霍榮帆，張瀚文，劉 壘，何文文，陳正軍

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

硝基芳香化合物（NACs）是苯環(huán)分子上一個或多個氫原子被硝基（—NO2）取代后生成的易溶于有機溶劑的黃色或白色固體，被廣泛應(yīng)用于炸藥、染料、煙花爆竹、玻璃和皮革工業(yè)〔1〕。常見的硝基芳香化合物包括硝基苯（nitrobenzene）、氯硝基苯（chloronitrobenzene）、二硝基甲苯（dinitrotoluene）、三硝基甲苯（trinitrotoluene）、鄰硝基苯酚（o-nitrophenol）、間硝基苯酚（m-nitrophenol）、對硝基苯酚（p-nitrophenol）、三硝基苯酚（trinitrophenol）、2，4-二硝基苯酚（2，4-dinitrophenol）等物質(zhì)。在Web of Science檢索網(wǎng)站上分別輸入nitrobenzene waste water、chloronitrobenzene waste water、dinitrotoluene waste water、trinitrotoluene waste water、o-nitrophenol waste water、m-nitrophenol waste water、p-nitrophenol waste water、trinitrophenol waste water、2，4-dinitrophenol waste water，通過檢索1980—2022年的相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)，這些物質(zhì)中關(guān)于對硝基苯酚和硝基苯廢水的研究最多（圖1）。硝基芳香化合物常具有很強的毒性和致畸性，是在環(huán)境中被優(yōu)先控制的污染物〔2〕。在農(nóng)業(yè)上，硝基芳香化合物廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)合成有機磷農(nóng)藥；在制藥業(yè)上，硝基芳香化合物主要應(yīng)用于生產(chǎn)止痛藥和解熱藥；硝基芳香化合物還常應(yīng)用于合成炸藥、染料或者皮革的防腐劑等〔3〕。

圖1 硝基芳香化合物廢水處理領(lǐng)域研究趨勢Fig. 1 Research trends in the field of nitroaromatic wastewater treatment

硝基芳香化合物可在大氣中與其他物質(zhì)形成氣溶膠影響生態(tài)系統(tǒng)，同時被植物吸收后可導(dǎo)致大規(guī)模的森林退化〔4〕。硝基芳香化合物可透過皮膚、胃腸道快速被人體吸收，影響細胞線粒體磷酸化的解偶聯(lián)反應(yīng)，引起氧化代謝反應(yīng)加快，加劇細胞內(nèi)ATP的消耗，引發(fā)嘔吐、吞咽困難、頭痛、暈厥、肝臟損傷等癥狀〔5-6〕。因此，加大對硝基芳香化合物廢水處理的研究對保護自然環(huán)境、動植物和人類健康具有重要意義。

硝基芳香化合物廢水因具有鹽分高、色度高、毒性高、成分復(fù)雜等特點，常規(guī)的廢水處理方法對其效果甚微，存在處理效率低、操作復(fù)雜、穩(wěn)定性差等問題。目前，針對硝基芳香化合物廢水的研究多集中在對一種或幾種硝基芳香化合物廢水的處理，而且關(guān)于其廢水處理的綜述多局限于某一種處理方法，缺乏全面展示。表1總結(jié)了硝基芳香化合物廢水處理技術(shù)的主要類別及特點。

表1 硝基芳香化合物廢水處理技術(shù)的主要類別及特點Table 1 Main categories and characteristics of nitroaromatic wastewater treatment technology

1 物理法處理硝基芳香化合物廢水

傳統(tǒng)物理法（如吸附法、萃取法、膜處理法）在處理硝基芳香化合物廢水時，難以實現(xiàn)硝基芳香化合物的徹底降解。但物理法具有運行條件寬泛、處理速度快、廢水處理量大、不改變污染物化學(xué)特性的特點，可被用于廢水的預(yù)處理或者對含特定有機物廢水進行資源回收利用。

