吡啶廢水常用處理方法

　　1、引言

　　吡啶的化學(xué)式為C6H5N，是含有一個(gè)氮原子的雜環(huán)類化合物，能與水任意比互溶，且能溶解大多數(shù)的有機(jī)化合物和某些無(wú)機(jī)鹽類，所以吡啶是有廣泛應(yīng)用價(jià)值的溶劑，應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。相關(guān)文獻(xiàn)表明，雜環(huán)類化合物比相應(yīng)的非雜環(huán)類化合物毒性高。吡啶以其生物難降解性和對(duì)人健康危害大受到關(guān)注。

　　2、吡啶廢水處理方法

　　吡啶廢水處理方法有物理法、化學(xué)法和生物法三大類。

　　2.1 物理法

　　物理法是指利用物理特性，去除水中污染物的處理技術(shù)，吡啶廢水處理物理法有：吸附法、精餾法和焚燒法。

　　2.1.1 吸附法

　　吸附法是利用活性炭為填料吸附水中污染物，吸附原理是利用活性炭比表面積大，表面具有特定官能團(tuán)對(duì)污染物進(jìn)行吸附，吸附水中的污染物。徐生盼采用三種不同活性炭-瀝青基球形活性炭(PSAC)、煤質(zhì)柱狀炭(EAC)和椰殼顆粒炭(GAC)對(duì)吡啶進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)，均取得了較好的效果。

　　活性炭吸附的再生和處置是限制該技術(shù)推廣的主要原因，實(shí)際工程運(yùn)行過(guò)程中，活性炭的再生及處置成本高，廢棄活性炭為固體危險(xiǎn)廢棄物。目前該技術(shù)的主要研究方向是取得一種成本低廉，可再生性能好的活性炭，以及對(duì)廢棄活性炭安全處置。

　　2.1.2 精餾法

　　精餾法是目前回收吡啶的一種方法，精餾法回收的吡啶溶液濃度約50%左右。精餾過(guò)程中吡啶廢水與水蒸氣直接接觸，吡啶廢水與水蒸氣形成共沸物，利用吡啶的沸點(diǎn)與水相近，吡啶組份擴(kuò)散到氣相中，從而分離廢水中吡啶。該方法缺陷是精餾處理后的廢水中殘留吡啶濃度較高，需要其他處理設(shè)備，導(dǎo)致整體污水處理站處理設(shè)備多，投資較高，運(yùn)行控制要求高。

　　2.1.3 焚燒法

　　對(duì)于成分復(fù)雜，處理難度高，熱值高的工業(yè)廢水可用焚燒法處理，利用高溫降解廢水中的污染物，運(yùn)行過(guò)程中焚燒產(chǎn)生廢氣，必須集中處理，防止因燃燒不完全，產(chǎn)生空氣污染。

　　2.2 化學(xué)法

　　化學(xué)法是利用藥劑在廢水中與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到去除污染物的方法，一般有化學(xué)氧化法與化學(xué)沉淀法。化學(xué)氧化法是利用強(qiáng)氧化性物質(zhì)，將污染物氧化為小分子或無(wú)機(jī)物。因吡啶無(wú)法被酸性高錳酸鉀氧化，化學(xué)氧化法主要有電催化氧化法、微電解法、芬頓氧化法和紫外氧化法?；瘜W(xué)沉淀法是利用藥劑，將污染物沉降方法，對(duì)于吡啶廢水，目前無(wú)有效沉淀去除手段。

　　2.2.1 電催化氧化法

　　電催化氧化法是應(yīng)用表面有修飾物的陽(yáng)極在電流作用下發(fā)生電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的物質(zhì)來(lái)處理有機(jī)物溶液，而電極表面的修飾物是電子的供、受場(chǎng)所，同時(shí)也是反應(yīng)場(chǎng)所，其本身不發(fā)生變化。唐婧艷利用Ti/Sb-SnO2陽(yáng)極電模擬降解吡啶模擬廢水，取得良好效果。限制該技術(shù)主要由于陽(yáng)極電板材質(zhì)選取及能耗問(wèn)題。

　　2.2.2 微電解法

　　微電解法經(jīng)過(guò)多年開(kāi)發(fā)研究，已被廣泛應(yīng)用于各種難降解的廢水預(yù)處理中。微電解技術(shù)以鐵和碳之間因氧化還原電位差形成原電池，其中鐵為陽(yáng)極，失去電子。碳為陰極，陰極附近溶液中的氫離子，得到電子生成[H0]。

　　傳統(tǒng)微電解法在污染物處理過(guò)程中，陽(yáng)極端的鐵不斷消耗、氫氧化物在填料的表面沉積，會(huì)導(dǎo)致微電解反應(yīng)程度下降情況。金楊為解決填料問(wèn)題，利用廢棄DSD酸工業(yè)鐵泥和粘土做原料，制備陰陽(yáng)電極微電解填料，對(duì)吡啶廢水處理，取得良好效果。在模擬運(yùn)行過(guò)程中該填料能有效的抵抗板結(jié)現(xiàn)象。目前研究方向集中于如何補(bǔ)充陽(yáng)極材料、氫氧化物沉積消除及廢棄填料后續(xù)處理。

