臭氧-混凝聯用處理模擬化工廢水的研究

摘 要:研究了臭氧-混凝聯用對模擬化工廢水處理效果、有機物及其降解產物的影響。水樣經臭氧-混凝聯用處理，其濁度的去除率達到97.0%，DOC的去除率達到41.8%。經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)物質居多。臭氧-混凝聯用處理后，有機物種類發生明顯變化，僅檢出部分醇類(辛醇、癸醇)、酯類物質(DBP)。臭氧-混凝聯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

化工廢水對環境造成的污染危害，取決于其特性，即污染物的種類、性質和濃度，處理技術主要有隔油、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-混凝聯用工藝的優缺點，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后取樣測定相關指標。

臭氧氧化試驗(反應溫度控制在20＋1℃)，臭氧進氣濃度采用碘量法測定。

采用氣質聯用儀(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譜聯用儀，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 結果

2.1 混凝、臭氧預氧化作用

據試驗數據可知，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-混凝聯用(如圖1)

據圖1可知，水樣經過臭氧-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?？梢?，臭氧-混凝聯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(對庚基雙環己基甲酸)物質。十二烷為促癌類物質，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)這些物質已被U.S.EPA列為首選檢測污染物，其中DMP、DBP也是我國環境優先控制污染物。

單獨混凝處理過的水樣中，其有機物種類發生了一些變化。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、對庚基雙環己基甲酸，酯類物質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，其檢出的物質僅包括辛醇、癸醇、DBP。說明臭氧-混凝聯用，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-混凝聯用處理不能完全去除此物質。

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

3 結論

(1)經過臭氧-混凝聯用處理，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%;高錳酸鉀指數去除率達到了59.5%。其處理效果不如單獨混凝作用，但優于臭氧氧化作用。

(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-混凝聯用處理后，其有機物種類發生顯著變化，僅檢出部分醇類(辛醇、癸醇)、酯類物質(DBP)。說明臭氧-混凝聯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，明顯優于單獨混凝、臭氧氧化作用，并未產生新物質。

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研究》山西省科技攻關項目(20110321021-01)支持。