1.1 吸附法

吸附法是利用多孔材料對水體污染物進行吸附處理的一種常用方法。傳統(tǒng)多孔碳材料由于具有高化學(xué)穩(wěn)定性、易制備、易改性、可多次重復(fù)利用、成本低的特點，被廣泛用作廢水中污染物的吸附劑。一般采用活性炭、爐渣和一些相對廉價易回收的改性材料對廢水中硝基芳香化合物進行吸附。P. S.PAULETTO等〔18〕用生物炭吸附水中初始質(zhì)量濃度為100 g/L的鄰硝基苯酚，生物炭對鄰硝基苯酚的最大吸附容量為761 mg/g。生物炭雖具有優(yōu)秀的吸附能力，但由于其顆粒尺寸較小，吸附質(zhì)與生物炭分離與回收利用困難，致使企業(yè)運營成本較高。磁性生物炭可減少這類問題，提高分離回收效率。有研究表明，在磁性生物炭吸附廢水中Cu2+的實驗中，經(jīng)4次反復(fù)回收再利用，磁性生物炭回收率仍在70%以上〔19〕。D. N. BOMBUWALA等〔20〕利用制備的磁性生物炭和非磁性生物炭吸附初始質(zhì)量濃度為50 mg/L的硝基苯，并比較了生物炭被賦予磁性后對其吸附能力的影響，結(jié)果表明，磁性生物炭和非磁性生物炭的最大吸附容量分別為178 mg/g和193 mg/g。磁性生物炭還被用于三硝基甲苯廢水的處理，并呈現(xiàn)出不錯的吸附效果〔21〕。碳材料對廢水中的硝基芳香化合物有很強的吸附能力，但在制作碳材料吸附劑時，應(yīng)該考慮材料特性以及在不同熱解溫度和時間下制備的碳材料的吸附特性〔22〕。在熱解過程中加入ZnCl2、FeCl3、KOH、ZnO等改性劑可以大大增加碳材料的孔隙結(jié)構(gòu)，增強對硝基芳香化合物的吸附能力〔23-25〕。

吸附法因易操作、成本低等特點，被廣泛應(yīng)用于去除廢水中的硝基芳香化合物，開發(fā)低成本磁性材料、納米材料增強型吸附劑是未來吸附法處理硝基芳香化合物廢水的突破口。

1.2 萃取法

萃取法根據(jù)溶質(zhì)在兩相中的分配定律使萃取劑與廢水充分接觸，廢水中的硝基芳香化合物與萃取劑充分結(jié)合，從而達到硝基芳香化合物相轉(zhuǎn)移的目的。分散液-液微萃取（DLLME）是一種通過在廢水中加入水溶性分散劑和不溶性萃取劑形成臨時乳液，或在外在物理作用下使萃取劑在待提取液中分散的液相微萃?。↙PME）方法。K. FIKAROVá等〔26〕以正辛醇作為萃取劑并外加旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動，在磁力攪拌棒的作用下使萃取劑分散在酸性環(huán)境中，并對初始濃度分別為0.14、0.26、0.02 μmol/L的鄰硝基苯酚、間硝基苯酚、對硝基苯酚進行萃取，3種有機物的回收率分別達到94%、82%、92%。但分散液-液微萃取時需要使萃取劑充分分散，提取容器的大小會受到限制。為了解決這個問題，M. SHAHRIARI等〔27〕在磷酸氫二鉀（質(zhì)量分數(shù)30%）和聚乙二醇（相對分子質(zhì)量1 000，質(zhì)量分數(shù)40%）組合條件下，測得雙水相體系（ATPS）對硝基苯酚的提取率為96.85%。

萃取法操作簡單、運行可靠，可有效處理高濃度硝基芳香化合物廢水，未來應(yīng)加大對高效、低毒、低回收成本的新型萃取劑的開發(fā)力度，進一步推動萃取法在硝基芳香化合物廢水處理中的應(yīng)用。

