臭氧多相催化氧化处理微污染水中试研究

环　　境　　科　　学　　学　　报26卷化工艺后GC/MS分析的总离子流质量色谱图(臭氧投量为0.6mg·mg-1).由图4a可知,常规给水处理工艺出水含有的有机物主要有40种,以酯类(占41.22%)、烯烃类(2517%)杂环类(15.53%)、苯系物(3.3%)为主,其中含有酚类(2.1%)、邻苯二甲酸酯类(1.3%)、农药(DEMEPHION,1%)、萘类(2.5%)等有毒有害微量污染物.图4b显示,中间臭氧化出水的有机物由进水的40种减少到31种,对有机物的去除率为17.9%(按峰面积算),其中含量较高的主要有酯类(53132%)、杂环类(22.38%)、邻苯二甲酸酯类(5158%)、苯系物(516%)等.从图4c可知,催化臭氧化使有机物减少到25种,对有机物的去除率为40%,其中含量较高的主要有酯类(83.3%)、酮类(6.9%)、烯烃类(218%)等.虽然,2种臭氧化工艺对醇类、烯烃类、胺类、酚类、部分农药等有机物均有很强的去除能力,但催化臭氧化对苯系物、邻苯二甲酸酯、萘类、杂环类及其它有毒有害有机物有显著的分解作用,较中间臭氧化存在明显优势(见表2).表2　催化臭氧化去除微量有害有机污染物的半定量分析Table2　Theremovalofrefractorymicropollutantsbyozonationandcatalyticozonationprocess物质种类常规工艺峰面积中间臭氧化峰面积去除率催化臭氧化峰面积去除率腈类036436873334007975333酚类14353677261364581.8%566134560.56%卤代烃类065470933300苯系物2270715831955205-40.7%0100%邻苯二甲酸酯878528431582378-259%0100%萘类17267053656700762%41157998%农药66082600100%0100%总计6972143277016631-10.5%1008089985.5%　　注:“333”表示新生成的物质.　　表2中所列出的均是对人体有较大危害的物质.其中,邻苯二甲酸酯类有机物是内分泌干扰物质(建设部,2005),萘是EPA与中国国家环保局公布的优先控制污染物之一.这些物质在受微污染的饮用水源中有一定的代表性(刘军等,2003).催化臭氧化对于微量有毒有害有机物的总去除率达到了85.5%,其出水苯系物、邻苯二甲酸酯、农药(Demephion)均检测不出,对萘类、酚类有机物的去除率分别为98%与60.56%,说明催化臭氧化工艺在改善有机物综合污染的同时,优先控制了水中有毒有害等微量有机污染物.然而,以上数据也表明中间臭氧化出水中有毒有害有机物的总量却较进水增加了10.5%.北京大学环境学院对本试验相同水质进行的多次遗传毒性评价结果表明,中间臭氧氧化有时可以增强水的毒性强度,间接地验证了一定条件下臭氧氧化能导致有害有机物增加的事实,与本研究结果吻合.另外,其他研究人员(张东等,2001)也发现单纯臭氧化后萘与邻苯二甲酸酯含量会增加,这些都说明单纯臭氧氧化对持久性有害有机物的去除能力有明显的局限性.事实上,很多文献已经报道,富里酸和腐殖酸结构(由氢键连接分子筛矩阵中的酚酸和苯羧酸)含有许多孔穴,它们能截留或固定有机分子.这些化合物可能在化学氧化过程中释放出来,比如挥发性物质、酞酸盐和脂肪酸酯等的释放,从而导致TOC的增加和/或毒性的增强(阎志刚,2004;王琳等,2002).在本试验中,进水的SUVA为2.5～4.6L·mg-1·m-1,显然,其中疏