UV/H2 O2用于中水回用预处理工艺试验研究

乐 毅

洗浴废水具有水量大、污染轻、水质稳定的特点，所含的污染物主要有人体皮肤分泌物、毛发、污垢、合成洗涤剂和香料，以及细菌、真菌、大肠杆菌和病毒等。洗浴废水受污染严重的主要水质参数有:阴离子洗涤剂、COD、浊度、BOD、细菌总数等。

针对洗浴废水，本实验旨在采用 UV/H2O2高级氧化技术作为预处理工艺，氧化降解洗浴废水中 LAS含量，考察H2O2投加量、pH值、光照时间、紫外灯光强对 LAS降解率的影响。

1 试验装置及试验方法

1.1 试验装置

试验装置示意图如图1所示。

装有紫外灯的石英套管通过固定架竖直放入圆形玻璃反应器中央，有效容积为 500mL。反应器底部放置搅拌磁子，整个光反应器置于磁力搅拌器之上。玻璃反应器外壁罩一层铝箔纸，既可防止其他光线的进入，又可以提高紫外光的利用率。

1.2 试验方法

废水水样采用天津某高校学生宿舍洗浴废水。LAS的测定采用亚甲蓝分光光度法(与 GB 7494-87等效)[1]，COD的测定采用重铬酸钾法[2]。光强的测定采用草酸铁钾化学露光计法[3]。

试验采用间歇反应的方式。将 500m L水样置于反应器中，用稀硫酸或氢氧化钠溶液调节模拟水样的初始pH值。投加一定量浓度为 30%的 H2O2溶液，开启搅拌器和 UV光源，开始计时，在适当时间间隔内取样进行分析。待反应结束后，静置一段时间，取上清液测定水样的 LAS。

2 试验结果与讨论

2.1 H2 O2投加量的影响

H2O2投加量直接决定着氧化降解效果，为考察H2O2加入量对洗浴盥洗废水处理效果的影响，在以下试验条件下改变H2O2投加量，不同 H2O2浓度下 LAS的去除率如图2所示。

试验条件:1)原水 LAS的初始浓度为 127 mg/L，COD:169mg/L，取 500mL反应溶液;2)原水 pH值不变;3)反应时间为20min;4)UV功率为 0.751 2MW/cm2。

当 H2O2投加量为 0.2mL/L时，LAS的去除率最小为 45.5%，当 H2O2投加量提高到 1.0m L/L时，LAS的去除率增加到 93.2%，而 H2O2投加量提高到 1.4mL/L时，LAS的去除率仅增加到 93.5%。由图 2中数据可知，随着 H2O2投加量的增加，LAS的去除率也随之增大，最后不再增加。

图2中数据显示，CODCr去除率随 H2O2浓度的增加而升高，但去除率最高仅达到 33.0%。本实验光氧化处理洗浴盥洗废水的 CODCr去除率不高，但 LAS去除率较高，说明了废水中 LAS分子结构已经遭到了分解破坏，只是有些仅变成一些易于降解的低分子中间有机化合物，有机物矿化程度较低，其中有些还易被K2Cr2O7分解而导致 CODCr去除率的起伏变化。

由图 2可以看出，过量的双氧水不能使 LAS的去除率增加，本着节约经济成本的原则，通过实验确定最佳投加量具有很实际的意义。本试验条件下确定H2O2最佳的投加量为 1.0mL/L。

2.2 pH值的影响

通过前述实验结果，水样初始 pH对反应影响非常重要。用H2SO4和 NaOH调节溶液 pH值，反应时间 20min，在 H2O2最佳投加量已确定的条件下，测定不同pH值下 LAS的去除率，其他试验条件:UV功率 0.751 2MW/cm2;反应器:500mL玻璃瓶;H2O2:1.0mL/L，结果见图 3。

由图 3可以看出，pH值变化对紫外光解氧化洗浴盥洗废水LAS有很大影响。pH=7.2时，LAS的去除率最高，达到 80.5%。在酸性或碱性条件下(pH=2.5或 10时)，去除率明显受到抑制，即去除率达到一定程度后，不随光解时间增加而变化。

实验说明 LAS光解的适宜 pH值范围很窄，表现在中性或弱碱性(pH=7～8)条件下，UV/H2O2氧化过程对 LAS有较高的去除效率。这一点对生产废水的处理较为有利。在不同的 pH值下溶液中的组分如质子、OH-和有机离子等也影响氧化反应速率。反应对 CODCr去除率较低，最高值仅为 23.2%。

