电离辐射提高造纸废水可生化降解性的机理和工艺研究

造纸废水是我国污染严重的工业废水之一。造纸工业的污染问题不解决，不但产业发展受到限制，而且将对生态环境造成破坏。电离辐射技术是近年来兴起的一种高级氧化处理技术，国际原子能机构将电离辐射技术在环境保护中的应用列为21世纪原子能和平利用的主要研究方向。与传统的化学氧化相比，利用辐射技术处理污染物，不需或只需加入少量的化学试剂，不会产生二次污染，具有反应速度快、降解效率高、污染物降解彻底等优点。 本项目的第一部分，分别以废纸造纸生化前和生化后废水为处理对象，研究了混凝、电离辐射以及混凝-电离辐射组合工艺对造纸废水的COD、BOD5、DOC、UV254以及有机物分子量分布（MWD）等指标的影响。结论认为，混凝-辐照组合工艺不但有效去除造纸废水中分子量大于3000Da的有机物，而且能够提高分子量1000～3000Da和分子量小于1000Da有机物的可生化性。混凝-辐照组合工艺对于造纸废水的处理具有很好的互补性。 本项目的第二部分，针对造纸废水中的一些特征污染物（如氯酚、苯酚等）， 研究了辐射分解反应的机理和过程。首先，本项目研究了氯酚类污染物在氧化、还原以及静态混合体系下的辐射脱氯的机理、途径以及主要产物。研究认为，与氧化途径相比，氯酚类物质的辐照还原脱氯降解效率高、产物单纯、辐照剂量小，具有很好的研究和应用前景。在此基础上，本项目研究了4种氯酚水溶液（4-CP、2-CP、2,4-DCP、2,4,6-TCP) 与水合电子e-aq反应的降解脱氯过程。结果表明，在水合电子e-aq还原体系中，4种氯酚的降解脱氯顺序依次为：2,4,6-TCP＞2,4-DCP＞2-CP＞4-CP，多氯酚比单氯酚容易降解脱氯，邻位上的氯原子要比对位上的氯原子更容易去除，苯酚和Cl-是氯酚反应降解的最终产物，4种氯酚的降解和脱氯过程皆遵循一级反应动力学特征。最后，本项目研究了苯酚溶液的辐照氧化过程。探讨了吸收剂量、初始浓度、初始pH值、饱和气体以及自由基清除剂等因素对苯酚辐照氧化降解的影响。实验表明，较低的初始浓度、较高的吸收剂量、弱酸性以及较低的自由基清除剂有利于提高苯酚的降解效率。在不同饱和气体中，苯酚降解效率的顺序为：氧气>笑气>空气>氮气。邻苯二酚、对苯二酚、间苯二酚是苯酚辐照氧化降解反应的主要中间产物。 2100433B

造纸废水是我国污染严重的工业废水之一，治理难度极大。电离辐射是近年来出现的一项环境污染治理的高新技术。它是利用γ射线或电子束对废水进行辐照，激发或电离水分子产生大量的羟基自由基(oOH)、水合电子(eaq-)、氢原子(oH)等活性粒子，这些活性物质与废水中的木质素、纤维素、氯酚等大分子或难降解有机污染物发生分解反应，从而提高造纸废水的生物降解性。与常规的化学氧化相比，电离辐射处理具有适应面广、反应速度快、污染物降解彻底、不产生二次污染等优点。本课题将探讨电离辐射提高造纸废水可生化性的反应条件和降解机理。探讨木质素、纤维素、氯酚等物质的辐射降解产物、降解途径和降解效率；研究电离辐射对废水中有机污染物的分子量分布，以及COD、BOD、TOC、AOX等指标的改变；探索辐射技术与常规生物处理工艺联合使用，提高造纸废水中难降解有机污染物的去除率，为深度治理造纸废水提供理论依据。

据电化学催化氧化理论，结合释氧动力学，设计和构建适用于将复杂难生物降解有机污染物有效地转化为易生物降解低分子有机酸的新型钛基复合氧化物膜电极。寻找具有强选择性的电化学催化剂体系；筛选出稳定性好、释氧过电位高的半导体母体材料；确定将催化剂均匀地分散在半导体母体中的简易方法。通过成膜条件的调控，优化氧化物膜的晶体微观结构、表面形态、化学价态、膜厚度、催化剂含量及其分布，最终获取制备选择性强、电流效率高 2100433B

雌激素是一种典型的环境内分泌干扰物，受多环杂化形成的空间位阻效应影响,难以被微生物降解，在许多城市污水处理厂的外排水中都能检测到其存在。当前，针对水中雌激素生物降解的研究，多集中在工艺条件优化和专性降解菌特性分析层面，仅有少数报告涉及基因增强技术应用于去除水中难降解有机物。本项目以典型雌激素--雌二醇、双酚A和壬基酚为研究对象，开展基因修饰强化生物降解水中雌激素的研究，重点体现在以下三个方面：（1）解析专性降解菌的特异基因片段，阐明菌株对典型雌激素的代谢机制；（2）基因重组拓宽菌株底物利用范围，提高对雌激素的降解效率；（3）分析重组菌的特异基因表达，获得重组菌生物强化活性污泥法的调控方法。通过上述研究，可以从基因水平上强化专性菌株的底物利用范围和降解能力，获得基因工程菌应用于生物强化活性污泥法的关键控制方法，为基因技术应用于污水生物处理系统提供理论指导与技术支持。