摘要：二步法腈綸廢水中含有大量的有機(jī)污染物，包括腈類、酚類、烷烴類、酰胺類、表面活性劑及其它芳香族物等，因此，對其中有機(jī)污染物的生物降解性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)處理研究，實(shí)驗(yàn)對二步法腈綸廢水進(jìn)行了混凝沉淀預(yù)處理、A/O生物膜法處理，分析了有機(jī)物變化情況，同時(shí)也分析了有機(jī)污染物在處理工藝過程中的降解及反應(yīng)機(jī)理。

關(guān)鍵詞：腈綸廢水;有機(jī)污染物;生物降解性
　
為了深入了解二步法腈綸廢水有機(jī)污染物理論生物降解性在實(shí)際生物處理過程中的表征，分析腈綸廢水中的有機(jī)化合物在各處理過程中的變化情況、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及降解機(jī)理，作者對二步法腈綸廢水混凝沉淀預(yù)處理前后[1，2]、A/O生物膜法處理前后的有機(jī)物變化情況[1，3]、有機(jī)污染物在處理工藝過程中的降解及機(jī)理進(jìn)行了研究。

1　腈綸廢水有機(jī)化合物的降解

當(dāng)各階段反應(yīng)均達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，分別取進(jìn)出水進(jìn)行色譜/質(zhì)譜分析，具體方法及技術(shù)路線見文獻(xiàn)[1]。分析數(shù)據(jù)采用HP定量軟件自動(dòng)積分檢索處理。廢水中所含的主要生產(chǎn)原料有機(jī)物丙烯腈、乙硫醇、丙硫醇、丙烯酸甲酯、甲基丙烯磺酸鈉，因前四者為揮發(fā)性有機(jī)物，后者須作衍生化處理測定，故單獨(dú)列出這五種化合物經(jīng)各級(jí)處理后的變化情況。

表1～表6分別為混凝沉淀-A/O生物膜工藝各處理階段的主要有機(jī)物的降解情況。表7、8綜合列出了二步法腈綸廢水經(jīng)混凝沉淀-A/O生物膜法處理的有機(jī)物總的降解率情況。表3～表6中每段的去除率均以該段進(jìn)水質(zhì)量濃度為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法為：缺氧段去除率=(缺氧進(jìn)水物質(zhì)質(zhì)量濃度-缺氧出水物質(zhì)質(zhì)量濃度)/缺氧進(jìn)水物質(zhì)質(zhì)量濃度;缺氧段進(jìn)水物質(zhì)質(zhì)量濃度=(混凝沉淀出水物質(zhì)質(zhì)量濃度-好氧出水物質(zhì)質(zhì)量濃度×回流比)/(回流比+1);好氧段去除率=(缺氧出水物質(zhì)質(zhì)量濃度-好氧出水物質(zhì)質(zhì)量濃度)/缺氧出水物質(zhì)質(zhì)量濃度。

表1、2表明，廢水經(jīng)混凝沉淀預(yù)處理后，長鏈及側(cè)鏈烷烴均表現(xiàn)出較高的去除率，多在50%以上;N，N-二甲基乙酰胺、硫代鄰氨基苯酚、鄰二甲苯、2，6-(1，1-二甲基乙基)酚及苯甲酸芐酯等也有30%以上的去除率;有機(jī)腈類、2，2′-二硫基乙醇、硫醇、丙烯酸甲酯、甲基丙烯磺酸鈉等均有一定的去除;有機(jī)物的總量減少較多，尤其是對難降解類的2，6-二(1，1-二甲基乙基)酚、側(cè)鏈烷烴、N，N-二甲基乙酰胺等化合物均有較好的去除效果。表明混凝沉淀預(yù)處理是有效而經(jīng)濟(jì)的方法，可為后續(xù)工藝創(chuàng)造良好的操作條件，改善廢水生物處理困難問題，提高出水水質(zhì)。表3、4表明，廢水經(jīng)缺氧段后，有機(jī)腈類、2，2′-二硫基乙醇、乙硫醇、丙硫醇、丙烯酸甲酯、甲基丙烯磺酸鈉等降解率較高，多在60%以上;硫代鄰氨基苯酚、正十二烷、正十三烷、正十五烷、正十六烷、4-甲基十一烷、2，5-二甲基十一烷、鄰二甲苯、2，6-二(1，1-二甲基乙基)酚、N，N-二甲基乙酰胺及苯甲酸芐酯等有少量降解，降解率在30%以下;其它側(cè)鏈烷烴基本無降解。上述有機(jī)物在降解、轉(zhuǎn)化的同時(shí)產(chǎn)生了一些中間產(chǎn)物，如丙烯酰胺、丁二酸、苯甲醇、癸烷二酸、丙酸、丙烯酸、苯甲酸等，說明在反硝化條件下，經(jīng)混凝沉淀預(yù)處理的腈綸廢水中的有機(jī)組分大部分都可以被反硝化菌利用。有研表明，在有硝態(tài)氮存在時(shí)，有些在好氧或厭氧條件下不能降解的有機(jī)物可得到降解，可見缺氧段對于有機(jī)物的降解起著十分重要的作用。

