生物海绵铁体系中类Fenton效应及对难降解有机物的降解研究

With the development of industry, refractory organics increase steadily and accumulate in the environment. Improving its treatment effect has become the necessary way to prevent the water pollution and protect the human health. According to the latest reports, Fenton-like effect appears both in the Fe0 / O2 system and in the coexistence environment of iron bacteria and Fe2+.The system of the biological sponge iron based on zero-valent iron is a dynamic integration of ferric-carbon micro-electrolysis and biological method. Previous studies have found that this system has strong degradation to the refractory organics and in which iron bacterium exist. Therefore, researches on the biological sponge iron system have a certain theoretical significance and practical value. In the present project, typical refractory organics will be used to reveal Fenton-like effect of the biological sponge iron system using Sequencing Batch Reactor(SBR) with biological sponge iron. Its mechanism and influencing factors will be revealed by studying the formation of active oxide in the system and the degradation of the refractory organics. The main contents of the project include：(1)the treatment efficiency of the strong degradation in the system and its influence factors;（2）generation mechanism of the reactive oxygen in the system and its influence factors;（3）the influence of activating oxide in Fenton-like effect;（4）the degradable mechanism of refractory organics in the system. The studies will lay great foundation for the actual development and utilization of this technology.

随着工业发展，环境中难降解有机物呈现越来越多不断积累的势头。提高其处理效率，已成为防治水体污染、保护人类健康的必要途径。据报道，Fe0 / O2体系及铁细菌与Fe2+共存环境中均会产生类Fenton效应。生物海绵铁体系是建立在Fe0基础上的铁炭微电解法与生物法的有机结合。前期研究发现，该体系对难降解有机物具有强降解作用并有铁细菌存在，故进行生物海绵铁体系的类Fenton效应研究，具有一定科研理论与实际应用价值。课题拟以典型难降解有机物为处理对象，通过研究反应器中活性氧化物的产生及对难降解有机物的降解效果，揭示生物海绵铁体系中的类Fenton效应及其作用机理。主要研究内容包括:（1）体系对难降解有机物的强化处理效果及影响因素；（2）体系中活性氧化物的产生机制及类Fenton效应影响因素；（3）铁细菌对体系类Fenton反应过程中活性氧化物产生的影响；（4）体系对难降解有机物的强降解作用机理。

随着工业发展，环境中难降解有机物呈现越来越多不断积累的势头。提高其处理效率，已成为防治水体污染、保护人类健康的必要途径。本课题以生物海绵铁体系为对象，开展了生物海绵铁体系对难降解有机物强氧化作用效果及其影响因素、生物海绵铁体系中活性氧化物的产生机制及类Fenton效应影响因素、铁细菌对生物海绵铁体系中类 Fenton 效应反应过程中活性氧化物产生的影响及生物海绵铁体系对难降解有机物降解机理等研究。得出以下成果：. （1）与普通SBR反应器相比，Fe0+SBR具有反应器启动速度快，耐冲击负荷能力强，去除效率高的特点。且呈现出污染物越难降解，Fe0+SBR反应器优势越明显的态势。海绵铁填充方式、DO、pH、温度、海绵铁粒径与投加量及有机负荷对生物海绵铁体系降解难降解有机物均有一定的影响，且以填充方式、pH、海绵铁粒径与投加量影响尤为突出。. （2）海绵铁与微生物的共存与充分接触是生物海绵铁体系产生较强的类Fenton效应前提，其类Fenton效应影响因素主次顺序为：初始pH值>海绵铁投加量>污泥浓度>搅拌强度。就不同价态Fe与铁粉、特制铁碳球及海绵铁等不同铁材料对生物海绵铁体系类Fenton效应的影响来看，以Fe含量高，比表面积大，比表面能高的Fe0海绵铁效果最佳。体系中铁氧化酶活性好的微生物并不一定对铁的腐蚀能力强，而能向胞外分泌大量粘液（EPS）且产酸的微生物组成的反应体系其自腐蚀电位远小于铁氧化酶活性更好的微生物组成反应体系，腐蚀能力更强，铁溶出量更大。. （3）通过对生物海绵铁体系降解NB中类Fenton效应贡献率及机理分析发现，生物海绵铁体系中分别存在海绵铁（Fe0）/O2类Fenton作用、Fe(Ⅱ)/铁氧化菌类Fenton作用及单纯微生物降解作用，其贡献率分别为3.91%、8.9%及69.75%，微生物对NB的降解占主导作用，但值得强调的是由于海绵铁的介入可很好的促进微生物降解作用，从而使微生物的降解作用提高16%左右。. 研究成果为生物海绵铁的深入研究提供了重要的参考，具有一定的学术价值。生物海绵铁体系的生物强化作用显著、易于实际应用，具有广阔的市场前景。