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摘 要:研究了臭氧-混凝联用对模拟化工废水处理效果、有机物及其降解产物的影响。水样经臭氧-混凝联用处理,其浊度的去除率达到97.0%,DOC的去除率达到41.8%。经GC-MS 测试,原水有机物主要以苯系物(二甲苯),醇类(辛醇、癸醇)和酯类(邻苯二甲酸酯)物质居多。臭氧-混凝联用处理后,有机物种类发生明显变化,仅检出部分醇类(辛醇、癸醇)、酯类物质(DBP)。臭氧-混凝联用处理对模拟化工废水中绝大部分有机物的去除效果良好。
关键词:臭氧 混凝 化工废水 有机物
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(a)-0116-02
化工废水对环境造成的污染危害,取决于其特性,即污染物的种类、性质和浓度,处理技术主要有隔油、气浮、混凝、沉淀、重力过滤和膜过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电解、电渗析、反渗透等。
本论文主要研究臭氧预氧化与混凝相结合的方法处理模拟化工废水的效果,利用GC-MS分析模拟化工废水中有机物种类的变化,通过分析水样中有机物的降解去除效果,比较臭氧预氧化、单独混凝与臭氧-混凝联用工艺的优缺点,这对研究化工废水处理工艺的选择、有机物的降解以及保障饮用水的安全方面具有较大的借鉴意义。
1 材料与方法
1.1 实验水样
试验废水采用人工模拟废水,其水质指标为pH:8.51;浊度:33.5/NTU;吸光度(600nm):0.27/cm-1;DOC:4.93/mg·L－1。
1.2 实验方法
强化混凝试验采用杯罐实验,以聚合氯化铝(PACL)作为混凝剂,pH值为5。水样的体积为1000mL,采用程控混凝试验搅拌仪(武汉恒岭科技),进行混凝试验。混凝条件为:快速搅拌(200r·min-1)2min,慢速搅拌(60r·min-1)15min;静置沉淀30min后取样测定相关指标。
臭氧氧化试验(反应温度控制在20＋1℃),臭氧进气浓度采用碘量法测定。
采用气质联用仪(GC-MS)分析废水中的有机物[3],分析仪器为美国Termo公司DSQ单四极杆气相色谱质谱联用仪,GC柱选用HP-5,检测器选用氢火焰检测器(FID),进样量1μL,分流比100:1。
2 结果
2.1 混凝、臭氧预氧化作用
据试验数据可知,单独混凝处理模拟化工废水,浊度在混凝剂剂量为5mg·L-1时降到最低值0.42NTU,去除率达到98.7%,以后随着混凝剂剂量的增大,浊度反而上升。随着混凝剂剂量的增加,DOC去除率逐渐升高,在混凝剂剂量为20mg·L-1时降到最低值1.84mg·L-1,去除率達到62.7%。单独臭氧化处理模拟化工废水,浊度值随着臭氧浓度的增加而下降,在臭氧浓度为20mg·L-1时降到最低值1.98NTU,去除率达到94.1%。随着臭氧浓度的增加,DOC先降后升,在臭氧浓度为5mg·L-1时降到最低值3.87mg·L-1,仅去除了21.4%。
2.2 臭氧-混凝联用(如图1)
据图1可知,水样经过臭氧-混凝作用,浊度值随着臭氧和混凝剂剂量的增加,先降低后增加,并且在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量3mg·L-1时降到了最小值1.04NTU。DOC随着臭氧和混凝剂剂量的增加,先减小后增加,并且在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量3mg·L-1时降到了最小值2.87mg·L-1。可见,臭氧-混凝联用处理对化工废水的处理效果明显,浊度的去除率达到97.0%,DOC的去除率达到41.8%。
2.3 水样GC-MS分析
经分析可知:原水中检出的有机物主要是苯系物(二甲苯),醇类(辛醇、癸醇)和酯类(邻苯二甲酸酯)物质居多,还包含一些烷烃(十二烷)、醇类(十七醇)和酸类(对庚基双环己基甲酸)物质。十二烷为促癌类物质,邻苯二甲酸酯(PAEs)包括的邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)、邻苯二甲酸正辛酯(DOP)这些物质已被U.S.EPA列为首选检测污染物,其中DMP、DBP也是我国环境优先控制污染物。
单独混凝处理过的水样中,其有机物种类发生了一些变化。混凝剂剂量为1mg·L-1的PACl处理过的水样,其有机物种类未发生变化;混凝剂剂量为3mg·L-1的PACl处理过的水样,其有机物的种类发生了一些变化,其中DMP未检出;混凝剂剂量为5mg·L-1的PACl处理过的水样,十二烷、DMP均未检出。说明混凝作用能够有效去除水体中的十二烷、DMP,并且当混凝剂剂量为5mg·L-1时,其处理效果最好。由原水到混凝沉淀出水,可检测出的有机物比原水中有所减少,说明混凝沉淀对有机物的去除具有一定的效果[15]。
