COD/NO3--N值及盐度对典型含氮杂环化合物反硝化性质的影响

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含氮杂环化合物广泛存在于焦化、制药、印染、化工等行业废水中,具有污染面广、生物难降解和“三致作用”特性,对水环境和人体健康存在严重的威胁。大量研究证实,与好氧生物降解、厌氧生物降解相比,含氮杂环化合物作为反硝化碳源,在缺氧条件下表现出更好的去除效果。同时,许多种类的工业废水中往往含有较高的盐度,将对功能微生物的膜渗透压和酶活产生影响。目前,此类课题的多数研究内容主要集中在考察温度、p H值、氧化还原电位等因素对含氮杂环化合物缺氧降解性能的影响,鲜少考虑盐度的影响作用。因此,本课题以吡啶、吲哚和喹啉三种典型含氮杂环化合物为反硝化底物,考察了COD/NO3--N比值和盐度对这三种有机物的反硝化降解效能的影响,并对一定盐度存在条件下的反硝化动力学进行分析,旨在为含盐工业废水中氮杂环化合物反硝化降解工艺或技术可行性研究提供理论支持和指导。本实验研究采用间歇式反应装置进行,温度为30℃。进水COD/NO3--N比值设定为4,8,10和12四个水平;盐度变化范围介于0g/L20g/L之间。主要研究反硝化过程中吡啶、吲哚和喹啉三种含氮杂环化合物和硝态氮的降解特征、亚硝态氮的积累特征及反硝化动力学特征的研究和分析,得出以下主要结论:(1)三种含氮杂环化合物为碳源时,反硝化过程中均出现了亚硝态氮的积累现象,且随着COD/NO3--N的增大,亚硝态氮积累量和积累率趋于下降。最佳COD/NO3--N条件受碳源、活性污泥种类等的影响,吡啶、吲哚和喹啉为碳源底物时,最佳COD/NO3--N比值分别为8、10和10。(2)在最佳COD/NO3--N比值条件下,随着盐度的升高,亚硝态氮的积累量随之升高。吡啶为碳源时,亚硝酸盐的最大积累量为13.42mg/L;吲哚为碳源时,亚硝酸盐氮的最大积累量为10.30mg/L;喹啉为碳源时,亚硝酸盐氮的最大积累量为7.90mg/L。同时,各盐度反应条件下,在反应过程中均检测到氨氮的存在,且在一段时间内浓度呈增加趋势,说明以吡啶、吲哚、喹啉为碳源进行的反硝化过程中,各碳源环上的氮在转化过程中会生成氨氮。(3)在最适盐度条件下进行的反硝化动力学参数分析结果表明:以吡啶为碳源时,μmax、Ks和Ki分别为1.86、4.88mg/L和1177.4mg/L;在以吲哚为碳源时,μmax、Ks和Ki分别为2.06、10.21mg/L和563.7mg/L;在以喹啉为碳源时,μmax、Ks和Ki分别为2.21、8.99mg/L和602.2mg/L。
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