1.3 膜分離法

膜分離法是利用分離膜將不同粒徑的分子進行選擇性分離的一種方法。反滲透、超濾、納濾等分離膜可用于廢水凈化，同時回收一些可重新利用的物質(zhì)。納濾膜可提供比反滲透膜更高的過濾效率，并且在相同的跨膜壓力下有著比超濾膜更好的溶質(zhì)截留率。A. A. YAHYA等〔28〕使用基于聚亞苯基砜樹脂（PPSU）和聚醚砜（PES）的混合納濾膜，在進料濃度為10-5mol/L、pH為14、進料壓力為300 kPa、PES質(zhì)量分數(shù)為9%時，納濾膜對硝基苯酚的截留率達到99%。PPSU膜和PES膜都屬于聚合物基膜，這種膜能夠起到過濾效果，但在使用過程中常會因表面出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象而影響過濾速率〔29〕。金屬有機骨架（MOFs）由金屬離子和有機連接體構(gòu)成，具有超高內(nèi)比表面積和多孔結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)的特性，可有效避免結(jié)垢現(xiàn)象〔30〕。UiO-66作為一種由MOFs材料制作的納濾膜，因具有化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的優(yōu)勢，被認為是理想的液體分離膜材料〔31〕。Feichao WU等〔32〕制備了鋯基改性UiO-66納濾膜并將其用于去除水中的對硝基苯酚，當(dāng)進料質(zhì)量濃度為20 mg/L、壓力為500 kPa時，膜截留率高達95%以上。

膜分離法已被證明是一種有效分離硝基芳香化合物的處理方法，在后續(xù)的工作中應(yīng)注重開發(fā)能夠提升過濾效果的低成本、易降解的新型膜材料，減少膜污染問題。

2 化學(xué)法處理硝基芳香化合物廢水

化學(xué)法反應(yīng)迅速，被廣泛應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。電解法、Fenton法、臭氧氧化法、光催化法、膜催化法、濕式氧化法等可利用氧化劑（H2O2、O3）或者催化產(chǎn)生的活性自由基來降解廢水中的硝基芳香化合物。在利用化學(xué)法處理硝基芳香化合物廢水時，提升催化劑性能、降低廢水處理成本，以及耦合其他方法降解硝基芳香化合物是未來廢水處理研究的重點。

2.1 電解法

電解法是一種利用電解水產(chǎn)生的羥基自由基（·OH）將硝基芳香化合物轉(zhuǎn)化為無毒、易降解物質(zhì)的方法。因電解法在處理廢水過程中易受電極材料影響，大量專家學(xué)者對硼摻雜金剛石、石墨、Pt、SnO2、Au、PbO2等不同基礎(chǔ)電極材料處理硝基芳香化合物廢水的性能進行了廣泛研究〔33-38〕。P. MURUGAESAN等〔39〕采用IrO2-PbO2/Ti陽極，以200 mg/L對硝基苯酚和5 g/L NaCl為電解液，在pH為7、電流密度為15 mA/cm2的條件下對對硝基苯酚進行電解氧化降解，30 min內(nèi)去除了98%的COD，10 h內(nèi)去除了87%的對硝基苯酚。Qiang LIU等〔40〕制備了鋅/鐵改性生物炭電極，使用電解法降解100 mg/L的硝基苯廢液，在電壓為2 V的條件下，硝基苯的去除率達到95%以上。

電解法是降解硝基芳香化合物廢水的有效方法，具有處理效率高、環(huán)境兼容性好、易自動化的優(yōu)點。但電解法在處理硝基芳香化合物廢水時耗能巨大，企業(yè)更傾向于選擇其他廢水處理方法。開發(fā)合適的電極材料、降低能耗、優(yōu)化電解參數(shù)、引入輔助工藝、提高污染物降解效率是電解法處理硝基芳香化合物廢水的主要研究方向。

