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物(EfOM)的臭氧化反應特性進行了研究。結(jié)果表明臭氧會使得二級出水溶解性有機物三維熒光強度明顯降低。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。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。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，提高脂肪類飽和有機物含量，隨著投加量進一步升高，含氧官能團(羰基，羧基)數(shù)量有所升高。

 

污水二級出水溶解性有機物(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物及微量污染物。如果需要對二級出水進行深度處理，這類有機物通常難以生物降解。氧化工藝通常用來改變有機物特性，提高有機物可生化性，同時降低污水回用的風險。在氧化工藝中，由于臭氧的強氧化性及副產(chǎn)物較少，臭氧氧化經(jīng)常應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，對于溶解性有機物臭氧化特性的研究主要集中在對常規(guī)指標與微量有機物的去除效果，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物與臭氧作用機理的研究并不多，且主要集中在對水體中天然有機物或特定有機物與臭氧的反應特性上，對于二級出水溶解性有機物的臭氧化機理及特性研究較少。三維熒光及凝膠色譜技術通常用于溶解性有機物結(jié)構(gòu)及反應特性中，但是這2 種方法的使用相對獨立，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物臭氧化前后的官能團變化進行了分析，探究其臭氧化的反應機理，為臭氧氧化工藝在污水深度處理中的應用提供理論支撐。

 

 

結(jié)論

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

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。

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，降低共軛結(jié)構(gòu)數(shù)量，提高脂肪類飽和有機物含量。隨著投加量進一步升高，含氧官能團(羰基，羧基)數(shù)量有所升高。

 

摘自：中國環(huán)境科學 2015，35(10)：2985~2990

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