随着工业发展,环境中难生物降解的有机物呈现越来越多、不断积累的势头,难降解有机物以其较高的毒性与化学稳定性给生态环境和人类健康造成了极大的危害。目前,对难降解有机废水的处理方法有很多,主要有物化法和生物法,而生物法因为其操作简单、经济性高、成本低廉等优点,一直以来都是难降解有机废水处理方法当中的首选。但是由于难降解有机废水具有有机物成分复杂、污染物浓度高、毒性大、对微生物有抑制和毒害作用等特性,使得常用的物化及生化处理工艺难以达到理想的处理效果。因此,强化生化处理工艺,提高生化法对难降解有机物的处理效率成为解决这一难题的有效途径。而通过投加载体或其他物质使之与微生物之间产生强化作用来提高降解能力,成为近年来研究的一个热点和难点,投加的物质有磁粉、粉末活性炭、沸石粉、零价铁如海绵铁等,均可有效的强化生物处理效果。本课题采用电解法与生物法相结合,使电解生成的铁离子与体系中的微生物结合,形成电解-生物铁法,来处理难降解废水,充分发挥电解法与生物法各自的优点,实现对传统生物法的强化,从而加强对难降解有机物的处理效果。本课题以普通SBR反应器为对照,分别从以下几个方面研究了电解-生物铁法的应用。首先通过在SBR反应器中加入惰性电极(石墨板)外加电场,考察不同的外加电场强度对SBR体系中活性污泥性质的影响以及对模拟苯胺废水的降解效果;其次,通过铁阳极电解法研究了不同影响因素对电解-生物铁法中,铁离子溶出量和类Fenton效应的影响;最后通过序批式反应器,考察在不同电压条件下,电解-生物铁法对实际苯胺废水的降解效果,得到以下结论:(1)与普通SBR反应器对比,外加电场强度分别为3 V/cm、4.5 V/cm时,对体系中活性污泥的三种性质SV、MLSS和SOUR值均有促进作用,且4.5 V/cm效果更好;但电场强度太小为1.5 V/cm时,对SV、MLSS和SOUR值的促进效果没有以上两级明显,而电场强度太大时,反而对这三种性质有反作用,抑制体系内的微生物活性;电场强度的变化对MLVSS值没有较明显的作用,适中的电场强度下,体系内的SVI值也无明显变化,低电场强度可对SVI值有轻微的促进作用,较高电压可使SVI大幅度增加,污泥膨胀几率增大,影响微生物活性。(2)外加电场对体系中的废水COD浓度无较大影响,在对模拟苯胺废水的降解过程中,较小的电场强度对苯胺也没有明显作用,而3 V/cm、4.5 V/cm电场强度下,苯胺的降解效果远高于普通SBR反应器,高电场条件下,会影响体系的降解效果,苯胺与TN的出水浓度均说明这一点,苯胺分解会产生NH3,出水NH3-N浓度的升高也从另一个方面证实了这一说法,对TP的降解也是这样的规律。(3)在电解-生物铁反应体系中,不同的影响因素对体系内铁离子溶出量的影响也不同,实验结果表明铁离子溶出量的最佳条件分别是:电解+生物体系,电解时间为30min,电压为6 V,且活性污泥浓度为2 g/L。在不同生物量条件下,两种体系内均有H2O2产生,而羟基自由基的产生量较小,氧化效果较弱,不能充分说明类Fenton效应是否发挥作用,有待进一步研究。(4)使用序批式反应器考察电解-生物铁法对实际苯胺废水的处理效果。加入电解装置的反应器中,随着电压的增大,体系内的Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和TFe浓度均随之升高,但是对体系中COD的去除没有明显的改善;从氨氮的出水浓度可以看出,6V电压反应器中氨氮浓度最高,苯胺效果降解也最好,单一生物反应器中的氨氮浓度最低,硝化作用最明显,TN的平均去除率都偏低,反硝化作用较差;因为体系中铁离子的大量存在,其与生物协同作用对TP去除效果较好,均优于2#反应器。对电解-生物铁法的研究可知,在适宜的电压范围(3-6V)内,可以促进生物体系中的微生物活性,当电压超出此范围时,反而会对生物法起到一定的抑制作用,降低强化处理效果;而微生物也会反过来增加电解反应的传质效率,两种方法能够互相起到良好的协同促进作用,同时,电解法也为生物铁法提供了一种新型的投加方式,并在一定程度可以应用与实践。