2.2 Fenton法

Fenton法利用H2O2和Fe2+構(gòu)成的水溶液體系與污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，達到降解廢水中有機污染物的目的〔41〕。目前，F(xiàn)enton法被廣泛應(yīng)用于酚類、染料、多氯聯(lián)苯、殺蟲劑等難降解有機物的分解。傳統(tǒng)Fenton法在處理硝基芳香化合物廢水時，pH適用范圍較窄，僅適用于較酸性的環(huán)境，同時高濃度的Fe2+會導(dǎo)致在工藝結(jié)束時產(chǎn)生過多污泥，因此原位生產(chǎn)H2O2的Fenton法受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。電Fenton法作為一種新型、高效、環(huán)境友好、能夠原位產(chǎn)生H2O2的電化學(xué)氧化技術(shù)，被廣泛研究并應(yīng)用于對廢水中難降解有機物的去除〔42〕。Zhongmin TANG等〔43〕利用FeO作為電Fenton的催化劑降解對硝基苯酚，在120 min內(nèi)可完全降解初始質(zhì)量濃度為10 mg/L的對硝基苯酚廢水。電Fenton法在處理高濃度有機廢水過程中需要長時間通電，研發(fā)者們一直在積極尋找新的低能耗廢水處理方法以替代現(xiàn)有的高能耗廢水處理方法〔44〕。此外，電Fenton技術(shù)的出現(xiàn)為Fenton技術(shù)與生物燃料電池耦合系統(tǒng)的構(gòu)建提供了契機。

加強新型催化劑的開發(fā)、強化催化反應(yīng)體系的構(gòu)建、降低污泥產(chǎn)量，同時加強與其他工藝的耦合是未來Fenton法的研究趨勢。

2.3 臭氧氧化法

臭氧（O3）作為一種強氧化劑，可以直接氧化污染物或者通過活性自由基間接與污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，廣泛應(yīng)用于水體消毒和有機廢水處理等領(lǐng)域。但臭氧在水中的溶解度會影響·OH的產(chǎn)生，對一些有機污染物的氧化相對較慢，導(dǎo)致污染物的去除不完全或產(chǎn)生有毒的中間產(chǎn)物〔12〕。為了促進·OH的生成，研究者們常采用一些組合降解技術(shù)，如臭氧/紫外線（UV）、臭氧/H2O2、臭氧/電解和臭氧/催化劑等〔45-48〕。F. NAWAZ等〔49〕通過合成具有介孔結(jié)構(gòu)的MnO2催化O3氧化降解初始質(zhì)量濃度為25 mg/L的對硝基苯酚模擬廢水，在90 min內(nèi)廢水中的對硝基苯酚被完全去除。Jinjuan QIAO等〔50〕在半間歇式旋轉(zhuǎn)填料床中降解200 mg/L的硝基苯廢水，30 min內(nèi)硝基苯降解率達到90.59%。目前，許多組合降解技術(shù)已被廣泛用于臭氧氧化廢水處理工藝，以提高其降解速率、減少臭氧使用量、降低廢水處理成本，但其應(yīng)用在降解硝基芳香化合物廢水的相關(guān)研究還相對較少。

與其他廢水處理工藝組合、提高臭氧的利用率是未來臭氧氧化法降解硝基芳香化合物廢水的主要研究方向。

2.4 光催化法

光催化法作為一種綠色環(huán)保的廢水處理方法，受到了研究者們的廣泛關(guān)注。光催化法是指在光的作用下，催化劑分子吸收電磁輻射后受到激發(fā)，產(chǎn)生光生電子空穴對并與有機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達到降解目的的方法〔13〕。目前關(guān)于光催化法降解硝基芳香化合物廢水的研究主要集中于ZnO、Ag2O、CoO、SnO2、TiO2等系列光驅(qū)動催化劑的開發(fā)〔51-54〕。Tuo WEI等〔55〕發(fā)現(xiàn)了一種降解硝基苯的新方法，該方法通過4-羥基香豆素促進硝基苯在太陽光照射下的還原降解，但4-羥基香豆素作為光催化劑降解硝基芳香化合物廢水的技術(shù)還不成熟。TiO2作為一種無毒、pH耐受范圍廣、化學(xué)穩(wěn)定性高的半導(dǎo)體材料，在光催化降解有機廢水領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。然而，TiO2的光催化活性只能在紫外光（UV）照射下產(chǎn)生，這大大限制了該方法的進一步推廣應(yīng)用〔56〕。Jingwen HUANG等〔57〕在可見光照射下采用MoSe2微球分別處理質(zhì)量濃度為40 mg/L的硝基苯、對硝基苯酚和2，4-二硝基苯酚廢水，3種有機物分別在3.5 h、1.5 h和2.5 h后被完全降解。

