（环境工程专业论文）微电解改进浮动链曝气工艺处理中新天津生态城存量混合化工废水的研究.pdf

南开大学学位论文使用授权书 根据南开大学关于研究生学位论文收藏和利用管理办法，我校的博士、硕士学位获 得者均须向南开大学提交本人的学位论文纸质本及相应电子版。 本人完全了解南开大学有关研究生学位论文收藏和利用的管理规定。南开大学拥有在 著作权法规定范围内的学位论文使用权，即：( 1 ) 学位获得者必须按规定提交学位论文( 包 括纸质印刷本及电子版) ，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生学位论文， 并编入南开大学博硕士学位论文全文数据库；( 2 ) 为教学和科研目的，学校可以将公开 的学位论文作为资料在图书馆等场所提供校内师生阅读，在校园网上提供论文目录检索、文 摘以及论文全文浏览、下载等免费信息服务；( 3 ) 根据教育部有关规定，南开大学向教育部 指定单位提交公开的学位论文；( 4 ) 学位论文作者授权学校向中国科技信息研究所和中国学 术期刊( 光盘) 电子出版社提交规定范围的学位论文及其电子版并收入相应学位论文数据库， 通过其相关网站对外进行信息服务。同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。 非公开学位论文，保密期限内不向外提交和提供服务，解密后提交和服务同公开论文。 论文电子版提交至校图书馆网站：h t t p ：2 0 2 1 1 3 2 0 1 6 1 ：8 0 0 1 i n d e x h t m 。 本人承诺：本人的学位论文是在南开大学学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩； 提交的学位论文电子版与纸质本论文的内容一致，如因不同造成不良后果由本人自负。 本人同意遵守上述规定。本授权书签署一式两份，由研究生院和图书馆留存。 作者暨授权人签字：昱速 2 0 1 0 年6 月1 j k日 i，jh 南开大学研究生学位论文作者信息 论文题目微电解改进浮动链曝气工艺处理中新天津生态城存量混合化工废水的研究 姓名 吴琼学号 2 1 2 0 0 7 0 4 6 3答辩日期2 0 1 0 年5 月2 6 日 论文类别博士 口 学历硕士硕士专业学位口 高校教师口同等学力硕士口 院系所环境科学与工程学院专业 环境工程 联系电话 1 3 9 0 2 1 3 2 0 lle m a i l c e l e s t e w o 0 0 9 g m a i l c o m 通信地址( 邮编) ：天津市卫津路9 4 号南开大学西区公寓5 号楼3f - 15 0 5 备注：无是否批准为非公开论文 否 注：本授权书适用我校授予的所有博士、硕士的学位论文。由作者填写( 一式两份) 签字后交校图书 馆，非公开学位论文须附南开大学研究生申请非公开学位论文审批表。 f 董 7 、 。辈排皂茸孤翦毒妊妤非娶申鬲革擅毒￥妊掣剐蟛萃观珥毒拦非髻 话囤辫系詈毒焉( 料丝毕一) 皇骄导勘甲。革弭珥毒明千逊、千斟晕缎明士斟辫雏崮娶聋砰斟卓：黧 多 茸砚拦汤非k 裂研显哥 形 ：瑕毋 厂、一一 缈拿7 歹黟研习哕蒡r 哆嗲嗲秽( 嘴卿) 1 耳孵署鞋 训o 。) p 移 易o p a p 即a o i ! 留m if 叱t f 之。易拿， 蜜1 日】当强 劭巧澎够 不每 渺务秽7 可彖蛳嗲龆 鲻呈剽 口千渔华亲舄刨口蛳醵辫掣口珥杀而拿千蛩名悼瓷笪杀 千科 j ) f i f 椠茸砚 醉hj 电8 | 北f i f 目挺最 k y 4 , o l 凹e f e 鲁赤 、蓼砀 零骈 垆甲w 影可桫愀秘矽物掰萨研孑工印孵咿歹氍劭7 绎、阜彤目瑶茸砚 冒翳晕勒萃观珥毒甭革坦毒￥拦阜 曰了日穸南口，0 z 弋多矿：专蓊y 砰群磊第助 。型禺勘辱国i 啦嘲甭髫搬甲船碰疆一岳羁甜= 砰群章。犁群娶丁牟隳晕刨y 卓 。西目y 卓甲凿当码业搿礤刨业幽晦礁一肇e i | 驹茸拱幸彗狮与硎壬印茸识料杀鲷萃鬻 2 挺嚣茸砚职觐日冀曾勘明翠华勘喝刨晦区杀奈y 拦掣觋瞢茸碘砑杀脚y 卓：韶凄y 卓 。明i i x o p u ! i o o g ：1 91 。o z i i 。z o z ：咖i ；i ：轾幽勘锋圈辫互萆鬻绑士目茸砚 。茸砚妊汤刨暂邵瞠莓群璺毋蜊暂邵静静瞠覃蕾蟛掣业掣酬酶罨哿茸拱珥嘉妊影非 。胜砰驹茸砚擎髯鞘聱砚孽翠嗣龄y 卓轴刨。