1、第 48 卷第 2 期2023 年 2 月环境科学与管理ENVIONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENTVol.48 No.2Feb 2023收稿日期:2023 02 10作者简介:朱松梅(1990 )，女，硕士研究生，中级职称，研究方向:污水处理技术。文章编号:1674 6139(2023)02 0107 06基于不同氧化体系处理工业园区污水厂二级出水的研究朱松梅1，谢跃2，周振3，蒋海涛4，王罗春3(1 安徽省化工研究院，安徽 合肥 230041;2 国检测试控股集团安徽京诚有限公司，安徽 合肥 230000;3 上海电力大学 环境与化学工程学院，上海 200090;
2、4 长江流域水资源保护局上海局，上海 200120)摘要:采用不同氧化体系处理某工业园区污水处理厂二级出水，利用 Central Coposite 模型考察了 H2O2 Fe(II)和 Fe(II)PS 之间的交互作用，确定了 H2O2/Fe(II)和 Fe(II)/PS 最佳比例。在此基础上考察了氧化剂不同当量比对 COD、TOC、UV254和色度去除效果。结果表明，H2O2/Fe(II)和 Fe(II)/PS 最佳比例分别为 10 41和 2 74。4 种不同氧化体系降解水中有机物时，对 UV254去除率略高于 COD。当 NaClO 当量比为 1 5 时，COD和色度去除率达到最高，分别
3、为 50.15%和 96 72%。K2FeO4当量比为 1 5 时，COD 去除率最高达 42 41%;而色度去除率最高点却出现在 K2FeO4当量比为 1 0 时，此时色度去除率达 96 27%。利用三维荧光指纹图谱对其出水进行分析可知，K2FeO4氧化体系对色氨酸类蛋白质和腐殖质酸类物质去除效果明显;NaClO 氧化体系对腐殖质酸类物质和富里酸性物质去除效果明显;Fenton 氧化体系对蛋白质类物质和类富里酸物质去除效果明显;增加 NaClO 投加量对芳香族类蛋白质去除效果明显。关键词:过氧化氢;过硫酸钠;次氯酸钠;高铁酸钾;当量比中图分类号:X705文献标志码:BTreatmentof
4、Secondary Effluentfrom Industrial ParkSewage treatment Plant based on Different Oxidation SystemZhu Songmei1，XieYue2，Zhou Zhen3，Jiang Haitao3，Wang Luochun3(1 Anhui esearch Institute of Chemical Industry，Hefei 230041，China;2 ChinaTesting Holding Group Anhui Jingcheng Co，Ltd，Hefei 230000，China;3 Colle
5、ge of Environmental and Chemical Engineering，Shanghai University of Electric Power，Shanghai 200090，China;4 Shanghai Bureau ofYangtze iver Basin Water esource Protection Bureau，Shanghai 200120，China)Abstract:Different oxidation systems were used to treat the secondary effluent of a sewage treatment p
6、lant in an industrial parkThe interaction betweenH2O2Fe(II)and Fe(II)PS was investigated with the Central Coposite model，and the optimal ratio ofH2O2/Fe(II)and Fe(II)/PS was determined On this basis，the removal effects of different equivalent ratios of oxygenators on COD，TOC，UV254and chroma were inv
7、estigated esults indicated the optimum ratio of H2O2/Fe(II)and Fe(II)/PS was 1041 and 274When the organic matter in water was degraded by 4different oxidation systems，the removal rate of UV254was slightly higher than CODWhen NaClO equivalent ratio was 15，the removal rate of COD and chroma reached th
8、e highest，and the removal rate were respectively5015%and 9672%When K2FeO4equivalent ratio was 15，the highestremoval rate of COD reached 4241%;the highest chromaremoval rate occurred when K2FeO4equivalent ratio was 10，and the chroma removal rate reached 9627%The effluent was analyzedby Three dimensio
