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物和鹽分的去除,導(dǎo)致回灌后滲濾液中有機污染物的累積.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-無機復(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,但對其中有機污染物的降解規(guī)律和光譜解析卻鮮有報道.

       鑒于此,筆者比較了單獨臭氧和臭氧/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物的氧化特性及雙氧水在臭氧化體系的增效機制;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,隨著時間的延長,單獨臭氧與協(xié)同體系的臭氧利用均為下降的趨勢,雙氧水能通過強化產(chǎn)生羥基自由基提升臭氧利用率;各組隨著反應(yīng)時間的延長,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)同機制,添加一定濃度的雙氧水試劑能顯著提升三項污染物的去除率.

2.  在反應(yīng)時間由0min延長至30min時,4mL/LH2O2 實驗組總堿度由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物降低而小分子有機物的比例增加.

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實驗室,四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,四川 成都 610068)