　　2.2.3 芬頓氧化法

　　芬頓氧化是利用芬頓試劑，通過(guò)Fe2+催化分解H2O2產(chǎn)生[?OH]，利用[?OH]的強(qiáng)氧化性能實(shí)現(xiàn)對(duì)難降解物質(zhì)的氧化，有機(jī)污染物與[?OH]反應(yīng)，破壞有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)，被后續(xù)工藝處理。

　　芬頓氧化法應(yīng)用廣，對(duì)吡啶的氧化去除有較好效果。但在工程應(yīng)用中，芬頓氧化仍存在問(wèn)題，主要是運(yùn)行成本較高、含鐵污泥量大，污泥處理去向問(wèn)題。

　　2.2.4 光催化氧化法

　　光催化氧化技術(shù)是利用污染物吸收紫外光的能量使C-C、C-N鍵斷裂，Stapleton等用紫外輻射降解吡啶衍生物取得良好的效果。利用TiO2在紫外照射下，催化產(chǎn)生高能[?OH]特點(diǎn)，鐘俊波等用珍珠巖負(fù)載型TiO2紫外照射下，降解吡啶取得了良好的效果。

　　將光催化氧化投入實(shí)際工程運(yùn)行中，存在以下問(wèn)題：

　　(1)羥基自由基具有強(qiáng)氧化性，反應(yīng)無(wú)選擇性，反應(yīng)過(guò)程不受控制，降解過(guò)程生成物的毒性及降解難度比原污染物大。

　　(2)僅用光催化氧化技術(shù)對(duì)高濃度吡啶廢水處理，反應(yīng)所需能耗高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。導(dǎo)致反應(yīng)設(shè)備占地面積大，投資高。

　　2.3 生物法

　　生物法是利用微生物，對(duì)廢水中的污染物處理工藝。利用微生物的代謝及吸附作用，使廢水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物或被菌膠團(tuán)吸附。按照微生物的代謝形式，可以將生物法分為：厭氧法、缺氧法、好氧法三大類。

　　2.3.1 吡啶廢水厭氧降解

　　厭氧法是利用微生物在隔絕氧氣情況下，微生物降解有機(jī)物，供能過(guò)程，使有機(jī)物轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的處理手段。研究表明，厭氧微生物能夠有效對(duì)有毒有機(jī)物進(jìn)行脫毒處理。與好氧降解相比，吡啶厭氧條件下的吡啶生物降解性更好。

　　2.3.2 吡啶廢水缺氧降解

　　缺氧條件下，反硝化菌利用有機(jī)物中的碳作為電子供體，以硝酸氮或亞硝酸單中的氧作為電子受體進(jìn)行厭氧呼吸。韓洪軍等利用UV-Vis和GC/MS分析了吡啶的缺氧降解機(jī)理，發(fā)現(xiàn)吡啶在羥基化之后被氧化裂解呈低分子酸，后被分解。缺氧反硝化是處理吡啶廢水，同時(shí)降低其毒性的一種有效方法，但在降解過(guò)程中因吡啶結(jié)構(gòu)破壞，氮大量釋放，在缺氧降解過(guò)程中產(chǎn)生較多的亞硝酸鹽，對(duì)于后續(xù)生物處理工藝有毒害作用。

　　2.3.3 吡啶廢水好氧降解

　　好氧降解是微生物在足夠氧氣條件下，將污染物氧化分解成無(wú)機(jī)物的一種方法。由于吡啶自身難以降解，它對(duì)微生物有嚴(yán)重的抑制作用。方苗苗研究表明，紫外光射能減小吡啶對(duì)微生物的抑制作用，減少適應(yīng)時(shí)間，提高降解吡啶速率。

　　3、結(jié)語(yǔ)與展望

　　因含吡啶廢水降解難度大，毒性大的特點(diǎn)，目前含吡啶廢水處理工程應(yīng)用以“高級(jí)氧化技術(shù)+生物處理技術(shù)”多技術(shù)聯(lián)合處理技術(shù)為主。利用高級(jí)氧化技術(shù)的強(qiáng)氧化性，對(duì)吡啶進(jìn)行初步氧化分解，降低廢水的毒害性，為后續(xù)生物降解提供條件，彌補(bǔ)了單一技術(shù)難以完全降解吡啶廢水這一問(wèn)題。聯(lián)合處理方法還需要進(jìn)一步探索與研究，以解決高級(jí)氧化技術(shù)及菌種存在問(wèn)題。

　　(1)電催化氧化法是高級(jí)氧化法的發(fā)展方向和趨勢(shì)，但電催化氧化法的電耗較高，陽(yáng)極板材質(zhì)價(jià)格高，設(shè)備投資較大，運(yùn)行費(fèi)用高。尋找低廉陽(yáng)極板制作材料，高效、重復(fù)利用催化劑是目前研究方向。

　　(2)目前，提高菌種對(duì)吡啶的耐受濃度，加強(qiáng)吡啶的生物降解能力是研究重點(diǎn)。

　　(3)現(xiàn)有高級(jí)氧化技術(shù)方案處理廢水成本較高，降低運(yùn)行費(fèi)用是目前廢水處理中探究方向。

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