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水环境的有机污染已经成为一个全球性的问题,尤其是难降解有机物污染对人体健康和生态系统的危害越来越为人们所关注。难降解有机物是指在一般自然条件下不能被普通微生物部分降解或完全降解的有机物,主要来源于合成化学工业。它们可以通过不同的途径进入自然环境尤其是水环境,使接纳水体的物理化学性发生显著的变化;同时,难降解有机物在环境中的持续时间较长,且大多具有高急性毒性和水生生物毒性,有的还具有致癌、致畸、致突变性,并能引起机体器官组织的病变,对生物机体及人类健康也存在严重影响。本文在查阅大量文献的基础上,重点介绍了难降解有机物的研究进展,综述了典型化工有机废水的污染特性及处理现状,并概述了Fenton氧化技术在难降解有机废水治理中的应用,确立了本文关于废水中难降解有机物的GC/MS分析和Fenton氧化处理研究在理论和实际中的意义。
针对精细化工废水处理难以稳定达标的现状,通过GC/MS法跟踪测定浙江杭州湾精细化工园区废水处理厂生物系统进水与出水中的有机组分并分析其变化,采用拓扑分析法对进水中检测出的有机物的生物降解性与毒性进行定量构效研究,评估了拓扑分析结果与出水中有机成分的吻合程度。结果表明,经生物处理后,进水中含有的酸、醇及部分苯酚和苯胺类有机物能被有效降解,但氯代苯胺、氯代硝基苯、甲氧基苯系物、腈及含氮杂环化合物等物质在出水中仍能被检出,此类有机物大部分属于难降解有机物且具有较强的生物毒性,从而导致出水不能达标排放。研究结果指出,针对含有毒/难降解有机物精细化工废水的处理,应着重考虑QSAR分析结果中低PCD、低LC50值有机物的优先控制,采用有效的预处理措施和高效生物强化工艺是实现废水稳定达标的关键。
以广东韶钢集团焦化废水二期处理站废水为研究对象,测定其水质成分,揭示其污染特征,重点分析有毒难降解有机物对生物系统中微生物活性的抑制影响;对工艺沿程各单元的出水进行GC/MS分析,对其中的有机物生物降解性进行评价,并解析其降解规律。研究结果指出,焦化废水中含有苯酚、甲苯、二甲酚、萘酚、喹啉、吡啶、吲哚、长链烷烃及醇、醛、酸、胺等有机物90多种。其中,苯酚、邻甲苯酚、二甲酚、萘酚、喹啉酚、异喹啉、吡啶、吲哚、苯胺等类物质可被降解;长链烷烃、酯类、醇类、酸类及卤代烃类降解速度缓慢,对微生物具有一定的抑制作用;延长好氧停留时间有利于酚、吡啶、呋喃类物质的完全降解,避免中间产物带来色度,但不能实现油份及其它杂环化合物的降解。
基于泡沫能富集难降解有机物的特性,以焦化废水处理过程产生的泡沫分离浓液为研究对象,在对其有机成分分析的基础上,进行Fenton氧化处理实验;以COD和酚为主要指标,着重分析Fenton处理前后泡沫分离浓液中难降解有机物在浓度、种类及生物降解性方面的变化,并解析反应过程有机物的降解机理。结果表明,焦化废水处理过程产生的泡沫分离浓液中所含有的有机物主要有酚、胺、腈、酯类有机物及喹啉、吡啶等杂环化合物,这些有机物大多数属于难降解有机物且呈现较强的生物抑制作用;Fenton试剂通过H2O2和Fe2+作用产生·OH,具有较强的氧化能力,能够将泡沫分离浓液中的有毒/难降解有机物转化为低毒或无毒的小分子有机物,提高其可生化性,为泡沫分离浓液的后续生物处理创造了良好的条件。