氯代硝基苯类实际废水臭氧脱色工艺初步研究

氯代硝基苯、苯胺、硝基酚都是重要的化工原料，广泛应用于农药、医药、染料等领域。在国内，处理氯代硝基苯类废水大多采用“化学还原－生化处理”组合工艺。虽然COD、硝基苯类和苯胺类等污染物经处理后可以被有效去除，但由于－OH、－SH和芳香环等助色基团或结构的存在，出水色度依然较高，寻找高效脱色处理工艺技术尤为必要。目前研究较多的废水脱色工艺有吸附法、氧化法、混凝法以及电解法等[1]，而臭氧氧化由于其氧化能力强，无选择性、无二次污染等特点，是一种很有应用前景的脱色方法。国内外许多学者先后开展了臭氧及其联用技术处理难降解废水的研究工作，发现臭氧对硝基酚、苯胺以及硝基苯等难降解污染物均有不同程度的去除效果[2-3]。另外有研究表明，臭氧对印染废水和造纸废水的色度有很好的脱除效果，近年来在实际中也得到了应用[4-5]。但应用臭氧对氯代硝基苯二级生化出水脱色研究及其工业化应用情况鲜有报道。为此，本文以氯代硝基苯类生产废水二级生化出水为对象，开展了臭氧对废水的脱色效果、脱色机理以及脱色成本等方面的研究，以期为臭氧氧化法在该类废水深度处理中的应用提供技术依据。1试验部分1.1废水来源与水质废水取自浙江常山化工厂生化处理系统标准总排口，出水COD为243.4～295.3mg·L-1，pH为6.5～7.2，硝基苯类质量浓度为1.6～2.7mg·L-1，苯胺类质量浓度为1.59～2.37mg·L-1，色观呈黄褐色。1.2试验装置试验装置由臭氧发生器、气体流量计、液体流量计、臭氧反应器、KI吸收瓶以及潜水泵等装置组成。臭氧反应器为高100cm、内径12cm、有效容积8L的有机玻璃圆柱。臭氧气体从底部的微孔钛布气板进入反应器。未反应臭氧气体从反应器顶部溢出经过质量分数2%KI溶液吸收后排空。1.3试验方法整个试验分为间歇运行和连续运行。当反应器间歇运行时，8L废水直接注入鼓泡式反应器与臭氧反应，每隔一段时间取样分析。当反应器连续运行时，调节臭氧投加量与进水流量，比较不同操作条件下的废水臭氧脱色效果，同时为比较反应器类型及水力学条件对脱色的影响，研究了顺流鼓泡、顺流填料鼓泡、逆流鼓泡和逆流填料鼓泡等4种反应器类型对废水的臭氧脱色效果。反应氯代硝基苯类实际废水臭氧脱色工艺初步研究许恒韬1，张轶2，徐向阳3（1.国家海洋局第二海洋研究所，浙江杭州310012；2.浙江工商大学环境科学与工程学院，浙江杭州310012；3.浙江大学环境工程系，浙江杭州310029）摘要：针对氯代硝基苯生产废水二级生化处理出水色度较高的问题，研究了臭氧氧化法去除废水色度的性能，同时分析了其工业化应用的可行性。结果表明，提高臭氧投加量，延长水力停留时间均可提高出水脱色效果，脱色过程中臭氧利用率基本稳定在80%。通过模型发现，废水色度去除只与反应消耗掉的臭氧量有关，而与臭氧投加浓度、投加量等因素无关。通过对不同类型反应器脱色效果比较发现，逆流填料反应器对废水的脱色效果最佳，该反应器在臭氧投加量为47.76mg·L-1，水力停留时间为4min的条件下，脱色成本约为0.6～0.8元·m-3废水。关键词：填臭氧；脱色；氯代硝基苯；废水中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)07-0029-004收稿日期：2010-03-22作者简介：许恒韬（1982－），男，硕士，工程师，研究方向为水污染控制联系作者：张轶，博士，讲师；联系电话：13588419625；E-mail：zhangyi@zjgsu.edu.cn第36卷第7期2010年7月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.36No.7Jul.,201029器底部进水顶部出水时为顺流式反应器，反之，顶部进水底部出水时为逆流式反应器。填料反应器由鼓泡反应器内部加装不锈钢孔板波纹规整填料改造而成。1.4分析仪器与分析方法由于二级生化出水成分复杂，含有氯代硝基苯类、苯胺类、以及其他无法确定的污染物质，因此通过色度的去除来确定废水的脱色效果。水样色度采用紫外可见分光光度计（ShimadzuUV-2401PC分光光度计）对样品进行全波段扫描后在其最大吸收峰401nm处测定，试验发现，当401nm吸光度降至0.1以下时，出水呈无色，因此，试验均以吸光度低于0.1作为废水色度完全脱除标志。臭氧利用率采用通入反应器前后臭氧投加量变化量与初始臭氧投加量的比值表示，臭氧利用率的计算如式（1）所示：η=DcD0×100%=D0-DD0×100%（1）式中，Dc为臭氧反应消耗量，D0为初始臭氧投加量，D为反应后剩余臭氧量。气相臭氧浓度采用碘量法测定[6]。2结果与讨论2.1间歇运行研究2.1.1臭氧投加量的影响鼓泡反应器间歇运行时不同臭氧投加量下废水色度的变化如图1所示。由图1可知，废水色度均随臭氧处