污水廠二級(jí)出水臭氧化特性分析
摘要：采用液相色譜熒光檢測(cè)器將三維熒光圖譜與凝膠色譜分子量分布相結(jié)合，對(duì)污水處理廠二級(jí)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(huì)使得二級(jí)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(huì)改變腐殖質(zhì)類(lèi)物質(zhì)的分子量分布，但臭氧會(huì)與小分子蛋白類(lèi)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(lèi)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(huì)優(yōu)先與小分子蛋白類(lèi)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)，XPS分析結(jié)果表明臭氧在低投加量下就會(huì)與苯環(huán)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，提高脂肪類(lèi)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(jí)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(duì)二級(jí)出水進(jìn)行深度處理，這類(lèi)有機(jī)物通常難以生物降解。氧化工藝通常用來(lái)改變有機(jī)物特性，提高有機(jī)物可生化性，同時(shí)降低污水回用的風(fēng)險(xiǎn)。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(jí)出水深度處理，改善后續(xù)處理工藝的處理效果。
目前，對(duì)于溶解性有機(jī)物臭氧化特性的研究主要集中在對(duì)常規(guī)指標(biāo)與微量有機(jī)物的去除效果，消毒效果及對(duì)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(duì)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(duì)于二級(jí)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(duì)獨(dú)立，沒(méi)有很好地結(jié)合起來(lái)。凝膠色譜與熒光檢測(cè)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(guò)液相色譜熒光檢測(cè)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(jí)出水溶解性有機(jī)物的臭氧化特性。同時(shí)，采用光電子能譜(XPS)對(duì)二級(jí)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(huì)改變二級(jí)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(shí)，由于共軛基團(tuán)數(shù)量的降低，腐殖質(zhì)類(lèi)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(huì)改變腐殖質(zhì)類(lèi)物質(zhì)的分子量分布，但臭氧會(huì)改變蛋白類(lèi)物質(zhì)的分子量分布。由于小分子蛋白類(lèi)物質(zhì)的SUVA 值較大，臭氧會(huì)優(yōu)先與小分子蛋白類(lèi)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(huì)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(lèi)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(guó)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)
