鄰羥基苯甲腈作為重要的農(nóng)藥中間體以及醫(yī)藥中間體，引起了越來越多的研究人員開發(fā)合成制備工藝路線。其中鄰羥基苯甲醛肟法、鄰羥基苯甲酰胺光氣脫水法、鄰羥基苯甲酸銨法中均產(chǎn)生工藝廢水。鑒于鄰羥基苯甲腈20℃條件下在水中的溶解度為14560mg／L，鄰羥基苯甲腈存在酚羥基結(jié)構(gòu)，可能對活性污泥存在抑制或毒害作用，但很少有報(bào)道研究含鄰羥基苯甲腈廢水的生化處理方案。本文設(shè)置含有不同濃度鄰羥基苯甲腈廢水實(shí)驗(yàn)組和空白對照組，收集在21d時(shí)間內(nèi)生化池中污染物的變化數(shù)據(jù)，從而考察廢水中鄰羥基苯甲腈濃度對生化系統(tǒng)的影響，對含鄰羥基苯甲腈的工業(yè)廢水生化處理工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行具有重要的參考價(jià)值。

1、材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

本文自行設(shè)計(jì)并組裝了簡易廢水生化爆氣裝置，其中包括50L曝氣池、一臺爆氣泵、6個(gè)曝氣頭、2個(gè)溫度計(jì)、1臺溶氧量檢測儀、1臺自動(dòng)控溫電加熱器。簡易流程如圖1所示。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

實(shí)驗(yàn)廢水取自工廠生化廢水處理系統(tǒng)混凝沉淀池出口進(jìn)好氧曝氣池之前；生化污泥取自生化系統(tǒng)好氧曝氣池污泥；鄰羥基苯甲腈取自實(shí)驗(yàn)室制備，含量＞99.0％。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 含飽和鄰羥基苯甲腈待生化廢水制備

在裝備有溫度計(jì)、攪拌器、冷凝管的反應(yīng)燒瓶中加入1000g自工廠生化系統(tǒng)取來的待生化廢水，開啟攪拌器，通過加熱水浴控制溫度為（25±1）℃。向四口瓶中加入3g鄰羥基苯甲腈，充分?jǐn)嚢?/span>2h，過濾得到1000g黃色透明液體。將濾液分析水質(zhì)并保存在棕色試劑瓶中備用。水質(zhì)分析數(shù)據(jù)如表1所示。

1.3.2 含不同濃度鄰羥基苯甲腈廢水配置

將1.3.1實(shí)驗(yàn)過程中得到的濾液分別取34.34，68.68，103.02，137.36，171.70mL濾液加入到10L棕色容量瓶中，利用自工廠生化系統(tǒng)取來的待生化廢水將容量瓶定容至刻度線，搖勻后得到含不同濃度的鄰羥基苯甲腈實(shí)驗(yàn)廢水備用。將各濃度實(shí)驗(yàn)廢水進(jìn)行水質(zhì)分析，數(shù)據(jù)如表2所示。

1.3.3 污泥馴化

向曝氣池中加入污泥，并加入自工廠生化系統(tǒng)取來的待生化廢水至曝氣池30L刻度線處，開啟爆氣泵保持爆氣池中的溶氧量為2～6mg／L，開啟自動(dòng)控溫加熱器控制控制曝氣池溫度為28～35℃。每天早上9：00停止爆氣后沉降30min自上清液中排出10L水，補(bǔ)充自工廠生化系統(tǒng)取來的待生化廢水至30L刻度線處。分析進(jìn)水后曝氣池水質(zhì)數(shù)據(jù)，分析次日出水水質(zhì)數(shù)據(jù)。

1.3.4 廢水生化實(shí)驗(yàn)

污泥馴化穩(wěn)定一周后，每天早上9：00停止爆氣后沉降30min自上清液中排出10L水，補(bǔ)充含鄰羥基苯甲腈實(shí)驗(yàn)廢水至30L刻度線處。分析進(jìn)水后曝氣池水質(zhì)數(shù)據(jù)，分析次日出水水質(zhì)數(shù)據(jù)。

