UV氧化的组分辨析及关键组分动力学.pdf

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1、第31卷第10期环境化学Vo1．31，No．102012矩10月ENVIRONMENTALCHEMIsTRYOctober2012焦化废水尾水中被O3／UV氧化的组分辨析及关键组分动力学陈祥佳赵国保韦朝海蒋争明刁春鹏林冲胡芸任源吴超飞(华南理工大学环境科学与工程学院，工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室，污染控制与生态修复广东省普通高等学校重点实验室，广州，510006)摘要经过生物和化学选择性降解后残留在焦化废水尾水中的多种惰性组分，仍会对人体和水生生态系统构成重大的风险，因此将焦化废水进行深度净化是一个亟待解决的问题．以焦化废水尾水为研究对象，采用自主研制的O，／UV催

2、化氧化流化床反应器，从焦化废水尾水成分出发，对焦化废水尾水能被0，／UV和重铬酸钾氧化的物质构成进行剖析，考察了pH、初始COD浓度对0，／UV氧化焦化废水尾水效果的影响，并对焦化废水被氧化的组分进行模拟动力学的统计性分析．实验表明，0／UV比重铬酸钾的氧化能力更强，焦化废水尾水中能被O／UV氧化的成分不仅包括COD，还包括对COD几乎没有贡献的NH；一N等组分，初始pH=10—11时尾水COD氧化去除效果最佳，初始COD浓度越高，反应速率越大；0。／UV催化氧化焦化废水尾水中COD时符合一级动力学模型，而NH4+．N被0／UV氧化反应符合零级动力学模型；由于废水中存在SCN一、C

3、N一等含氮物质，被0／UV氧化后使得NH，N浓度呈现先增后降的趋势，NH4+一N浓度达到最大值的时间与废水中含氮物质的含量呈正相关．结果表明，0，／UV催化氧化流化床反应器对焦化废水尾水具有深度处理效果，依赖于污染物组分的还原活性顺序、降解动力学的应用以及流态化的高传质效率．关键词焦化废水，0／UV，COD，NH4+-N，动力学．焦化废水由于存在水质成分复杂且难降解的特点。J，经过预处理、生物处理和化学絮凝等处理单元后，达标的尾水中仍然存在污染物组分，对水生生态系统的影响具有不确定性，可能威胁人类的健康]，因此，焦化废水的深度处理对于大部分企业来说是需要的．由于尾水中剩余组分浓度低

4、或者分子结构复杂而稳定的原因，生物过程受基质降解、生物生长和产物抑制动力学的约束，即寡营养条件下低浓度目标污染物难以被微生物所降解，需采用高级氧化技术加以尝试．鉴于0具有极强的氧化活性，在一定条件下生成标准电极电位为+2．80V的·OH自由基{，氧化性仅次于F．据报导，0。不仅可以迅速氧化还原性无机物，还能直接作用于有机物的环状结构，使其氧化后开环得以分解或去除；同时，该反应过程其产物不易产生二次污染而广泛应用于水处理中．0标准电极电位为+2．07V，光催化作用下形成的中间产物·OH自由基的标准电极电位为+2．80V，具有比重铬酸钾更强的氧化能力，可以推测，通过0反应可以鉴定出焦化

5、废水中一些不表达为COD的还原成分．为了提高0利用率和降低处理成本，需要开发一种高效利用0，的处理工艺．采用自主开发的0／UV催化氧化流化床工艺¨可以增加0与废水接触时间，提高0的利用率，值得在焦化废水深度处理中检验并加以评价．本实验以A／O／O工艺处理的广东韶钢松山股份公司的焦化废水尾水为对象，分析被0，／UV氧化有机物的可能构成，对反应方程式的考察，以综合还原性水质指标COD代表总有机物，以NH4+一N代表还原无机物，研究各主要组分与0／UV反应的先后顺序及其影响因素，通过动力学的考察了解组分去除的时效性．2012年2月20日收稿．国家自然科学基金重点项目(21037001)；

6、国家高技术研究发展计划项目(2009AA06Z319)；国家教育部高校博士点基金(20090172110028)；华南理工大学中央高校基本科研业务经费(2011ZP0006)资助．}通讯联系人，Tel：020-39380502；E—mail：cechwei@scut．edu．ca1O期陈祥佳等：焦化废水尾水中被O／UV氧化的组分辨析及关键组分动力学1材料与方法1．1废水来源与性质广东韶钢松山股份公司的一期焦化废水主要来源于高炉炼焦、蒸氨和煤气净化等过程，废水经A／O／O~E艺处理．工艺工程已经连续稳定运行8年，各阶段的水质稳定．实验采用两种水样，原水是各种不同来源的废水经过处理站调

7、节池均质后的混合废水；尾水为经过A／O／O生物工艺和混凝沉淀处理后的外排水，进入催化氧化反应器之前需经l0m不锈钢筛网过滤，使水样的ss值低于5mg·L～．2011年8月至1O月废水的水质指标统计结果如表1所示．表1焦化废水原水和经A／O／O处理后尾水的水质指标(mg·L)Table1ThequalityofrawandtailwatertreatedbyA／O／Oincokingwastewater(mg·L)1．2实验仪器x_皿【型微波闭式COD消解仪(国家环保部