缺氧生物处理难生物降解有机废水(韩亮) (2)

缺氧生物处理难生物降解有机废水

韩亮

四川立新瑞德环保科技发展有限责任公司（610030）

摘要：难降解有机废水的缺氧生物处理是该类废水生物处理领域中的研究热点。综述了反硝化菌对难降解有机物的代谢机理；从处理难降解有机废水的角度探讨了C／N、pH、温度、停留时间对缺氧反应器的影响。对缺氧生物处理难降解有机废水提出了进一步的研究方向。

关键词：缺氧生物处理;降解有机物;反硝化

Anoxic biological treatment of organic biodegradable waste

Han Liang

(Lixin Reid Sichuan Environmental Protection Technology Development Co., Ltd. )(610030) Abstract: The hypoxia refractory organic wastewater biological treatment is a kind of biological treatment in the field of research focus. Denitrifying bacteria are reviewed on

metabolic mechanism of refractory organic matter; treatment of refractory organic

wastewater from the perspective of the C / N, pH, temperature, residence time effect on

the anoxic reactor. Hypoxia refractory organic wastewater biological treatment and

further research directions proposed.

Key words: hypoxia biological treatment; degradation of organic matter; denitrification

1 前言

Giger和Robert将“难生物降解有机物”定义为：“如果一个化合物在一种特定的环境下,经历任意长的时间仍然保持它的同一性,就可以将这个化合物定义为难生物降解化合物(持久顽固性物质)” [1]。而难生物降解物质又可以分为无生物毒性物质和有生物毒性物质。难生物降解物质可以通过食物链在生物体内富集导致人体的急慢性中毒,甚至还会产生致癌、致畸和致突变等长期的影响。国内外许多学者致力于含难降解污染物废水的生物处理研究,采用的技术路线有共代谢技术、缺氧反硝化技术、高效菌种技术、细胞固定化技术、厌氧水解酸化预处理技术等。研究表明，在缺氧条件下，有些在厌氧或好氧情况下不能降解的有机物可得到降解。申海虹[2]研究认为吡啶和喹啉在缺氧条件下的降解性能比好氧和厌氧好。由于反硝化菌对焦化废水中的难降解有机物的缺氧降解功能，使得缺氧反应器的反硝化

效果成为焦化废水能否达标排放的关键[3]。反硝化菌能够将许多多环芳烃化合物如萘、菲、蒽、联苯完全降解成CO 2。国外许多学者证实，通过向地下水中加硝酸盐，强化地下水环境中的反硝化作用，可以去除地下水中的芳香烃及其他有机物。

2 缺氧反硝化去除难降解有机物的机理

绝大多数难降解有机物是人类通过化学工业制造出来的物质，是生物圈的外来物，微生物并不具有相关的酶系统可以利用这些有机物[4]。但采用缺氧反硝化法处理难降解有机物的可行性是确实存在的。因为，第一，大部分难降解有机物具有与生物型有机物相似的结构，这使得难降解有机物能够适合酶的活性位置；第二，酶的专一性并不是绝对的。虽然一种给定的酶的催化反应类型是专一的，但可受其作用的基质并不是专一的。反硝化菌对难降解有机物的强大降解能力，日益引起人们的关注。

在难降解有机物缺氧降解过程中，硝酸盐和亚硝酸盐中的氮作为能量代谢中的电子受体，二价态的氧作为受氢体，难生物降解物质作为碳源和电子供体提供能量并得到氧化稳定，而使硝态氮还原为氮气。缺氧状态和好氧状态、厌氧状态下的微生物种类、电子受体以及基质代谢途径都存在显著的差异，因而反硝化菌对有机物的降解既不同于好氧微生物，也不同于严格的厌氧微生物[5]。反硝化菌对难降解有机物的生物降解可以分为：生长型生物降解和共代谢生物降解。生长型生物降解是通过与生长相关联的代谢过程进行的，反硝化菌从难降解有机物的降解中获得碳和能量，且以难降解有机物作为反硝化菌生长的唯一碳源和能源。因此，由难降解有机物起初降解反应得到的转化产物最终进入到一般的代谢途径中，部分碳进入新的细胞物质中，其余的碳以二氧化碳的形式释放，难降解有机物则被完全降解。共代谢生物降解，是指不能把难降解有机物作为碳源或能源的微生物进行的有机物的转化过程

[6]。微生物的酶缺乏专一性而引起共代谢生物降解，微生物不能从共代谢基质获得任何营养，

这种降解对微生物有可能是有害的[7]。

顾国维、李咏梅等人在研究以含氮杂环化合物为生长基质的反硝化菌时发现，硝态氮的转化历程与公认的反硝化生化反应过程：

2e e e 3222NO NO NO N O N e +-−−−−→−−−−−→−−−−−→−−−−−→＋＋＋－硝酸还原酶亚硝酸还原酶一氧化氮还原酶氧化亚氮还原酶

相同，硝酸还原酶是整个反硝化过程中的限速酶，这与传统的生物脱氮工艺是一致的；且NO 3－

－N 的降解呈零级反应，与文献的报道一致。对于硝态氮的转化途径人们已了解得很清楚，但对于难降解有机物在缺氧条件下的生物降解还未提出类似于好氧降解那样较为明确的途径。

污染物的分子结构是影响环境微生物活性的主要因素。其中污染物分子的大小和电荷密度影响跨越细胞膜的传质，分子结构影响基因的转录表达和活性酶的诱导以及后续的代谢途径，污染物及其中间代谢产物决定着毒性抑制的类型和程度，这些内在因素决定了生物处理过程效率。量子生物学研究认为，物质的三维空间结构、电荷特性和疏水特性是生物氧化难