污水廠二級出水臭氧化特性分析

 

摘要：采用液相色譜熒光檢測器將三維熒光圖譜與凝膠色譜分子量分布相結(jié)合，對污水處理廠二級出水溶解性有機(jī)物(EfOM)的臭氧化反應(yīng)特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明臭氧會使得二級出水溶解性有機(jī)物三維熒光強(qiáng)度明顯降低。HPLC-SEC 的結(jié)果表明臭氧不會改變腐殖質(zhì)類物質(zhì)的分子量分布，但臭氧會與小分子蛋白類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。根據(jù)制備液相的分析結(jié)果，小分子蛋白類物質(zhì)中含有大量苯環(huán)及其他共軛結(jié)果物質(zhì)，因此臭氧會優(yōu)先與小分子蛋白類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。同時，XPS分析結(jié)果表明臭氧在低投加量下就會與苯環(huán)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，提高脂肪類飽和有機(jī)物含量，隨著投加量進(jìn)一步升高，含氧官能團(tuán)(羰基，羧基)數(shù)量有所升高。

 

污水二級出水溶解性有機(jī)物(EfOM)主要有溶解性微生物代謝產(chǎn)物，上游飲用水水源中的天然有機(jī)物及微量污染物。如果需要對二級出水進(jìn)行深度處理，這類有機(jī)物通常難以生物降解。氧化工藝通常用來改變有機(jī)物特性，提高有機(jī)物可生化性，同時降低污水回用的風(fēng)險。在氧化工藝中，由于臭氧的強(qiáng)氧化性及副產(chǎn)物較少，臭氧氧化經(jīng)常應(yīng)用于二級出水深度處理，改善后續(xù)處理工藝的處理效果。

 

目前，對于溶解性有機(jī)物臭氧化特性的研究主要集中在對常規(guī)指標(biāo)與微量有機(jī)物的去除效果，消毒效果及對后續(xù)聯(lián)用工藝的改善情況。而涉及到溶解性有機(jī)物與臭氧作用機(jī)理的研究并不多，且主要集中在對水體中天然有機(jī)物或特定有機(jī)物與臭氧的反應(yīng)特性上，對于二級出水溶解性有機(jī)物的臭氧化機(jī)理及特性研究較少。三維熒光及凝膠色譜技術(shù)通常用于溶解性有機(jī)物結(jié)構(gòu)及反應(yīng)特性中，但是這2 種方法的使用相對獨(dú)立，沒有很好地結(jié)合起來。凝膠色譜與熒光檢測器聯(lián)用可以有效地將三維熒光圖譜(EEM)與凝膠色譜分子量分布(HPLC-SEC)相結(jié)合，為溶解性有機(jī)物臭氧化特性研究提供了新的方法和思路。本文通過液相色譜熒光檢測器將EEM 圖譜與HPLC-SEC 結(jié)合，研究了西安市某污水處理廠二級出水溶解性有機(jī)物的臭氧化特性。同時，采用光電子能譜(XPS)對二級出水溶解性有機(jī)物臭氧化前后的官能團(tuán)變化進(jìn)行了分析，探究其臭氧化的反應(yīng)機(jī)理，為臭氧氧化工藝在污水深度處理中的應(yīng)用提供理論支撐。

 

 

結(jié)論

1 臭氧會改變二級出水溶解性有機(jī)物熒光特性，使得三維熒光強(qiáng)度明顯降低。當(dāng)臭氧投加量增加至2.15mgO3/mgTOC 時，由于共軛基團(tuán)數(shù)量的降低，腐殖質(zhì)類熒光峰位置發(fā)生了明顯藍(lán)移。

2 根據(jù)HPLC-SEC 的結(jié)果，臭氧不會改變腐殖質(zhì)類物質(zhì)的分子量分布，但臭氧會改變蛋白類物質(zhì)的分子量分布。由于小分子蛋白類物質(zhì)的SUVA 值較大，臭氧會優(yōu)先與小分子蛋白類物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

3 XPS 分析結(jié)果表明，臭氧在低投加量下就會與苯環(huán)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，降低共軛結(jié)構(gòu)數(shù)量，提高脂肪類飽和有機(jī)物含量。隨著投加量進(jìn)一步升高，含氧官能團(tuán)(羰基，羧基)數(shù)量有所升高。

 

摘自：中國環(huán)境科學(xué) 2015，35(10)：2985~2990

作者：金 鑫，金鵬康*，孔 茜，章佳昕，王曉昌 (西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西 西安 710055)