紫外臭氧联用技术处理高盐高有机物含量废水的研究

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我国高盐、高有机物含量废水排放量大,其中典型的便是纺织、农药生产等行业废水。臭氧(O3)氧化广泛应用于难生物降解有机污染物的去除,但由于其在水中的溶解度和稳定性较低,对有机物有选择性地降解等因素,限制了O3氧化工艺的应用。因此,本文综合国内外研究现状以及实际应用的前景,采用常见的传统低压紫外汞灯(UV)与O3联用工艺处理高盐高浓度有机物含量废水,以提高O3利用率并利用其产生的多种活性氧物质(ROS)高效降解有机污染物。此外,由于紫外光二极管(UV-LED)具有能耗低、可设置波长、无汞、结构紧凑、耐用、不需要稳定时间等优点,可以降低污水处理成本并提高其应用的便利性,故将其作为一种新型的紫外光源替代传统的低压紫外汞灯,与O3联用以处理高盐度有机废水,可以很好地解决传统UV汞灯在水处理方面的不足。最后,通过研发、设计、加工的一套UV/O3加压工艺中试设备,将UV/O3加压工艺用于实际纺织废水的中试规模处理。并进一步对比了UV/O3加压工艺与芬顿(Fenton)工艺出水对反渗透(RO)膜污染以及出水水质的影响。由于该工艺无二次污染,并且大大提高了O3在水中的溶解度与利用率,因此在水处理行业中具有广泛应用前景。
  在传统紫外汞灯与臭氧联用(UV/O3)体系研究中,高pH,NaCl与UV可提高O3的传质速率(kLa)与自分解速率(kd),以提高O3利用效率,并促进ROS的生成,进而有利于活性翠兰K-GL(RB)模拟纺织废水的脱色和矿化。在O3和UV/O3工艺中,1O2,O2·-和·OH均对RB的TOC去除率发挥了不可或缺的作用。
  选用四种波长UV-LED灯(255nm,265nm,280nm,310nm)与O3联用处理环嗪酮模拟农药废水,研究发现UV-LED(280nm)/O3对环嗪酮的降解效能最高,且在280nm处O3的kLa与kd最大。该体系中·OH和O2·-是环嗪酮降解的主要ROS,且1O2对其降解也有积极作用。NaCl可提高单独O3氧化工艺对环嗪酮的降解速率,而对UV-LED/O3工艺则有抑制作用。无盐环境卜,多数降解中间体和最终产物与环嗪酮的毒性相近或低于环嗪酮,而高盐环境则会增大降解产物的生物毒性。UV-LED可弥补传统紫外汞灯的不足,有良好的应用前景。
  将UV/O3加压工艺应用于实际纺织废水的中试规模处理,对比单独O3氧化工艺,UV/O3加压工艺可有效提高实际纺织废水的脱色与CODCr去除率,增大O3的溶解度以及气液传质效率,并产生大量的微气泡,增强对实际纺织废水的处理能力。研究发现,UV/O3加压工艺一定程度上可以缓解RO膜的污染,而Fenton氧化出水则对RO膜的膜孔堵塞较为严重,研究发现造成膜污染的主要物质均为钙的化合物。由于UV/O3加压工艺无额外化学物质的加入,而Fenton工艺则需大量的铁盐、废酸、石灰乳等参与反应,因此加剧了Fenton工艺出水对RO膜的污染。此外,UV/O3加压工艺出水水质优于Fenton氧化工艺出水。
  
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