臭氧協(xié)同雙氧水技術(shù)降解垃圾滲濾液的研究

       高效、方便和經(jīng)濟(jì)的膜深度處理技術(shù),在廢水的處理和回用中承擔(dān)著不可或缺的角色.其中,因反滲透或納濾技術(shù)幾乎能去除水中的全部溶解性物質(zhì)而備受關(guān)注.近年來,生物法聯(lián)合膜技術(shù)廣泛用于垃圾滲濾液的處理,但不可避免地產(chǎn)生了約為進(jìn)水量10%~30%的濃縮液.由于滲濾液濃縮液成分復(fù)雜,如含有大量腐殖質(zhì)絡(luò)合體、芳香族化合物、鹵代烴、重金屬、無機(jī)鹽等,該類廢水處理難度較大,如若不妥善處置勢必會給周圍環(huán)境帶來極大的危害,而其中難降解有機(jī)物的去除是滲濾液濃縮液處理的關(guān)鍵.

       目前,常用的滲濾液濃縮液處理方法有回灌法、蒸發(fā)固化法、混凝法以及高級氧化法等.由于回灌成本低,在填埋場運(yùn)行過程中應(yīng)用較多.雖回灌可加速填埋垃圾體的穩(wěn)定,但其內(nèi)部環(huán)境不利于難降解有機(jī)物和鹽分的去除,導(dǎo)致回灌后滲濾液中有機(jī)污染物的累積.蒸發(fā)固化法可兼顧滲濾液濃縮液中多種污染物的去除,但存在二次濃縮液累積的問題.混凝法處理滲濾液濃縮液效果好且較經(jīng)濟(jì),但會產(chǎn)生大量的有機(jī)-無機(jī)復(fù)合型污泥.高級氧化法因其高效、操作簡易,在廢水處理領(lǐng)域有著不可替代的位置,其中臭氧協(xié)同技術(shù)對難降解有機(jī)廢水的處理有著廣闊的應(yīng)用前景.在小試方面的研究,包括利用臭氧/雙氧水體系改善滲濾液濃縮液的可生化性,為后續(xù)的生物法處理提供可能;并比較了單級和兩級串聯(lián)臭氧-生物活性碳技術(shù)深度處理垃圾滲濾液的效果;以及利用臭氧法分別對反滲透和納濾兩種膜濾的濃縮液處理效果進(jìn)行比較研究.在工程應(yīng)用方面,成都市某衛(wèi)生處置場利用臭氧組合技術(shù)處理滲濾液濃縮液,其出水能完全達(dá)到《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889-2008)[7]的要求.臭氧技術(shù)在垃圾滲濾液處理領(lǐng)域的小試研究和工程應(yīng)用較多,但對其中有機(jī)污染物的降解規(guī)律和光譜解析卻鮮有報(bào)道.

       鑒于此,筆者比較了單獨(dú)臭氧和臭氧/雙氧水技術(shù)處理滲濾液濃縮液的異同,考察了雙氧水投量對臭氧利用率的影響,探討了有機(jī)物COD、UV254和色度CN三者去除率的關(guān)系,通過體系氧化還原電位(ORP)、有機(jī)物降解速率、pH 值、總堿度、可生化性和分子量分布變化研究了有機(jī)物的氧化特性及雙氧水在臭氧化體系的增效機(jī)制;在此基礎(chǔ)上,通過紫外-可見光譜、傅立葉紅外光譜以及三維熒光光譜矩陣PARAFAC 模型解析了滲濾液濃縮液中DOM 在臭氧及協(xié)同體系的分子變化,以期為臭氧/雙氧水技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供依據(jù).

結(jié)論

1. 滲濾液濃縮液在臭氧中進(jìn)行反應(yīng)時(shí),隨著時(shí)間的延長,單獨(dú)臭氧與協(xié)同體系的臭氧利用均為下降的趨勢,雙氧水能通過強(qiáng)化產(chǎn)生羥基自由基提升臭氧利用率;各組隨著反應(yīng)時(shí)間的延長,其出水COD、UV254和CN 去除率先升高后趨于平緩,由于臭氧與雙氧水存在協(xié)同機(jī)制,添加一定濃度的雙氧水試劑能顯著提升三項(xiàng)污染物的去除率.

2.  在反應(yīng)時(shí)間由0min延長至30min時(shí),4mL/LH2O2 實(shí)驗(yàn)組總堿度由1982.69mg/L 提升至3902.58mg/L,出水BOD5/COD 值提升至0.43,進(jìn)水中溶解性有機(jī)物分子量M>100kDa、50~100kDa、10~50kDa 和3~10kDa 在臭氧的作用下所占的百分比例也有明顯降低,而1~3kDa 和1<kDa 所占的比例卻大幅升高.而在投加4mL/L的H2O2 后,這進(jìn)一步使得大分子有機(jī)物降低而小分子有機(jī)物的比例增加.

3.  臭氧使得廢水中DOM 逐漸降解,且腐殖質(zhì)中官能團(tuán)如Ar-O 和O-H 等結(jié)構(gòu)減弱或完全消失,說明臭氧與腐殖質(zhì)反應(yīng)較為劇烈.芳香性構(gòu)化程度、分子量和縮合度均逐漸降低,而添加一定濃度雙氧水后,會提高臭氧對苯環(huán)類化合物的降解效果.滲濾液濃縮液中C1(Ex/Em/nm,263/422)為富里酸,組分C2[(245)323/392]源于芘及其烷基衍生物,組分C3[(248、312)359/466]為長波類腐殖質(zhì),其中C1和C3組分能較快的被臭氧降解,而C2組分的去除效果較C1和C3組分較差.

摘自：中國環(huán)境科學(xué) 2017,37(6)：2160~2172

作者：陳煒鳴,張愛平,李 民,蔣國斌,李啟彬

 (1.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,四川 成都611756；2.四川省高校特種廢水處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610068)