宿州污水废水处置 有机污水处理设备

聚醚是以环氧乙烷､环氧丙烷和环氧丁烷等为原料，在催化剂作用下开环均聚或共聚制得的线型聚合物，在纺织､印染､航空航天等领域有较广泛的应用｡近年来，随聚醚工业快速发展，聚醚废水排放量越来越大｡聚醚废水是典型的难降解工业废水，由于含有大量原料､产物和一些中间体，导致其呈现成分复杂､有机物含量高､可生化性差的特点，传统污水处理工艺难以对其实现有效处理｡

uv-fenton法是一种高效的废水预处理技术，通过产生具有强氧化能力的•oh，可将大分子难降解有机物转化成小分子物质｡同时，结合在大分子中的有机氮可被转化为无机氮，对废水的高效处理和深度脱氮具有积极意义｡uv-fenton法已广泛用于难降解有机废水的处理，与fenton法相比，紫外光的引入可与fe2+协同促进h2o2的分解，降低fe2+用量，提高h2o2利用率，从而强化有机物的降解｡然而，利用uv-fenton法处理实际聚醚废水的研究报道较少，已有的研究大多只限于单一因素对处理效能的影响，没有考虑各自变量之间的交互作用，且缺少对废水中特征污染物在处理过程中降解机理的研究｡

基于此，本研究采用uv-fenton法处理实际聚醚废水，考察h2o2投加量､feso4•7h2o投加量和处理时间对处理效能的影响，应用design-expert软件进行响应曲面实验设计，分析各因素之间的交互作用，获得优操作参数组合｡同时，通过气相色谱(gc)/质谱(ms)分析处理前后聚醚废水中特征污染物组成及丰度变化，为该类废水的处理提供技术支持和理论指导｡

1､材料和方法

1.1 实验用水

聚醚废水取自无锡市某化工厂的生产废水，该厂主要产品为聚醚胺｡其废水主要水质指标：cod､bod5､tn､tp､氨氮分别为(7640±1366)､(376±115)､(65.7±17.4)､(1.7±1.4)､(0.7±0.2)mg/l，b/c(质量比)为0.05±0.01，ph为7.3±1.7，色度为4.0倍｡该废水cod较高，而b/c仅有0.05，可生化性较差，不具备直接生化处理的条件｡此外，废水中氮元素主要存在于难降解的大分子中，常规脱氮工艺难以发挥作用｡

1.2 试剂､仪器与分析方法

主要试剂：乙酸乙酯(99.9%，高效液相色谱(hplc)级)､甲醇(99.9%，hplc级)､纳氏试剂(碘化汞-碘化钾-氢氧化钠溶液､碱性过硫酸钾-钼酸盐溶液)､哈希cod试剂､feso4•7h2o､30.0%(质量分数，下同)h2o2溶液､50.0%naoh溶液和50%硫酸溶液｡

ph采用hq40d型手持式ph计测定；cod采用dr3900型哈希分光光度计进行测定；tn､氨氮､tp､bod5和色度均参考文献､｡

主要仪器：c18spe型固相萃取小柱，autospe-06d型自动固相萃取仪；qp2020型四极杆gc/ms联用仪；sde-055型过流式紫外反应器｡

1.3 实验方法

1.3.1 uv-fenton法运行参数优化

取500ml聚醚废水于烧杯中，首先用50%硫酸溶液调节水样ph至3.0，加入feso4•7h2o和h2o2，然后将反应液转移至紫外反应器进行处理，一定时间后，取出反应液加50%naoh溶液将反应液ph调节为7.0，静止1h后取上清液，测定指标｡

(1)针对h2o2､feso4•7h2o投加量和处理时间进行单因素实验，以cod去除率作为考察指标，确定合适的参数范围｡以feso4•7h2o､h2o2质量比(feso4•7h2o/h2o2)和h2o2､cod质量比(h2o2/cod)表征feso4•7h2o､h2o2投加量｡一般实验条件为feso4•7h2o/h2o20.50､处理时间60min､h2o2/cod1.00，单因素考察时相应改变单因素范围｡

(2)根据单因素实验结果，利用响应曲面法对uv-fenton法进行参数优化，采用design-expert8.0软件提供的中心组合设计(ccd)法｡根据单因素实验结果，设置3个自变量(h2o2/cod(a)､feso4•7h2o/h2o2(b)､处理时间(c))､两个响应值(cod去除率(ycod)和出水氨氮浓度(y氨氮))｡

1.3.2 gc/ms解析特征污染物

(1)水样预处理

取5ml乙酸乙酯以1ml/min的流速过柱，分别用10ml甲醇和10ml去离子水以2ml/min流速过柱，活化固相萃取小柱｡将500ml水样以10ml/min的流速通过固相萃取小柱，用高纯氮气将固相萃取小柱在真空状态下吹干｡然后用10ml乙酸乙酯进行洗脱，流速控制在1ml/min；收集洗脱液，用氮气吹脱将样品浓缩至1ml｡

(2)gc/ms实验操作

gc条件：毛细管柱(db-5ms，30m×0.25mm×0.25μm)；高纯度氢气做载气；进样口温度250℃；进样量1μl，不分流进样，流速1ml/min；柱子初温40℃，保留2min，然后以10℃/min升温至120℃，保留2min，再以10℃/min升温至280℃，保留5min｡

ms条件：单离子扫描模式(sim)，电轰击电离(ei)离子源，能量70ev，接口温度280℃，离子源温度280℃，溶剂延迟3min，质量扫描范围质荷比0~450｡

检测结果与美国国家标准与技术研究院(nist)数据库比对，以确定物质的种类｡

2､结果与讨论

2.1 单因素实验结果

单因素变化对uv-fenton效能的影响见图1｡随h2o2投加量增多，cod去除率先增大后减小，当h2o2/cod=1.00时cod去除率高，可达52.2%｡过高的h2o2投加量导致cod去除率低，可能是因为h2o2对于•oh具有捕捉作用，当h2o2投加量过多时，h2o2对于•oh的捕捉能力增强，生成的部分•oh会损失；同时h2o2会与•oh发生副反应生成•ooh，并且释放出o2，阻碍反应的进行从而降低处理效率｡随feso4•7h2o投加量增多，cod去除率亦呈现先增大后减小的趋势，且当feso4•7h2o/h2o2=1.00时，cod去除率大｡feso4•7h2o投加量过多，多余的fe2+会捕捉•oh，减少参与氧化降解有机污染物的•oh量，降低h2o2的利用率｡随处理时间延长，cod去除率逐渐增加，并在60min后趋于平稳，此时废水中h2o2和fe2+基本消耗完全，继续延长处理时间对cod去除率提升作用不显著｡