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本文针对高浓度对硝基酚(4-NP)有机废水难降解的特点,研究有机物EDTA对微电解处理1000 mg/L4-NP模拟废水效果的影响,通过单因素实验法系统地分析EDTA催化微电解处理难降解有机污染物的影响因素、最佳工艺参数及处理效果,同时通过分子探针鉴定实验、GC-MS法、HPLC法监测4-NP电解过程的中间产物,并且分析其降解机理;然后利用厌氧生物法处理催化电解的出水,以葡萄糖为共基质,研究葡萄糖浓度对厌氧生物法处理难降解有机污染物的影响;最后通过对比实验,比较厌氧生物法对电解催化4-NP后续废水的处理效果。主要结论如下:
(1)EDTA能强化微电解对4-NP模拟废水的处理效果。常规微电解处理1000mg/L4-NP模拟废水最佳条件:铁屑量120 g/L、碳粉量20g/L、pH为3.0、转动速度为500 rpm。在此条件加入2 mmol/L EDTA,反应150 min后,4-NP和COD去除率分别由42.5%和22.7%提高到73.5%和45.9%:
(2)EDTA催化微电解处理1000 mg/L4-NP模拟废水最佳条件:铁屑量120g/L、碳粉量20g/L、EDTA浓度为1 mmol/L、pH为3.0、转动速度为500 rpm;反应150 min,4-NP和COD的去除率分别为83.5%和51.2%;
(3)EDTA催化微电解过程被体系中产生的活性基团降解为乙二酸、丙酸等低分子酸,其去除率达到37.5%。
(4)分子探针实验鉴定EDTA催化微电解体系产生高活性基团·OH,经过中间产物的鉴定,4-NP的降解机理首先在铁碳微电解作用下,转化成对氨基苯酚,然后在EDTA催化产生活性基团·OH的作用下,反应生成硝基苯、苯酚、对苯二酚和苯醌等苯环类化合物,最后被氧化破坏苯环结构生成低分子酸;
(5)以葡萄糖为共基质能够驯化厌氧污泥处理浓度为280 mg/L的4-NP废水去除率达到70%,共基质葡萄糖浓度对厌氧生物法处理EDTA催化电解4-NP的后续废水影响很大:后续废水水质4-NP为150-250 mg/L、COD为700-900 mg/L,当进水葡萄糖浓度为100 mg/L,4-NP和COD去除率分别为31.9%和36.7%;当葡萄糖浓度增加到500 mg/L,其去除率提高到53.6%和72.4%;当葡萄糖浓度增加到1000 mg/L,其去除率提高到66.1%和73.8%;
(6)EDTA催化微电解处理高浓度4-NP的后续废水经过厌氧工艺能进一步去除有机污染物。1000 mg/L高浓度4-NP废水经过EDTA催化微电解后,其水质:4-NP和COD分别为173.8 mg/L和645.5 mg/L,经过7 d的厌氧法处理,其残余浓度分别稳定在110.2 mg/L和429.1 mg/L,加入100 mg/L葡萄糖后,出水污染物浓度进一步降低;1000 mg/L高浓度4-NP废水经过常规微电解后,出水水质:4-NP和COD分别为549.4 mg/L和756.9 mg/L,经过7 d的的厌氧法处理,基本没有发生降解,加入100 mg/L加葡萄糖后,4-NP仍没有发生降解。