彭酣冒兽身释哲牲骤趔￥胖孽再骁 犁饕骠覃刁4 珂杀珂晔y 劲冀狲士砷髯理茸砚珥赤脚圈鲜犁群莓瞢群强f 田壬目( 霉椠) 肚瞻半 杀国中哇坷巧抱冒粤辑性国审刨觋奈砰群檗勤茸砚珥杀( 哥) o 茸观珥嘉明拦汤蕈群珥责犁粜 勰望辚到嘉￥妊掣犁群￥阜勰革辚辫群( ) ：暂酣冯署语嘭金臻土、靳嚓茸弓茸砚谣伯嘶 茸、拳弭咨目茸砚语群丁刚圉罂翠罄圆甭蛳掣罂静静鲻瞬翁勘肆固翠橼蜞椠勤茸砚珥蒜朝 拦汤球雨乜辫杂朝目地性瞠杂醵( z ) 2 犁群璩茸弓茸识珥杂千煦斟嘉￥妊单y 嘴# 茸砚珥嘉甭延擅掣哿材士畔鹭融首疆由黪、由缮目滥询鱼群嘉( 哿士印谣卓暗由驾狮辨 母) 茸砚珂杀革替羊群辫彰晒岩勘臻珥杂( i ) ：帽砰e h 辫茸砚珥秦明掣园鞋菩群餮砰勤鐾 晕垦瞬杂￥妊卑。翠群蕊易明出胜咄群劲茸砚珥杂雨延抱￥晕杂￥妊单柳上弓举y 章 。到壬审窜辟暂宰雪辑茸观珂杀辅y 卓萃瞢杀￥妊掣掣澎薛旱彭 雏珥蒜千盈、千斜朝珥雅餮咩承葛茸瞠瞠攀劲茸砚珥秦雨跖地士* 杀￥妊掣辫群 站砰群茸辫萃殃斟毒毒￥岳掣 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所 取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包 含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：昱蕴2 0 1 0 年6 月1 日 非公开学位论文标注说明 根据南开大学有关规定，非公开学位论文须经指导教师同意、作者本人申 请和相关部门批准方能标注。未经批准的均为公开学位论文，公开学位论文本 说明为空白。 论文题目 口限制( 2 年)口秘密( 1 0 年) 口机密( 2 0 申请密级 年) 保密期限 2 0 年月 日至2 0年月日 审批表编批准日 2 0 年月 口 期 日 丐 限制2 年( 最长2 年，可少于2 年) 秘密1 0 年( 最长5 年，可少于5 年) 机密2 0 年( 最长1 0 年，可少于1 0 年) 摘要 摘要 中新天津生态城是中国和新加坡两国在天津滨海新区的合作项目。中新天 津生态城的建设显示出中新两国应对全球气候变化、加强环境保护、节约资源 和能源、构建和谐社会的决心，将作为中国其他城市及世界各国应对气候变化， 实行可持续发展的样板。此外，还能扩展和深化中新两国的合作关系，为两国 领导人、政府官员和投资者的进一步合作交流提供平台。 目前中新生态城的建设与发展严重受到污染问题的制约。其中，汉沽污水 库于1 9 7 6 年建成，正式接收污水。污水库长期接受和储存汉沽生活污水以及氯 碱化工生产污水，由于工业污水组成主要为难降解物质，导致污水库水体长期 严重污染，库区水体为劣5 类。主要污染因子为化学需氧量和氨氮，检出的有 毒有害物质主要为甲基汞和六六六，生化需氧量未测出，水体丧失自净能力。 污水库表层底质中汞与甲基汞严重超标。生态城环境本底长期污染，严重影响 区域内环境安全与人体健康，必须对存量污染进行彻底治理，才能有效保障生 态城的建设与发展，完成中新两国的合作协议。针对中新天津生态城某典型污 水库污水毒性大、难降解的特点，本研究采用微电解和改进浮动链曝气联合工 艺对其进行处理。 在改良微电解工艺预处理实验中，通过正交实验考察了各因素对出水效果 的影响，得出最佳控制参数为：进水p h 为2 ，铁屑体积为2 5 m i ，铁碳体积比为 v ( f e ) v ( c ) 为2 ，搅拌机转速2 0 0 r p m ，h r t1 5 h 。在此条件下，c o d 去除率达到 6 4 6 ，氨氮和铅都得到了一定的去除，b c 比由处理前的0 0 1 3 提高到0 6 0 9 ， 且低d 0 和低p h 值有利于强化微电解反应，提高处理效果，为后续接生化处理 工艺奠定了坚实的基础。 在改进浮动链曝气工艺中，c o d c r 和n h 4 + - n 去除率受污泥回流速率、污泥 浓度( m l s s ) 和水力停留时间( h r t ) 三种因素影响。当污泥回流速率为3 8i i l l m i n 、 m l s s 为4 0 8 8m g l 、h r t 为8h 时，c o d c r 和n h 4 + - n 去除率最高，分别为7 8 9 和6 2 6 。同时，污泥镜检显示大量原生动物和后生动物存在活性污泥和生物膜 载体中。在该污水库污水处理中，污水色度主要通过微电解去除，而c o d c ，和 n h 4 + n 主要通过改进浮动链曝气工艺得以去除。 