【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口的增加，水資源的消耗量不斷增大，由此造成的水污染也越來(lái)越嚴(yán)重。在各類(lèi)水污染中，高濃度有機(jī)廢水危害巨大，尤其是染料化工廢水，有毒有害物質(zhì)濃度高，可生化性差，一般處理方法難以奏效，引起了各國(guó)學(xué)者的重視。本文在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)苯胺基乙腈生產(chǎn)廢水的處理技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。苯胺基乙腈是一種染料中間體，其最終產(chǎn)品靛藍(lán)粉主要用于牛仔布染色。在苯胺基乙腈生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生含苯胺基乙腈、苯胺、氰化物等高濃度高毒性高氨氮有機(jī)廢水，可生化性較差。通過(guò)氣質(zhì)譜定性分析得知廢水中含有大量結(jié)構(gòu)中帶有苯環(huán)的物質(zhì)，如苯胺基乙腈、苯胺、苯胺基脲等，這些物質(zhì)對(duì)微生物都有很大的毒性。若要通過(guò)微生物降解法處理該廢水，必須對(duì)廢水進(jìn)行至少十倍以上的稀釋?zhuān)�這造成處理構(gòu)筑物和設(shè)備的基建投資增大，經(jīng)濟(jì)上不合適。因此，本文設(shè)計(jì)了以萃取、吸附、氨吹脫為主的物理化學(xué)預(yù)處理方法，大幅度消減廢水中的有毒有害物質(zhì)，提高廢水的可生化性，然后再以生化法處理使之達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)。在分析廢水中的有機(jī)物組成和性質(zhì)的基礎(chǔ)上，選擇了以甲苯為萃取劑，三級(jí)逆流萃取處理該廢水。廢水中的主要污染物苯胺和CODCr去除率分別為92％和52％。并以稀硫酸為反萃劑，比較成功地再生了甲苯，再生后的甲苯對(duì)苯胺的萃取能力為新鮮甲苯的99.4％。為了廢水處理后可以回用，進(jìn)行了活性炭吸附試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，活性炭對(duì)苯胺和COD的吸附規(guī)律可以以Freundlich等溫方程式和Langmuir等溫方程式來(lái)描述。吸附后的廢水經(jīng)小試實(shí)驗(yàn)表明可以回用。高濃度的氨氮會(huì)限制微生物的活性，本文利用吹脫法進(jìn)行脫氨實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在pH>12，溫度高于40℃條件下，在較短的時(shí)間里，氨氮的脫除率可達(dá)90％以上。在后續(xù)的生物處理實(shí)驗(yàn)中，本文采用適合水質(zhì)波動(dòng)較大、處理水量較小的序批式活性污泥法（SBR），在進(jìn)水CODCr濃度低于1600mg/L時(shí)，SBR系統(tǒng)表現(xiàn)出優(yōu)良的處理性能，反應(yīng)器出水經(jīng)泥水分離后可以達(dá)到國(guó)家綜合廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本文對(duì)此廢水做了簡(jiǎn)單的工藝設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】：苯胺基乙腈 萃取 吸附 吹脫 SBR

1.1 水資源危機(jī)

1.1.1 世界水資源危機(jī)

國(guó)際分析家預(yù)測(cè)，21世紀(jì)是水的世紀(jì)。水資源危機(jī)早已成為世界各國(guó)所關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題。早在1977年聯(lián)合國(guó)水事會(huì)議就已提出警告：“石油危機(jī)以后的下一個(gè)危機(jī)就是水的危機(jī)�！�1987年聯(lián)合國(guó)發(fā)表了《世界水資源綜合評(píng)估報(bào)告》，向全世界發(fā)出了淡水資源短缺的警報(bào)，指出“缺水問(wèn)題將嚴(yán)重制約下個(gè)世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，并導(dǎo)致國(guó)家間的沖突，甚至爆發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)�！边@些警告或警報(bào)今天看來(lái)決不是危言聳聽(tīng)。

世界的水危機(jī)已嚴(yán)重制約人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展。如今，全世界目前有15億人未能喝上安全的飲用水，24億人缺乏充足的用水衛(wèi)生設(shè)施。聯(lián)合國(guó)警告，到2025年世界將有近一半人口生活在缺水地區(qū)，北非和西亞尤為嚴(yán)重。自1970年以來(lái)，由于全世界人口的激增，世界人均供水量已經(jīng)減少了1/3。自1980年以來(lái)，全球用水量增長(zhǎng)了3倍多，估計(jì)目前年用水量已經(jīng)達(dá)到4340億立方米�？傊�，水資源日益匱乏使得各國(guó)爭(zhēng)奪越演越烈，其爭(zhēng)端勢(shì)必越來(lái)越頻繁。