2.3 反应时间的影响

为了考察反应时间对氧化处理效果的影响，原水 LAS为107mg/L，在H2O2投加量为 1.0m L/L及其他反应条件不变情况下，pH未调，反应时间分别为 10 min，20 min，30 min，40 min，50min，60min，进行实验，得到 LAS去除率和 COD去除率的关系(见图 4)。由图4中数据可知，反应时间对氧化处理的影响与前述实验废水趋势相近。可以看出，随着反应时间的增加，水中LAS和 COD降解速率逐渐加大，反应 1h后，LAS去除率可达 91.2%以上，到 40min后随光照时间增加，LAS去除率增长缓慢。从图 4中可以看出相对于 LAS去除率，CODCr去除率明显较低，实验同样表明废水中 LAS分子结构已经遭到了分解破坏，只是有些仅变成一些易于降解的低分子中间有机化合物，有机物矿化程度较低，CODCr去除率偏低。反应在 20m in时，LAS去除率就已经达到了73.6%，而在 30m in时 LAS去除率仅提高到 82.4%，从经济和效果两方面考虑，UV/H2O2法处理洗浴盥洗废水的反应时间可以缩短到 20m in。

2.4 功率的影响

本实验采用功率为 0.751 2 MW/cm2，1.77 MW/cm2，2.56MW/cm2的紫外灯对体系进行照射，考察不同功率下 LAS降解的去除率和 COD去除率的比较。实验条件:LAS:135mg/L，H2O2投加量为 1.0mL/L，反应时间 20m in，反应器为 1 000mL玻璃杯。一般在低光强不大于 1×10-5mol/(m2◦s)时，有机物降解速率与光强成线性关系。光照强度增加，可促进激发态分子发生化学退激。由图 5中数据可知，当其他反应条件不变时，紫外灯照射功率由 0.751 2MW/cm2提高到 1.77MW/cm2时，LAS去除率由 80.9%增加到 87.8%，增加了 6.9%;而紫外灯照射功率由 1.77MW/cm2提高到 2.56MW/cm2时，LAS去除率由 87.8%增加到 88.4%，仅增加了 0.6%。从这里可以看出，对于某一特定污染物光氧化降解，提高光照强度不一定是最有效的办法。由于增加紫外灯的照射功率，需要增加电耗，增加运营成本，所以从经济和效果两方面考虑，本实验条件下，UV/H2O2法处理洗浴盥洗废水的紫外灯照射功率宜为 11W。

从图 5可以看出，紫外灯照射功率由 0.751 2 MW/cm2提高到 1.77MW/cm2时，紫外光对废水COD去除率的提高幅度明显高于LAS去除率的提高幅度。另外，相对于 H2O2投加量、pH值的影响，提高 UV辐射功率对COD去除率影响较大。

3 结语

1)UV/H2O2氧化处理洗浴盥洗废水取得了令人满意的效果。当 H2O2浓度为 1.0m L/L，反应时间为 20min，温度为室温时，COD去除率和 LAS去除率分别达 27.8%和 85.6%。2)随着反应中H2O2投加量增加，LAS和 COD的去除率也相应增加，对于洗浴盥洗废水存在一个 H2O2最佳投加量。超过这个最佳量，LAS和COD的去除率增加幅度较小。3)LAS的去除适宜在中性和偏碱性条件下进行，介质在酸性或碱性对氧化降解不利。4)随着反应时间的增加，水中 LAS和 COD降解率逐渐增加，反应 20min以后降解率随时间增长缓慢。5)光照强度的增大对洗浴盥洗废水LAS降解率影响不大。但对于去除COD来说，相对于改变其他影响因素，提高光照强度能够较明显提高 COD降解率。6)试验对CODCr去除率明显低于对 LAS去除率，UV/H2O2氧化法处理洗浴盥洗废水对CODCr去除效果较低。

[1] 国家环保局.水质阴离子表面活性剂的测定——亚甲蓝分光光度法[M].北京:中国环境科学出版社，1987.

[2] 国家环保局.水和废水监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社，1997.

[3] 顾 平，颜育平.紫外线光源的光强测定方法[J].中国给水排水，1993，9(4):39-42.