摘要 以改进浮动链曝气工艺出水的常规指标和生态毒性指标为考察对象，对该 工艺处理天津某污水库存量混合化工污水的污泥回流速率( r ) 、水力停留时间 ( h i 汀) 和混合液污泥浓度( m l s s ) 3 个控制参数进行试验；并对生物工艺前 期的微电解预处理工艺在最优运行工况下的生态毒性效应进行考察。 在实验中采用c o d 作为常规指标，小麦根伸长i c 5 0 和发芽率i c 5 0 作为生态 毒性指标。结果表明：小麦根伸长毒性指标的最优工艺条件为：r = 2 7 m l m i n ， h r t = 8 h ，m l s s = 2 8 2 3 m g l ；小麦发芽率毒性指标的最优工艺条件为： r = 2 7 m l m i n ，h r t ：4 h ，m l s s = 2 8 2 3 m g l ；而常规指标的最优工艺条件为： r = 3 8 m l m i n ，h r t = s h ，m l s s = 4 0 8 8 m g l 。分析表明，造成去除两类指标的最 优运行条件不同的主要原因可能是污水中存在具有一定生态毒性的物质和经工 艺处理后毒性增强的有机物。 关键词：污水库难生化降解微电解浮动链曝气生态毒性 a b s t r a c t a b s t r a c t t h et i a n j i ne c o c i t yi sac o o p e r a t i o np r o j e c tb e t w e e nc h i n aa n ds i n g a p o r e g o v e r m e n t s ，w h i c hi sl o c a t e di nb i n - h a ln e wd i s t r i c t ，ar a p i d l yd e v e l o p i n ga r e a , t i a n j i n , c h i n a a n di t i so n ew a yo fd e m o n s t r a t i n gt h ed e t e r m i n a t i o no fb o t h c o u n t r i e si n r e c o n c i l i n gg l o b a l c l i m a t e c h a n g e ，s t r e n g t h e n i n g e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n , r e s o u r c ea n de n e r g yc o n s e r v a t i o n , a n db u i l d i n gah a r m o n i o u ss o c i e t y i t s a i mi st oc r e a t eam o d e l ，w h i c hw i l lb e n e f i tn o to n l yo t h e rc i t i e si nc h i n a , b u ta l s o o t h e rc o u n t r i e st h a ta r ef a c i n gs i m i l a rc h a l l e n g e s t h ep r o j e c tw i l la l s oh e l pt of u r t h e r b r o a d e na n dd e e p e nt h ep r c - s i n g a p o r e p a r t n e r s h i p ，a n dp r o v i d ean e wp l a t f o r mf o r e n g a g e m e n tb e t w e e nt h el e a d e r s ，o f f i c i a l sa n db u s i n e s s m e no f b o t hc o u n t r i e s a tp r e s e n t ，t h ec o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n to fs i n o s i n g a p o r ee c o - c i t yw a s r e s t r a i n e