活化过硫酸盐深度处理垃圾焚烧厂渗滤液的研究

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垃圾渗滤液是典型的难降解有机废水,尤其是其经生化处理后可生化性降低,其处理更加困难。目前普遍采用的渗滤液深度处理工艺为反渗透技术,但该技术本身固有的缺点在一定程度上限制了其推广,所以有必要对新型的深度处理技术展开研究。基于硫酸根自由基(·SO4)的过硫酸盐高级氧化技术是近几年快速发展且逐渐成为研究热点的难降解有机废水处理技术。本研究采用三种最典型的活化方法——Fe0、加热、紫外光照来激发过硫酸盐(PS)产生硫酸根自由基深度处理垃圾渗滤液的MBR出水主要开展了以下几方面的工作:(1)为了研究过硫酸盐高级氧化技术处理有机废水过程中,S2-2O8对CODCr测定的干扰,通过测定超纯水所配不同浓度S O2-28溶液的CODCr值,得出S2-2O8浓度与CODCr值的相互关系,并考察了所得线性关系在COD标准溶液体系及实际环境水体中的应用性。结果表明,S2-2O8浓度与CODCr值之间具备较好的线性相关性,在低(CODCr=0~150mg/L)、高(CODCr=0~1500mg/L)2个量程CODCr测定组中线性关系分别为y=36.1202x+0.5711(R2=0.9979,x—S O g/L,y—CODCrmg/L)、y=45.1716x+38.0316(R2=0.9984),且该线性方程可用于含有S2-2O8的COD标准溶液体系及实际水体CODCr的准确测定。(2)为了研究Fe0活化过硫酸盐深度处理渗滤液的效果,考察了在室温条件下水域振荡器转速(120-210r·min-1)、溶液初始pH值(pH0=3—8.1)、Fe0量(Fe:S O2-28=0.5:1—4:1)和S O2-28量(PS:12COD0=0.5—2.0)等因素对渗滤液的处理效果的影响。结果表明,在振荡器转速为180r·min-1、pH0=7、Fe用量为Fe:PS=1:1(摩尔比)、S O2-28用量为PS:12CODCr=1.25(质量比值)的优化条件下反应6h,Fe/PS体系对CODCr的去除率可达68%(高于在相等氧化剂用量条件下采用Fe2+活化S O2-28处理时的40%和Fenton氧化(H2O2:2.125COD0=1.25)处理时的61%),对色度的去除率在90%以上,并可提高渗滤液的可生化性,但对氨氮没有去除效果。(3)为了研究热活化过硫酸盐深度处理渗滤液的效果,考察了温度(70—90℃)、pH0(3—8.1)和S O2-28量(PS:12COD0=0.5—2.0)等因素对渗滤液的处理效果的影响。结果表明,在70℃、pH0=5、S O2-28用量为PS:12COD0=2的优化条件下,/PS体系可将CODCr由800mg·L-1降至50mg·L-1以下,去除率高达94%,色度和氨氮几乎得到全部去除。(4)为了研究紫外光活化过硫酸盐体系深度处理渗滤液的效果,首先考察了不同体系(UV/PS、UV/、/PS和UV//PS)对渗滤液的处理效果,随后对UV//PS体系中pH0、SO2-28量(PS:12COD0=0.5—2.0)的影响展开研究。结果表明,UV//PS体系明显优于其他体系的处理效果,在UV//PS体系下,pH0=4,S2-2O8用量为PS:12COD0=1.5的优化条件下反应24h,氨氮和色度几乎被全部去除;CODCr可降至100mg·L-1以下,去除率为88%;TOC从334降至20mg·L-1,矿化度高达94%。(5)为了进一步研究基于硫酸根自由基的过硫酸盐高级氧化技术对废水中有机物的去除情况,分别采用三维荧光光谱、同步荧光光谱和紫外-可见光谱对处理前后的渗滤液进行解析。三维荧光光谱表明,渗滤液的MBR出水主要含有可见区类富里酸、紫外区类富里酸和高激发类酪氨酸,Fe0/PS体系总体能有效去除可见区类富里酸和紫外区类富里酸,但对高激发类酪氨酸去除效果一般;/PS体系和UV//PS体系均可将上述三类有机物有效去除。同步荧光光谱表明,MBR出水含有大量分子结构简单、分子缩合程度低的有机物及部分分子量大、结构复杂的有机物,Fe0/PS体系可将结构复杂的大分子类有机物几乎全部去除,还可去除一大部分结构简单的小分子有机物;/PS和UV//PS体系则可将MBR出水中的荧光性物质几乎全部去除。紫外-可见全光谱表明,MBR出水中有机物的吸光度主要集中在紫外光区,即带π-π*跃迁的有机物和带多个共轭系统苯环结构的有机物,Fe0/PS体系总体能去除大部分带多个共轭系统苯环结构的有机物;/PS体系和UV//PS体系除了极小部分带共轭体系的苯环结构的有机物不能去除,其余有机物均能去除。
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