α-MnO2/PMS体系深度处理垃圾转运站渗滤液试验研究

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垃圾转运站渗滤液属于高浓度有机废水,如若处理不当排入环境中,会对环境造成严重影响。由于转运站渗滤液独特的水质水量特点,目前并没有高效、成熟和经济的处理工艺用于工程实践,传统的生物处理虽然能去除大部分有机物,但对于转运站渗滤液中的腐殖酸、富里酸等难降解有机物去除效果差,导致生化处理出水很难达标排放,需进一步对其深度处理。针对目前渗滤液深度处理技术面临的处理成本昂贵,运行维护复杂,难以实际工程应用等问题,开展新的垃圾渗滤液深度处理技术研究意义深远。基于硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术具有高效、绿色、稳定等优势在难降解有机废水处理领域受到了越来越多的关注,有较好的应用前景。然而目前对过硫酸盐高级氧化技术的研究主要集中于实验室模拟废水的处理,鲜有处理垃圾渗滤液这种组分复杂的实际废水的研究,因此开展过硫酸盐高级氧化技术对垃圾渗滤液的深度处理研究具有重要的现实意义,有助于开发高效、易于实际工程应用的渗滤液深度处理新型工艺。本文构建了α-MnO2活化过一硫酸盐(PMS)高级氧化反应体系深度处理转运站垃圾渗滤液生化处理出水,考察了该反应体系对渗滤液深度处理的效果及影响因素,在此基础上,探究了催化剂α-MnO2使用前后理化性质的变化以及催化剂α-MnO2的氧化和吸附作用对有机物的去除效果,并对α-MnO2/PMS体系深度处理渗滤液生化处理出水过程中机理进行探究,本论文主要得出以下结论:(1)试验得出α-MnO2/PMS过硫酸盐高级氧化体系对转运站渗滤液生化处理出水深度处理的最优工况为:pH=7,搅拌速度180 rpm,反应时间3 h,PMS投加量为PMS:19CODcr0=1.25:1(质量比,其中19CODcr0表示试验原水CODcr值的19倍),α-MnO2投加量为α-MnO2:PMS=0.75:1(摩尔比)。在最优工况下,CODcr和TOC去除率分别为54.2%和38.7%,PMS利用率为90.5%,出水CODcr达到了《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)中的C级排放标准。(2)PMS:19CODcr0(质量比)、α-MnO2:PMS(摩尔比)、反应时间、pH这些重要影响参数对α-MnO2/PMS过硫酸盐反应体系处理有机物效果的影响程度大小依次为:PMS:19CODcr0(质量比)>α-MnO2:PMS(摩尔比)>反应时间>pH。(3)催化剂α-MnO2重复使用4次后,理化性质保持稳定,对PMS的活化性能也维持良好,α-MnO2/PMS过硫酸盐反应体系对渗滤液中有机物的去除效果也保持稳定。(4)垃圾渗滤液生化处理出水中有机物大部分为富里酸类难降解有机物;α-MnO2/PMS高级氧化体系对富里酸的氧化效果良好,在富里酸浓度100 mg/L,PMS浓度10 m M,α-MnO2投加量为α-MnO2:PMS=0.75:1(摩尔比)的试验条件下该反应体系对富里酸可以达到85%去除率以及80%矿化率;(5)渗滤液中常见的阴离子Cl-、CO32-、NO3-会降低α-MnO2/PMS体系对有机物的处理效果,但是会提高PMS消耗速率以及PMS的最终利用率,阴离子浓度越高,α-MnO2/PMS体系对有机物的处理效果越差,PMS被活化速率以及PMS的最终利用率越高;(6)渗滤液中的有机氮和NH4+-N均可以被SO4·-氧化转化为NO3--N。(7)反应体系中降解有机物的自由基为SO4·-和·OH,SO4·-发挥主要作用;α-MnO2活化PMS机理探讨如下:在α-MnO2活化PMS的过程中,Mn(Ⅳ)先和PMS发生反应生成Mn(Ⅲ),Mn(Ⅲ)再和PMS反应生成Mn(Ⅳ)和SO4·-,活化过程中Mn(Ⅲ)起到决定性作用。
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