2、結(jié)果與討論

2.1 含不同鄰羥基苯甲腈濃度廢水出水鄰羥基苯甲腈含量變化

不同濃度鄰羥基苯甲腈廢水生化21d后出水含量的變化趨勢如圖2所示。在加入含鄰羥基苯甲腈廢水初期，生化池出水中鄰羥基苯甲腈含量出現(xiàn)明顯上升趨勢；當(dāng)廢水鄰羥基苯甲腈濃度小于等于200mg／L時(shí)，在經(jīng)過污泥適應(yīng)期之后生化池出水中含有的鄰羥基苯甲腈濃度開始回落，并持續(xù)保持小于1mg／L；當(dāng)廢水中鄰羥基苯甲腈濃度為250mg／L，生化系統(tǒng)中鄰羥基苯甲腈含量持續(xù)上升并穩(wěn)定在250mg／L。鄰羥基苯腈在化學(xué)結(jié)構(gòu)上存在酚羥基，酚羥基在廢水生化處理過程中屬于有毒物質(zhì)，由圖1含量變化趨勢可看出微生物對于處理鄰羥基苯腈需要一個(gè)適應(yīng)過程，當(dāng)有毒物質(zhì)鄰羥基苯腈濃度超過一定閾值，污泥活性受到抑制，微生物表現(xiàn)出中毒現(xiàn)象并完全失去生化處理鄰羥基苯腈的能力。

2.2 含不同鄰羥基苯甲腈濃度廢水對生化出水COD去除率的影響

由圖3可以看出，在污泥馴化的7d時(shí)間里COD去除效果良好且穩(wěn)定，COD平均維持在97％。在持續(xù)進(jìn)水的第12d左右，當(dāng)鄰羥基苯甲腈廢水濃度為50和100mg／L時(shí)，生化系統(tǒng)COD去除率稍有下降，去除率由97％下降至90％左右，下降幅度較小。當(dāng)鄰羥基苯甲腈廢水濃度為150和200mg／L時(shí)，生化系統(tǒng)COD去除率發(fā)生明顯下降，COD去除率由97％下降至80％左右。隨著微生物的適應(yīng)，生化系統(tǒng)COD去除率又呈緩慢增加趨勢，最終COD去除率穩(wěn)定在80％～90％；當(dāng)廢水中鄰羥基苯甲腈廢水濃度為250mg／L時(shí)，生化系統(tǒng)的COD去除率快速下降，在第14d后微生物表現(xiàn)出中毒現(xiàn)象，污泥活性明顯受到抑制，自身新陳代謝減緩，對有毒物質(zhì)的去除能力下降，生化系統(tǒng)崩潰。此外，劉發(fā)強(qiáng)與蔡正文等研究人員的研究報(bào)告中指出鄰羥基苯甲腈含量大于等于250mg／L的廢水屬于的難生化廢水，需要特定的預(yù)處理過程或著新型的生化處理技術(shù)才能完成廢水生化處理過程。

本研究方法借鑒李英贊在2013年關(guān)于表面活性劑LAS廢水生化處理實(shí)驗(yàn)研究的方法，在原有基礎(chǔ)上由一次性廢水生化實(shí)驗(yàn)改進(jìn)為連續(xù)21d持續(xù)換水實(shí)驗(yàn)的方法。此方法與原有方法相比沒有詳細(xì)研究一次廢水生化實(shí)驗(yàn)的變化過程及趨勢，而是通過21d持續(xù)換水實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究了特征化合物的累計(jì)影響趨勢以及微生物對特征化合物的適應(yīng)變化過程。此方法能夠鑒別含特征化合物廢水的生化處理可行性，并能夠篩選出生化池系統(tǒng)對含特征化合物廢水的進(jìn)水量以及含量濃度的耐受程度，為化學(xué)工業(yè)提供了一種在實(shí)驗(yàn)室研究廢水生化處理的方法。

3、結(jié)論

生化系統(tǒng)大部分微生物對含鄰羥基苯甲腈的化學(xué)工業(yè)廢水具備一定的處理能力，但是對廢水中引入的鄰羥基苯甲腈的濃度有一定要求。

（1）當(dāng)廢水中鄰羥基苯甲腈含量在50～100mg／L時(shí)，生化池系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定且對污染物的去除效果良好，COD去除率維持在90％以上。

（2）當(dāng)廢水中鄰羥基苯甲腈含量在150～200mg／L時(shí)，生化系統(tǒng)COD去除率由97％下降至80％左右。后期隨著微生物的適應(yīng)，生化系統(tǒng)恢復(fù)對污染物的去除能力，且COD去除率呈緩慢增加趨勢，最終COD去除率穩(wěn)定在80％～90％。

（3）當(dāng)鄰羥基苯甲腈含量在250mg／L及以上時(shí)，微生物對污染物去除能力幾乎喪失，COD去除率直線下降至1％左右。此濃度已超過生化池系統(tǒng)耐受程度，污泥活性受到抑制，部分微生物中毒難死存活，生化系統(tǒng)崩潰，因此在工業(yè)廢水處理時(shí)，當(dāng)廢水中鄰羥基苯甲腈含量在150mg／L及以上時(shí)時(shí)，建議需要經(jīng)過特定處理后考慮生化處理設(shè)計(jì)方案。（來源：聯(lián)化科技（德州）有限公司）