db yp o l l u t i o np r o b l e m s w h i l et h eh a n g ul a g o o nh a sb e e na c c e p t i n gag r e a t d e a lo fh o u s e h o l ds e w a g ea sw e l la sc h e m i c a li n d u s t r i a lw a s t e w a t e r 、析t hp o o r b i o d e g r a d a b i l i t ys i n c e 19 7 6 w a t e rt h e r eh a sb a s i c a l l yl o s ti t s s e l f - p u r i f i c a t i o n c a p a c i t ya n dt h ew a t e rq u a l i t yi sw o r s et h a nc l a s svt h em a i np o l l u t a n t sw e r ec o d e r a n dn h 4 十- n ，d e t e c t e dh a z a r d o u sm a t e r i a l sm o s t l yw e r em e t h y l i cm e r c u r ya n dh c h ， b o dc o u l dn o tb e e nd e t e c t e da n dt h ew a s t e w a t e rt h e r ea l m o s tl o s ts e l f - p u r i f i c a t i o n m e r c u r ya n dm e t h y lm e r c u r yi n t h es u r f a c el a y e ro fb o t t o ms l u d g es e r i o u s l ye x c e e d e d s t a t es t a n d a r d t h i sl a g o o nh a sb e e nat h r e a tt ot h ep e o p l e sh e a l t ha n dah a m p e rt o s o c i a l d e v e l o p m e n to fs i n o - s i n g a p o r ee c o - c i t y , t h e r e f o r e i t s v e r yu r g e n ta n d m e a n i n g f u lt of i n da ne c o n o m i c a la n dp r a c t i c a lt e c h n o l o g yt ot r e a tw a s t e w a t e ri nt h i s w a s t e w a t e rl a g o o na n dm a k et h i sw a s t e w a t e rl a g o o nas c e n e r yb e a u t y i no r d e rt o s o l v et h ei n t r a c t a b l ep r o b l e m ，aj o i n ts y s t e mo fm i c r o e l e c t r o l y s i sa n dm o d i f i e db i o l a k m e t h o d sw a sp r o p o s e dt ot r e a tw a s t e w a t e ri nt h i sl a g o o n b yt h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a ls t u d yo fm a i nf a c t o r si n f l u e n c i n g o nt h e e f f i c i e n c yo ft h em i c r o e l e c t r o l y s i sp r e t r e a t m e n t ，t h eb e s tc o n t r o lp a r a m e t e r sw e r e o b t a i n e d ，i n