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臭氧在印染废水再生利用中的应用试验研究

来源:印染在线 发布时间:2012年10月27日

由图3可以看出,臭氧氧化出水COD。浓度呈现一定的波动.而TOC随臭氧投加量的增加变化并不明显.说明水中有部分物质不能完全被酸性条件下的重铬酸钾氧化.经过臭氧氧化后,这部分物质的某些键被打断.重新生成的物质可能会被重铬酸钾完全氧化,这就表现为COD。浓度的升高。同时可以看到.经过臭氧氧化后,废水中有机物的结构发生了比较大的变化,表现为UV 变化较大,有机物由大分子变为小分子,不饱和键打开,从而有利于在后续生化系统中被进一步去除。当臭氧投加量达到72 mg/L时,COD。仍没有很好的去除效果.主要是由于臭氧对小分子的碳化效果并不是很好.所以单纯地依靠臭氧来去除COD。并不经济合理。

2.1.2 臭氧氧化对废水可生化性的影响

比紫外消光度(SUVA) ,即UV OC,这个比值是衡量水中有机物芳香构造程度的一个指标,SUVA值越小,废水可生化性越好。一般而言.具有饱和构造的有机物(非紫外消光性)容易生化降解.而具有非饱和构造的有机物(紫外消光性)不易生化降解[6]。臭氧氧化对SUVA值的影响如表1所示。由表1可以看出.废水经臭氧氧化后其SUVA值有一定降低.因此.臭氧氧化处理的另一个主要作用是改善了废水的可生化性。

2.2 臭氧氧化反应动力学研究

由图2可以看出.臭氧氧化脱色率的增幅随臭氧投加量的增加逐渐变缓.因此.有必要对臭氧氧化去除污染物的反应动力学进行研究 本次动力学试验研究采用可以定量且数值相对稳定的指标.即:TOC、TCU、UV254。采用文献『6—8]中介绍的动力学方程并以TOC、TCU、UV 代表水中的有机物,考察中试装置二级处理出水的臭氧氧化动力学规律 臭氧与水中污染物反应的动力学方程为:

在臭氧投加量范围内. 分别以ln(TOC/TOC0)、In(TCU/TCU0)、In(UV/UVo)对臭氧投加量作图,共得出3条曲线,如图4~图6所示。每条曲线大体可以分为2段.且第1阶段臭氧氧化反应速率要大于第2阶段 臭氧在氧化反应中与有机物分子的反应有2条途径.即臭氧直接反应和臭氧分解产生·OH的间接反应[9] 直接反应速率较慢且有选择性;间接反应产生的.OH具有很强的氧化能力,能迅速并无选择性地与水中的染料反应.破坏染料分子的发色基团.进而达到氧化脱色的目的[10-12]。反应初始阶段废水中的OH一浓度较高(印染废水二级生化出水呈弱碱性).这部分OH一的存在催化臭氧分解,产生了具有强氧化性、无选择性的·OH, ·OH与废水中有机物反应迅速.导致反应初始阶段臭氧对污染物的去除率呈较快的直线上升趋势。随着氧化反应的进行.废水中的难降解有机物逐步氧化成为有机酸、酮、醛、烷烃等可降解有机物,小分子的酸、醛使废水pH值降低。OH一对臭氧的催化分解作用降低, .OH 的产生量也大大减少.从而导致臭氧对污染物的去除率的上升幅度变小。

由以上分析可以看出,臭氧对污染物的去除遵循一级反应动力学.且随着臭氧投加量的增加.污染物去除率增幅趋缓。可见,要达到较好的色度去除率,就需要投加相当量的臭氧.

2.3 不同前处理情况下的臭氧氧化试验

分别取二沉池出水、生物活性炭(BAC)出水及混凝沉淀出水进行臭氧化学氧化试验(其中BAC运行参数如下:进水流量200 L/h.气水体积比2.5:1,混凝沉淀运行参数为:PAC投加量75 mg/L).氧化试验完毕立即对各水样进行色度检测.所有水样放置l d后继续进行色度检测.前处理对臭氧氧化脱色率的影响试验结果如图7所示

由图7可以看出.BAC一臭氧及混凝沉淀一臭氧的色度去除率均大于直接臭氧氧化的色度去除率.直接臭氧氧化的返色率达到5% .BAC一臭氧的返色率为2.1%,混凝沉淀一臭氧的返色率仅为0.5% .可以看到.有效的前处理能去除部分有机物.从而减少臭氧投加量,同时也可以有效消除臭氧氧化返色影响返色的可能原因有2点.一是空气中的氧继续氧化水中未矿化完全的有机物:二是反应过程中生成了不稳定的无色中间产物.在反应停止后又返回原来的状态[13] 分析认为前处理可以有效消除臭氧氧化返色影响有以下2个原因:一是前处理可以去除部分在臭氧氧化阶段返色的物质:二是前处理可以改变废水的部分物化性质。

3 结论

(1)在试验条件下,臭氧氧化对色度及UV的去除率较高,对CODo及TOC的去除率较低,臭氧氧化可在一定程度上提高废水的可生化性。

(2)建立臭氧氧化TCU、UV搿及TOC反应动力学.反应遵循阶段一级反应动力学.一阶段反应较快.二阶段反应较慢.且两阶段反应速率大小均有如下关系:TCU>UV >TOC。

(3)BAC一臭氧及混凝沉淀一臭氧的色度去除率要大于直接臭氧氧化的色度去除率.因此适当的前处理可以减少臭氧投加量:直接臭氧氧化的返色率达到5%.BAC一臭氧的返色率为2.1% .混凝沉淀一臭氧的返色率仅为0.5%.可以看到.前处理特别是混凝沉淀可以有效消除臭氧氧化返色影响

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