光催化法具有能耗低、操作簡單、反應(yīng)條件溫和的優(yōu)點，但易受到廢水中濁度和吸光物質(zhì)的影響，常作為廢水處理的后處理步驟。目前，針對光催化法的研究主要集中于開發(fā)高效光催化劑。開發(fā)新型高效低成本的光催化劑和光催化水處理反應(yīng)器，并推進其大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用是未來光催化法的重要發(fā)展方向之一。

2.5 膜催化法

膜催化法通過將具有催化活性的物質(zhì)錨定在膜表面或者膜孔中，使反應(yīng)產(chǎn)物可選擇性地穿過膜而離開反應(yīng)區(qū)域，從而增強催化劑的催化性能。將催化劑錨定在膜上可以延長催化劑的最佳催化時間，增大催化劑的使用時限。Ke LIU等〔58〕將銀納米粒子固定在PVA-co-PE納米纖維膜（NFM）支架和聚多巴胺（PDA）組成的膜系統(tǒng)中并用于處理對硝基苯酚廢水，該膜系統(tǒng)顯示出高效的廢水凈化性能。Xiaojue BAI等〔59〕研發(fā)了一種由Cu/Cu2O和尼龍膜組成的復(fù)合膜并用于處理對硝基苯酚模擬廢水，該膜在8 h內(nèi)可連續(xù)將95%以上的對硝基苯酚轉(zhuǎn)化為對氨基苯酚。因此，在不影響膜過濾效率的前提下，將催化劑結(jié)合到膜上并進行連續(xù)催化還原是提升硝基芳香化合物去除效果的有效途徑。

雖然膜催化技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，但高成本、膜污染等問題是膜催化法大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用亟待解決的問題。開發(fā)低成本、易降解、可選擇性快速透過反應(yīng)產(chǎn)物的新型膜材料是未來膜催化法降解硝基芳香化合物廢水的研究方向。

2.6 濕式氧化法

濕式氧化法利用由氧或水反應(yīng)生成的強反應(yīng)性自由基將有機污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，該方法可增強廢水的生物降解性，常作為高濃度、有毒且耐生化廢水處理的第一步〔60〕。根據(jù)催化劑的類型，濕式氧化法分為均相濕式氧化法和非均相濕式氧化法。Dongmei FU等〔61〕在200 ℃、1.0 MPa氧氣壓力下，以2 mmol/L Cu2+溶液為均相催化劑，硝基苯的轉(zhuǎn)化率達到95%。雖然均相濕式催化劑比非均相濕式催化劑的催化速率高，但其后期的分離工作較為困難。目前，非均相催化劑主要包括單金屬（Au、Pd、Ru、Pt、Ni）、金屬氧化物（TiO2、CeO2、CuO、Fe3O4）、混合氧化物和碳材料，且已被廣泛用于濕式催化氧化降解廢水的研究中〔62-64〕。碳材料因物化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、成本低、易改性、易制備的特點備受關(guān)注。S.MORALES-TORRES等〔65〕分別在不同溫度下制備活性碳材料，并通過濕式催化法降解125 mg/L的三硝基苯酚，在處理120 min后，600、800 ℃下制備的碳材料對污染物的降解率均達到99%。

濕式氧化技術(shù)具有適用范圍廣、反應(yīng)速率快、處理效率高、無二次污染、可回收能量及有用物質(zhì)的特點，但是該方法一般要求在高溫高壓的條件下進行，對設(shè)備要求較高且耗能大。因此，開發(fā)高效、低成本催化劑，降低濕式氧化法在處理廢水時所需的壓力和溫度，是改進濕式氧化法處理硝基芳香化合物廢水的研究方向之一。

