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焦化废水处理厂活性污泥对硫氰化物的降解机制

北极星环保网来源:《环境化学》作者:张玉秀2017/8/17 16:29:45我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:焦化废水 活性污泥 工业废水

由于NH3-N可以被活性污泥中的硝化功能菌群逐步氧化生成NO-2-N和NO-3-N,所以,在SCN--N降解过程中NH3-N浓度不能持续升高;同样,由于NO-2-N可进一步氧化为NO-3-N,NO-2-N浓度不能持续升高;当所有SCN--N、NH3-N和NO-2-N消耗殆尽时,NO-3-N达到最大值,SCN--N全部转化为NO-3-N.SCN--N转化为NO-3-N的N元素的转化率为94.32%(图5c),基本符合物料守恒定律.

焦化废水

焦化废水

焦化废水

图5:SCN-降解过程中N和S元素转化产物的浓度变化

从图5b看出,在SCN-降解过程中,其中的SCN--S首先转化为S2-,S2-浓度随着SCN--S浓度的降低而升高,在15h达到最大值,然后随着SCN--S浓度的降低而降低;SO2-4随着SCN--S浓度的降低而迅速升高,在S2-消耗殆尽后达到最大值,表明在SCN-降解过程中S2-浓度的生成速率大于SO2-4的利用速率.

初始SCN--S元素浓度为51.10mg˙L-1,55h时SO2-4-S元素浓度升高到50.63mg˙L-1,S元素的转化率为99.08%(图5c),基本符合物料守恒定律.说明好氧活性污泥中含有高效的SCN-和硫化物降解菌群,其在充足的DO条件下,能迅速将SCN--S中的S相继转化S2-和SO2-4;与N元素的转化相比,S元素的转化较快,转化率更高.

微生物降解SCN-有两个途径,一是COS途径,在硫氰酸盐水解酶作用下,SCN-中氮-碳键发生水解生成COS与NH3,COS中的C—S键断裂生成CO2和H2S,H2S进一步氧化生成SO2-4;二是CNO-途径,SCN-中的硫-碳键断裂水解为氰酸盐(CNO-)和HS-,CNO-由氰酸盐水解酶水解生成NH3和CO2,S2-进一步氧化生成硫化物和SO2-4[6-7].

活性污泥是一个微生物复合体,在SCN-降解过程中,检测到NH-3、NO-2和S2-中间产物以及NO-3和SO2-4末端产物,且NO-3-N和SO2-4-S元素的转化率分别为94.32%和99.08%,表明活性污泥可能同时存在两种降解途径,将SCN-中的N和S元素彻底氧化为NO-3和SO2-4.

另外,在SCN降解过程中,NH3-N和NO-2-N中间产物浓度依次出现累积峰,且在峰值时NH3-N累积浓度高于NO2-N,表明SCN-降解产生NH3-N的速度快,而NH3-N的硝化反应速度慢,所以,N元素的转化过程是:SCN--N→NH3→NO-2→NO-3,推测硝化反应速度可能是SCN-降解的限制步骤.

此外,在SCN-降解过程中S2-也出现累积峰,表明的SO2-4生成的速度慢于S2的生成速度,S元素的转化过程是:SCN--S→S2→SO2-4.基于SCN-的降解机制和降解动力学研究结果,认为SCN-降解较快(24h),而其降解产物NH3和S2的转化则较慢(48h);SCN-的降解不仅需要其自身的高效降解菌群,还需要高效的硝化菌和硫氧化菌菌群.所以,污泥的微生物菌群结构和多样性还需要进一步深入研究,揭示其高效的降解机制,为污水处理过程提供理论基础.

3结论

(1)焦化废水中的SCN-主要在A/A/O工艺的好氧池中降解,其降解的最佳pH值为7—9,最佳温度为30—37℃.

(2)25℃常,活性污泥对SCN-的降解符合米氏方程,动力学参数vmax=11.15mgSCN-˙(g-1MLSS)˙h-1、Km=44.96mg˙L-1.

(3)15℃低温下,SCN-中的N和S在降解过程中可相应地形成中间代谢产物:如NH3-N、NO-2和S2-等,并最终彻底转化为NO-3和SO2-4产物;活性污泥可能同时存在COS和CNO-两个降解途径.

参考文献略

《环境化学》作者:张玉秀,尹莉,李海波,蒙小俊,盛宇星,曹宏斌

延伸阅读:

如何实现焦化废水的经济运行

现代化工企业中的焦化废水处理技术

臭氧催化氧化深度处理焦化废水的试验研究

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