臭氧预氧化作用处理过的水样,其有机物种类明显减少。苯系物、十二烷、十七醇、DMP均未检出,说明单独臭氧化作用对于水体中苯系物、十二烷、十七醇、DMP去除效果明显。
臭氧-混凝联用处理过的水样,其有机物的种类变化显著。水样在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量1mg·L-1的条件下处理后,其检出的有机物仅包括辛醇、癸醇、对庚基双环己基甲酸,酯类物质种类较原水有所减少,其中DMP、DPP均未检出;水样在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量3mg·L-1的条件下处理后,其检出的物质与其在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量1mg·L-1的条件下处理过的一样;水样在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量5mg·L-1的条件下处理后,其检出的物质仅包括辛醇、癸醇、DBP。说明臭氧-混凝联用,对于模拟化工废水中有机物的去除效果显著。所有出水水样中都检出DBP,说明臭氧-混凝联用处理不能完全去除此物质。
比较原水、混凝出水和氧化出水,可见臭氧-混凝联用对模拟化工废水中的有机污染物去除效果显著。
3 结论
(1)经过臭氧-混凝联用处理,水样吸光度值降低了98.2%;浊度去除率达到97.0%; DOC去除率达到了41.8%;高锰酸钾指数去除率达到了59.5%。其处理效果不如单独混凝作用,但优于臭氧氧化作用。
(2)模拟化工废水处理出水的GC-MS 测试中检测出的有机物主要是苯系物(二甲苯),醇类(辛醇、癸醇)和酯类(邻苯二甲酸酯)物质居多。单独混凝处理过的水样中,检出了绝大部分有机物;臭氧预氧化作用处理过的水样,苯系物、十二烷、十七醇、DMP均未检出;臭氧-混凝联用处理后,其有机物种类发生显著变化,仅检出部分醇类(辛醇、癸醇)、酯类物质(DBP)。说明臭氧-混凝联用处理对模拟化工废水中的绝大部分有机物的去除效果显著,明显优于单独混凝、臭氧氧化作用,并未产生新物质。
参考文献
[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] 于纪晶,王力民,贾洪斌,等.印染废水深度处理及回用[J].印染,2009,5(22):28～31.
①本项目得到《饮用水处理臭氧与混凝交互作用及其控制研究》国家自然科学基金,(51179099/E090301),《难降解污染集成处理技术研究》山西省科技攻关项目(20110321021-01)支持。
关键词:臭氧 混凝 化工废水 有机物
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)03(a)-0116-02
化工废水对环境造成的污染危害,取决于其特性,即污染物的种类、性质和浓度,处理技术主要有隔油、气浮、混凝、沉淀、重力过滤和膜过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电解、电渗析、反渗透等。
本论文主要研究臭氧预氧化与混凝相结合的方法处理模拟化工废水的效果,利用GC-MS分析模拟化工废水中有机物种类的变化,通过分析水样中有机物的降解去除效果,比较臭氧预氧化、单独混凝与臭氧-混凝联用工艺的优缺点,这对研究化工废水处理工艺的选择、有机物的降解以及保障饮用水的安全方面具有较大的借鉴意义。
1 材料与方法
1.1 实验水样
试验废水采用人工模拟废水,其水质指标为pH:8.51;浊度:33.5/NTU;吸光度(600nm):0.27/cm-1;DOC:4.93/mg·L－1。
1.2 实验方法
强化混凝试验采用杯罐实验,以聚合氯化铝(PACL)作为混凝剂,pH值为5。水样的体积为1000mL,采用程控混凝试验搅拌仪(武汉恒岭科技),进行混凝试验。混凝条件为:快速搅拌(200r·min-1)2min,慢速搅拌(60r·min-1)15min;静置沉淀30min后取样测定相关指标。
臭氧氧化试验(反应温度控制在20＋1℃),臭氧进气浓度采用碘量法测定。
采用气质联用仪(GC-MS)分析废水中的有机物[3],分析仪器为美国Termo公司DSQ单四极杆气相色谱质谱联用仪,GC柱选用HP-5,检测器选用氢火焰检测器(FID),进样量1μL,分流比100:1。
2 结果
2.1 混凝、臭氧预氧化作用
