含吡啶工业废水的生物强化处理文献综述

开题报告

（一）研究背景及意义

化工厂废水中通常含有难降解的有机物及氨氮，另外，一些难降解的有机物，比如含氮杂环化合物（NHCs）在降解过程中通常伴随着氨氮的释放^[1]。在处理该类废水时，通常在传统的A-O工艺之前进行物理-化学预处理，比如吸附和高级氧化，但该类处理工艺的经济效益较低^[2]。然而，通过短程硝化并最终实现氮去除的技术被认为具有明显的经济效益：在硝化阶段较全程硝化节省了25%的曝气量，在后续反硝化和厌氧氨氧化过程中节省了40%或100%的有机碳源^[3]。好氧颗粒污泥作为一种自固定化的生物聚集体，可以富集生长缓慢及对环境条件敏感的微生物。好氧颗粒污泥结构紧密,具有特殊的层状结构，存在外界环境与好氧颗粒污泥之间的传质阻力，使有毒有害污染物存在浓度梯度，从而保护了一些环境敏感型细菌，例如氨氧化细菌（AOB）^[4]。另外，好氧颗粒污泥存在DO扩散的限制，好氧颗粒污泥内部同时存在好氧区和缺氧区，使在一个单一的反应器内发生同步硝化反硝化成为可能。

目前，利用好氧颗粒污泥实现短程硝化并最终实现废水中氮去除的研究已受到广泛的关注。然而，大部分的研究都是基于容易生物降解，氨氮含量较低的废水。尽管目前已有少量文献报道在连续的好氧颗粒污泥反应器中成功实现了难降解有毒污染物的去除及同步短程硝化过程，但是依然缺乏可利用的信息及系统性的研究。前期研究表明，通过向好氧颗粒污泥体系中投加吡啶降解特效菌Rhizobium sp.NJUST18^[5]可以使吡啶降解效率显著提高。尽管好氧颗粒污泥生物投加技术在废水处理方面具有广阔应用前景，但是利用该生物投加体系进行吡啶降解及同步脱氮过程的研究尚未进行，对于影响吡啶降解及氮去除过程的关键因素缺乏综合性的研究。

本课题的提出正是基于上述背景，旨在一个单一的好氧颗粒污泥SBR反应器中实现同步的吡啶降解及氮去除过程，探讨几个关键操作参数对吡啶降解、氮去除及EPS分泌的影响。

（二）国内研究现状

吡啶是一种应用十分广泛的杂环污染物。该物质的生产和使用过程中产生了大量含吡啶的工业废水。由于吡啶废水生物毒性大、可生化性差,常规生化处理系统(如活性污泥法)难以奏效。南京理工大学张鑫^[5]探究从受吡啶污染的土壤中,筛选得到降解吡啶的新菌株NJUST18的方法。

乔琳, 王建龙^[6]在接种活性污泥处理含吡啶废水的序批式反应器中,引入吡啶降解菌 Paracoccus sp.KT-5构成生物强化反应器,从而研究其对吡啶的生物强化去除特性及效果 ^[2]。柏耀辉^[7]对微生物降解吡啶的机理途径做过研究，微生物法具有相对经济，效果良好的优点。因此，可降解吡啶的菌种很稀有，如吡啶红球菌Rhodococcus pyridinovoraKT-J002和纤维单胞菌Cellulomonas spKT-J007 可以有效的降解高浓度吡啶^[8]。此外，缺氧条件下吡啶的生物降解技术也是一个研究方面,陈燕^[9]李杰^[10]对吡啶缺氧降解动力学与过程控制因素进行了详细的研究。

（三）国外研究现状

国外对含毒性有机物废水的生物降解也做了许多深入的研究，其中好氧颗粒污泥被用来处理有毒性和抗性的有机物，例如苯酚，、对硝基苯酚、间二氯苯酚等，表现了好氧颗粒污泥对毒性有机物的高抵抗性^[11]。