混凝—高级氧化处理垃圾渗滤液NF/RO浓缩液性能研究

来源 :江南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:young1592
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垃圾渗滤液生化出水往往难以达到排放标准要求,需要采用纳滤(NF)和反渗透(RO)技术进行进一步处理。由此,会产生20%-30%含大量无机离子和溶解性有机物(DOM)的垃圾渗滤液纳滤浓缩液(LLNC)和反渗透浓缩液(LLRC)。以往,人们常采用回灌方法进行处理,但是这种方法会带来渗滤液中盐分的积累而影响渗滤液的生化处理效率。因此,寻找一种合适的渗滤液浓缩液处理处置技术成为当前亟需解决的难题。基于此,本研究首先从分析LLNC和LLRC的水质特征出发,为该废水处理方法选择提供基础资料。然后,采用混凝方法对该浓缩液进行处理,评估了传统的Fe Cl3和Al Cl3混凝剂对LLNC和LLRC中有机物的混凝去除性能;在此基础上,采用吸附处理以进一步去除该混凝出水中的有机物,并对混凝及吸附过程中有机物的去除机理进行分析。为提高浓缩液中有机物的混凝去除效率,选择新型混凝剂ZrCl4对LLNC和LLRC进行混凝处理,并对其性能进行评价。最后,在ZrCl4混凝的基础上,采用UV/SPC高级氧化体系对混凝出水进行进一步的处理,实现其中DOM的深度去除,与此同时实现结垢性离子的去除。主要研究结论如下:(1)系统分析了LLNC和LLRC的水质特征,两种浓缩液具有盐度高、色度高、有机物含量高且难降解的特点。LLNC和LLRC中有机物主要为小分子有机物,而且主要为疏水性有机物。小分子有机物在LLRC中有机物的占比明显高于LLNC。(2)混凝处理能实现LLNC和LLRC中DOM的高效去除,且铁盐混凝剂的性能明显优于铝盐,并确定Fe Cl3为最优的混凝剂。Fe Cl3混凝处理LLNC和LLRC过程中,最佳初始p H均为6.0,最佳混凝剂投加量分别为3.0 m M和4.0 m M,此时两种浓缩液中TOC的去除率分别达到59.62%和60.92%。助凝剂对LLNC和LLRC的混凝效果影响均不大。混凝去除的主要是LLNC和LLRC中的疏水性大分子有机物,残留在混凝出水中有机物主要为疏水性小分子有机物。采用煤基粉末活性炭(PAC)吸附可以进一步去除混凝出水中这些小分子有机物,而且在酸性条件下吸附去除效果较好。在粉末活性炭最佳投加量分别为2.0 g/L和0.5 g/L的条件下,LLNC及LLRC混凝出水中TOC去除率分别达到了88.02%和84.06%。活性炭吸附去除的也主要是溶液中疏水性有机物,特别是小分子有机物。因此,采用混凝-吸附组合工艺能够实现垃圾渗滤液浓缩液中有机物的高效去除,而且针对不同分子量有机物的去除,该工艺实现了混凝与吸附作用的优势互补。(3)选择新型混凝剂ZrCl4对LLNC和LLRC进行混凝处理,确定了ZrCl4混凝处理的最佳条件,即在ZrCl4投加量为5.0 m M,初始p H为6.0,不添加助凝剂,此时,LLNC和LLRC中TOC去除率分别达到73.30%和74.16%,其TOC去除效果明显优于传统的Fe Cl3和Al Cl3混凝剂。ZrCl4混凝过程去除的主要是浓缩液中的疏水性有机物,而且,相较于传统Al Cl3和Fe Cl3混凝剂,ZrCl4混凝剂的优势不仅在于其对大分子和中分子有机物具有更高的去除效率,更重要的是其对浓缩液中小分子有机物表现出了相对更好的去除效率。这主要是因为ZrCl4絮体具有更高的Zeta电位和更强的电中和能力,而且ZrCl4形成的絮体尺寸更大,具备更强的有机物吸附能力;同时,在最佳混凝条件下,ZrCl4水解产物所带正电荷最多,电中和能力最强;因而ZrCl4对DOM的混凝去除效果最好。此外,LLNC的ZrCl4混凝体系中金属残留量远低于Fe Cl3和Al Cl3,仅为所投加Zr量的2.11%。ZrCl4混凝污泥经再生处理并循环利用三次后,回收的Zr混凝剂对LLNC中TOC的去除效果仅下降2.73%,证实了锆混凝污泥再生循环利用的可行性。(4)UV/SPC体系可用作渗滤液浓缩液混凝出水的深度处理,以进一步去除其中的有机物。在SPC最佳投加量为20.0 m M条件下,UV/SPC体系对LLNC和LLRC混凝出水中TOC的去除率分别达到了65.18%和28.13%。在UV/SPC体系中,溶液初始p H及SO42-含量变化对有机物的去除效果无明显影响,而Cl-浓度升高时则表现出明显的抑制作用。而且,受Cl-含量的影响,在相同氧化条件下,UV/SPC对LLNC混凝出水中有机物去除效果明显优于LLRC混凝出水。经UV/SPC体系氧化处理后,LLNC和LLRC中的富里酸类难降解有机物实现完全分解去除;浓缩液混凝出水中残留的疏水性小分子有机物,部分被氧化分解矿化,部分被氧化转化为更小的亲水性小分子有机物,最终出水中有机物全部为小分子有机物,而且其亲水性明显提高。在UV/SPC高级氧化体系中,存在·OH、CO3˙ ̄和O2˙ ̄等活性自由基,并且·OH在氧化过程中发挥主导作用。此外,UV/SPC体系可以实现渗滤液中的结垢性离子的有效去除。在SPC投加量为20.0 m M条件下,LLNC和LLRC中Ca2+的去除率分别达到90.17%和86.9%,Mg2+离子的去除率分别达到96.7%和97.7%,有效解决渗滤液浓缩液混凝出水后续脱盐处理过程中可能存在的结垢问题。
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