3 生物法處理硝基芳香化合物廢水

生物法是利用微生物細胞的生長代謝作用，在厭氧或者好氧狀態(tài)下去除各類有機污染物的一種方法，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水處理系統(tǒng)中。目前，已從節(jié)細菌屬、無色桿菌屬、伯克霍爾德菌屬、假單胞菌屬、梭菌屬中分離出大量具有降解硝基芳香化合物能力的菌株〔66〕。利用微生物處理硝基芳香化合物廢水，不僅可以降解污染物，還可以大大降低企業(yè)處理廢水的成本。然而，微生物在處理含有硝基芳香化合物的工業(yè)廢水時，常因外部環(huán)境和廢水成分的不確定性，無法保持與實驗室條件下相同的微生物活性及數(shù)量，降解效果受到影響。因此，針對硝基芳香化合物廢水的處理，除了需要重視微生物資源的開發(fā)和馴化外，處理工藝的選擇也同樣重要。

3.1 厭氧生物處理

厭氧生物處理工藝通過利用厭氧性微生物的代謝特性，在無分子氧的條件下，將廢水中各種復(fù)雜有機物轉(zhuǎn)化成甲烷和CO2等物質(zhì)，以達到降解廢水的目的。該方法由于具有污泥產(chǎn)量小、能耗低的優(yōu)點而被廣泛關(guān)注。厭氧生物處理工藝按微生物的凝聚形態(tài)可分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法。

UASB被廣泛應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域。UASB反應(yīng)器從底部進水，利用兼性細菌與厭氧細菌降解有機污染物，同時釋放能量，經(jīng)過三相分離器，產(chǎn)生的氣體從上部進入集氣系統(tǒng)，污泥靠重力返回反應(yīng)區(qū)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、造價低、負荷率高等優(yōu)點。C. I.OLIVARES等〔14〕利用UASB反應(yīng)器降解廢水中的2-甲基-4-硝基苯胺（MNA），當(dāng)進水MNA濃度為300μmol/L時，72 h內(nèi)MNA全部被還原為N-甲基對苯二胺（MPD）。Jingang HUANG等〔67〕使用厭氧污泥在厭氧序批式反應(yīng)器（ASBR）中降解硝基苯，該反應(yīng)器可降解的硝基苯最大質(zhì)量濃度為30 mg/L。

常見的厭氧反應(yīng)器存在易跑泥、顆粒污泥形成時間長和啟動時間長等缺點，在厭氧反應(yīng)器中投加一些載體并將微生物固定在載體上，形成厭氧生物膜，不僅大大提高了反應(yīng)器內(nèi)微生物的濃度和微生物種類的多樣性，還減少了產(chǎn)甲烷菌和其他厭氧菌的流失，有效提升了反應(yīng)器的抗沖擊負荷能力和發(fā)酵效率〔68〕。Maolian CHEN等〔69〕采用厭氧半固定床生物膜反應(yīng)器（An-SFBBR）處理含有對硝基苯酚的模擬廢水，當(dāng)進水對硝基苯酚初始質(zhì)量濃度為540 mg/L時，對硝基苯酚的降解率為97%。厭氧生物膜法提高了厭氧生物處理硝基芳香化合物廢水的上限，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

厭氧生物處理與好氧生物處理相比，具有應(yīng)用范圍廣、營養(yǎng)需求低、耐毒性強、能耗低、負荷高等優(yōu)點，但厭氧生物處理啟動和處理時間較長，出水往往達不到排放標準，一般后續(xù)需要進行好氧處理。

3.2 好氧生物處理

好氧生物處理是指好氧微生物在有氧情況下進行生物代謝以降解廢水中的有機物，從而達到凈化廢水的處理方法，主要應(yīng)用于中低濃度廢水的處理或者厭氧處理的后續(xù)處理，可分為活性污泥法和好氧生物膜法2大類。

