含吡啶廢水處理方法工藝探析

摘" " " 要： 吡啶是一種含氮雜環(huán)化合物，被廣泛用于石油化工、醫(yī)藥和農(nóng)藥等領(lǐng)域。然而，吡啶廢水排放給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。本文深入探討了吡啶的化學(xué)性質(zhì)和廢水危害，介紹了多種處理吡啶廢水的技術(shù)，包括物理法、化學(xué)法和生物法。通過(guò)比較它們的處理效率、成本和環(huán)境影響，揭示了各種方法的優(yōu)劣，并展望了未來(lái)的研究方向和技術(shù)發(fā)展，以期推動(dòng)吡啶廢水處理技術(shù)的不斷創(chuàng)新，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展。

關(guān)" 鍵" 詞：吡啶； 廢水； 處理技術(shù)； 環(huán)境保護(hù)

中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A" " "文章編號(hào)： 1004-0935（2025）01-0128-04

含吡啶廢水的處理已成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題之一。吡啶是一種非常常用的化工生產(chǎn)原料，含吡啶廢水主要來(lái)源于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料等化工行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程，因此很多精細(xì)化工廢水中都會(huì)含有吡啶，由于吡啶具有較強(qiáng)的生物毒性和難降解性，其廢水對(duì)環(huán)境和人體健康造成了嚴(yán)重威脅。這股廢水直接進(jìn)入到生化系統(tǒng)，生化系統(tǒng)硝化就會(huì)受到明顯抑制，有效處理含吡啶廢水，不僅可以減少環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)平衡，還能回收利用資源，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。

1" 吡啶及其廢水的性質(zhì)

吡啶（C5H5N）是一種無(wú)色、有特殊臭味的堿性六元氮雜環(huán)有毒液體化合物[1]，具有致畸和致癌的特性（吡啶屬于2B類致癌物），是精細(xì)化工企業(yè)的重要原料之一。

吡啶分子量為79.1，熔點(diǎn)-41.6 ℃，沸點(diǎn)115.3 ℃，相對(duì)密度 0.983。吡啶理論COD濃度為2933 mg·g-1，含氮量17.7%（總氮為177 mg·g-1）。吡啶與水可以任意比例互溶，所以導(dǎo)致吡啶在廢水中難以回收。

吡啶類廢水指的是含有吡啶類化合物的廢水。吡啶是一種堿性有機(jī)化合物，常用于工業(yè)生產(chǎn)中的溶劑、中間體和催化劑等。吡啶類廢水一般具有以下特點(diǎn)：

1） 惡臭，對(duì)神經(jīng)有致毒作用。

2） 在生化過(guò)程中對(duì)生物菌有很強(qiáng)的抑制性，生化池中吡啶濃度高于10 mg·L-1就會(huì)造成菌種中毒。

3） 堿性：吡啶類廢水通常呈堿性，易造成環(huán)境污染和對(duì)生物生長(zhǎng)的影響。

4） 溶解性強(qiáng)：吡啶類化合物具有較強(qiáng)的溶解性，導(dǎo)致其在廢水中的濃度較高，對(duì)環(huán)境造成一定的危害。

5） 吡啶環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以降解，可能會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成長(zhǎng)期的影響。

2" 含吡啶的廢水處理方法

含吡啶的廢水處理方法主要有物理化學(xué)法和生物法。其中，物理化學(xué)法包括資源回收工藝和處理工藝[2]。資源回收工藝：在處理含吡啶的廢水時(shí)，資源回收工藝是一種高效的方法。通過(guò)該工藝，廢水中的吡啶可以被有效分離和提取，從而進(jìn)行再利用。這種方法不僅可以減少?gòu)U水排放對(duì)環(huán)境的影響，還可以實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。處理工藝：另一種物理化學(xué)法是廢水的處理工藝。這種方法主要通過(guò)物理或化學(xué)手段對(duì)含吡啶的廢水進(jìn)行處理，以降低其對(duì)環(huán)境的污染程度。常見(jiàn)的處理工藝包括吸附、氧化、還原等方法，通過(guò)這些工藝可以有效去除廢水中的吡啶物質(zhì)，凈化廢水，從而保護(hù)環(huán)境和人類健康。

2.1" 物理化學(xué)法

通過(guò)物理化學(xué)法可以把吡啶回收富集，也可以把吡啶直接在水中降解。其中，回收富集主要有精餾法[3]、吸附法[4]。在廢水中降解吡啶的物理化學(xué)法主要有Fenton氧化、臭氧氧化、電催化氧化、濕式氧化與超臨界水氧化等。

