紫外活化过硫酸盐技术用于污水厂二级出水深度处理
发布时间：2021-06-16 11:49
城镇污水处理厂二级出水可作为再生水水源,其中所含有机物一直是备受关注的重要指标。利用紫外活化过硫酸盐技术（UV/PS）处理二级出水中的溶解性有机物,对比了单独UV、单独PS、UV/PS以及UV/Ti O2等4种反应体系的降解效果,并考察了PS投加量对UV/PS工艺处理效果的影响,同时分析了UV/PS工艺处理前后二级出水中有机物荧光特性和相对分子质量的变化,最后采用电子顺磁共振波谱（EPR）技术对反应过程中产生的活性氧化物质进行了分析。研究结果表明:PS浓度为5 mmol/L时,UV/PS工艺对二级出水的处理效果最好,其色度、UV254、UV280及DOC去除率分别高达100%、89%、91%和96%;反应过程中二级出水中的荧光物质和大分子有机物均被有效降解;硫酸根自由基和羟基自由基的共同作用具有良好的氧化有机物的效果。
【文章来源】：中国给水排水. 2020,36(15)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同体系对色度、UV254、UV280、DOC的去除效率对比
UV/PS体系对二级出水的深度处理效果受PS浓度的影响较大，因此，确定了该体系的降解效能后研究了在不同PS浓度下(0、1、3、5 mmol/L)各指标的去除效果，结果见图2(体系温度为15℃)。由图2可见，随着PS投加量的增加，各指标的降解效率均有所提高。由图2(a)与2(d)可看出，当PS浓度由1 mmol/L增加至为5 mmol/L时，色度的降解速度大大增加，去除率达到100%的时间由60 min减小至20 min,DOC的去除率则由20%增加至100%。这应该是因为随着PS投加量的增加，UV/PS体系中经UV激活产生的硫酸根自由基和羟基自由基含量增加，氧化能力提高，有机污染物被完全氧化为二氧化碳和水，所以体系内的色度和DOC大大降低。
利用HPLC对UV/PS体系反应过程中二级出水中难降解有机物以及荧光物质的分子质量进行研究[18-21]。水中有机物按分子质量由大到小的顺序通过色谱柱，因此保留时间越长该物质分子质量越小，即可得到不同分子质量有机物在反应过程中的变化情况，同时由于HPLC峰面积与总分子质量呈线性关系，通过对比反应过程中峰的变化即可得知二级出水内总分子质量的变化，探究UV/PS工艺对二级出水中有机物分子质量的影响，结果如图4所示。图4(a)为使用紫外检测器得到的分子质量分布图，检测波长为254 nm，所测物质为二级出水中的芳香族有机物以及含共轭双键结构有机物;图4(b)为使用荧光检测器得到的分子质量分布图，检测波长为EEM图谱内最高峰E的波长Ex/Em=245 nm/435 nm，所测物质为二级出水中的荧光类物质如类富里酸物质。由图4(a)可知，原水中主要包含大部分大分子有机物及少量小分子有机物，紫外吸收峰出峰时间主要分布在13 min及15 min处，随着催化反应的进行，13 min处紫外吸收峰强度逐渐降低，反应进行60 min后该峰基本消失，这应该是因为这些大分子有机物已被体系中自由基完全氧化为小分子有机物或者被碳化为CO2和H2O，而15 min处的紫外峰变化较小，说明UV/PS体系对这种小分子有机物的去除效率相对较低，这与UV254在反应终点仍未完全降解相对应，该分子质量的测定结果也与DOC的去除结果相符。由图4(b)可知，二级出水中荧光物质的分子质量随着催化反应的进行逐渐降低，反应60min后荧光物质的分子质量基本为0，这与EEM图谱所得结果相符。综上所述，反应60 min后二级出水中的荧光物质被完全降解，芳香族化合物及含共轭双键结构的有机物中的大分子物质被降解为小分子物质及二氧化碳与水，可知UV/PS体系对二级出水中大部分有机污染物均具有良好的去除效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]紫外/臭氧工艺在水处理中的技术原理及研究进展[J]. 邵青,王颖,李晶,李梦凯,李津,强志民. 中国给水排水. 2019(14)
[2]Molecular characterization of effluent organic matter in secondary effluent and reclaimed water: Comparison to natural organic matter in source water[J]. Xin Wang,Juan Wang,Kuixiao Li,Haifeng Zhang,Min Yang. Journal of Environmental Sciences. 2018(01)
[3]污水厂二级出水中难凝聚有机物的臭氧化特性[J]. 侯瑞,金鑫,金鹏康,苟邦耀,王晓昌. 环境科学. 2018(02)
[4]硫酸根自由基降解二级出水中有机物的研究[J]. 王大扬,王明铭,张学真,丁爱中,禚文婧. 环境工程. 2017(04)
[5]二级处理出水中溶解性有机物的荧光特性[J]. 薛爽,梁雷,赵庆良,魏亮亮,马溪平,侯伟. 环境科学与技术. 2010(07)
