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(duì)模擬化工廢水處理效果、有機(jī)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(dá)到97.0%，DOC的去除率達(dá)到41.8%。經(jīng)GC-MS 測(cè)試，原水有機(jī)物主要以苯系物(二甲苯)，醇類(lèi)(辛醇、癸醇)和酯類(lèi)(鄰苯二甲酸酯)物質(zhì)居多。臭氧-混凝聯(lián)用處理后，有機(jī)物種類(lèi)發(fā)生明顯變化，僅檢出部分醇類(lèi)(辛醇、癸醇)、酯類(lèi)物質(zhì)(DBP)。臭氧-混凝聯(lián)用處理對(duì)模擬化工廢水中絕大部分有機(jī)物的去除效果良好。

關(guān)鍵詞:臭氧 混凝 化工廢水 有機(jī)物

中圖分類(lèi)號(hào):TP2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)03(a)-0116-02

化工廢水對(duì)環(huán)境造成的污染危害，取決于其特性，即污染物的種類(lèi)、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(guò)濾和膜過(guò)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(yù)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(jī)物種類(lèi)的變化，通過(guò)分析水樣中有機(jī)物的降解去除效果，比較臭氧預(yù)氧化、單獨(dú)混凝與臭氧-混凝聯(lián)用工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，這對(duì)研究化工廢水處理工藝的選擇、有機(jī)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(shí)驗(yàn)水樣

試驗(yàn)廢水采用人工模擬廢水，其水質(zhì)指標(biāo)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(shí)驗(yàn)方法

強(qiáng)化混凝試驗(yàn)采用杯罐實(shí)驗(yàn)，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(yàn)攪拌儀(武漢恒嶺科技)，進(jìn)行混凝試驗(yàn)。混凝條件為: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(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

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

采用氣質(zhì)聯(lián)用儀(GC-MS)分析廢水中的有機(jī)物[3]，分析儀器為美國(guó)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(cè)器選用氫火焰檢測(cè)器(FID)，進(jìn)樣量1μL，分流比100:1。

2 結(jié)果

2.1 混凝、臭氧預(yù)氧化作用

據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，單獨(dú)混凝處理模擬化工廢水，濁度在混凝劑劑量為5mg·L-1時(shí)降到最低值0.42NTU，去除率達(dá)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(shí)降到最低值1.84mg·L-1，去除率達(dá)到62.7%。單獨(dú)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(shí)降到最低值1.98NTU，去除率達(dá)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(shí)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(guò)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(shí)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(shí)降到了最小值2.87mg·L-1。可見(jiàn)，臭氧-混凝聯(lián)用處理對(duì)化工廢水的處理效果明顯，濁度的去除率達(dá)到97.0%，DOC的去除率達(dá)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(jī)物主要是苯系物(二甲苯)，醇類(lèi)(辛醇、癸醇)和酯類(lèi)(鄰苯二甲酸酯)物質(zhì)居多，還包含一些烷烴(十二烷)、醇類(lèi)(十七醇)和酸類(lèi)(對(duì)庚基雙環(huán)己基甲酸)物質(zhì)。十二烷為促癌類(lèi)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(cè)污染物，其中DMP、DBP也是我國(guó)環(huán)境優(yōu)先控制污染物。

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

臭氧預(yù)氧化作用處理過(guò)的水樣，其有機(jī)物種類(lèi)明顯減少。苯系物、十二烷、十七醇、DMP均未檢出，說(shuō)明單獨(dú)臭氧化作用對(duì)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(guò)的水樣，其有機(jī)物的種類(lèi)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(jī)物僅包括辛醇、癸醇、對(duì)庚基雙環(huán)己基甲酸，酯類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)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(guò)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(shuō)明臭氧-混凝聯(lián)用，對(duì)于模擬化工廢水中有機(jī)物的去除效果顯著。所有出水水樣中都檢出DBP，說(shuō)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(jiàn)臭氧-混凝聯(lián)用對(duì)模擬化工廢水中的有機(jī)污染物去除效果顯著。

3 結(jié)論

(1)經(jīng)過(guò)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(dá)到97.0%; DOC去除率達(dá)到了41.8%;高錳酸鉀指數(shù)去除率達(dá)到了59.5%。其處理效果不如單獨(dú)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(cè)試中檢測(cè)出的有機(jī)物主要是苯系物(二甲苯)，醇類(lèi)(辛醇、癸醇)和酯類(lèi)(鄰苯二甲酸酯)物質(zhì)居多。單獨(dú)混凝處理過(guò)的水樣中，檢出了絕大部分有機(jī)物;臭氧預(yù)氧化作用處理過(guò)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(jī)物種類(lèi)發(fā)生顯著變化，僅檢出部分醇類(lèi)(辛醇、癸醇)、酯類(lèi)物質(zhì)(DBP)。說(shuō)明臭氧-混凝聯(lián)用處理對(duì)模擬化工廢水中的絕大部分有機(jī)物的去除效果顯著，明顯優(yōu)于單獨(dú)混凝、臭氧氧化作用，并未產(chǎn)生新物質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 于紀(jì)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(xiàng)目得到《飲用水處理臭氧與混凝交互作用及其控制研究》國(guó)家自然科學(xué)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(xiàng)目(20110321021-01)支持。