催化臭氧氧化垃圾渗滤液水质变化的研究

第43卷第6期2015年11月河南师范大学学报(自然科学版)JournalofHenanNorlTlalUni73ersity(NaturalScienceEdition)Z．43No．6NO73．2O15文章编号：1000～2367(2015)06—0065一O5催化臭氧氧化垃圾渗滤液水质变化的研究崔延瑞，吴青，张璐璐，程瑶，王晓，崔凤灵(河南师范大学a．环境学院；b．化学与化工学院河南省环境污染控制重点实验室；黄淮水环境与污染防治教育部重点实验室，河南新乡453007)捅要：采用CuO为催化剂对臭氧氧化垃圾渗滤液水质变化进行了研究．结果表明：CuO对臭氧氧化垃圾渗滤液反应具有明显的催化作用，最佳催化剂投加量为0．7g／L；BOD／COD的研究表明臭氧氧化提高了垃圾渗滤液生物降解性；uV一研究显示催化剂存在条件下臭氧氧化可以使废水中不饱和有机物和芳香族化合物快速分解；三维荧光光谱(Excitation-EmissionMatrix，EEM)分析结果表明垃圾渗滤液中含有较多类富里酸物质，臭氧氧化后类富里酸物质减少，并产生了新的有机物峰；臭氧氧化作为生物处理的预处理手段时，催化剂的加入能够加快反应速度，缩短反应时间，减少臭氧使用量．关键词：臭氧；垃圾渗滤液；催化臭氧氧化；难降解废水；生化性中图分类号：X703．1文献标志码：A垃圾渗滤液是一种高浓度、难降解废水，污染物成分复杂，环境危害严重口]．垃圾渗滤中难降解有机物的去除是水处理行业急需解决的难题．臭氧氧化是一种重要的水处理技术，能有效去除废水中有机污染物，或者作为预处理改善难降解废水生物降解性_2]．但是，臭氧氧化存在利用率不高，反应具有选择性等问题，导致臭氧在水处理应用中成本较高．近年来，臭氧氧化催化剂的研究逐渐受到重视，发现活性炭、金属氧化物、负载型金属氧化物等都可以作为催化剂，能够提高臭氧的利用率和污染物的去除率，催化臭氧氧化技术在处理印染废水、农药废水、汽车厂综合废水等研究中都取得了较好的效果嘲．对催化臭氧氧化反应的进一步研究发现，催化剂是通过引发臭氧在水中分解的链反应，生成浓度较高、化学性质活泼的HO·促进反应进行的l_7]，可有效提高多种有机物臭氧氧化反应的速度．但是，废水中有机物种类复杂，催化剂对臭氧氧化废水水质变化的影响并不清楚．本研究以垃圾渗滤液为实验材料，采用CuO为催化剂，以BOD／COD、UV删和EEM为指标对臭氧氧化水质变化展开研究，深化催化臭氧氧化废水的认识，并为臭氧与生物处理联用技术的研究提供支撑．1实验材料和方法1．1实验材料垃圾渗滤液：取自河南新乡某垃圾填埋厂，COD为2700～3100mg／L，茶褐色，有恶臭，氨氮质量浓度1800mg／L，ORP值45～94mV，在4℃条件下保存，以备使用．实验材料：实验用水是生物活性炭处理后的垃圾渗滤液排水，COD为500～800mg／L，BOD值25～30mg／L，pH值8．5～8．7．催化剂：分析纯CuO粉末，分子量79．55．收稿日期：2014—11—24；修回日期：2015—08—16．基金项目：河南省基础与前沿技术研究计划项目(122300410413)；河南省教育厅科学技术研究重点项目(12B610005)；河南师范大学青年科学基金项目(01036400071)．第1作者简介(通信作者)：崔t．~(1972-)，男，河南滑县人，河南师范大学副教授，博士，主要从事水污染控制和环境污染物质分析的教学与科研工作．E-mail：yanruicui@yeah．net．66河南师范大学学报(自然科学版)1．2实验装置．实验装置如图1所示，反应器为5L的圆底烧瓶，实验水量3L，采用磁力搅拌器搅拌，反应过程中不同时间通过取样口取样测定，尾气经装有活性炭的吸收瓶排放．实验中以纯氧为气源，控制流量1L／min，生成的臭氧浓度为20．5mg／L．臭氧发生器反应器吸收瓶图l臭氧氧化反应装置示意图1．3分析方法三维荧光光谱(Excitation—EmissionMatrix，EEM)采用FP一6500荧光分光光度计(日本)测定，数据采用Origin8．5软件处理，以等高线图表示；COD采用快速消解分光光度法测定；BOD采用稀释接种法测定；uV采用T6紫外分光光度计(北京)测定；pH值采用PHS-2S型精密pH酸度计(上海)测定．2结果与讨论2．1臭氧氧化条件的确定2．1．1初始pH对臭氧氧化的影响水样的初始pH是影响臭氧氧化效果的重要因素，由于水质、实验条件等因素的原因，不同研究者得到了不同的研究结果．PreethiE¨等和BijanE北等分别研究了初始pH值在臭氧预氧化过程中对制革厂废水和纸浆厂废水的影响．研究发现，提高pH可以增加COD的去除率，原因是pH值小于7时，直接反应占优势，在pH值大于7时，臭氧可产生氧化