2.1.1" 精餾法回收吡啶

采用甲苯作為夾帶劑分離吡啶和水，吡啶-水共沸物的共沸溫度為94.89 ℃，甲苯-水的共沸物的共沸溫度為84.53 ℃，吡啶-甲苯共沸物的共沸溫度為110.15 ℃，該三元體系中沸點(diǎn)最高的是吡啶，沸點(diǎn)最低的是甲苯-水共沸物，共沸塔的頂部蒸汽設(shè)計(jì)為接近甲苯-水共沸物共沸溫度，底部產(chǎn)物為純吡啶，實(shí)現(xiàn)了吡啶的高效去除與回收，但此方法僅適用于處理吡啶含量較高的廢水。

2.1.2" 吸附法

吸附法是指通過(guò)吸附劑（活性炭、沸石、樹(shù)脂等）把廢水中的吡啶吸附富集在固體中，隨后通過(guò)吸附劑的再生過(guò)程再把吡啶分離出來(lái)。這一過(guò)程中吸附劑的再生涉及的費(fèi)用也比較高。若不進(jìn)行再生，吸附后的吸附劑則需要作為危廢處置，也會(huì)使處理廢水的費(fèi)用增加。

2.1.3" Fenton氧化

pH為3.0～4.0時(shí)，亞鐵離子和雙氧水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，并能觸發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，持續(xù)產(chǎn)生羥基自由基（非特異性降解污染物，利用率下降）。之后通過(guò)羥基自由基的氧化作用把廢水中的吡啶氧化降解為二氧化碳、氨氮和水等，起到解毒的作用。此過(guò)程中需要大量亞鐵離子和雙氧水，并且所有亞鐵離子均會(huì)轉(zhuǎn)化為鐵泥，脫水后必須作為危廢處置，因此Fenton工藝運(yùn)行費(fèi)用也偏高[5]。

2.1.4" 臭氧氧化

臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧后通過(guò)水泵打入反應(yīng)器中，通過(guò)臭氧自身的氧化能力及次生的自由基氧化分解污染物。此過(guò)程中還可以投加雙氧水提升臭氧氧化的處理效率。在臭氧氧化處理高濃度廢水時(shí)，臭氧投加量偏大，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用偏高[6]。

2.1.5" 電催化氧化

電催化氧化是通過(guò)原電池原理，在兩塊電極板兩端通電，通過(guò)電極板的氧化還原作用將廢水中的污染物進(jìn)行降解的過(guò)程。這類工藝的設(shè)備比較復(fù)雜，且運(yùn)行過(guò)程中耗電量偏高，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用也偏高。

2.1.6" 濕式氧化與超臨界水氧化

高溫高壓的反應(yīng)條件，意味著對(duì)反應(yīng)器的強(qiáng)度、剛度、耐腐蝕性都要求很高，導(dǎo)致工藝設(shè)備的造價(jià)很高。而且，在運(yùn)行過(guò)程中的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用都偏高。

2.2" 生化方法

吡啶的生化法處理主要有厭氧、缺氧、好氧處理和MCHS生物預(yù)處理[7]。其中，厭氧處理和好氧處理是傳統(tǒng)的活性污泥工藝；MCHS生物預(yù)處理是采用特殊嗜耐鹽電化學(xué)活性菌種的一種好氧工藝。

2.2.1" 厭氧處理

厭氧處理是指在厭氧條件下利用厭氧微生物的代謝作用分解廢水中的有機(jī)物，使其先轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸，再逐步分解成二氧化碳和水等無(wú)機(jī)成分。但吡啶對(duì)厭氧反應(yīng)器的厭氧微生物毒性較大，導(dǎo)致運(yùn)行過(guò)程很難長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2.2" 好氧處理

好氧處理是采用曝氣的方式，增加污水中溶解氧的含量，促進(jìn)好氧微生物的分解代謝活動(dòng)，使目標(biāo)污染物得到降解。研究發(fā)現(xiàn)，微堿性條pH范圍為7.0～8.0，有利于吡啶的降解。

