论文部分内容阅读
近年来,生物处理法已经普遍应用于我国垃圾填埋场渗滤液处理,经生物处理后的出水难以进一步生物降解,且多种环境优先控制污染物共存,处理后的渗滤液仍然具有很强的生态毒性。目前,吸附法已经普遍应用于渗滤液生化出水的深度处理。因此,研发低成本、高效、可回用的材料应用于垃圾渗滤液的深度处理是理想的解决方案,在满足重大环境需求的同时实现资源的循环利用。本课题针对垃圾渗滤液生化尾水的特性,利用Ca-Al-LDH层状化合物共沉淀形成的原理,探讨了直接投加Ca-Al-LDH化合物为主导相的混凝吸附材料,及以钙铝材料AC和Ca(OH)2为原料低成本合成Ca-Al-LDH的可行性,并将其应用于渗滤液尾水的深度净化处理过程。通过对比实验及UV254、EEM、傅里叶红外等测试手段,探索Ca-Al-LDH化合物处理渗滤液生化尾水的效果和机制,得到如下主要结论:(1)Ca-Al-Cl-LDH化合物可以有效地去除掉渗滤液生化尾水中的有机物,其中对于COD、UV254及TOC的最大去除率分别达到了57.67%、70.46%和63.97%;当投加量小于10g/L时,Ca-Al-Cl-LDH在渗滤液中完全溶解以CaCO3的形式存在,当投加量大于10g/L时,固体产物以Ca-Al-LDH为主。通过UV254、EEM和GC-MS等表征,Ca-Al-LDH的形成有利于水中有机物的去除,尤其是溶解性的芳香族化合物,如类富里酸类和类腐殖酸类物质的去除,且其对于小分子量的含有羧基较多的类富里酸类有机物有一定的选择性去除作用。(2)直接投加Ca-Al-Cl-LDH对渗滤液含氮化合物其去除效果较弱,NO3-N、NO2-N和NH3-N的最大去除率分别为42.58%、20%及35.08%,而TN的最大去除率为37.95%。其中对于氨氮的去除部分原因是由于随着Ca-Al-Cl-LDH的投加,渗滤液pH值的增大而使氨氮得以去除。此外,Ca-Al-Cl-LDH材料对于的氨氮可能存在一定的吸附作用,而使得更多的氨氮得以有效地去除。(3)在渗滤液生化尾水中利用一定量的CaCl2和AlCl3·6H2O原位合成Ca-Al-LDH具有可行性,而且同时可降低渗滤液尾水中60%的COD浓度;考虑产业化的应用需求,应用工业产品钙铝材料AC与Ca(OH)2质量比为3:1的混合物对渗滤液尾水进行处理,当钙铝材料AC投加量大于5g/L时,可调理形成LDH化合物。因此,利用廉价钙铝材料AC在渗滤液尾水中可以合成极具应用潜力的LDH。(4)利用钙铝材料AC和Ca(OH)2处理渗滤液尾水,随着体系中Ca-Al-LDH的产生,对其中UV254、COD及TOC的最大去除率分别达到了85.81%、73.85%和74.71%,且此时渗滤液中COD的含量为100mg/L,基本达到了渗滤液的排放标准。且原位合成Ca-Al-LDH的去除效果总体优于直接投加Ca-Al-Cl-LDH的去除效果,当投加量较小时,其对TOC和UV254的去除效果也较好,这可能是在原位合成的过程中其对有机物的吸附夹带作用更强,加之AC的混凝、表面吸附及水化作用造成的。(5)利用钙铝材料AC和Ca(OH)2原位合成Ca-Al-LDH对渗滤液尾水中的有机物去除效果表明,其对类富里酸类及类腐殖酸类有机物的有明显的去除效果。尤其是对于小分子量的且含有羧基较多的类富里酸类的去除,其具有一定的选择性去除作用。其对渗滤液尾水中的无机离子变化与直接投加Ca-Al-Cl-LDH的情况不同,钙铝材料AC与Ca(OH)2原位合成Ca-Al-LDH时,渗滤液中的Cl-、Al3+及Ca2+最终浓度都有明显的降低,无机金属离子及阴离子都得到了有效地利用。(6)通过对比实验分析可知,当固体产物中形成Ca-Al-LDH时,其对渗滤液中的有机物去除效果明显大于未形成Ca-Al-LDH的其它试剂对于渗滤液的处理效果,即Ca-Al-LDH的形成有利于渗滤液中有机物的去除,尤其是对小分子量且含羧基较多的的类富里酸类物质的去除,对其有一定的选择性去除作用。且Ca-Al-LDH对于渗滤液中有机物的去除,主要是由于有机物与表面官能团的配位反应,与LDH表面或者层间的阴离子交换作用及产生的CaCO3的混凝吸附共同作用。(7)对于固体产物的超声脱附后有机物的研究表明,LDH对于烃类、醇类及芳香族化合物的去除作用主要是由于Ca-Al-LDH的表面吸附作用;而对于固体产物的傅里叶红外光谱结果表明,Ca-Al-LDH的形成有利于渗滤液尾水中的芳香族化合物、醇类物质的去除,而其他条件下对有机物的去除效果相对较弱。