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本研究采用传统的活性污泥(CAS)法和新型生物处理技术——垂直折流多功能生化反应器(VTBR)对实际焦化废水进行了实验室规模的处理研究,从COD、挥发酚、有机组分等化学指标和生物毒性指标以及反应器内部微生物菌群结构差异对两种工艺进行了比较评价。同时,对比了液面电极沿面放电等离子体和Fenton氧化两种高级氧化技术处理生化出水的效果。反应器夏季和冬季运行结果表明：VTBR对常规指标及毒性有机物的去除效果均优于CAS,反应器夏季的整体运行效果均优于冬季；另外,反应器内微生物菌群结构PCR-DGGE分析结果显示,VTBR种群结构较CAS的更为丰富,且种群多样性也优于CAS。反应器夏季和冬季毒性试验结果表明VTBR对生物(发光细菌、藻类、斑马鱼)毒性去除效果均优于CAS。冬季运行阶段,CAS对发光细菌毒性去除率为8.1%,而VTBR的去除率达到42%。而夏季运行时,CAS对发光细菌毒性去除率为85%,而VTBR基本完全去除。藻类和斑马鱼毒性试验结果表明：CAS和VTBR出水对小球藻在24h和48h的生长抑制率无明显差异；CAS出水对斑马鱼的24h LD50为33.91%(α=0.05,32.87%≤LD50≤34.97%),而VTBR则对斑马鱼基本无致死毒性,但进水、CAS及VTBR出水均对斑马鱼表现出明显的行为毒性效应。上述试验结果表明生物技术对焦化废水毒性的去除具有局限性,因此本研究初步考察了不同高级氧化技术对生化出水毒性的去除效果,液面电极沿面放电等离子体技术和Fenton氧化技术均可将发光细菌急性毒性有效去除,但斑马鱼急性毒性显示,等离子技术对斑马鱼有较高的致死率,结果表明Fenton氧化技术较等离子体技术可更彻底的实现毒性的去除。研究结论如下：VTBR对焦化废水常规指标及生物毒性的去除效果均优于CAS,且VTBR对毒性有机物去除较完全,微生物菌群结构及多样性优势明显,故VTBR可作为传统生物处理过程的替代技术之一,用来解决传统生物处理技术对毒性去除效果不理想的问题,进而减少生化出水对接受水体的生态风险；但研究也暴露出生物技术仍存在对焦化废水毒性去除不彻底的局限性,需结合深度处理方可实现毒性更彻底的去除。