紫外基高级氧化技术深度处理垃圾焚烧厂渗沥液的研究

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垃圾焚烧厂渗沥液作为一种典型的高浓度有机废水,目前国内通常采用以生物处理单元为主体的组合工艺进行处理,但出水中仍含有较高浓度的COD(390-500 mg/L),而且可生化性很差,水中含有腐殖酸和富里酸等难降解大分子有机物。因此,本文以北方某垃圾焚烧厂渗沥液的生物组合工艺处理出水为研究对象,采用紫外基高级氧化技术进行深度处理,研究其深度处理效能和影响因素,探索难降解有机物的氧化降解机理及生物毒性变化。本文首先研究采用紫外/过一硫酸盐(UV/peroxymonosulfate,UV/PMS)组合工艺深度处理垃圾焚烧厂渗沥液。实验结果表明,UV/PMS组合工艺能够高效处理垃圾焚烧厂渗沥液,而且UV和PMS之间存在协同作用。在PMS投量为25 g/gCOD、pH为~9的最适条件下,废水COD在60 min内降解率达到70.60%。分析EPR图谱发现,UV能够活化PMS产生大量的·OH和SO4·-,但由于废水中Cr易与S04·-反应生成·Cl,因此参与氧化降解有机物的自由基为·OH、SO4·-和·C1。然而,废水中HCO3-对SO4·-和·Cl有捕获作用,使有机物的降解速率减慢。通过傅里叶红外、紫外全波长扫描、三维荧光光谱和高效液相色谱等分析测试手段发现,UV/PMS组合工艺几乎能完全降解废水中类富里酸和类腐殖酸类有机物,大分子有机物降解为小分子有机中间产物,使废水的芳香化程度和腐殖化程度大大降低。同时也大大降低废水的生物毒性。另外,UV/PMS组合工艺会生成大量的SO42-,带来二次污染。本文继续采用真空紫外/臭氧(VUV/O3)组合工艺深度处理垃圾焚烧厂渗沥液。实验结果表明:VUV/O3组合工艺能够有效处理垃圾焚烧厂渗沥液,而且VUV和O3在提高BOD5/COD存在协同作用。在O3投量为22.40 mg/(L·min)、pH为~9的最适条件下,废水的BOD5/COD在60 min内从0.16提升至0.73,可生化性大大提高。通过测定气相、液相的臭氧浓度发现,VUV能够促进O3的利用,O3利用率从10%提升至30%。通过分析EPR图谱发现,参与反应的自由基种类包括·OOH,·H和·OH。采用叔丁醇法测定·OH浓度,发现其中·OH的累积浓度从~1 mg/L增加至~68 mg/L。通过傅里叶红外、紫外全波长扫描、三维荧光光谱和高效液相色谱等分析测试手段发现VUV/O3工艺能够有效降解废水中的类富里酸和类腐殖酸类有机物,使废水中的大分子有机物部分降解为小分子的有机中间产物,有效降低废水的芳香化程度和腐殖化程度。另外,废水的生物毒性有所降低。为了进一步提高VUV/O3组合工艺深度处理垃圾焚烧厂渗沥液的降解速率,缩短反应时间,本文采用水热合成法制备了ZnCo2O4催化剂并进行了表征,同时采用VUV/O3/ZnCo2O44组合工艺深度处理垃圾焚烧厂渗沥液。实验结果表明,当O3投量为 22.40 mg/(L·min)、pH 为~9、ZnCo2O4投量为 0.2 g/L时,废水 BOD5/COD 在 30 min内从0.16提升至0.72。通过EPR图谱发现,ZnCo2O4能够催化VUV/O3产生更多的·OH;通过叔丁醇法测定·OH浓度,发现其·OH的累积浓度从~68 mg/L增加至~82 mg/L。同时,相比于单独O3和VUV/O3,VUV/O3/ZnCo2O4能够提高废水中富里酸和腐殖酸的降解速率,更多的将废水中的大分子有机物降解为小分子有机中间产物。另外,在30 min内,该工艺能够有效降低废水的生物毒性。
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