c l u d i n gp h = 2 0 ，v ( f e ) v = 0 0 3 7 5 0 ，v ( f e ) v ( c ) = 2 0 ，m i x i n gs p e e d 2 0 0r p m , a n dh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( r m a 3 = 1 5h i nt h em e a n t i m e ，t h er e m o v a l i i i a b s t r a c t r a t eo fc o dw a su pt o6 4 6 ，a n du m + - 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h + - n t h r e ec o n t r o l l i n gp a r a m e t e r so fm o d i f i e db i o l a kp r o c e s sf o rt r e a t m e n to fm i x e d c h e m i c a li n d u s t r i a lw a s t e w a t e rf r o mt h ew a s t e w a t e rl a g o o n , i e ，s l u d g eb a c k f l o w r a t e ( r ) ，h y d r a u l i c r e t e n t i o nt i m e ( h r t ) a n dm i x e dl i q u i d s u s p e n d e d s o l i d c o n c e n t r a t i o n ( m l s s ) w e r es t u d i e d ，a n dt h er e g u l a ra n de c o t o x i c o l o g i c a li n d i c a t o r s o ft h ee f f l u e n t sw e r ee x a m i n e d a l s o ，e c o - t o x i ce f f e c t so fm i c r o e l e c t r o l y s i s p r e t r e a t m e n tb e f o r eb i o l a kp r o c e s sw e r es t u d i e du n d e ri t so p t i m u mc o n d i t i o n 。 c o dw a sd e t e c t e d 弱r e g u l a ri n d i c a t o r , i c 5 0o fr o o te l o n g a t i o no fw h e a ta n di c 5 0 o fg e r m i n a t i o nr a t eo fw h e a tw e r ed e t e c t e d 嬲e c o t o x i c o l o g i c a li n d i c a t o r s t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h eo p t i m u mc o n d i t i o n so fr o o te l o n g a t i o ni n d i c a t o r sr e m o v a lw e r e r - - 2 7 m l m i n ，h r t = 8 h ，m l s s = 2 8 2 3 m g l ；t h a to fg e r m i n a t i o nr a t e i n d i c a t o r s r e m o v a lw e r er = 2 7 m l m i n ，h r r - 4 h ，m l s s = 2 8 2 3 m g l ；a n dt h a to fr e g u l a r i n d i c a t o r sr e m o v a lw e r er = 3 8 m l m i n ，h r t = 8 h ，m l s s = 4 0 8 8 m g l t h er e a s o n w h i c hc a u s e dt h ed i