[6]活性炭及联用工艺去除自来水中有机物的效果[J]. 笱秀丽. 中国给水排水. 2008(05)
[7]混凝、粉末活性炭吸附对不同分子量有机物的去除[J]. 刘成,黄廷林,赵建伟. 净水技术. 2006(01)
[8]分光光度法测定水中色度[J]. 王滨,刘金凤. 中国卫生检验杂志. 1996(02)
本文编号：3233021
【文章来源】：中国给水排水. 2020,36(15)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同体系对色度、UV254、UV280、DOC的去除效率对比
UV/PS体系对二级出水的深度处理效果受PS浓度的影响较大，因此，确定了该体系的降解效能后研究了在不同PS浓度下(0、1、3、5 mmol/L)各指标的去除效果，结果见图2(体系温度为15℃)。由图2可见，随着PS投加量的增加，各指标的降解效率均有所提高。由图2(a)与2(d)可看出，当PS浓度由1 mmol/L增加至为5 mmol/L时，色度的降解速度大大增加，去除率达到100%的时间由60 min减小至20 min,DOC的去除率则由20%增加至100%。这应该是因为随着PS投加量的增加，UV/PS体系中经UV激活产生的硫酸根自由基和羟基自由基含量增加，氧化能力提高，有机污染物被完全氧化为二氧化碳和水，所以体系内的色度和DOC大大降低。
利用HPLC对UV/PS体系反应过程中二级出水中难降解有机物以及荧光物质的分子质量进行研究[18-21]。水中有机物按分子质量由大到小的顺序通过色谱柱，因此保留时间越长该物质分子质量越小，即可得到不同分子质量有机物在反应过程中的变化情况，同时由于HPLC峰面积与总分子质量呈线性关系，通过对比反应过程中峰的变化即可得知二级出水内总分子质量的变化，探究UV/PS工艺对二级出水中有机物分子质量的影响，结果如图4所示。图4(a)为使用紫外检测器得到的分子质量分布图，检测波长为254 nm，所测物质为二级出水中的芳香族有机物以及含共轭双键结构有机物;图4(b)为使用荧光检测器得到的分子质量分布图，检测波长为EEM图谱内最高峰E的波长Ex/Em=245 nm/435 nm，所测物质为二级出水中的荧光类物质如类富里酸物质。由图4(a)可知，原水中主要包含大部分大分子有机物及少量小分子有机物，紫外吸收峰出峰时间主要分布在13 min及15 min处，随着催化反应的进行，13 min处紫外吸收峰强度逐渐降低，反应进行60 min后该峰基本消失，这应该是因为这些大分子有机物已被体系中自由基完全氧化为小分子有机物或者被碳化为CO2和H2O，而15 min处的紫外峰变化较小，说明UV/PS体系对这种小分子有机物的去除效率相对较低，这与UV254在反应终点仍未完全降解相对应，该分子质量的测定结果也与DOC的去除结果相符。由图4(b)可知，二级出水中荧光物质的分子质量随着催化反应的进行逐渐降低，反应60min后荧光物质的分子质量基本为0，这与EEM图谱所得结果相符。综上所述，反应60 min后二级出水中的荧光物质被完全降解，芳香族化合物及含共轭双键结构的有机物中的大分子物质被降解为小分子物质及二氧化碳与水，可知UV/PS体系对二级出水中大部分有机污染物均具有良好的去除效果。
【参考文献】：
期刊论文
[1]紫外/臭氧工艺在水处理中的技术原理及研究进展[J]. 邵青,王颖,李晶,李梦凯,李津,强志民. 中国给水排水. 2019(14)
[2]Molecular characterization of effluent organic matter in secondary effluent and reclaimed water: Comparison to natural organic matter in source water[J]. Xin Wang,Juan Wang,Kuixiao Li,Haifeng Zhang,Min Yang. Journal of Environmental Sciences. 2018(01)
[3]污水厂二级出水中难凝聚有机物的臭氧化特性[J]. 侯瑞,金鑫,金鹏康,苟邦耀,王晓昌. 环境科学. 2018(02)
[4]硫酸根自由基降解二级出水中有机物的研究[J]. 王大扬,王明铭,张学真,丁爱中,禚文婧. 环境工程. 2017(04)
[5]二级处理出水中溶解性有机物的荧光特性[J]. 薛爽,梁雷,赵庆良,魏亮亮,马溪平,侯伟. 环境科学与技术. 2010(07)
[6]活性炭及联用工艺去除自来水中有机物的效果[J]. 笱秀丽. 中国给水排水. 2008(05)
[7]混凝、粉末活性炭吸附对不同分子量有机物的去除[J]. 刘成,黄廷林,赵建伟. 净水技术. 2006(01)
[8]分光光度法测定水中色度[J]. 王滨,刘金凤. 中国卫生检验杂志. 1996(02)
本文编号：3233021
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