论文部分内容阅读
为改善传统污水深度处理工艺有机物去除的局限性,强化去除污水厂二级出水中溶解性有机污染物,控制回用水健康风险,建立电诱导臭氧气浮工艺体系(Electro-Hybrid Ozonation-Coagulation,E-HOC),以西安市某污水处理厂二级出水为研究对象,探究电诱导臭氧气浮工艺的处理特性与作用机理,为保证二级出水中有机物的强化去除提供理论依据。为探究电诱导臭氧气浮工艺的处理特性,改变电流密度(5、10、15、20 mA/cm2)、臭氧投加量(1.0、1.5、2.0 mgO3/mg DOC)和初始pH值(5、7、9)等参数,结果表明,在pH=5、1.5 mgO3/mg DOC和电流密度为15 mA/cm2时,二级出水中DOC、UV254和色度的去除率分别为58.65%、61.36%和72.22%,该条件为E-HOC工艺处理二级出水的最佳实验条件。与传统电絮凝及单独臭氧氧化工艺相比较,电诱导臭氧气浮工艺对DOC的去除率分别提高了20.03%和46.42%,有机物去除具有明显的优势。电诱导臭氧气浮工艺有机物强化去除的途径包括铝阳极电离生成铝多核羟基水解产物的混凝作用、直接臭氧分子氧化作用和间接羟基自由基(·OH)氧化作用。为对E-HOC工艺中羟基自由基的产生途径进行解析,首先向E-HOC工艺中引入磷酸盐指示剂,结果表明磷酸盐能够显著抑制E-HOC工艺的处理效果,说明电絮凝混凝剂水解产物表面羟基可能是催化臭氧化的活性点位。结合傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱分析,进一步证明了混凝剂表面的羟基和臭氧发生了反应。采用间接的对氯苯甲酸(pCBA)探针法和直接的电子顺磁共振(EPR)仪测定E-HOC体系中的·OH,结果表明E-HOC工艺较单独臭氧氧化工艺产生了更多的·OH,证实了E-HOC工艺中电絮凝产生的铝盐混凝剂可以作为催化剂催化臭氧分解产生·OH。其次,在E-HOC工艺中添加异丙醇(IPA)、过氧化氢酶(CAT)和对苯醌(BQ),以IBP为目标污染物进行淬灭实验,结果表明体系中存在·OH、·O2-和H2O2等活性氧,且由于H2O2的形成,在E-HOC工艺中会发生过氧化物反应(O3/H2O2),过氧化物反应生成·OH是有机物强化去除的另一途径。此外,体系中的臭氧还可以与溶液中或阴极上产生的OH-发生反应,从而引发臭氧分解的链式反应生成·OH。