f f e r e n c eo ft h et w oo p t i m u mc o n d i t i o n sm i g h tb et h a tt h e r ew e r e s o m em a t t e r sh a v i n gc e r t a i ne c o l o g i c a lt o x i ce f f e c t sa n ds o m eo r g a n i cm a t t e r sw h o s e e c o l o g i c a lt o x i c i t yi n c r e a s e da f t e rt r e a t m e n t k e y w o r d s ：w a s t e w a t e rl a g o o n , p o o rb i o d e g r a d a b i l i t y ，m i c r o - e l e c t r o l y s i s ，b i o l a k , e c o t o x i c o l o g y i v 目录 目录 摘要1 a b s t r a c t i i i 目勇乏v 第1 章引言1 第一节难降解污水的危害及治理1 第二节难降解污水的治理技术2 第三节微电解技术在污水处理中的应用5 1 3 1 微电解技术的原理5 1 3 2 微电解技术的影响因素7 1 3 3 微电解技术的特点8 1 3 4 微电解对后续生化处理的影响9 第四节浮动链曝气工艺在污水处理中的应用1 0 1 4 1 百乐克工艺原理。l o 1 4 2 百乐克( b i o l a k ) i 艺系统的组成1 l 1 4 3 百乐克工艺特点。1 2 第五节污水处理技术的生态安全调控研究1 3 1 5 1 研究目的与意义。1 3 1 5 2 国内外的研究现状及分析。1 4 1 5 3 毒物追踪和毒性削减研究。1 5 第六节课题的提出和研究的意义。1 6 第七节论文研究方案和技术路线1 9 第2 章浮动链曝气工艺处理技术及效果2 1 第一节试验工艺的选择2 1 v 目录 2 1 1 工艺流程的改进与开发2 3 2 1 2 实验装置的建立2l 2 1 3 主要仪器设备及试剂2 1 2 1 4 试验污水水质特征2 2 第二节曝气工艺处理效果研究2 4 2 2 1 试验流程。2 4 2 2 2 工艺对c o d 和n h 4 + - n 处理效果研究2 4 2 2 3 反应器生物相的监测。2 5 第3 章微电解工艺参数选择及对混合化工污水处理机制2 6 第一节试验条件2 6 3 1 1 试验流程2 6 3 1 2 试验材料与方法2 6 3 1 3 主要仪器设备及试剂2 7 第二节试验设计2 7 第三节正交试验结果分析2 8 3 3 1 最优工况筛选。2 8 3 3 2 微电解影响因素分析3 0 3 3 3 试验用铁粒的筛选。3 1 第四节微电解过程d o 与p h 的变化3 l 第五节微电解对于c o d 、n 、p b 的去除机理研究3 2 3 5 1 微电解对于c o d 去除机理的研究3 3 3 5 2 微电解对于n 去除机理的研究3 3 3 5 3 微电解对于p b 去除机理的研究3 4 第六节微电解对混合化工污水可生化性的改善3 5 第七节微电解工艺运行稳定性分析3 6 第4 章微电解改进浮动链曝气工艺处理技术及效果3 8 第一节试验条件3 8 v i 目录 4 1 1 试验装置的改进3 8 4 1 2 试验流程3 9 4 1 3 主要仪器设备及试剂3 9 第二节改进浮动链曝气工艺处理效果4 0 4 2 1 回流速率对处理效果的影响4 0 4 2 2h r t 对处理效果的影响4 l 4 2 3m l s s 对处理效果的影响4 2 第三节联合工艺对常规指标去除效果4 3 第四节反应器内生物相的鉴定4 4 第5 章基于生态安全的污水处理工艺改进研究4 7 第一节试验选用指标与测定方法4 7 第二节试验设计4 7 5 2 1 数据分析。4 7 5 2 2 试验工况设计。4 7 第三节微电解工艺生态安全评价4 8 第四节改进浮动链曝气工艺生态安全调控4 9 5 4 1 基于小麦根伸长的生态安全调控4 9 5 4 2 基于小麦发芽率的生态安全调控51 结论5 3 参考文献5 5 致谢61 个人简历6 2 在学期间发表的学术论文与研究成果6 3 v i i 环保工作者高度重视。 