关键词：石化废水;;紫外光;;高级氧化技术;;羟基自由基;;COD去除率
摘 要：石化废水排放量大,成分复杂,难以降解,是废水处理领域的研究热点。传统的处理技术如生物处理措施包括活性污泥法等对于石化废水中易降解有机物有较好的去除效果,对于难降解污染物如多环芳烃等处理效果较差,因而需要配合其他技术作为预处理或者深度处理措施以求进一步降解污染物。光驱动高级氧化技术作为高级氧化技术的一个重要分支,因其具有适应性广、反应条件温和、无二次污染等优点,受到了学者们的广泛关注。通过紫外光照射可以激发强氧化剂发生剧烈的光化学反应,加速生成具有强氧化能力的羟基自由基,通过羟基自由基来无选择性地攻击污染物,最终将绝大部分有机化合物彻底矿化或分解成为低毒或者无毒的小分子物质。本实验以北方某石化厂生产废水为研究对象,考察了典型光驱动氧化技术UV/H_2O_2对石化废水生产废水的实际处理效果。UV/H_2O_2技术的处理效果主要受溶液初始pH、H_2O_2投加量和紫外光照强度影响,通过实验分析发现光照强度对处理效果的影响最大,其次是H_2O_2投加量,最后是溶液初始pH。以COD去除率为指标,最佳反应条件为:初始pH值为6,H_2O_2投加量为6g/L,紫外光照强度为6mW/cm~2。在最佳反应条件下COD、DOC、BOD、UV_(254)去除率分别可达83.1%、85.4%、82.2%、90.5%,说明废水中多环芳烃等含苯环及共轭键结构物质得到有效去除;水样SUVA值由初始的3.719降低为出水时的2.400,表明腐殖质类有机物得到了有效去除降解;反应前后废水可生化性变化差异不大,为后续生物处理提供了适宜的反应条件。以COD去除率为指标对比了UV、H_2O_2、UV/H_2O_2、UV/Fenton四种AOPs技术对石化废水的处理效果,在pH为4,H_2O_2投加量6g/L,紫外光照射强度为6mW/cm~2的条件下,去除效果从优到劣为UV/Fenton>UV/H_2O_2>UV>H_2O_2。在UV/H_2O_2技术基础上,引入铁盐作为催化剂形成UV/Fenton技术,并利用UV/Fenton技术对石化废水反渗透浓液进行处理,以期取得到更佳的处理效果。分别采用Fe~(2+)与Fe~(3+)为催化剂对石化废水进行降解处理,结果表明Fe~(2+)作催化剂效果优于Fe~(3+)。以DOC去除率为指标,通过正交实验发现影响因素显著性排序为Fe~(2+)投加量>紫外光照强度>H_2O_2投加量>pH值。在pH为4,H_2O_2投加量为20mmol/L,Fe~(2+)投加量0.3mmol/L,紫外光照强度为6mW/cm~2的条件下,反渗透浓液COD、DOC去除率分别为51.5%和43.7%,说明水体中污染物得到有效去除,其出水可达《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级排放标准,同时发现出水可生化性得到大幅度提高,由0.038变为0.285,有利于后续生化处理。为进一步分析处理过程中污染物降解去除机理,采用三维荧光光谱对试验水样进行表征检测分析,发现浓液中难降解污染物主要为色氨酸芳香族有机物及微生物代谢副产物,经过处理后五个区域荧光物质去除效果分别达到56.3%、67.5%、76.1%、68.3%、79.7%,说明废水中多环结构污染物被破坏,大分子有机物被分解为小分子有机物,从而表明浓液中污染物得到有效去除。
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