.04 0 0
水力停留时间的影响 随着菌种对废水的适应性增强，HRT为72小时时，厌氧池和好氧池中的COD、硝基苯类化合物和苯胺类化合物的变化不大，在厌氧阶段，出水COD为600 mg/L左右，下降率为30%；硝基苯类化合物的出水为1.7mg/L左右，去除率为30%；苯胺类化合物出水为1.2mg/L左右，去除率为40%。在好氧阶段，出水COD为180 mg/L左右，下降率为70%；硝基本类化合物的出水浓度为0.02mg/L，去除率为90%，苯胺类化合物的出水浓度能达到0，其去除率在99%以上。生物处理的能力随着时间的增加而增大，另一方面，随着废水停留时间的持续增加，其COD、硝基苯化合物和苯胺类化合物的含量不再降低，这表明废水中剩余的污染物都为难降解性污染物，，在这个时候，再增加废水的停留时间，其处理潜力已不大，后续如果要继续降低其污染物的浓度，就应采用另外的
处理方法进行处理，江苏福斯特化工制造有限公司生化处理后的废水，送到县污水处理厂进行再处理。 3. 结论
在营养物质充分，温度适中的情况下，利用恶臭假单胞菌能将硝基苯类化合物和苯胺类化合物转化为CO2、H2O和小分子硝基物；然后再利用假单胞菌进一步降低硝基物的含量。
利用微生物系统生化处理含DNT和TDA的废水，补加葡萄糖以满足微生物生长所需要的能源核碳源，且在厌氧核好养都在72小时后，经厌氧和好养处理后，原水的CON下降率为90%，硝基苯类化合物去除率为95%，苯胺类化合物的去除率为99%，在经进一步沉淀后，出水质量能达到GB 8978—1996一级排放要求。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容