臭氧-混凝聯(lián)用處理模擬化工廢水的研究

摘 要:研究了臭氧-混凝聯(lián)用對模擬化工廢水處理效果、有機物及其降解產(chǎn)物的影響。水樣經(jīng)臭氧-混凝聯(lián)用處理，其濁度的去除率達到97.0%，DOC的去除率達到41.8%。經(jīng)GC-MS 測試，原水有機物主要以苯系物(二甲苯)，醇類(辛醇、癸醇)和酯類(鄰苯二甲酸酯)物質(zhì)居多。臭氧-混凝聯(lián)用處理后，有機物種類發(fā)生明顯變化，僅檢出部分醇類(辛醇、癸醇)、酯類物質(zhì)(DBP)。臭氧-混凝聯(lián)用處理對模擬化工廢水中絕大部分有機物的去除效果良好。

關(guān)鍵詞:臭氧 混凝 化工廢水 有機物

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)03(a)-0116-02

化工廢水對環(huán)境造成的污染危害，取決于其特性，即污染物的種類、性質(zhì)和濃度，處理技術(shù)主要有隔油、氣浮、混凝、沉淀、重力過濾和膜過濾、活性炭吸附、臭氧氧化、離子交換、電解、電滲析、反滲透等。

本論文主要研究臭氧預氧化與混凝相結(jié)合的方法處理模擬化工廢水的效果，利用GC-MS分析模擬化工廢水中有機物種類的變化，通過分析水樣中有機物的降解去除效果，比較臭氧預氧化、單獨混凝與臭氧-混凝聯(lián)用工藝的優(yōu)缺點，這對研究化工廢水處理工藝的選擇、有機物的降解以及保障飲用水的安全方面具有較大的借鑒意義。

1 材料與方法

1.1 實驗水樣

試驗廢水采用人工模擬廢水，其水質(zhì)指標為pH:8.51;濁度:33.5/NTU;吸光度(600nm):0.27/cm-1;DOC:4.93/mg·L－1。

1.2 實驗方法

強化混凝試驗采用杯罐實驗，以聚合氯化鋁(PACL)作為混凝劑，pH值為5。水樣的體積為1000mL，采用程控混凝試驗攪拌儀(武漢恒嶺科技)，進行混凝試驗?；炷龡l件為:快速攪拌(200r·min-1)2min，慢速攪拌(60r·min-1)15min;靜置沉淀30min后取樣測定相關(guān)指標。

臭氧氧化試驗(反應(yīng)溫度控制在20＋1℃)，臭氧進氣濃度采用碘量法測定。

采用氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)分析廢水中的有機物[3]，分析儀器為美國Termo公司DSQ單四極桿氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，GC柱選用HP-5，檢測器選用氫火焰檢測器(FID)，進樣量1μL，分流比100:1。

2 結(jié)果

2.1 混凝、臭氧預氧化作用

據(jù)試驗數(shù)據(jù)可知，單獨混凝處理模擬化工廢水，濁度在混凝劑劑量為5mg·L-1時降到最低值0.42NTU，去除率達到98.7%，以后隨著混凝劑劑量的增大，濁度反而上升。隨著混凝劑劑量的增加，DOC去除率逐漸升高，在混凝劑劑量為20mg·L-1時降到最低值1.84mg·L-1，去除率達到62.7%。單獨臭氧化處理模擬化工廢水，濁度值隨著臭氧濃度的增加而下降，在臭氧濃度為20mg·L-1時降到最低值1.98NTU，去除率達到94.1%。隨著臭氧濃度的增加，DOC先降后升，在臭氧濃度為5mg·L-1時降到最低值3.87mg·L-1，僅去除了21.4%。

2.2 臭氧-混凝聯(lián)用(如圖1)

據(jù)圖1可知，水樣經(jīng)過臭氧-混凝作用，濁度值隨著臭氧和混凝劑劑量的增加，先降低后增加，并且在臭氧劑量5mg·L-1，混凝劑劑量3mg·L-1時降到了最小值1.04NTU。DOC隨著臭氧和混凝劑劑量的增加，先減小后增加，并且在臭氧劑量5mg·L-1，混凝劑劑量3mg·L-1時降到了最小值2.87mg·L-1。可見，臭氧-混凝聯(lián)用處理對化工廢水的處理效果明顯，濁度的去除率達到97.0%，DOC的去除率達到41.8%。