9、nal Fluorescence Fingerprint Spectrum，and it was found that K2FeO4oxidation system had obvious removal effecton tryptophan protein and humic acids;NaClO oxidation system had obvious removal effect on humic acids and fulvic acids;Fenton oxi-dation system had obvious removal effect on protein and fulv
10、ic acid like substances;the removal effect of aromatic proteins was obviousby increasing the dosage of NaClOKey words:Hydrogen peroxide;sodium persulfate;sodium hy-pochlorite;ferrate;equivalence ratio701第 48 卷第 2 期2023 年 2 月朱松梅等基于不同氧化体系处理工业园区污水厂二级出水的研究Vol.48 No.2Feb 2023前言为了解决现代城市缺水问题，世界上许多国家和地区把污水处
11、理再生回用作为缓解水资源供需矛盾1 的重要措施。工业园区污水经传统生物技术处理后通常难以满足排放标准2，水中残留的有机物大多是难生物降解的有机物，如何对其进行进一步深度处理，拓宽应用范围是实现污水资源化解决水污染和水资源短缺问题的关键。常用的深度处理技术包括 Fenton3、高铁酸盐4、次氯酸盐及过硫酸盐氧化5 等，利用其强氧化性或产生的中间产物，通过自由基与有机化合物之间的加成、取代、电子转移、断键等，使废水中难降解有机物大分子氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为 CO2和 H2O 接近完全矿化。研究采用 Fe(II)H2O2、K2FeO4、NaClO 及 Fe(II)过硫酸钠
12、(PS)不同氧化体系对某工业园区污水处理厂出水进行深度处理。利用 Central Co-posite 模型研究了各因素的交互作用，寻求 H2O2/Fe(II)和 Fe(II)/PS 最佳比例。在此基础上分析了氧化剂投加量对出水化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、UV254和色度去除效果的影响，并初步探讨了各氧化体系除 COD 动力学，以期寻找一种较好的深度处理方法、提高处理效率和降低运行成本提供理论依据。1材料与方法1 1样品来源水样来自设计水量为 20 000 m3/d 某工业园区污水处理厂。该厂进水中生活污水仅占 30%，其余为医药、石油、化工、印染等企业的综合污水。该厂主体工艺为缺
13、氧/厌氧/好氧(倒置 AAO)+序批式反应器(SB)工艺，并采用混凝沉淀作为深度处理单元。研究所用出水水质指标为:pH8 0 0 1，COD85 5 mg/L，BOD58 3 mg/L，TOC26 2 mg/L，氨氮 1 87 mg/L，TN51 50 mg/L，TP1 02 mg/L。1 2实验过程Fe(II)H2O2和 Fe(II)PS 最佳比例的确定实验:采用 Design Expert 8 0 软件中的 Central Co-posite 模型，按照 2 因素 3 水平设计实验。Fe(II)H2O2体系 2 因素为 H2O2/Fe(II)摩尔比(A:5 15)和 H2O2当量比(B:0
14、 4 1 5)，即理论所需 H2O2的量的 40%150%;Fe(II)PS 体系为 Fe(II)/PS摩尔比(C:1 5 4 0)和 PS 当量比(D:0 4 1 5)Fe(II)H2O2响应值为 COD(Y1%)和 TOC(Y2%)去除率;Fe(II)PS 响应值为 COD(Y3%)和 TOC(Y4%)去除率。每组实验均取 100 mL 水样于 250 mL 锥形瓶中，置于空气浴恒温振荡器(天呈 TS 200B，上海)，依次迅速加入七水硫酸亚铁和氧化剂，在转速为180rpm 下震荡 90 min，用 0 45 m 滤膜过滤后，测定滤液 COD 和 TOC。动力学实验取 250 mL 水样于
15、500 mL 烧杯中，震荡 120 min，其它步骤同上。1 3水质参数分析测定pH 值采用 HQ30d pH 计(HACH，美国)测定;COD 采用重铬酸钾法测定;TOC 采用 Multi N/C3100(Analytikjena，德国)测定;分子量采用 1260型凝胶色谱仪(Agilent，美国)测定;氨氮、UV Vis光谱采用 UV 2600 分光光度计(Shimadzu，日本)测定;三维荧光光谱采用 F 5301 型荧光光度计(Shimadzu，日本)测定。14Fe(II)H2O2和 Fe(II)PS 体系反应动力学假定 Fe(II)H2O2和 Fe(II)PS 体系降解有机物按照式(
16、1)反应进行。d(COD CODI)/dt=k(COD CODI)(1)设 COD 为出水中总 COD 浓度，mg/L;k 则为COD 降解一级动力学常数，d1;t 为反应时间，h。对式(1)在边界条件(0，COD0)条件下进行积分，得:COD=COD0e kt+CODI(2)式中，COD0为初始时刻出水 COD 浓度，mg/L。801第 48 卷第 2 期2023 年 2 月朱松梅等基于不同氧化体系处理工业园区污水厂二级出水的研究Vol.48 No.2Feb 20232结果与讨论2 1Fe(II)PS 和 Fe(II)H2O2的 CCD 设计采用 Central Coposite 模型对实验结果进行二次多项式拟合，可得Y1%、Y2%、Y3%和Y4%的方程 式(3)、(4)、(5)、(6)。模型方差分析见表1。Y1%=32 98 1 26A+2 99B+2 03AB 1.13A22 13B2(3)Y2%=46 24 0 53A+4 10B+0 83AB 1.16A22 24B2(4)Y3%=30 08 0 36C+0 80D 0 89CD 0.99C20 57D2(5)Y4%=31 8
