二级出水溶解性有机物在不同臭氧投加量下的反应研究

二级出水(污水处理厂二沉池出水)中溶解性有机物(DOM)含有一定量的腐殖质类,蛋白质类等物质,这类有机物的存在对后续深度处理工艺会造成一定的影响,如导致膜过滤工艺中膜污染和消毒过程中消毒副产物的生成,因此需对这一类物质进行处理,使其性质发生改变,降低其对后续处理工艺的影响.通常情况下,臭氧氧化被用于水中有机物的性质改变,改善后续处理工艺的处理效果.

目前,对于二级出水溶解性有机物臭氧特性评价的研究手段多种多样,其中三维荧光光谱在近些年来被广泛应用于溶解性有机物的定性分析上.由于溶解性有机物的三维荧光图谱(EEM)通常是由若干相互叠加的荧光团组成,传统的识谱方法并不可靠,有些峰可能无法识别.利用平行因子分析法(PARAFAC)对EEM图谱进行分析可以解决传统识谱方法的问题,该方法的优点是它的分解具有性.在PARAFAC 分解过程中,只要选择正确的因子数而且信噪比合适,分解的结果便可以反应真实的谱图.

本文通过PARAFAC 分析对西安市某污水处理厂二级出水臭氧化前后的EEM图谱进行了分析,同时采用凝胶排阻色谱法(HPLC-SEC)对臭氧化前后EEM图谱中的不同组分进行了分析,探究不同臭氧投加量下臭氧与污水厂二级出水溶解性有机物的反应特性.

实验结论

1.根据PARAFAC分析结果,污水厂二级出水中共有3 个荧光组分,其中组分1 为蛋白质类物质,组分2 和3 为腐殖质类物质,组分1 和组分2的荧光强度较强.

2.臭氧与腐殖质类物质的荧光基团在低臭氧投加量下就有明显的反应,其中与腐殖质类物质(组分2)的反应明显.当臭氧为0.98mgO3/mgTOC 时,2 种腐殖质类物质与一种蛋白质类物质中的荧光基团均可以和臭氧发生比较的反应,当臭氧投加量提高至2.15mgO3/mgTOC时,3 种物质的荧光强度变化不大.

3.线性回归分析表明,臭氧化前后蛋白质类物质(组分1)和腐殖质类物质(组分2 )的荧光强度与二级出水臭氧化前后色度、UV254、UV280具有很好的线性关系,因此臭氧化后这两类物质中荧光强度的降低可以很好解释水质臭氧化对色度、UV254、UV280的去除.

4.HPLC-SEC 的结果进一步验证了PARAFAC 的分析结果,同时,对于蛋白类物质组分1 而言,臭氧主要和其中小分子物质的荧光基团发生反应,与其大分子物质几乎不发生反应.