活性污泥是由生物絮體、非活性有機物以及多種微生物組成的活性群體?；钚晕勰喾ㄊ且环N利用活性污泥吸附廢水中的污染物并且利用微生物降解有機污染物，使廢水得以凈化的廢水生物處理技術(shù)〔70〕。這種生物處理方法已被證明能夠有效降解硝基芳香化合物廢水〔71〕。J. LAMBA等〔72〕從三硝基甲苯污染的土壤中分離出一種功能菌，并將其接種到含有120 mg/L三硝基甲苯的培養(yǎng)基中，15 d后三硝基甲苯被完全降解。S. P. SAM等〔73〕利用好氧活性污泥法降解廢水中的對硝基苯酚，發(fā)現(xiàn)當(dāng)馴化活性污泥的對硝基苯酚濃度越高，活性污泥對對硝基苯酚的降解能力越強。M. C. TOMEI等〔15〕利用SBR處理對硝基苯酚廢水，當(dāng)進水對硝基苯酚質(zhì)量濃度為10～320 mg/L時，SBR可完全去除廢水中的對硝基苯酚。

生物膜是一種由微生物分泌和產(chǎn)生胞外聚合物（EPS），并使微生物黏附在載體表面，從而形成的一種膜狀物質(zhì)〔74〕。微生物膜為各類微生物的生長和繁殖提供了空間，并實現(xiàn)了生物群落之間的物質(zhì)交換、信息交流，為水質(zhì)凈化和污染物降解奠定了基礎(chǔ)。Xiang MEI等〔75〕采用膜曝氣生物膜反應(yīng)器（MABR）強化微生物處理負荷為0.120 kg/（m3·d）的含鄰硝基苯胺和對硝基苯胺的廢水，二者的去除率分別達到96.47%和100%。好氧生物處理的設(shè)備簡單、去除率高，但反應(yīng)過程中易受營養(yǎng)物質(zhì)、溶解氧量、pH、水溫、有毒物質(zhì)等外界因素的影響。

目前，利用好氧生物法處理硝基芳香化合物廢水的研究還相對較少，尤其缺乏A/O、A2/O等工藝處理硝基芳香化合物廢水的研究應(yīng)用。

4 組合工藝處理硝基芳香化合物廢水

由于硝基芳香化合物廢水成分復(fù)雜，僅利用單一廢水處理工藝對其進行降解是不夠的。為提高對硝基芳香化合物廢水的降解效果、降低廢水處理工藝的經(jīng)濟負擔(dān)，采用組合工藝是今后的發(fā)展趨勢。

隨著對硝基芳香化合物廢水降解研究的不斷深入，研究者們結(jié)合了多種廢水處理工藝（如厭氧-好氧工藝、電解-光催化、微波-Fenton、UASB-BES、UV-臭氧氧化）以提高對硝基芳香化合物的降解效率〔16，76-78〕。如何選擇不同工藝組合以降低能耗、提高廢水處理效果成為現(xiàn)今國內(nèi)外學(xué)者研究的重點。Xinbai JIANG等〔16〕將BES耦合到UASB中來降解2，4-二硝基氯苯（DNCB），當(dāng)進水DNCB濃度為0.5 mmol/L時，UASB-BES系統(tǒng)可在4 d內(nèi)將DNCB全部還原；與UASB相比，UASB-BES系統(tǒng)可以顯著提高DNCB的轉(zhuǎn)化效率。Bingzhi LI等〔3〕采用集成催化臭氧氧化和SBR的組合工藝降解含氯化硝基芳香化合物的工業(yè)廢水，經(jīng)過處理后的工業(yè)廢水符合《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）二級排放標準。Chun ZHAO等〔79〕采用活性炭纖維強化紫外線耦合電Fenton體系去除硝基苯，20 min后硝基苯去除率達到98%。組合工藝集成了不同工藝的優(yōu)點，能夠經(jīng)濟有效地降解硝基芳香化合物廢水。可以預(yù)見，組合工藝將會是硝基芳香化合物廢水處理的研究熱點。