这类污水的污染具有以下特点：( 1 ) 有机物浓度高：污水的c o d ，b o d 高达 1 0 西的几万甚至几十万倍，一经排入水体中，就会大量消耗水中溶解氧，造成水 体严重缺氧；( 2 ) 生物可降解性能差：污水中含有大量结构复杂的有机物，如腈 纶污水中的低聚物、染料污水中的蒽醌、吡啶、联苯类有机物等，极难生物降 解，长期滞留在环境中【l j ；( 3 ) 毒性大：常含有氰、酚、d d t 或芳香族胺、氮杂 环和多环芳烃化合物等对生物和微生物有毒或剧毒的物质，有的可在生物体内 长期积累，并通过食物链转移到人体1 2 1 ；( 4 ) 水质不稳定：受生产影响，水质成分 复杂且变化大，污水中含有大量的生产原料、中间体、副产物【3 j 。 目前，部分成分简单、毒性较低、生物可降解性略好、浓度较低的污水都 可以通过多种现有处理技术优化组合达标排放，而许多浓度高、生物降解性差 的污水治理工作在技术上有很大的困难，有些污水虽然通过多种工艺组合后处 理能达到排放标准，但由于工艺过于复杂，处理成本太高，难于控制，不易被 厂家接受。国外对此类污水的处理大多采用工业原水大比例稀释后直接生化的 方法，国内对该类污水研究较多，国家自然科学基金、8 6 3 、9 7 3 等基金都对该 类污水的研究给予了大量的支持，研究人员尝试了许多方法，物理的、化学的 及生物的都有，如催化氧化、高效菌的开发、湿式氧化、超滤等也取得了大量 可喜的成果，但大部分成果还停留在小试、中试阶段，真正用到生产上去的不 是很多【4 1 。就目前现状而言，采用某种单一技术来解决该类污水的污染问题，在 经济和技术上都是不可能的。必须根据污水的性质、数量、需要去除的物质和 排放标准，选用几种有效的处理方法优化组合，才能达到治理要求，如我们常 用的生化+ 物理+ 化学方法或物化+ 生物法等【卯。 第1 章引言 我国从6 0 年代初开始研究生化法处理化工污水，目前已较为普及，主要是 活性污泥法和生物接触氧化法，且大都是好氧处理，进水c o d 在1 0 0 0m g l 左右，去除率在7 0 8 0 之间 6 1 。由于化工污水的特点，需要对原水进行大量 稀释，结果就会造成处理装置庞大、负荷低、投资与运转费用高的缺点，这不 适合我国的国情。 为此，对高浓度、难降解化工污水进行生化前的有效预处理，以降低污染 物浓度及毒性，对提高污水可生化性、减轻生化负荷、减少构筑物体积和降低 投资、提高污染去除率有非常重要的意义1 7 j 。另外，为了进一步提高出水达标率， 对经过预处理、生化处理的出水还应采用适当的深度处理措旅。 第二节难降解污水的治理技术 常见的难降解污水的治理技术包括以下几种： ( 1 ) 氧化技术 化学氧化技术中常用的氧化剂是臭氧与过氧化氢。这类氧化剂在水中与有 机质发生反应，诱发产生氧化性极强的羟基自由基，这种自由基对水中的有机质 有强烈的破坏分解作用，特别易于攻击不饱和键，因而有独特的脱色效应，并且 不产生二次污染【8 】。但单独采用这类氧化剂，反映速度较慢，吸收率低，且费用昂 贵，比较适合难降解有机物质浓度较低的污水，更适用于饮用水源中微量有机物 质的处理。 高级氧化技术( a d v a n c e do x i d a ti o np r o c e s s e s 简称a o p s ) 是近2 0 年来水 处理领域兴起的新技术，通常指在环境温度和压力下通过产生具有高反应活性 的羟基自由基( h o ) 来氧化降解有机污染物的处理方法【9 】。高级氧化技术的关键 是产生高活性的羟基自由基( o h ) ，一般采用加入氧化剂、催化剂或借助紫外光、 超声波等多种途径产生f l 们。按所用的氧化剂及催化条件的不同，高级氧化技术通 常包括f e n t o n 试剂法及类f e n t o n 试剂法、组合类臭氧法、半导体光催化氧化 法、超声化学氧化法、湿式催化氧化法、超临界氧化法等【1 1 , 1 2 】。但无论是哪种高 级氧化体系，羟基自由基( o h ) 都是氧化剂的主体。高级氧化技术就是不断的提 高羟基自由基( o h ) 生成率和利用率的过程。羟基自由基反应是高级氧化技术 的根本特点【1 3 1 4 1 。 ( 2 ) 电化学技术 2 第1 章引言 电解氧化基本机理分为直接氧化和间接氧化【”】。直接氧化作用的原理是有 机物首先被吸附在阳极表面，然后被阳极电子转移反应所破坏，使有机物降解。 