我国作为一个钢铁生产大国,相应地焦化生产所产生的废水大量存在。对于焦化废水给自然环境带来的危害受到了人们的广泛关注。其中含氮杂环化合物是焦化废水的主要有害成分之一,且大多具有毒性、致癌性、致畸性和难降解性。在焦化废水中的含氮杂环化合物中,吡啶最具有代表性。关于它的研究已经有大量报道。目前,对含吡啶废水的处理技术主要包括物理法、化学法和生物法,其中生物法由于其经济高效等特点成为研究的重点。现阶段针对吡啶好氧生物降解过程中的降解途径及内源电子加速吡啶降解的机理已有了较为深入的研究。以往研究表明:吡啶的矿化效率普遍偏低。根据本研究发现其主要原因就是在吡啶生物降解过程中,中间产物2-羟基吡啶的积累所导致的。本研究结果表明吡啶初始的前2步反应均为单加氧反应,即都是需要电子的反应过程。但第一步的单加氧反应速率总是大于第二步的单加氧反应。这表明电子流优先流向吡啶第一步的单加氧反应。本文详细地解析了电子流优先流向第一步的单加氧反应的机理是:(1)虽然第一步和第二步反应都是单加氧反应,但这2步的单加氧酶却分别是两种不同的单加氧酶;(2)由于第一步的单加氧酶对电子的亲和性大于第二步的单加氧酶,因而导致电子电子流优先流向第一步单加氧反应;(3)第一步和第二步单加氧反应存在着对电子的竞争关系,通过紫外辐射吡啶溶液可以提供额外的内源电子供体,可以缓解这2步单加氧反应的竞争。这些研究结果为调控电子流分布,提高难降解有机物生物降解提供了一个新的思路,同时为难降解有机废水的实际处理提供了理论基础。上述研究结果均是基于吡啶生物降解动力学进行计算的。为了精确地描述吡啶的生物降解规律,本研究采用了分数级反应动力学对吡啶的生物降解进行描述。同时为了定量解析单加氧酶对电子的亲和性,本研究采用有抑制的Aiba模型求解能反映对电子亲和程度的半最大反应速率浓度(KS)。无论是分数级反应动力学还是Aiba方程的参数求解均是采用试差法进行。为此本研究还设计了一个基于计算机技术的生物反应动力学方程参数快速拟合程序,可以大大提高相关参数的求解速率和准确性。本研究的主要成果包括:(1)通过对比单独生物降解吡啶实验与先经紫外光照、再进行生物降解吡啶实验发现,经过光照后吡啶和2-羟基吡啶的降解速率分别提升约14%和17.4%,验证了内源电子对吡啶及2-羟基吡啶的加速作用;(2)通过分析实验数据发现,无论是否经过紫外光照,吡啶的降解速率总是比2-羟基吡啶快20%左右,即电子更倾向于流向吡啶;(3)为解释上述现象,提出两点假设:即相对浓度决定的电子流向和电子亲和力决定的电子流向;(4)为了验证相对浓度决定电子流向这一假设,配制了不同相对浓度吡啶与2-羟基吡啶混合溶液,再进行生物降解,发现速率参数k值始终为k吡啶=0.36、k2-羟基吡啶=0.06,该结果表明不同相对浓度并不会改变电子的流向;(5)为了验证电子亲和力决定电子流向这一假设,设计了抑制降解速率动力学实验,得到不同浓度下吡啶和2-羟基吡啶的降解速率情况。通过对比动力学参数,可知吡啶的电子亲和力比2-羟基吡啶大25%左右,从而解释这一现象;(6)上述实验数据均可比较完美的用分数级反应动力学方程及Aiba模型方程拟合,Pearson系数均在0.92以上,具有强相关性;(7)本研究实验均基于新型折流式内循环生物反应器,为处理难降解有机废水提供了一个较为有效的反应装置;(8)针对手动试差法求解生物反应动力学参数较为困难这一情况而设计的生物反应动力学方程快速拟合程序,可将计算准确性提升5%以上,并节约了大量时间,具有较强的应用价值。