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本论文以流域重点污染源硝化芳烃废水为研究对象,以人体健康和生态安全为目标,立足于废水全程处理及毒性削减,研发芳烃硝化废水毒性全程削减技术方法。具体来说,该全程控制体系主要由新型零价铁(ZVI)-芬顿(Fenton)预处理,生物处理及树脂深度处理三部分组成。其中预处理工艺是制约废水整体处理效果及运行成本的瓶颈环节,然而目前尚缺乏一种经济高效的硝化废水预处理技术。本文尝试采用一种新型ZVI-Fenton集成工艺作为硝化废水预处理技术,并研究该工艺对特征毒害污染物硝基苯(NB)的转化去除机理及毒性削减作用。新型ZVI反应器采用全混合运行方式,不仅有效地避免了传统ZVI床(塔)易堵塞等工程问题,且具有还原效率易于调控的优点。通过改变新型ZVI反应器中ZVI质量浓度和溶液pH值,可以调节NB的还原转化率。NB还原转化率增加有助于降低废水毒性,然而,废水中难以还原的毒害污染物仍会使得废水具有较强毒性。相比ZVI还原,Fenton氧化可以降解废水中更多种类的毒害污染物,然而在氧化过程中却很可能形成更加毒害的副产物。比如,传统Fenton氧化对NB去除率为97%时,产生了高达5%的1,3-二硝基苯(1,3-DNB)硝化副产物,其毒性约为硝基苯毒性30倍左右。因此,毒害副产物的形成是传统Fenton氧化削减毒性的限制性因素。而新型ZVI-Fenton工艺则可以有效地抑制1,3-DNB产生,主要原因是ZVI过程产生的还原产物和Fe2+对·NO2的抑制作用等。当ZVI对NB还原转化率为48%时,1,3-DNB产率相对降低92%(从5%至0.4%),废水毒性也随之显著降低。为了验证新型ZVI-Fenton集成工艺应用的可行性,针对某大型化工企业硝化废水,开展了几种典型预处理工艺的应用比较研究。新型ZVI-Fenton集成工艺较单独ZVI柱和传统Fenton氧化的处理效果具有明显优势,新型ZVI-Fenton集成工艺毒性单元(TU)削减83%,而ZVI柱削减率仅为35%,传统Fenton工艺为59%。除此以外,新型ZVI-Fenton集成工艺处理成本仅为强化Fenton氧化的1/3左右。目前“基于新型ZVI-Fenton预处理的硝化废水全程控制技术”的项目已工程化应用,日处理能力为2000吨废水。经预处理后,工业废水TU从6.3(极毒性)降至1.77(毒性),可生化性(BOD5/CODcr)提高至0.45,可进入生物系统进一步处理。生物处理工序对废水DOC和毒性都有良好去除效果,然而生化尾水中仍残留痕量毒性污染物,表现为毒性(TU为1.49),因此需要深度处理以保障出水水质安全。若采用强化混凝与吸附(复合功能树脂、活性炭)或强化混凝与离子交换的集成处理工艺,不仅可以进一步去除DOC,还能将生化尾水的毒性削减至无急性毒性(TU低于1)。若采用氧化消毒工艺,则易产生毒害消毒副产物,须与吸附技术(如复合功能树脂、活性炭)耦合将其去除,方可无毒排放。