目前社会发展来讲,酚类物质来源十分广泛,而且产量巨大。无论是制备酚醛树脂,合成纤维,或者是医药、农药、染料生产都会产生酚类污染物。这些废水往往成分极其复杂,如何高效且低成本处理这些废水依然已成为环保研究者们的热门话题。而苯酚是酚类污染物中,比较基本而且极具代表性的一种污染物。因此本课题以苯酚作为研究对象,采用三维电极生物膜联合的方法进行动态实验研究,为酚类废水降解技术奠定一定的理论基础。本课题的创新点在于,将目前处理酚类污染物的优势电极一Sn02电极与生物膜法相结合进行降解苯酚废水,并采用连续进水连续出水的方式运行反应器,并对苯酚降解做了动力学分析,最终建立出水浓度与各因素之间的方程。本实验自制三维电极生物膜反应器,其主电极均采用不锈钢材料,以球状陶瓷滤料为基底,负载掺杂Sb、Mn元素的Sn02作为粒子电极,并在粒子电极上接种、培养生物膜,构成三维电极生物膜反应器。反应器采用连续进水、出水的方式运行。首先,试运行反应器,待出水污染物浓度达到稳定,则反应器启动成功,该阶段维持10天左右。启动成功后反应器苯酚和COD的去除率分别维持在80%和70%左右。当有加有适量外电压后,反应器对苯酚和COD的去除均有一定的提升。接着依次考查了不同停留时间、电压、初始浓度、曝气量、初始pH等因素对苯酚和COD去除率的影响。结果表明,各个影响因素对苯酚和COD的去除率均呈现先增后减的趋势。各因素的最宜取值分别为:停留时间4h、电压6V、初始浓度不超过250mg/L、曝气量300/L、初始pH=7。当各因素在最宜取值条件下(初始浓度250mg/L),苯酚去除率达到95.91%,COD去除率达到90.76%。经过正交实验,得出实验数据范围内,曝气量对苯酚去除率影响最大,电压其次,pH值最小。后续进行追加实验后,结果为苯酚的去除率达到95.73%,高于正交试验9次的结果。最后,对实验数据进行动力学分析。经过拟合,三维电极生物膜反应器降解苯酚符合“表观一级反应”动力学规律。此外,随着电压、曝气量、pH数值增加,反应速率常数均呈现先增大后减小的趋势,各因素与反应速率常数K的关系方程分为两部分,当各因素取值小于最宜值时,电压U、曝气量H、初始pH值M分别满足方程LnK=0.58815LnU-0.34356,R2=099761、LnK=0.88762LnH-3.30033,R2=0.99442;LnK=2.189361nM-2.46945,R2=0.9998;当各因素取值大于于最宜值时,三者与反应速率常数 K 的关系分别满足方程 LnK=-1.6523LnU+3.67478,R2=0.99353、LnH=-2.120651LnX+13.88798、LnK=-6.420621nM+14.3488,R2=0.96043。最后,通过以上方程推导出反应器苯酚出水浓度,与各因素之间的方程。当各因素取值小于最宜值时,苯酚出水浓度CA、初始浓度浓度CA0、停留时间τ、电压U、曝气量H、初始pH值M满足方程:当各因素取值大于最宜值时,则满足方程:(?)由浓度方程可知,可通过控制各因素的值,进而可控制反应器出水浓度。