2,4-二氯苯酚是工业废水中常见的难降解有机污染物,对生化处理单元的稳定运行构成较大影响。异化铁还原是以能进行胞外呼吸的微生物(电活性菌)为媒介氧化有机物的过程,可与多种微生物之间构建互养代谢,强化有机物的厌氧分解。但目前基于异化铁还原原理强化水中二氯苯酚的研究较少。本文以负载磁铁矿的改性生物炭为电子穿梭体,强化二氯苯酚厌氧分解的胞外呼吸,提高二氯苯酚废水的去除效果。主要内容包括:材料制备与表征,磁铁矿/生物炭强化2,4-二氯苯酚废水厌氧处理性能,污泥及微生物群落分析,脱氯途径等。本文为氯酚废水的生物强化处理提供理论与技术借鉴。(1)为探究铁氧化物与生物炭材料在厌氧环境下胞外电子传递的影响,本实验将磁铁矿、生物炭分别加入上流式厌氧反应器中,并加入不同浓度的2,4-二氯苯酚。实验利用磁铁矿的异化铁还原作用与生物炭官能团的胞外电子传递功能,促进2,4-二氯苯酚的降解。27天后,投加50 mg/L 2,4-二氯苯酚的降解较空白组分别提升了64%和56%;投加100 mg/L 2,4-二氯苯酚的降解效率较空白组分别提升了59%和54%,这证实投加磁铁矿与生物炭均能加速2,4-二氯苯酚的降解。(2)利用磁铁矿的导电性与生物炭富含醌基/氢醌转化(氧化还原)的综合效果,制备一种具有充放电与导电功能的材料来更好地实现厌氧脱氯功效。磁铁矿负载生物炭材料具有多官能团与强接受/贡献电子能力,反应器内污泥充放电性提升23.8%。加入磁铁矿负载生物炭的反应器COD、2,4-二氯苯酚去除率分别提高了20%与54.1%。微生物群落结构分析显示,磁铁矿负载生物炭的加入提高了Desulfovibrio等脱氯功能菌丰度,提高了Petrimonas等具有直接电子传递功能的细菌丰度,抵抗高有机负荷冲击。负载型含铁生物炭能够实现稠环-磁铁矿间的长距离胞外电子转移,富集具有脱氯功能的菌群,实现菌种间的互养代谢作用,进而实现对2,4-二氯苯酚的降解。(3)为探究磁铁矿、生物炭、磁铁矿负载生物炭材料对厌氧脱氯的途径分析,本研究将其投入至批序式厌氧瓶中,结果表明,其降解途径相似,2,4-二氯苯酚的降解产物为2-氯酚、4-氯酚、苯酚、2-己醇、短链有机酸、二氧化碳等,符合厌氧脱氯规律。厌氧脱氯过程主要以有机底物为电子供体,有机氯为电子受体进行还原脱氯;2,4-二氯苯酚的中间产物苯酚或醇类也可能作为电子供体参与脱氯过程。部分有机底物以二氧化碳为电子受体,通过微生物种间互养代谢产甲烷。