醌類化合物（如蒽醌、萘醌等）通過氧化還原介導作用處理高濃度硝酸鹽廢水（NO?? 500-5000mg/L），在pH 6-8條件下可實現硝酸鹽去除率＞95%，總氮去除率＞90%，同時降解廢水中的有機污染物（COD去除率60-80%），已成功應用于電鍍、化工等行業廢水處理。
技術原理
Q + 2H? + 2e? → QH? (醌的還原)
QH? + NO?? → Q + NO?? + H?O (硝酸鹽還原)
電子傳遞機制：醌/氫醌氧化還原對(Eh=+0.2～+0.5V)作為電子穿梭體
協同作用：同時實現硝酸鹽還原和有機物氧化
最終產物：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
預處理單元
pH調節：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
核心反應單元
厭氧反應器：HRT 4-6h，ORP -100～-200mV
生物強化：反硝化菌劑接種(如Pseudomonas spp.)
醌類化合物再生系統
后處理單元
活性炭吸附：去除殘留醌類物質
曝氣吹脫：去除溶解N?
技術優勢
| 指標 | 傳統反硝化 | 醌介導工藝 |
|---|---|---|
| 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 |
| 污泥產量 | 0.4-0.6kg/kgNO?? | 0.2-0.3kg/kgNO?? |
| N?O產生量 | 3-8% | ＜1.5% |
工程參數
反應器類型：上流式厭氧污泥床(UASB)或膜生物反應器(MBR)
醌類補充量：每處理1kgNO??消耗0.05-0.1kg醌類
運行成本：0.8-1.2元/m3(含化學品和能耗)
維護周期：每6個月補充10-15%醌類化合物
應用案例
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%
與生物電化學系統耦合：能耗降低40%，醌類回收率＞95%
注意事項
控制溶解氧＜0.5mg/L以保證厭氧環境
定期監測醌類化合物濃度維持0.5-2.0mmol/L
處理含硫廢水時需預先去除硫化物
尾氣處理系統需配置N?O分解催化劑