近年來，光催化法和BES作為解決能源短缺和環(huán)境污染兩大危機的環(huán)境修復(fù)技術(shù)和能源生產(chǎn)技術(shù)，在廢水處理領(lǐng)域得到了廣泛的研究。其中，微生物燃料電池（MFC）作為一種能夠?qū)⒂袡C廢棄物或廢水中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，同時去除污染物的清潔、可持續(xù)的BES技術(shù)，備受學(xué)者們的關(guān)注〔80〕。生物電Fenton（BEF）技術(shù)是利用微生物燃料電池產(chǎn)生的生物電子驅(qū)動Fenton反應(yīng)來處理有機廢水的方法〔17〕。與傳統(tǒng)活性污泥法、Fenton法等處理工藝相比，BEF不僅能夠原位生產(chǎn)氧化劑（H2O2）有效處理廢水，而且還能夠有效地回收能源。目前BEF系統(tǒng)已被應(yīng)用于處理香草酸和4-羥基苯甲酸廢水的研究中〔81〕。BEF作為一種將廢水凈化和生物產(chǎn)電組合的廢水處理技術(shù)，具有效率高、能耗低，運行環(huán)境要求低的特點，但要進一步推動BEF的應(yīng)用，還需要在材料成本（電極、膜、催化劑等）、長期運行穩(wěn)定性等問題上繼續(xù)研究。目前利用BEF系統(tǒng)處理硝基芳香化合物廢水的研究還相對較少，但其在環(huán)境污染控制和清潔能源生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

5 結(jié)語與展望

硝基芳香化合物廢水具有生物毒性強、成分復(fù)雜、處理難度大、處理成本高等特點，國內(nèi)外專家學(xué)者對其展開了廣泛研究，取得了豐碩的科研成果。開發(fā)先進的廢水處理技術(shù)，并結(jié)合各單獨工藝的優(yōu)勢，設(shè)計出一套操作簡單、處理效率高、二次污染小、低成本、穩(wěn)定的組合工藝，對硝基芳香化合物廢水的處理具有重要意義。盡管多種方法都對硝基芳香化合物廢水顯示出良好的降解性能，但此領(lǐng)域仍然面臨很多問題，今后應(yīng)注重以下幾方面的研究工作：

（1）加強硝基芳香化合物廢水處理的系統(tǒng)化工藝研究。針對硝基芳香化合物廢水的處理要注重對處理單元的開發(fā)和優(yōu)化，光催化、MFC技術(shù)與其他處理技術(shù)聯(lián)合可實現(xiàn)在處理硝基芳香化合物廢水的同時回收能量，促進廢水處理技術(shù)朝系統(tǒng)化、多元化和綠色化方向發(fā)展。

（2）加強硝基芳香化合物降解機理的研究。組合工藝法降解硝基芳香化合物的機制尚未得到徹底研究。解析廢水處理系統(tǒng)各單元的降解機制，可為硝基芳香化合物廢水處理工藝設(shè)計提供指導(dǎo)。

（3）注重廢水處理材料的開發(fā)研究。大量催化劑、吸附劑、濾膜等被應(yīng)用在硝基芳香化合物廢水處理中，但高效廢水處理材料的合成過程往往非常復(fù)雜，不利于大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)應(yīng)用。開發(fā)應(yīng)用低成本廢水處理材料對提高硝基芳香化合物廢水的處理效率、優(yōu)化設(shè)備配置、降低企業(yè)成本有著重要意義。

（4）轉(zhuǎn)向?qū)嶋H工業(yè)廢水處理研究。各種有機污染物在工業(yè)廢水中共存，給硝基芳香化合物廢水處理帶來多種不確定因素。因此，需要設(shè)計合理的試驗處理實際工業(yè)廢水，以推進廢水處理工藝的進一步優(yōu)化和應(yīng)用。

（5）關(guān)注硝基芳香化合物廢水的脫氮技術(shù)。硝基芳香化合物的生產(chǎn)與應(yīng)用過程中常會產(chǎn)生高濃度氮素污染，目前針對硝基芳香化合物廢水脫氮處理的研究還相對較少。