2.2.3" MCHS生物預(yù)處理

MCHS工藝針對(duì)廢水中有機(jī)污染物篩選高效的嗜耐鹽電化學(xué)活性菌種，利用微生物群體感應(yīng)調(diào)控技術(shù)對(duì)篩選的菌種進(jìn)行微生物生態(tài)構(gòu)建，形成高階微生物菌群，對(duì)廢水中的有機(jī)污染物進(jìn)行生物氧化還原、細(xì)胞吞噬和胞外分泌物催化反應(yīng)等多重生物降解作用。隨著研究的深入，MCHS的工藝逐漸受到了更廣泛的關(guān)注和認(rèn)可。這種基于微生物生態(tài)構(gòu)建的高階微生物菌群技術(shù)為廢水處理領(lǐng)域帶來(lái)了新的思路和可能性。未來(lái)，將繼續(xù)致力于優(yōu)化MCHS技術(shù)，探索更多的應(yīng)用場(chǎng)景。

在好氧條件下，MCHS菌種可以耐受廢水中吡啶的毒性，還可以把吡啶降解，從而達(dá)到解毒的效果。MCHS工藝可以去除50%～90%的COD和35%～40%的總氮，解除廢水的微生物毒性，保障后續(xù)常規(guī)活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3" 吡啶的降解過(guò)程

在好氧條件下，生物法降解吡啶的主要路徑如圖1所示。

4" 含吡啶廢水處理方法比較與分析

4.1" 處理效率比較

在比較處理含吡啶廢水方法的效率時(shí)，主要集中于幾種常見(jiàn)的處理方法：生物處理法、吸附法、化學(xué)氧化法和膜分離技術(shù)。生物處理法依賴于微生物的代謝作用來(lái)分解含吡啶廢水中的有機(jī)物，其優(yōu)點(diǎn)在于成本較低且能夠較為徹底地降解吡啶，但處理時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)廢水中有毒物質(zhì)的耐受性較差。吸附法通過(guò)物理或化學(xué)吸附來(lái)去除廢水中的吡啶，以活性炭為代表的吸附劑因其高效的吸附能力而被廣泛應(yīng)用，但吸附劑的再生和處理成本較高?；瘜W(xué)氧化法是通過(guò)強(qiáng)氧化劑直接氧化廢水中的吡啶，能夠迅速降低廢水的有機(jī)污染物濃度，但化學(xué)藥劑的使用可能帶來(lái)二次污染問(wèn)題。膜分離技術(shù)是通過(guò)物理篩選的方式分離吡啶，具有處理效率高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但膜的堵塞和更換成本是其主要的技術(shù)難題。

綜上所述，各種處理方法均有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性。生物處理法適用于處理量大、濃度低的廢水；吸附法適合于處理濃度較高的廢水；化學(xué)氧化法適用于急需降低有機(jī)污染物濃度的場(chǎng)合；膜分離技術(shù)則在處理效率和操作便利性方面表現(xiàn)出色。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要根據(jù)具體的廢水特性和處理需求，選擇最合適的處理方法，或者將多種方法組合使用，以達(dá)到最佳的處理效果。

4.2" 經(jīng)濟(jì)性比較

在對(duì)含吡啶廢水處理方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較時(shí)，主要考慮了3種常用的處理技術(shù)：生物處理法、吸附法和高級(jí)氧化法[8]。

1） 生物處理法因其低成本和較少的化學(xué)藥品需求而在經(jīng)濟(jì)性方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。盡管其初期投資對(duì)于建立生物反應(yīng)器相對(duì)較高，但長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)成本較低，尤其是在處理大量廢水時(shí)更為經(jīng)濟(jì)。然而，這種方法對(duì)于廢水中吡啶濃度較高的情況效率不佳，可能需要與其他方法結(jié)合使用，使得成本增加。

2） 吸附法雖然在去除效率上表現(xiàn)出色，特別是使用活性炭或改性樹(shù)脂作為吸附劑時(shí)，但其成本相對(duì)較高。吸附劑的再生和更換是主要的成本來(lái)源，尤其是在處理大流量或高濃度吡啶廢水時(shí)，經(jīng)濟(jì)性較差。

3） 高級(jí)氧化法，如Fenton反應(yīng)[9]、臭氧氧化等，雖然能有效降解吡啶，達(dá)到較高的處理效率，但其操作成本高昂，主要是因?yàn)樾枰罅康幕瘜W(xué)試劑和能源消耗。此外，這種方法可能產(chǎn)生的副產(chǎn)品也需要進(jìn)一步處理，增加了額外的處理成本。

從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，生物處理法在處理含吡啶廢水時(shí)是一種成本效益較高的解決方案，尤其是對(duì)于大規(guī)模的廢水處理項(xiàng)目。根據(jù)具體的廢水特性和處理需求，選擇合適的處理技術(shù)或技術(shù)組合至關(guān)重要，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和處理效率的最佳平衡。