表5、6表明，廢水經(jīng)好氧段處理，缺氧段出水中所含的丙烯腈、丁二腈、戊腈、己腈、β，β′-亞氨基二丙腈、丙硫醇、丙烯酸甲酯、鄰二甲苯、硫代鄰氨基苯等均達(dá)到徹底去除，中間產(chǎn)物丙烯酰胺、丁二酸、苯甲醇、丙酸、丙烯酸、苯甲酸等亦降解完全，癸烷二酸有部分降解，3，4-二甲基鄰苯二酚為新增物質(zhì)。其它組分如正十二烷、正十三烷、正十五烷、正十六烷、4-甲基十一烷、2，5-二甲基十一烷、2，6-二(1，1-二甲基乙基)酚、N，N-二甲基乙酰胺及苯甲酸芐酯等繼續(xù)有所降解，但降解率較低;其它側(cè)鏈烷烴：壬烷異構(gòu)體、十二烷異構(gòu)體、十三烷異構(gòu)體、十五烷異構(gòu)體等仍無降解。好氧段出水中僅2，6-二(1，1-二甲基乙基)酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就為49。95%，其次是N，N-二甲基乙酰胺、苯甲酸芐酯、烷烴類，這些均表現(xiàn)為難降解有機(jī)物。

2　廢水中有機(jī)化合物的降解性能分析

2.1　生物降解性分析

綜合上述試驗(yàn)分析研究結(jié)果，對二步法腈綸廢水中的有機(jī)物在處理過程中表現(xiàn)出的生物降解性進(jìn)行分類：①有機(jī)腈類(丙烯腈、丁二腈、戊腈、己腈、β，β′-亞氨基二丙腈)易生物降解;②2，2′-二硫基乙醇、硫醇(乙硫醇、丙硫醇)、硫代鄰氨基苯酚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯磺酸鈉、鄰二甲苯、易生物降解;③正烷烴類：正十二烷、正十三烷、正十五烷、正十六烷可生物降解;④2，6-二(1，1-二甲基乙基)酚、N，N-二甲基乙酰胺、側(cè)鏈烷烴(壬烷異構(gòu)體、十二烷異構(gòu)件、十三烷異構(gòu)體、十五烷異構(gòu)體)及苯甲酸芐酯難生物降解。對比文獻(xiàn)[4]中對腈綸廢水中有機(jī)物的生物降解性的理論研究分析，結(jié)果有差異的有苯甲酸芐酯及N，N-二甲基乙酰胺，它們在試驗(yàn)中表現(xiàn)為難生物降解，而理論分析結(jié)果為可生物降解及易生物降解，其余各化合物生物降解性能的理論分析和試驗(yàn)情況相符。

2.2　定量結(jié)構(gòu)生物降解性關(guān)系模型檢驗(yàn)

值得指出的是，以有機(jī)物好氧生物降解性為基礎(chǔ)構(gòu)建的模型，在很大意義上對厭氧和缺氧環(huán)境下有機(jī)物的降解同樣具有指導(dǎo)性，模型計(jì)算預(yù)測的幾種化合物：硫代鄰氨基苯酚、鄰二甲苯、2，6-二(1，1-二甲基乙基)酚、苯甲酸芐酯，在試驗(yàn)厭氧預(yù)處理及A/O工藝缺氧段的降解情況同好氧段表現(xiàn)出的生物降解性能類似，2，6-二(1，1-二甲基乙基)酚、苯甲酸芐酯在好氧段有一定的降解，在厭氧段基本無降解;硫代鄰氨基苯酚、鄰二甲苯在厭氧、好氧均有降解;而缺氧段的降解性基本與好氧段一致，只是降解率的大小有差異，其中易降解的硫代鄰氨基苯酚、鄰二甲苯在缺氧段的去除率還高于好氧段的去除率。其它易降解化合物在這三種環(huán)境下的降解情況亦具有相似之處，結(jié)果表明易好氧降解化合物在厭氧、缺氧條件下基本也優(yōu)先降解。

3　結(jié)論

(1)工藝試驗(yàn)的實(shí)際分析測試結(jié)果表明：理論計(jì)算分析的有機(jī)污染物的生物降解性與試驗(yàn)情況基本相符。

(2)以有機(jī)物好氧生物降解性為基礎(chǔ)構(gòu)建的模型，在很大意義上對厭氧和缺氧環(huán)境下有機(jī)物的降解同樣具有一定的指導(dǎo)性。

(3)試驗(yàn)還顯示在厭氧環(huán)境下，像烴類等高度還原的有機(jī)物，其生物降解作用需要電子受體，氧是至關(guān)重要的，所以在厭氧條件下很少發(fā)生這類物質(zhì)的生物降解。

(4)據(jù)理論分析，N，N-二甲基乙酰胺是胺類中較易生物降解的，但在試驗(yàn)過程中卻表現(xiàn)為較難降解，這或許可歸結(jié)為酶阻礙現(xiàn)象，但也從一個(gè)側(cè)面反映了開放體系中有機(jī)污染物降解的復(fù)雜性。

參考文獻(xiàn)：
[1]　張亞雷。難降解有機(jī)廢水(腈綸廢水)處理工藝及其污染物生物降解性能研究[D]。上海：同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，1999。
[2]　ZHANGYa-lei，GUGuo-wei。Pretreatmentresearchontheacrylicfiberwastewateroftwo-processestechnology[A]。BAOXiaojun，Englande Andrew J。Proceedings of IWASpecialty Confernce of Chemical and Petrochemical Industries Group[C]。 Beijing： University of Petroleum Press，2000。237-244。
[3]　ZHANGYa-lei，YANGHai-zhen，GUGuo-wei。Researchontreatmenttechnologyofacrylicfiberswastewater&biodegradationpathway of organicpollutants[A]。Ouyang CF，LUOShang-lin。Proceedings of 7th Lawo Asian Waterqual[C]。Taipei：TaiwanUniversityPress，1999。1169-1174。
[4]　張亞雷，趙建夫，顧國維。二步法晴綸廢水有機(jī)污染物的理論生物降解性[J]。同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，29(6)：715-719。

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