1.1.2 中國(guó)水資源危機(jī)

1.1.2.1 水量危機(jī)

中國(guó)的水危機(jī)早已敲響了警鐘。我國(guó)是一個(gè)水資源貧乏的國(guó)家，水資源總量居世界第6位，2002年人均水資源量2180立方米約為世界人均的1/4，排在世界第121位，是世界13個(gè)貧水國(guó)家之一。在全國(guó)669個(gè)城市中，缺水城市達(dá)400多個(gè)，其中嚴(yán)重缺水的城市114個(gè)，日缺水1600萬(wàn)噸，每年因缺水造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2000億元，全國(guó)每年因缺水少產(chǎn)糧食700-800億噸。據(jù)專(zhuān)家分析，到2010年，我國(guó)將進(jìn)入嚴(yán)重缺水期；到2030年，我國(guó)人均用水量將下降到1760立方米，臨近國(guó)際公認(rèn)的警戒線(xiàn)，全國(guó)缺水將達(dá)400-500億立方米。如今，我國(guó)水資源供需矛盾進(jìn)一步加劇并達(dá)到白熱化，水資源危機(jī)已成為所有資源問(wèn)題中最為嚴(yán)重的問(wèn)題之一，前景令人十分擔(dān)憂(yōu)！

1.1.2.2 水質(zhì)危機(jī)

水資源是量與質(zhì)的高度統(tǒng)一，21世紀(jì)我國(guó)不光面臨著水量的危機(jī)，同時(shí)水質(zhì)危機(jī)更加嚴(yán)重，甚至因水質(zhì)問(wèn)題所導(dǎo)致的水資源危機(jī)大于水量危機(jī)。目前，無(wú)論是地表水還是地下水，我國(guó)的水質(zhì)污染非常嚴(yán)重。根據(jù)全國(guó)2003年對(duì)全國(guó)109700公里河流進(jìn)行的評(píng)價(jià)，符合《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）的Ⅰ、Ⅱ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)只占29.4%，符合Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的占33.0%，屬于Ⅳ、Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的占20.3%，超Ⅴ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的占16.9%。如果將Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)作為污染統(tǒng)計(jì)，則我國(guó)河流長(zhǎng)度有70.6%被污染，約占監(jiān)測(cè)河流長(zhǎng)度的2/3以上，可見(jiàn)我國(guó)地表水資源污染非常嚴(yán)重。

我國(guó)地下水資源污染也不容樂(lè)觀(guān)�！鞍宋濉逼陂g水利部組織有關(guān)部門(mén)完成了《中國(guó)水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)》，其結(jié)果表明，我國(guó)北方五省區(qū)和海河流域地下水資源，無(wú)論是農(nóng)村（包括牧區(qū)）還是城市，淺層水或深層水均遭到不同程度的污染，局部地區(qū)（主要是城市周?chē)�、排污河兩�?cè)及污水灌區(qū)）和部分城市的地下水污染比較嚴(yán)重，污染呈上升趨勢(shì)。具體而言，根據(jù)北方五省區(qū)（新疆、甘肅、青海、寧夏、內(nèi)蒙古）1995眼地下水監(jiān)測(cè)井點(diǎn)的水質(zhì)資料，在69個(gè)城市中，Ⅰ類(lèi)水質(zhì)的城市不存在，Ⅱ類(lèi)水質(zhì)的城市只有10個(gè)，只占14.5%，Ⅲ類(lèi)水質(zhì)城市有22個(gè)，占31.9%，Ⅳ、Ⅵ類(lèi)水質(zhì)的城市有37個(gè)，占評(píng)價(jià)城市總數(shù)的53.6%，即1/2以上城市的城市地下水污染嚴(yán)重。

進(jìn)入21世紀(jì)，雖然隨著我國(guó)環(huán)境治理力度加大，水質(zhì)惡化的勢(shì)頭有所控制，但從總體上來(lái)判斷，水質(zhì)惡化的趨勢(shì)不可避免，從空間上，將由大陸向海洋，從城市到農(nóng)村擴(kuò)展，如果不采取有利的措施，一些城市、地區(qū)或流域甚至全國(guó)可能發(fā)生水質(zhì)危機(jī)，可以說(shuō)，水質(zhì)危機(jī)危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水量危機(jī)。