5" 吡啶廢水處理建議

1） 吡啶廢水最好在車間源頭處進(jìn)行回收（精餾塔回收），減輕后端污水處理壓力（主要是毒性和氮負(fù)荷）。吡啶廢水回收還可以降低生產(chǎn)成本，提高資源利用率，符合可持續(xù)發(fā)展的理念。通過(guò)建立完善的回收系統(tǒng)，不僅可以有效減少環(huán)境污染，還能有效節(jié)約水資源和能源消耗。

2） 廢水中的吡啶毒性較大，建議采用適當(dāng)預(yù)處理降低毒性（將吡啶提前分解為無(wú)機(jī)小分子）。通過(guò)氧化反應(yīng)，將吡啶氧化為更穩(wěn)定的產(chǎn)物，從而減小其毒性。而還原反應(yīng)則可以將吡啶分解為較為簡(jiǎn)單的有機(jī)物，降低其對(duì)生物體的危害。

3） 在對(duì)吡啶廢水進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，建議采用Fenton氧化和MCHS生物預(yù)處理相結(jié)合的方式。首先利用Fenton氧化快速降解有機(jī)物質(zhì)，通過(guò)加入過(guò)氧化氫和鐵離子，產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑羥基自由基，對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。雖然Fenton氧化的費(fèi)用較高，但其處理效果顯著，噸水處理費(fèi)用80～100元。然后再通過(guò)MCHS生物預(yù)處理進(jìn)一步降解殘留的有機(jī)物質(zhì)，確保吡啶廢水經(jīng)過(guò)處理后符合排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到環(huán)保要求，MCHS生物預(yù)處理噸水處理費(fèi)用10～15元。

4） 吡啶廢水處理后會(huì)生成大量氨氮[10]，后端常規(guī)系統(tǒng)需要有足夠的硝化和反硝化濾池。通過(guò)細(xì)菌的作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮和氮?dú)?，從而?shí)現(xiàn)對(duì)廢水中氨氮的去除。

6" 結(jié)論與展望

處理含吡啶廢水需要綜合運(yùn)用多種方法，以實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的處理效果。在選擇處理方法時(shí)，必須考慮廢水的成分、設(shè)備成本和運(yùn)行維護(hù)等因素，以制定最佳的廢水處理方案。

本文比較了多種含吡啶廢水處理方法，包括物理吸附、化學(xué)氧化和生物降解等。盡管這些方法在吡啶去除方面取得了一定效果，但仍存在一些不足。物理吸附法操作簡(jiǎn)便，但吸附劑的選擇和再生問(wèn)題限制了其廣泛應(yīng)用?；瘜W(xué)氧化法能有效降解吡啶，但反應(yīng)條件苛刻，且副產(chǎn)品處理成為新的環(huán)境問(wèn)題。生物降解法對(duì)環(huán)境友好，但處理時(shí)間長(zhǎng)，且對(duì)環(huán)境條件有較高要求。

未來(lái)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展更高效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好的處理技術(shù)。一方面，通過(guò)材料科學(xué)進(jìn)步，尋找更高效的吸附材料或催化劑，提高處理效率和經(jīng)濟(jì)性。另一方面，應(yīng)深入研究基于微生物降解的技術(shù)，特別是在提高處理速度和降低環(huán)境條件要求方面。此外，探索物理、化學(xué)和生物方法的組合或協(xié)同作用，可能會(huì)為含吡啶廢水的處理提供更全面、更有效的解決方案。

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Analysis of Treatment Techniques for Pyridine-containing Wastewater

LIN Baochun

（Yi Shui Environmental Engineering Co.， Ltd.， Hangzhou Zhejiang 311200， China）

Abstract：Pyridine is a nitrogen-containing heterocyclic compound widely used in the fields of petrochemicals， pharmaceuticals， and pesticides. However， the discharge of pyridine wastewater poses a serious threat to the environment. This article delves into the chemical properties of pyridine and the hazards of pyridine wastewater， introducing various technologies for treating pyridine wastewater， including physical， chemical， and biological methods. By comparing their treatment efficiency， costs， and environmental impacts， the strengths and weaknesses of the various methods are revealed， and future research directions and technological developments are discussed to drive continuous innovation in pyridine wastewater treatment technologies and promote the development of environmental protection efforts.

Key words：Pyridine;Wastewater;Treatment technology;Environmental protection