通过原位内源碳选择性O3/SPC氧化，最大限度降低浓缩芳香族污染物修复的碳足迹

《Nature Communications》：Selective O3/SPC oxidation minimizes the carbon footprint of concentrated aromatic remediation via in situ endogenous carbon

　　

摘要

治理工业废水中具有高毒性和低生物降解性的难降解芳香族污染物一直是全球面临的持久挑战。利用羟基自由基（•OH）对芳香族污染物进行常规预处理会非选择性地破坏后续生物处理所需的内在碳源，因此需要昂贵的外源碳补充，并伴随显著的 CO₂ 排放。在此，我们提出了一种经设计的臭氧/过碳酸盐（O₃/SPC）系统，旨在产生亲电性碳酸根自由基（CO₃•^–），靶向芳香族污染物富电子的共轭π体系，促进环状结构断裂，并将初级芳香碳高效转化为有价值的内源碳源，主要为可生物降解的乙酸盐和甲酸盐。当应用于以二甲苯为主要成分的实际农药废水（初始 COD = 11000 mg L^?1）时，该 O₃/SPC 策略将 BOD₅/COD 比值从初始的 0.01 提升至 0.45，是羟基自由基（•OH）主导的 O₃/H₂O₂ 对比系统所实现值（0.22）的两倍，从而实现下游厌氧消化（AD）的自给自足，并配合后续厌氧/好氧（A/O）处理，将化学需氧量降至 50 mg L^?1 以下，总氮（TN）降至 15 mg L^?1 以下。进一步的 生命周期分析表明，与 O₃/H₂O₂ 对比工艺相比，O₃/SPC 工艺减少了 40.2% 的碳排放，为治理生物难降解工业废水确立了一种低碳、资源高效的方法。