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摘 要

多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs）主要来源于有机物的不完全燃烧等，是一类普遍存在于环境中的有毒有机污染物，严重危害环境和人类健康。基于实际环境的复杂现状，PAHs污染场地常存在多类复合PAHs污染等问题。同时PAHs具有疏水性强、半衰期长、生物降解性差等特点，极易蓄积于厌氧沉积物环境中。而生物电化学系统（bioelectrochemical systems，BES）具有成本低、环境友好、电子转移快等优点，能够提高难降解有机污染物的去除效率，因此深入研究生物电化学系统中PAHs复合污染物的厌氧生物降解特性及机制将具有重要的实际应用价值。本文考察了萘、菲在普通厌氧系统、生物电化学系统、生物电化学厌氧共代谢系统中以及萘菲混合的降解效率。研究结果显示，PAHs的降解难度随苯环的增加而增大，NAP的去除率大于PHE的去除率。相比于普通厌氧系统，生物电化学系统具有更强的降解能力，当反应周期 为120 h时，底物浓度为0.25 mg/L时，生物电化学系统中NAP、PHE的去除率分别为97.6%、42.9%，当NAP-PHE浓度比为1:2时，PHE的最大去除率为89.2%。

关键词：生物电化学 厌氧降解 PAHs 复合污染物

Abstract

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a kind of common toxic organic pollutants that are ubiquitous in the environment which are chiefly derived from petroleum refining, automobile exhaust emissions, and incomplete combustion of organic matter and so on. Currently, PAHs seriously endanger the environment and human health. PAHs contaminated sites tend to have various problems such as multi-class PAHs pollution due to the complex situation of the actual environment. At the same time, PAHs have the characteristics of strong hydrophobicity, long half-life period and poor biodegradability, which make it easy to accumulate in the anaerobic sediment environment. Bioelectrochemical system (BES) has edges over low cost, eco-friendly quality and high speed of electron transfer, which can improve the removal efficiency of refractory organic pollutants. Hence, it is essential to investugated the anaerobic mechanism of PAHs in bioelectrochemical systems in depth.In this paper, the degradation efficiencies of naphthalene and phenanthrene in common anaerobic systems, bioelectrochemical systems, bioelectrochemical anaerobic co-metabolism systems and naphthene blends were investigated. The results show that the degradation of PAHs rises with the increase of benzene ring, and the removal rate of NAP is greater than that of PHE. Different to the conventional anaerobic system, the bioelectrochemical system has higher degradation potential. When the reaction cycle is 120 h, the removal rates of NAP and PHE in the bioelectrochemical system are 97.6% and 42.9%.Addly, the removal rate of PHE is p to the maximum 89.2%.

Key Words: bioelectrochemical system;anaerobic biodegradation;PAHs;mixed pollutants

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1废水与环境污染 1

1.2工业废水的处理技术 1

1.2.1物理法 1

1.2.2化学法 2

1.2.3生物法 2

1.3多环芳烃的危害 3

1.4微生物降解多环芳烃 3

1.4.1多环芳烃的好氧微生物降解 4

1.4.2多环芳烃的厌氧微生物降解 4

1.5微生物燃料电池的概述 4

1.5.1微生物燃料电池的发展历史 5

1.5.2微生物燃料电池的原理 5

1.5.3微生物燃料电池的应用 6

1.6课题研究内容 7

第二章 实验材料与方法 9

2.1主要实验仪器及试剂 9

2.1.1主要实验仪器 9

2.1.2主要试剂 10

2.2电极制备 10

2.2.1阴极制备方法 10

2.3 MFC系统的构建和启动运行 11

2.3.1MFC系统的构建 11

2.3.2MFC系统的启动 11

2.3.3分析方法 13

2.3.4MFC电化学参数 13

2.3.5电化学测试-循环伏安法 14

2.3.6PAHs去除率计算方法 14

第三章 生物电化学系统强化降解多环芳烃萘、菲 15

3.1引言 15

3.2结果与讨论 15

3.2.1MFC对萘、菲去除率的分析 15

3.2.2NAP-PHE复合污染降解研究 17

3.2.3电化学特征 18

第四章 结论与展望 20

4.1结论 20

4.2展望 20

参考文献 21

致谢 25

第一章 绪论

1.1废水与环境污染

随着高科技和现代文明的高速推进，废水作为自然界三大公害之首，受到广泛关注，其主要由生活污水和工业废水构成。无论是生活污水还是工业废水，其对自然环境以及人类居住环境所造成的污染不容小觑。

此外，工业废水是废水污染的主要来源。截至目前为止，仍有超过三分之一的工业废水未经有效处理便直接被排放至河流湖泊，造成了严重的水体污染，对生态环境和人类健康构成了巨大的威胁。

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