间接氧化作用的原理是在电解过程中，通过电化学反应会产生强氧化剂，如次氯 酸盐、芬顿试剂( f e n t o na g e n t ，h 2 0 2 f e 2 + 混合氧化剂) 和氧化态金属离子，氧化剂 在溶液主体中与污染物发生反应使之降解【1 6 j 。 以电催化氧化去除n h 3 - n 为例，具体反应机理用如下反应式表示【1 7 】： 直接氧化反应： 2h 2 0 2 o h + 2 旷+ 2e - 2n h 3 + 6 o h n 2 + 6h 2 0 2 o h h 2 0 + i 20 2 有机物+ o h c 0 2 + h e o 间接氧化反应： c 1 c 1 2 + 2e ；c 1 2 + h 2 0 h o c l + h + + c l h o c i + n h 4 n h 2 c l + h 2 0 + 旷 n h c l 2 + h 2 0 n o h + 2 h + + 2 c 1 n h c l 2 + n o h n 2 + h o c i + 旷+ c l ( 3 ) 生物强化技术 生物强化技术主要是指通过接种能够降解某种难降解有机物的微生物来改 善原有生物处理体系对难降解有机物的去除效能，如提高含难降解有机物污水 中难降解有机物的去除率，用于土壤的生物修复，去除其中难降解有机污染物等 【1 8 1 。投入的菌种与基质之间的作用主要有直接作用和共代谢作用【1 9 1 。 直接作用。即通过驯化、筛选、诱变、基因重组等技术得到一株以目标 降解物质为主要碳源和能源的微生物，并将该菌种投入处理系统以去除目的物。 目前投加的高效菌株主要是通过质粒育种和基因工程构建。 共代谢作用。即微生物在有它可利用的惟一碳源存在时，对它原来不能 利用的物质也能分解代谢的现象【2 0 1 。对于一些有毒有害物质，微生物不能以其为 碳源和能源生长，但在其他基质存在下能够改变这种有害物的化学结构使其降 解，如在甲烷、芳香烃、氨、异戊二烯和丙烯为主要基质而生长的一些菌可以产 生一种氧合酶，这种酶可以共代谢三氯乙烯( t c e ) 。共代谢作用可以提高微生物 对难降解物质的降解效率。 ( 4 ) 固定化技术 3 第1 章引言 固定化微生物技术是用化学或物理手段将游离微生物定位于限定的空间区 域，并使其保持活性及反复利用的方法。研究和应用表明，固定化微生物技术 有微生物密度高、反应速度快、耐毒害力强、微生物流失少、产物分离容易、 处理设备小型化等优点1 2 。目前，固定化微生物技术广泛应用于环境污染治理 方面的研究，尤其是应用在难降解有机污水及重金属污染污水治理中。 固定化微生物的制备方法大致可以分为共价结合法、交联法、吸附法和包 埋法与新近发展的无载体固定化方法，这些方法各有优缺点【2 2 】。 固定化微生物技术在污水生物处理领域中，具有独特的优越性和巨大的潜 力，但要实用化还有许多问题亟待解决【2 3 4 1 ：寻找高效、廉价、抗毒性强的微生 物，发展多种生物共生的固定化体系；( 2 ) 开发性能稳定、强度高、寿命长、费 用低、传质阻力小的固定化载体；( 3 ) 开发高效的固定化反应器；( 4 ) 高强度污水 固定化处理和其他优化组合的处理工艺的开发。 ( 5 ) 膜技术 膜生物反应器( m b r ) 是污水的生物处理和膜分离有机结合的技术，通过膜 分离技术的应用，它以膜分离单元代替普通活性污泥工艺中的二沉池，从而克 服了由于沉淀池固液分离效率不高，曝气池内的污泥难以维持到较高浓度，致 使处理装置容积负荷低的缺点【2 5 婀。尤其是对于生物难降解有机污水( 后简称难 降解有机污水) ，由于膜生物反应器中富积了大量难降解有机物分解菌和硝化菌 等增殖速度慢的微生物，它们和有机物的接触时间大于水力停留时间( h r t ) 【2 7 1 ， 从而大大提高了难降解有机物的去除率。 虽然在m b r 中应用膜分离技术使工艺效率大幅度提高，但同时带来的膜污 染问题已成为困扰工程界的难题。膜污染不仅使运行过程中膜通量快速降低或 压力增大，从而使能耗大幅度增加，更严重的是膜的寿命大大降低，大幅度增 加了工程应用中膜的更换频率及费用，对于大中型工程由膜污染造成的能耗以 及膜更换费用更是巨大【2 8 】。膜污染已经成为m b r 推广应用的虽大阻碍，是当前 国内外学术界广泛关注的热点课题。 4 第1 章引言 第三节微电解技术在污水处理中的应用 1 3 1 微电解技术的原理 微电解法是利用金属腐蚀原理，形成原电池对污水进行处理的良好工艺， 又称内电解法、铁屑过滤法等。该工艺是在2 0 世纪7 0 年