醌類化合物（如蒽醌、萘醌等）通過氧化還原介導(dǎo)作用處理高濃度硝酸鹽廢水（NO?? 500-5000mg/L），在pH 6-8條件下可實(shí)現(xiàn)硝酸鹽去除率＞95%，總氮去除率＞90%，同時降解廢水中的有機(jī)污染物（COD去除率60-80%），已成功應(yīng)用于電鍍、化工等行業(yè)廢水處理。
技術(shù)原理
Q + 2H? + 2e? → QH? (醌的還原)
QH? + NO?? → Q + NO?? + H?O (硝酸鹽還原)
電子傳遞機(jī)制：醌/氫醌氧化還原對(Eh=+0.2～+0.5V)作為電子穿梭體
協(xié)同作用：同時實(shí)現(xiàn)硝酸鹽還原和有機(jī)物氧化
最終產(chǎn)物：N?(＞85%)、少量N?O(＜15%)
典型醌類化合物性能比較
| 化合物 | 氧化還原電位(V) | 硝酸鹽去除率(%) | 最適pH范圍 |
|---|---|---|---|
| 蒽醌-2-磺酸 | +0.22 | 92-97 | 6.5-7.5 |
| 1,4-萘醌 | +0.48 | 88-94 | 6.0-8.0 |
| 2-羥基-1,4-萘醌 | +0.39 | 90-96 | 6.8-7.8 |
工藝流程
預(yù)處理單元
pH調(diào)節(jié)：控制至6.5-7.5
溫度控制：30-35℃
醌類化合物投加：0.5-2.0mmol/L
核心反應(yīng)單元
厭氧反應(yīng)器：HRT 4-6h，ORP -100～-200mV
生物強(qiáng)化：反硝化菌劑接種(如Pseudomonas spp.)
醌類化合物再生系統(tǒng)
后處理單元
活性炭吸附：去除殘留醌類物質(zhì)
曝氣吹脫：去除溶解N?
技術(shù)優(yōu)勢
| 指標(biāo) | 傳統(tǒng)反硝化 | 醌介導(dǎo)工藝 |
|---|---|---|
| 硝酸鹽去除速率 | 5-10mg/(L·h) | 20-35mg/(L·h) |
| 碳源消耗 | COD/N=3-5 | COD/N=1.5-2.5 |
| 污泥產(chǎn)量 | 0.4-0.6kg/kgNO?? | 0.2-0.3kg/kgNO?? |
| N?O產(chǎn)生量 | 3-8% | ＜1.5% |
工程參數(shù)
反應(yīng)器類型：上流式厭氧污泥床(UASB)或膜生物反應(yīng)器(MBR)
醌類補(bǔ)充量：每處理1kgNO??消耗0.05-0.1kg醌類
運(yùn)行成本：0.8-1.2元/m3(含化學(xué)品和能耗)
維護(hù)周期：每6個月補(bǔ)充10-15%醌類化合物
應(yīng)用案例
某電子廠含硝酸鹽廢水(2000m3/d)：NO??從1200mg/L降至＜15mg/L
化工廠硝化廢水處理：總氮去除率從65%提升至92%
與生物電化學(xué)系統(tǒng)耦合：能耗降低40%，醌類回收率＞95%
注意事項(xiàng)
控制溶解氧＜0.5mg/L以保證厭氧環(huán)境
定期監(jiān)測醌類化合物濃度維持0.5-2.0mmol/L
處理含硫廢水時需預(yù)先去除硫化物
尾氣處理系統(tǒng)需配置N?O分解催化劑