1.2 水污染現(xiàn)狀

我國(guó)水污染主要來(lái)源于工業(yè)及城市廢水的排放，農(nóng)業(yè)施用化肥、農(nóng)藥、有機(jī)肥的流失以及固體廢料的淋溶。2002年全國(guó)廢污水排放總量631億噸（不包括火電直流冷卻水），其中工業(yè)廢水占61.5%，生活污水占38.5%。

廢水中的污染物種類(lèi)根據(jù)對(duì)環(huán)境造成污染危害的不同，大致可分為固體污染物、需氧污染物、營(yíng)養(yǎng)性污染物、酸堿污染物、有毒污染物、油類(lèi)污染物、生物污染物、感官性污染物、熱污染等。目前，來(lái)自化學(xué)、石化、造紙、食品、制革和紡織工業(yè)以及未經(jīng)處理的生活污水中的有機(jī)污染物，是河流和其它水體點(diǎn)源污染的主要來(lái)源。水體中有機(jī)污染物是指以碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸等形式存在的天然有機(jī)物質(zhì)及某些人工合成的有機(jī)物質(zhì)。有機(jī)污染物進(jìn)入水體后，使水體中的物質(zhì)組成發(fā)生了變化，破壞了原有的物質(zhì)平衡狀態(tài)。在有氧即溶解氧水平較高的情況下，排入水體的有機(jī)污染物質(zhì)，通過(guò)物理、化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，而被分離和分解，使水體基本或完全恢復(fù)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。但是， 如果排入到水體中的有機(jī)污染物質(zhì)含量較高，大量消耗了水中的溶解氧，超過(guò)了水體自我凈化能力，這時(shí)有機(jī)污染物便轉(zhuǎn)入?yún)捬醺瘮�狀態(tài)，產(chǎn)生H2S、甲烷氣等還 原性氣體，使水中動(dòng)植物大量死亡，水體變黑變混，發(fā)生惡臭，嚴(yán)重污染地球生 態(tài)環(huán)境。化學(xué)需氧量（COD）是表示水體中有機(jī)污染物相對(duì)含量的重要指標(biāo)之一。 通常根據(jù)水體中的CODCr大小把污水分為低濃度有機(jī)廢水（CODCr ≤ 500mg/L）、 中等濃度有機(jī)廢水（500mg/L ≤ CODCr ≤2000mg/L）、高濃度有機(jī)廢水（CODCr> 2000mg/L）。其中高濃度有機(jī)廢水對(duì)環(huán)境的危害最大。高濃度有機(jī)廢水具有污染 物含量高、危害嚴(yán)重、處理工藝復(fù)雜、投資運(yùn)行費(fèi)用高等特點(diǎn)。由于采用常規(guī)的 廢水處理方法難以?xún)艋�或無(wú)法滿(mǎn)足凈化處理的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求，使得這類(lèi)高濃度 有機(jī)廢水成為現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)難題［1］。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

1.3 高濃度有機(jī)廢水處理方法

對(duì)于高濃度有機(jī)廢水處理，應(yīng)根據(jù)有機(jī)污染物的物理化學(xué)性質(zhì)、生物可降解性 等來(lái)選擇有效的處理方法。根據(jù)有機(jī)物是否具有生物毒性，以及是否被微生物降 解，通�？梢苑譃橐韵聨最�(lèi)：（1）無(wú)生物毒性，易降解的，包括大多數(shù)有機(jī)物； （2）無(wú)生物毒性，難降解的，有木質(zhì)素、纖維素、烷基苯磺酸鈉、聚乙烯醇等； （3）有生物毒性，可生物降解的，有鄰氯酚、甲醛、苯酚、硝基化合物等；（4） 有生物毒性，難生物降解的，有多氯聯(lián)苯、吡啶等。對(duì)于易生物降解高濃度有機(jī) 廢水（淀粉加工廢水、釀造廢水、屠宰廢水等）一般采用高效厭氧反應(yīng)器來(lái)生物 降解，如上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）、膨脹顆粒污 泥床（EGSB）、內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）等；對(duì)于有生物毒性可降解的有機(jī)物大多采 用馴化后的微生物進(jìn)行生物降解；對(duì)于有生物毒性又難于降解的一般是采取物理 化學(xué)方法直接降解或去除，或者采用物理化學(xué)法提高廢水的可生物降解性，然后 再利用微生物降解法。目前，主要應(yīng)用的是物化法去除廢水中的難降解有機(jī)物或 提高有機(jī)污染物的可生化性，然后再利用厭氧、好氧或厭氧+好氧的方法進(jìn)一步消 減水體中的有機(jī)污染物。

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