苯酚和苯胺都屬于工業(yè)廢水中難降解、高毒性的有機物，一般的處理工藝很難將其徹底降解。臭氧氧化法具有作用時間短、去除效率高、無二次污染等優(yōu)點，在去除色、臭、味、毒以及礦化有機物等方面應用較為廣泛[1]。臭氧氧化及其聯(lián)合工藝是目前處理難降解有機物比較有效的方法，如臭氧氧化與活性炭聯(lián)用[2]、臭氧氧化與紫外光聯(lián)用[3]、臭氧氧化與曝氣生物濾池聯(lián)用等[4, 5]。筆者探討了臭氧氧化、活性污泥處理及其聯(lián)合工藝對苯酚和苯胺的去除效果，為該類芳香族化合物的去除提供適宜的技術(shù)方法。
1 實驗部分
1.1 實驗儀器與設備
XM-T系列便攜手提式臭氧發(fā)生器，青島欣美凈化設備有限公司;HH-6數(shù)顯水浴鍋，常州國華電器有限公司;GZX-9140MBE電熱鼓風干燥箱，上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠;752N紫外可見分光光度計，上海精密科學儀器有限公司;sensION+溶解氧測定儀，美國哈希公司;SBR反應器(有效容積<6 L，自制)。
1.2 實驗方法
(1)臭氧氧化處理。采用2 L玻璃量筒作為反應器，用橡膠軟管將砂芯曝氣頭和臭氧發(fā)生器連接起來，將砂芯曝氣頭放入反應器底部進行曝氣，控制臭氧投加量為22 mg/L，分別配制50、100、150、200、250 mg/L的苯酚廢水及苯胺廢水置于反應器中進行臭氧氧化，測定廢水中的有機物和COD隨時間的變化情況。
(2)活性污泥法處理�；钚晕勰嗳∽阅暇┙瓕庨_發(fā)區(qū)污水處理廠曝氣池出水口，對2個模擬SBR反應器進行接種和培養(yǎng)，活性污泥MLSS為3 500 mg/L。配制一定濃度的苯酚廢水或苯胺廢水，充水比為1∶3，進水一次性投加，SBR反應器曝氣2 h、停留2 h。直接處理苯酚和苯胺廢水時，污泥先經(jīng)過3 d的培養(yǎng)馴化再進行后續(xù)實驗。
(3)臭氧氧化與活性污泥聯(lián)用處理。臭氧氧化方法同(1)，活性污泥處理方法同(2)，苯酚廢水或苯胺廢水先經(jīng)1 h的臭氧氧化處理后再置于SBR反應器進行生化處理。
1.3 分析方法
COD測定采用重鉻酸鉀法(GB 11914—1989);苯酚及苯胺的測定分別采用4-氨基安替比林直接光度法(GB 7490—1987)和N-(1-萘基)乙二胺偶氮光度法(GB 11889—1989);水中臭氧濃度的測定采用碘量法(CJ/T 3028.2-94)。
2 實驗結(jié)果與討論
2.1 臭氧氧化處理苯酚廢水和苯胺廢水
在溫度為25 ℃、pH為7.5、臭氧投加量為22 mg/L的條件下，采用臭氧氧化分別處理苯酚廢水和苯胺廢水，結(jié)果如圖1、圖2所示。
圖1 臭氧氧化對苯酚及COD的去除效果
圖2 臭氧氧化對苯胺及COD的去除效果
圖1、圖2表明臭氧氧化對苯酚和苯胺有一定的去除效果，隨著二者質(zhì)量濃度的增加，去除率均下降。苯酚廢水和苯胺廢水的質(zhì)量濃度均為50 mg/L時，臭氧氧化2 h苯酚和苯胺的去除率分別達到79.6%、96.6%，COD去除率分別為32.6%、50.0%。當苯酚廢水和苯胺廢水質(zhì)量濃度均為250 mg/L時，苯酚和苯胺的去除率分別降至16.6%、68.3%，COD去除率分別降至9.0%、21.4%。由此可以看出，在相同條件下臭氧氧化對苯胺的處理效果更佳，但無論苯酚廢水還是苯胺廢水，單獨臭氧氧化對COD的去除效果有限。
苯酚降解的主要產(chǎn)物為苯醌、丁烯二酸和草酸。苯酚經(jīng)歷臭氧化過程后會生成多級有機產(chǎn)物，苯醌作為主要的初級產(chǎn)物，在反應開始階段便迅速大量形成;苯醌被臭氧繼續(xù)氧化后苯環(huán)開裂，逐級分解為多種小分子有機酸。由于氧化產(chǎn)物多樣，系統(tǒng)變得極其復雜，所以苯酚廢水的COD在臭氧氧化條件下不容易去除[6]。
