污水厂二级出水臭氧化特性分析

 

摘要：采用液相色谱荧光检测器将三维荧光图谱与凝胶色谱分子量分布相结合，对污水处理厂二级出水溶解性有机物(EfOM)的臭氧化反应特性进行了研究。结果表明臭氧会使得二级出水溶解性有机物三维荧光强度明显降低。HPLC-SEC 的结果表明臭氧不会改变腐殖质类物质的分子量分布，但臭氧会与小分子蛋白类物质发生反应。根据制备液相的分析结果，小分子蛋白类物质中含有大量苯环及其他共轭结果物质，因此臭氧会优先与小分子蛋白类物质发生反应。同时，XPS分析结果表明臭氧在低投加量下就会与苯环结构反应，提高脂肪类饱和有机物含量，随着投加量进一步升高，含氧官能团(羰基，羧基)数量有所升高。

 

污水二级出水溶解性有机物(EfOM)主要有溶解性微生物代谢产物，上游饮用水水源中的天然有机物及微量污染物。如果需要对二级出水进行深度处理，这类有机物通常难以生物降解。氧化工艺通常用来改变有机物特性，提高有机物可生化性，同时降低污水回用的风险。在氧化工艺中，由于臭氧的强氧化性及副产物较少，臭氧氧化经常应用于二级出水深度处理，改善后续处理工艺的处理效果。

 

目前，对于溶解性有机物臭氧化特性的研究主要集中在对常规指标与微量有机物的去除效果，消毒效果及对后续联用工艺的改善情况。而涉及到溶解性有机物与臭氧作用机理的研究并不多，且主要集中在对水体中天然有机物或特定有机物与臭氧的反应特性上，对于二级出水溶解性有机物的臭氧化机理及特性研究较少。三维荧光及凝胶色谱技术通常用于溶解性有机物结构及反应特性中，但是这2 种方法的使用相对独立，没有很好地结合起来。凝胶色谱与荧光检测器联用可以有效地将三维荧光图谱(EEM)与凝胶色谱分子量分布(HPLC-SEC)相结合，为溶解性有机物臭氧化特性研究提供了新的方法和思路。本文通过液相色谱荧光检测器将EEM 图谱与HPLC-SEC 结合，研究了西安市某污水处理厂二级出水溶解性有机物的臭氧化特性。同时，采用光电子能谱(XPS)对二级出水溶解性有机物臭氧化前后的官能团变化进行了分析，探究其臭氧化的反应机理，为臭氧氧化工艺在污水深度处理中的应用提供理论支撑。

 

 

结论

1 臭氧会改变二级出水溶解性有机物荧光特性，使得三维荧光强度明显降低。当臭氧投加量增加至2.15mgO3/mgTOC 时，由于共轭基团数量的降低，腐殖质类荧光峰位置发生了明显蓝移。

2 根据HPLC-SEC 的结果，臭氧不会改变腐殖质类物质的分子量分布，但臭氧会改变蛋白类物质的分子量分布。由于小分子蛋白类物质的SUVA 值较大，臭氧会优先与小分子蛋白类物质发生反应。

3 XPS 分析结果表明，臭氧在低投加量下就会与苯环结构反应，降低共轭结构数量，提高脂肪类饱和有机物含量。随着投加量进一步升高，含氧官能团(羰基，羧基)数量有所升高。

 

摘自：中国环境科学 2015，35(10)：2985~2990

作者：金 鑫，金鹏康*，孔 茜，章佳昕，王晓昌 (西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安 710055)