中压紫外活化过硫酸盐处理垃圾渗沥液的优化研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nm76181156
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垃圾焚烧厂渗沥液污染物浓度高、组成复杂,并且含大量难降解有机物,在现有处理工艺中,“预处理+生物处理+膜工艺”工艺应用得最为广泛,但是膜工艺的处理成本高、膜污染问题严重,并且会形成非常难处理的渗沥液浓缩液,因此很多学者都开始利用具有强氧化性能的高级氧化技术来处理渗沥液。基于这种背景,选用了基于硫酸根自由基的高级氧化技术来处理垃圾渗沥液。并且,考虑到课题组前期的实验结果以及中压紫外光的活化能力强、不产生二次污染、占地小等优点,选择以中压紫外光为基础的过硫酸盐活化条件,用以研究中压紫外活化过硫酸盐体系(M-UV/PDS)对垃圾渗沥液的处理特性,再与其他活化方式的相联合,以期进一步提高体系的处理效果。首先研究了M-UV/PDS体系对组分相同、污染物浓度不同的垃圾渗沥液的处理效果,包括高、中、低三种污染物浓度渗沥液,以CODcr含量来划分(1200±100mg/L、600±100mg/L、300±100mg/L)。经过实验发现,三种原水浓度下体系的最优PDS投加量分别为20g/L、10g/L、5g/L,且溶液的初始pH值对处理效果的影响都不显著,在最优反应条件下反应180min,不同原水浓度反应体系(高、中、低)的CODcr去除率分别为75.06%、94.93%、98.72%,TOC去除率分别为70.54%、95.94%、99.02%,色度去除率分别为93.68%、100%、100%。实验结果还表明,M-UV/PDS体系对污染物组分相同、浓度不同垃圾渗沥液的降解规律是一致的,且反应过程中过硫酸盐和污染物消耗比例几乎是相同的,因此认为该体系中发生的反应是以中压紫外为催化剂、过硫酸盐为氧化剂、污染物为还原剂的氧化还原反应。为强化M-UV/PDS体系的处理效果,研究了八种不同金属阳离子对该反应体系的影响,包括Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+、Mn2+、Ag+、Fe3+、Fe2+,实验发现不同的金属阳离子对体系的影响不同,其中Cu2+促进作用最显著,且不同浓度的Cu2+对反应体系都有一定的促进作用,Cu2+/M-UV/PDS体系在Cu2+浓度为5mmol/L、PDS投加量为20g/L的情况下,处理高污染物浓度垃圾渗沥液180min后的CODcr、TOC、色度去除率可分别达到85.12%、80.27%和99.30%。然后也研究了颗粒活性炭(GAC)对M-UV/PDS体系的影响,最终发现GAC的加入也能提高体系的处理效果,当GAC、PDS投加量分别均为20g/L时,GAC/M-UV/PDS体系反应180min后的CODcr、TOC、色度去除率可以达到85.43%、83.55%和100%。为进一步提高M-UV/PDS体系的处理效果,采用浸渍法成功制备出了铜改性活性炭材料(Cu-GAC),并结合单因素实验和正交实验找出Cu-GAC/M-UV/PDS体系的最优反应条件:Cu-GAC和PDS投加量分别取20g/L和25g/L、反应180min,在此条件下处理高浓度垃圾渗沥液,最终CODcr、TOC、色度的去除率分别为91.83%、93.67%和100%,通过与M-UV、Cu-GAC、Cu-GAC/M-UV、Cu-GAC/PDS、M-UV/PDS、GAC/M-UV/PDS六种反应体系进行对比,可以看出Cu-GAC/M-UV/PDS体系在处理效果上具有明显优势,并且在重复使用Cu-GAC三次的条件下,该体系依然能够保持处理效果几乎不下降,Cu-GAC显示出较好的稳定性。为解决Cu-GAC/M-UV/PDS体系反应过程中Cu2+析出的问题,初步尝试利用活性炭吸附和中和沉淀两种方法对体系处理出水进行处理,实验表明中和沉淀法对Cu2+的去除效果可以达到92.45%。
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