鄰羥基苯甲腈作為重要的農藥中間體以及醫藥中間體，引起了越來(lái)越多的研究人員開(kāi)發(fā)合成制備工藝路線(xiàn)。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構，可能對活性污泥存在抑制或毒害作用，但很少有報道研究含鄰羥基苯甲腈廢水的生化處理方案。本文設置含有不同濃度鄰羥基苯甲腈廢水實(shí)驗組和空白對照組，收集在21d時(shí)間內生化池中污染物的變化數據，從而考察廢水中鄰羥基苯甲腈濃度對生化系統的影響，對含鄰羥基苯甲腈的工業(yè)廢水生化處理工程設計與運行具有重要的參考價(jià)值。
1、材料與方法
1.1 實(shí)驗裝置
本文自行設計并組裝了簡(jiǎn)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、1臺溶氧量檢測儀、1臺自動(dòng)控溫電加熱器。簡(jiǎn)易流程如圖1所示。
1.2 實(shí)驗試劑
實(shí)驗廢水取自工廠(chǎng)生化廢水處理系統混凝沉淀池出口進(jìn)好氧曝氣池之前；生化污泥取自生化系統好氧曝氣池污泥；鄰羥基苯甲腈取自實(shí)驗室制備，含量＞99.0％。
1.3 實(shí)驗方法
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、攪拌器、冷凝管的反應燒瓶中加入1000g自工廠(chǎng)生化系統取來(lái)的待生化廢水，開(kāi)啟攪拌器，通過(guò)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，充分攪拌2h，過(guò)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)分析數據如表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)驗過(guò)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(chǎng)生化系統取來(lái)的待生化廢水將容量瓶定容至刻度線(xiàn)，搖勻后得到含不同濃度的鄰羥基苯甲腈實(shí)驗廢水備用。將各濃度實(shí)驗廢水進(jìn)行水質(zhì)分析，數據如表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(chǎng)生化系統取來(lái)的待生化廢水至曝氣池30L刻度線(xiàn)處，開(kāi)啟爆氣泵保持爆氣池中的溶氧量為2～6mg／L，開(kāi)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，補充自工廠(chǎng)生化系統取來(lái)的待生化廢水至30L刻度線(xiàn)處。分析進(jìn)水后曝氣池水質(zhì)數據，分析次日出水水質(zhì)數據。
1.3.4 廢水生化實(shí)驗
污泥馴化穩定一周后，每天早上9：00停止爆氣后沉降30min自上清液中排出10L水，補充含鄰羥基苯甲腈實(shí)驗廢水至30L刻度線(xiàn)處。分析進(jìn)水后曝氣池水質(zhì)數據，分析次日出水水質(zhì)數據。
2、結果與討論
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明顯上升趨勢；當廢水鄰羥基苯甲腈濃度小于等于200mg／L時(shí)，在經(jīng)過(guò)污泥適應期之后生化池出水中含有的鄰羥基苯甲腈濃度開(kāi)始回落，并持續保持小于1mg／L；當廢水中鄰羥基苯甲腈濃度為250mg／L，生化系統中鄰羥基苯甲腈含量持續上升并穩定在250mg／L。鄰羥基苯腈在化學(xué)結構上存在酚羥基，酚羥基在廢水生化處理過(guò)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)適應過(guò)程，當有毒物質(zhì)鄰羥基苯腈濃度超過(guò)一定閾值，污泥活性受到抑制，微生物表現出中毒現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去除效果良好且穩定，COD平均維持在97％。在持續進(jìn)水的第12d左右，當鄰羥基苯甲腈廢水濃度為50和100mg／L時(shí)，生化系統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。當鄰羥基苯甲腈廢水濃度為150和200mg／L時(shí)，生化系統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(zhù)微生物的適應，生化系統COD去除率又呈緩慢增加趨勢，最終COD去除率穩定在80％～90％；當廢水中鄰羥基苯甲腈廢水濃度為250mg／L時(shí)，生化系統的COD去除率快速下降，在第14d后微生物表現出中毒現象，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，生化系統崩潰。此外，劉發(fā)強與蔡正文等研究人員的研究報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，需要特定的預處理過(guò)程或著(zhù)新型的生化處理技術(shù)才能完成廢水生化處理過(guò)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)驗研究的方法，在原有基礎上由一次性廢水生化實(shí)驗改進(jìn)為連續21d持續換水實(shí)驗的方法。此方法與原有方法相比沒(méi)有詳細研究一次廢水生化實(shí)驗的變化過(guò)程及趨勢，而是通過(guò)21d持續換水實(shí)驗重點(diǎn)研究了特征化合物的累計影響趨勢以及微生物對特征化合物的適應變化過(guò)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)驗室研究廢水生化處理的方法。
3、結論
生化系統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）當廢水中鄰羥基苯甲腈含量在50～100mg／L時(shí)，生化池系統運行穩定且對污染物的去除效果良好，COD去除率維持在90％以上。
（2）當廢水中鄰羥基苯甲腈含量在150～200mg／L時(shí)，生化系統COD去除率由97％下降至80％左右。后期隨著(zhù)微生物的適應，生化系統恢復對污染物的去除能力，且COD去除率呈緩慢增加趨勢，最終COD去除率穩定在80％～90％。
（3）當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(xiàn)下降至1％左右。此濃度已超過(guò)生化池系統耐受程度，污泥活性受到抑制，部分微生物中毒難死存活，生化系統崩潰，因此在工業(yè)廢水處理時(shí)，當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(guò)特定處理后考慮生化處理設計方案。（來(lái)源：聯(lián)化科技（德州）有限公司）
