过硫酸盐法去除焚烧厂渗滤液反渗透膜进水富里酸研究

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垃圾焚烧厂渗滤液属于新鲜渗滤液并具有有机物浓度高,水质变化较大等特点,为了使该渗滤液的水质达到排放要求,通常采用“预处理+生物处理+深度处理”组合工艺来处理此类渗滤液,其中反渗透技术为普遍采用的深度处理工艺,但反渗透膜污染问题是反渗透技术推广应用的主要限制因素。相关研究表明,焚烧厂渗滤液在反渗透膜进水中富里酸浓度较高,且类富里酸物质又是反渗透膜结垢的主要有机成分之一。基于硫酸根自由基(SO4-·)的高级氧化技术在处理难降解有机污染物方面有很大优势,并且考虑到焚烧厂发电能为电化学活化过硫酸盐法提供一定电能,同时渗滤液反渗透进水中含有的大量离子也能在一定程度上提高反应介质的电导率;而焚烧厂的余热能够为热活化过硫酸盐法提供一定的热源。因此本研究采用电化学协同过硫酸盐体系及热活化过硫酸盐体系来去除反渗透膜进水中的富里酸,也即反渗透膜结垢的主要成分之一,从而为减缓后续的反渗透膜结垢污染,延长膜的使用寿命,为反渗透技术的推广应用提供参考依据。本文以自配富里酸废水(400mg·L-1)为对象,首先考察电化学协同过硫酸盐(EC+PS)体系对富里酸的去除效果及去除机理,在此基础上通过单因素实验考察初始pH(pH0)、PS初始(PS0)浓度、电流密度、极板间距及电解质(NaCl)浓度对该体系处理富里酸废水效果的影响;其次,通过单因素实验考察温度、初始pH(pH0)及PS初始(PS0)浓度对热活化过硫酸盐(PS)体系处理富里酸废水效果的影响,同时考察Cl-对该体系去除富里酸的影响;最后以实际焚烧厂渗滤液反渗透膜进水为对象,通过三维荧光光谱和同步荧光光谱技术考察两种活化过硫酸盐体系对其中富里酸的去除效果。主要结论如下:(1)EC+PS体系对富里酸的去除效果最佳,且氧化去除是富里酸的主要去除途径,EC体系次之,而PS体系对富里酸基本无去除作用。EC+PS体系去除富里酸的机理可能为:体系中的HClO、·OH、SO4-·及S2O82-在阳极表面生成的过渡态的非自由基PS*对富里酸的氧化去除有一定贡献。(2)EC+PS体系中:富里酸去除率随pH0及极板间距的增大而略有降低;随PS0浓度的增加呈现先升后降趋势;增加电流密度,富里酸去除率随之增加;电解质浓度(NaCl)由1g·L-1增至3g·L-1时,富里酸总去除率基本不变。整体而言,PS0浓度、电流密度是EC+PS体系对富里酸去除的主要影响因素。在pH0=7,PS0=9g·L-1,电流密度=30mA·cm-2,极板间距=2cm,电解质浓度=3g·L-1的条件下反应360min后,富里酸的总去除率达95.30%。(3)热活化PS体系中:温度对富里酸的去除影响程度较大,富里酸的去除率随着温度的升高而升高;pH0对富里酸的最终去除率影响不大;PS0浓度对富里酸去除率影响较大。在反应温度为70℃,pH0=7,PS0=9g·L-1的条件下反应360min后,富里酸的去除率达99.55%。而Cl-的存在对富里酸的去除有一定的抑制。(4)两种活化PS体系对实际焚烧厂渗滤液反渗透膜进水中的类富里酸均有非常好的去除效果。经EC+PS体系和热活化PS体系处理后的出水中可见光区及紫外光区类富里酸荧光峰均消失;经EC+PS体系处理后出水中,可见光区和紫外光区类富里酸的去除率分别达98.65%和97.80%;而经热活化PS体系处理后出水中,可见光区和紫外光区类富里酸的去除率分别达98.10%和96.96%。
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