焦化废水作为有机废水其成分复杂,有机物浓度高,色度高,毒性大,难降解。其中喹啉作为主要污染物质之一,是一类典型的含氮杂环化合物,具有致癌性和致突变性,对废水COD贡献巨大。喹啉如果在环境中长期积累,不仅污染环境,而且损害人体健康。微生物是降解喹啉污染最重要的生力军,然而微生物对喹啉的降解作用受复杂的环境因素影响,往往去除效果差强人意,因此寻找加强微生物降解喹啉的方法至关重要。粘土矿物广泛存在于地表沉积物和土壤中,具有廉价、环保、安全、吸附能力强等性能,是微生物附着生长重要的载体。其中粘土矿物巨大的表面积可以吸附大量的污染物,粘土矿物晶体中的结构铁可被微生物有效氧化还原,并耦合多种有机物的降解,而还原产生的二价铁同时可以氧化产生氧化性极强的羟基自由基来有效氧化有机污染物,因此含铁粘土矿物是强化微生物降解喹啉污染能力的潜在的环境友好材料。本论文通过微生物和粘土矿物的结合,充分利用现有的生化水处理工艺中好氧-厌氧的循环过程,研究微生物-粘土矿物体系在经历好氧-厌氧或厌氧-好氧处理过程中微生物活动及粘土矿物行为对喹啉的降解作用。研究结果表明,粘土对喹啉有明显的吸附作用,其吸附等温线符合Langmuir模式,且吸附过程不可逆,XRD分析结果发现喹啉大部分进入了粘土矿物层间,改变了粘土结构。通过粘土结构铁还原以及喹啉为唯一碳源的厌氧条件下,在多个好氧、缺氧处理池中筛选出大量的喹啉降解菌群,其多样性丰富,主要涉及门类为变形菌门,拟杆菌门和厚壁菌门。这些微生物具备铁还原,反硝化或有机质降解等功能。喹啉的降解和异化铁还原可能是多种微生物协同作用的结果。在厌氧-好氧降解过程中,粘土矿物结构发生变化,生成次生矿物,喹啉从粘土上解吸下来,被进一步降解。整个过程喹啉降解所需时间198小时,铁还原程度达到20%。降解途径不单一,涉及到苯环开裂和氮杂环开裂两种代谢途径。COD降低33%。在好氧-厌氧降解过程中,不同程度的化学还原粘土氧化生成大量羟基自由基。其中还原程度100%的粘土产生自由基含量最多,初始降解速率最高。好氧降解过程中,自由基含量,喹啉浓度及结构二价铁浓度为线性关系。整个过程降解喹啉所需时间150小时,降解途径单一,只涉及苯环开裂的途径。COD降低45%,高于厌氧-好氧处理方式。