据试验数据可知,单独混凝处理模拟化工废水,浊度在混凝剂剂量为5mg·L-1时降到最低值0.42NTU,去除率达到98.7%,以后随着混凝剂剂量的增大,浊度反而上升。随着混凝剂剂量的增加,DOC去除率逐渐升高,在混凝剂剂量为20mg·L-1时降到最低值1.84mg·L-1,去除率達到62.7%。单独臭氧化处理模拟化工废水,浊度值随着臭氧浓度的增加而下降,在臭氧浓度为20mg·L-1时降到最低值1.98NTU,去除率达到94.1%。随着臭氧浓度的增加,DOC先降后升,在臭氧浓度为5mg·L-1时降到最低值3.87mg·L-1,仅去除了21.4%。
2.2 臭氧-混凝联用(如图1)
据图1可知,水样经过臭氧-混凝作用,浊度值随着臭氧和混凝剂剂量的增加,先降低后增加,并且在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量3mg·L-1时降到了最小值1.04NTU。DOC随着臭氧和混凝剂剂量的增加,先减小后增加,并且在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量3mg·L-1时降到了最小值2.87mg·L-1。可见,臭氧-混凝联用处理对化工废水的处理效果明显,浊度的去除率达到97.0%,DOC的去除率达到41.8%。
2.3 水样GC-MS分析
经分析可知:原水中检出的有机物主要是苯系物(二甲苯),醇类(辛醇、癸醇)和酯类(邻苯二甲酸酯)物质居多,还包含一些烷烃(十二烷)、醇类(十七醇)和酸类(对庚基双环己基甲酸)物质。十二烷为促癌类物质,邻苯二甲酸酯(PAEs)包括的邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二苯酯(DPP)、邻苯二甲酸正辛酯(DOP)这些物质已被U.S.EPA列为首选检测污染物,其中DMP、DBP也是我国环境优先控制污染物。
单独混凝处理过的水样中,其有机物种类发生了一些变化。混凝剂剂量为1mg·L-1的PACl处理过的水样,其有机物种类未发生变化;混凝剂剂量为3mg·L-1的PACl处理过的水样,其有机物的种类发生了一些变化,其中DMP未检出;混凝剂剂量为5mg·L-1的PACl处理过的水样,十二烷、DMP均未检出。说明混凝作用能够有效去除水体中的十二烷、DMP,并且当混凝剂剂量为5mg·L-1时,其处理效果最好。由原水到混凝沉淀出水,可检测出的有机物比原水中有所减少,说明混凝沉淀对有机物的去除具有一定的效果[15]。
臭氧预氧化作用处理过的水样,其有机物种类明显减少。苯系物、十二烷、十七醇、DMP均未检出,说明单独臭氧化作用对于水体中苯系物、十二烷、十七醇、DMP去除效果明显。
臭氧-混凝联用处理过的水样,其有机物的种类变化显著。水样在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量1mg·L-1的条件下处理后,其检出的有机物仅包括辛醇、癸醇、对庚基双环己基甲酸,酯类物质种类较原水有所减少,其中DMP、DPP均未检出;水样在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量3mg·L-1的条件下处理后,其检出的物质与其在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量1mg·L-1的条件下处理过的一样;水样在臭氧剂量5mg·L-1,混凝剂剂量5mg·L-1的条件下处理后,其检出的物质仅包括辛醇、癸醇、DBP。说明臭氧-混凝联用,对于模拟化工废水中有机物的去除效果显著。所有出水水样中都检出DBP,说明臭氧-混凝联用处理不能完全去除此物质。
比较原水、混凝出水和氧化出水,可见臭氧-混凝联用对模拟化工废水中的有机污染物去除效果显著。
3 结论
(1)经过臭氧-混凝联用处理,水样吸光度值降低了98.2%;浊度去除率达到97.0%; DOC去除率达到了41.8%;高锰酸钾指数去除率达到了59.5%。其处理效果不如单独混凝作用,但优于臭氧氧化作用。
(2)模拟化工废水处理出水的GC-MS 测试中检测出的有机物主要是苯系物(二甲苯),醇类(辛醇、癸醇)和酯类(邻苯二甲酸酯)物质居多。单独混凝处理过的水样中,检出了绝大部分有机物;臭氧预氧化作用处理过的水样,苯系物、十二烷、十七醇、DMP均未检出;臭氧-混凝联用处理后,其有机物种类发生显著变化,仅检出部分醇类(辛醇、癸醇)、酯类物质(DBP)。说明臭氧-混凝联用处理对模拟化工废水中的绝大部分有机物的去除效果显著,明显优于单独混凝、臭氧氧化作用,并未产生新物质。
参考文献
[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] 于纪晶,王力民,贾洪斌,等.印染废水深度处理及回用[J].印染,2009,5(22):28～31.
①本项目得到《饮用水处理臭氧与混凝交互作用及其控制研究》国家自然科学基金,(51179099/E090301),《难降解污染集成处理技术研究》山西省科技攻关项目(20110321021-01)支持。