GAC/H2O2降解二级出水中溶解性有机物

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污水回用作为合理利用淡水资源的一种有效方法,受到越来越多的重视,生活污水处理厂经二级处理后的污水虽可以直接排入水体中,但是二级出水仍不能直接作为安全的回用水,其中含有复杂的难生化降解的溶解性有机物。  高级氧化技术(AOPs)已经在降解饮用水中难生化降解的有机物及工厂废水领域有所发展。颗粒活性炭(GAC)催化过氧化氢(H2O2),紫外(UV)联合H2O2均归属于AOPs。本研究采用GAC/H2O2体系以及GAC/H2O2/UV三者联合体系氧化二级出水中的溶解性有机物。具体的研究内容如下:  (1)研究了GAC/H2O2联合体系对二级出水中溶解性有机物的降解效果。结果显示,GAC/H2O2作用效果明显优于GAC和H2O2单独作用的效果。在1.0g/L GAC(煤质柱状,比表面积1200m2/g),0.3mL/LH2O2(质量比30%),pH=2时,化学需氧量(COD)去除22%,254nm下吸光度值(UV254)去除54%。不同性质的GAC吸附与催化能力不同;随H2O2投加量增加去除率先增加后降低;去除率随GAC投加量增加而增加;pH=2-10范围均能实现有机物的降解,酸性条件相对较好。  (2)为加强GAC/H2O2体系对二级出水中溶解性有机物的降解效果,提高H2O2的利用率,加入UV照射,采用连续流反应器,研究了GAC/H2O2/UV联合体系对二级出水中溶解性有机物的降解效果。结果表明,GAC/H2O2/UV联合连续降解二级出水效果明显高于UV、H2O2、GAC、UV/H2O2、GAC/UV、GAC/H2O2条件下的降解效果;停留时间越长,二级出水降解率越高;虽GAC可催化H2O2,但UV/H2O2在联合体系中起主要作用;联合体系能提高H2O2的利用率。在254nm主波长UV照射,0.3mL/L H2O2(质量比30%),pH=2,200mL/h流速下连续运行5h,COD降解50%,UV254降解80%。  (3)二级出水成分复杂,其组成成分可能会影响 GAC/H2O2的作用效果。通过研究反应前后溶解性有机物分子量及亲疏水性的分布,得出原二级出水中溶解性有机物分子量有58%小于1000Da,且绝大部分为疏水性有机物。二级出水中小于3000Da的物质中可能包含有难降解的腐植质类物质,此外GAC倾向于吸附亲水性物质,也可能导致污染物不易被GAC吸附到表面细孔中进行反应。对GAC/H2O2降解5h后的二级出水溶解性有机物的性质进行分析,发现亲水性物质降解的比率高于疏水性有机物的比率;各分子量区间的有机物量都有所减少,但是从所占比例来看,小分子量的有机物所占比例有所增加。  (4)研究了GAC的重复利用能力。GAC的重复使用实验证明:GAC在经过两次回用后UV254的降解率为32%,COD的降解率为14%,较第一次分别减少了22%和8%。可见降解效果随着GAC的回用次数增加而降低,但是回用的GAC仍然具有一定的催化能力。GAC/H2O2/UV连续实验表明,连续运行60h后,GAC/H2O2/UV体系的降解能力逐渐减弱,但在60h时仍然能够降解二级出水中的部分有机物。通过测定GAC表面酸性含氧官能团,表明反应后GAC表面酸性含氧官能团增加,可能是导致其催化能力下降的原因之一。
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