2.3 水樣GC-MS分析

經(jīng)分析可知:原水中檢出的有機物主要是苯系物(二甲苯)，醇類(辛醇、癸醇)和酯類(鄰苯二甲酸酯)物質(zhì)居多，還包含一些烷烴(十二烷)、醇類(十七醇)和酸類(對庚基雙環(huán)己基甲酸)物質(zhì)。十二烷為促癌類物質(zhì)，鄰苯二甲酸酯(PAEs)包括的鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二苯酯(DPP)、鄰苯二甲酸正辛酯(DOP)這些物質(zhì)已被U.S.EPA列為首選檢測污染物，其中DMP、DBP也是我國環(huán)境優(yōu)先控制污染物。

單獨混凝處理過的水樣中，其有機物種類發(fā)生了一些變化。混凝劑劑量為1mg·L-1的PACl處理過的水樣，其有機物種類未發(fā)生變化;混凝劑劑量為3mg·L-1的PACl處理過的水樣，其有機物的種類發(fā)生了一些變化，其中DMP未檢出;混凝劑劑量為5mg·L-1的PACl處理過的水樣，十二烷、DMP均未檢出。說明混凝作用能夠有效去除水體中的十二烷、DMP，并且當混凝劑劑量為5mg·L-1時，其處理效果最好。由原水到混凝沉淀出水，可檢測出的有機物比原水中有所減少，說明混凝沉淀對有機物的去除具有一定的效果[15]。

臭氧預氧化作用處理過的水樣，其有機物種類明顯減少。苯系物、十二烷、十七醇、DMP均未檢出，說明單獨臭氧化作用對于水體中苯系物、十二烷、十七醇、DMP去除效果明顯。

臭氧-混凝聯(lián)用處理過的水樣，其有機物的種類變化顯著。水樣在臭氧劑量5mg·L-1，混凝劑劑量1mg·L-1的條件下處理后，其檢出的有機物僅包括辛醇、癸醇、對庚基雙環(huán)己基甲酸，酯類物質(zhì)種類較原水有所減少，其中DMP、DPP均未檢出;水樣在臭氧劑量5mg·L-1，混凝劑劑量3mg·L-1的條件下處理后，其檢出的物質(zhì)與其在臭氧劑量5mg·L-1，混凝劑劑量1mg·L-1的條件下處理過的一樣;水樣在臭氧劑量5mg·L-1，混凝劑劑量5mg·L-1的條件下處理后，其檢出的物質(zhì)僅包括辛醇、癸醇、DBP。說明臭氧-混凝聯(lián)用，對于模擬化工廢水中有機物的去除效果顯著。所有出水水樣中都檢出DBP，說明臭氧-混凝聯(lián)用處理不能完全去除此物質(zhì)。

比較原水、混凝出水和氧化出水，可見臭氧-混凝聯(lián)用對模擬化工廢水中的有機污染物去除效果顯著。

3 結(jié)論

(1)經(jīng)過臭氧-混凝聯(lián)用處理，水樣吸光度值降低了98.2%;濁度去除率達到97.0%; DOC去除率達到了41.8%;高錳酸鉀指數(shù)去除率達到了59.5%。其處理效果不如單獨混凝作用，但優(yōu)于臭氧氧化作用。

(2)模擬化工廢水處理出水的GC-MS 測試中檢測出的有機物主要是苯系物(二甲苯)，醇類(辛醇、癸醇)和酯類(鄰苯二甲酸酯)物質(zhì)居多。單獨混凝處理過的水樣中，檢出了絕大部分有機物;臭氧預氧化作用處理過的水樣，苯系物、十二烷、十七醇、DMP均未檢出;臭氧-混凝聯(lián)用處理后，其有機物種類發(fā)生顯著變化，僅檢出部分醇類(辛醇、癸醇)、酯類物質(zhì)(DBP)。說明臭氧-混凝聯(lián)用處理對模擬化工廢水中的絕大部分有機物的去除效果顯著，明顯優(yōu)于單獨混凝、臭氧氧化作用，并未產(chǎn)生新物質(zhì)。

參考文獻

[1] Wu H F，Wang S H，Kong H L，et al. Performance of combined process of anoxic baffled reactor-biological contact oxidation treating printing and dyeing wastewater[J].Bioresource Technology，2007，98(7):1501～1504.

[2] 于紀晶，王力民，賈洪斌，等.印染廢水深度處理及回用[J].印染，2009，5(22):28～31.

①本項目得到《飲用水處理臭氧與混凝交互作用及其控制研究》國家自然科學基金，(51179099/E090301)，《難降解污染集成處理技術(shù)研究》山西省科技攻關(guān)項目(20110321021-01)支持。