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環(huán)流反應器優(yōu)化設計可深度處理污水
環(huán)流反應器優(yōu)化設計可深度處理污水
采用序批式氣升環(huán)流反應器優(yōu)化設計（SAR）處理硝基苯污水，研究了硝基苯濃度和COD/N對處理過程的影響，分析了缺氧段COD和硝基苯降解動力學。結果表明，硝基苯在缺氧段被還原為苯胺，而苯胺在好氧段得到快速降解。硝基苯與基質（葡萄糖-COD）質量比為1：35~1：25，該條件下反應器對硝基苯和COD去除率分別可達99%~100%和92%~94%。由于受傳質限制，進水需要維持106mg/L的氨氮（葡萄糖-COD/N比值為100：10）以滿足缺氧段微生物對氨氮的營養(yǎng)需要。缺氧段COD的降解符合二級動力學，反應速率常數k2為2.7×10-4L?mg/h；硝基苯的降解符合一級動力學，反應速率常數k1為0.14h-1。研究表明，序批式氣升環(huán)流反應器優(yōu)化設計可作為一種簡單而有效的反應器用于處理硝基苯污水。
硝基苯作為重要的化工原料，主要用于制備苯胺、染料、農藥和醫(yī)藥等。硝基苯由于對人和動物血液或神經系統產生毒害作用，被許多國家列為優(yōu)先控制污染物。近年來，人們嘗試吸附、FENTON反應、臭氧氧化、光化學降解、超聲輻照、超臨界水氧化等物化方法處理硝基苯污水，取得了良好效果，但處理成本過高或容易產生二次污染問題限制了它們的廣泛應用。與物化法相比，生物法在處理硝基苯污水方面更為有效，而且可避免二次污染問題。厭氧微生物可從易降解基質的分解獲得還原能力，把硝基苯還原成苯胺，而好氧微生物可通過單加氧酶或雙加氧酶攻擊，實現苯胺開環(huán)和降解。因此，通過厭氧/好氧組合工藝可實現硝基苯的礦化。
目前硝基苯污水生物處理研究和工程應用主要集中于連續(xù)流厭氧/好氧組合工藝如水解酸化/活性污泥組合工藝、滴濾池/活性污泥組合工藝、厭氧折流板反應器/活性污泥組合工藝等，但實際應用表明，這些工藝存在啟動和再啟動困難問題，而且容易受濃度負荷變化影響。作為一種間歇式的污水處理工藝，序批式活性污泥法（SBR）在硝基苯污水處理方面可克服上述組合工藝的不足。
一方面，它結構簡單，反應器的啟動和操作也非常簡便；另一方面，它可以提供硝基苯還原和苯胺降解所需要的缺氧和好氧環(huán)境，而且缺氧和好氧時間可根據需要進行調整。有鑒于此，筆者采用傳質和傳氧性能良好的氣升環(huán)流反應器優(yōu)化設計進行間歇實驗，考察硝基苯濃度和COD/N對該反應器處理硝基苯污水效果的影響，分析缺氧段COD和硝基苯降解動力學，為硝基苯污水處理工程實踐提供借鑒。