苯胺分子中的氨基是強鄰對位定位基，在鄰對位易受到 O3和·OH等的攻擊，臭氧氧化較容易發(fā)生，因此臭氧氧化對苯胺的處理效果較好。GC-MS分析結(jié)果表明，苯胺臭氧氧化后可檢測出很多含亞胺基團(—N=CH—)的顯色產(chǎn)物，這與原本無色的苯胺溶液與 O3反應后呈紅棕色的現(xiàn)象相符。臭氧氧化雖然可以快速去除苯酚和苯胺，但反應機理復雜，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物較多，單純依靠臭氧氧化無法有效去除廢水中的COD。
2.2 活性污泥法處理苯酚廢水和苯胺廢水
3 d內(nèi)將有機廢水質(zhì)量濃度由25 mg/L逐漸提高到50、100 mg/L以馴化活性污泥，待處理效果穩(wěn)定后進行后續(xù)實驗。活性污泥法對質(zhì)量濃度均為100 mg/L的苯酚廢水和苯胺廢水的降解效果如圖3、圖4所示。
圖3 活性污泥法對苯酚和COD的去除效果 
圖4 活性污泥法對苯胺和COD的去除效果
由圖3、圖4可見，活性污泥經(jīng)過一段時間的馴化后，對苯胺廢水和苯酚廢水的處理效果穩(wěn)定，處理1 h后苯酚和苯胺的去除率可達到近60%，處理2 h后二者的去除率都達到90%以上。由此說明活性污泥法能有效降解廢水中的苯酚和苯胺。
與臭氧氧化法相比，活性污泥法對廢水中苯酚和苯胺產(chǎn)生的COD的去除效果更佳，COD的去除與苯酚、苯胺的去除基本同步，去除率也能達到90%以上�；钚晕勰喾ㄊ抢没钚晕勰嘀旭Z化好的微生物直接去除廢水中的有機物，而臭氧氧化過程中有機物會轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗袕碗s的中間產(chǎn)物，這些中間產(chǎn)物也會形成COD，從而影響處理效果。
2.3 臭氧氧化與活性污泥聯(lián)用處理苯酚廢水和苯胺廢水
采用臭氧氧化后的苯酚廢水和苯胺廢水馴化活性污泥，1 d后處理效果即較為穩(wěn)定，而2.2中未經(jīng)過臭氧預氧化的苯酚廢水和苯胺廢水馴化活性污泥的時間為3 d，說明經(jīng)臭氧預氧化的苯酚廢水和苯胺廢水對活性污泥法的適應性更強，降解更迅速。采用臭氧氧化1 h+SBR活性污泥法曝氣1 h對苯酚廢水和苯胺廢水進行處理，效果如圖5、圖6所示。
圖5 臭氧氧化和活性污泥聯(lián)用對苯酚的去除效果
圖6 臭氧氧化和活性污泥聯(lián)用對苯胺的去除效果
由圖5、圖6可見，臭氧氧化與活性污泥聯(lián)用對不同質(zhì)量濃度苯酚廢水和苯胺廢水的處理效果良好，相應去除率都能達到95%以上，聯(lián)用工藝對苯酚的處理效果更佳。臭氧氧化法對有機物有一定的選擇性，2.1中單獨使用臭氧氧化對苯酚的處理效果比對苯胺的處理效果差。但結(jié)合活性污泥法處理，這種選擇性的影響可以忽略，整體上對有機物的去除效果良好。對比圖3、圖4和圖5、圖6，可見經(jīng)臭氧化預處理后苯酚和苯胺的降解更迅速。臭氧氧化可提高難降解有機廢水的可生化性，顯著提高后續(xù)的生物處理效率。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
(1)臭氧氧化可以有效去除苯酚和苯胺，與苯胺相比，單獨使用臭氧氧化對苯酚的處理效果較差，COD去除率不高，這主要是因為臭氧氧化產(chǎn)生的副產(chǎn)物多、體系復雜，單獨臭氧氧化工藝并不能徹底去除有機物。
(2)活性污泥法不僅能有效去除苯酚和苯胺，也能去除苯酚和苯胺產(chǎn)生的COD，對于質(zhì)量濃度為100 mg/L的廢水，處理1 h后苯酚和苯胺的去除率達到近60%。
(3)臭氧預氧化后苯酚廢水和苯胺廢水對活性污泥法的適應性更強，降解更迅速。臭氧氧化1 h+SBR活性污泥法曝氣1 h對苯酚和苯胺的去除率可達到95%以上。
