絮凝-O3/MNBs耦合工艺处理垃圾渗滤液浓缩液

作     者：温朝荣 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵晴

授予年度：2024年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：絮凝 臭氧 微纳米气泡 垃圾渗滤液浓缩液 

摘      要：垃圾渗滤液浓缩液是垃圾渗滤液经膜法和蒸发法等工艺处理后产生的废液,是一种公认的难处理废液。垃圾渗滤液浓缩液有机物浓度极高,可生化性差,对水环境危害极大,合理处置垃圾渗滤液浓缩液具有重要意义。垃圾渗滤液浓缩液的常规处理工艺总存在各自的缺陷:絮凝工艺处理效率不高、焚烧处理和蒸发技术会产生更高浓度的浓缩液、高级氧化法存在能耗高及催化剂易失活等问题。因此,探寻一种更为高效的工艺尤为重要。近年来,微纳米气泡因自身的固有特性受到水处理行业重视并在实际应用中取得成效,其中,臭氧/微纳米气泡（O3/micro-/nano-bubbles,O3/MNBs）工艺处理常规废水的效能远高于单独臭氧工艺,是一种能够高效处理废水的工艺。但由于垃圾渗滤液浓缩液负荷过高,单独使用O3/MNBs工艺处理效果可能不理想。增加预处理工艺,可有效提高该工艺的处理效率。因此,本研究尝试采用絮凝-O3/MNBs耦合工艺处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液（landfill leachate nanofiltration concentrate,NC）和垃圾渗滤液机械蒸发再压缩浓缩液（mechanical vapour recompression concentrate,MC）,旨在探寻一种高效处置浓缩液的工艺。 本研究选取絮凝时间、絮凝剂投加量和絮凝转速为絮凝工艺的主要影响因素,采用单因素实验法调节各实验参数以实现絮凝工艺最佳处理效果。NC在絮凝时间40 min,聚合硫酸铁（Polymerized ferrous sulfate,PFS）投加量10 g/L,絮凝转速300 rpm/min的条件下实现最大去除率。NC的色度、UV254和COD去除率分别为79.79%、59.19%和73.25%,B/C从0.09增至0.22,生物毒性从92.44%降至50.57%。MC在絮凝时间40 min,PFS投加量25 g/L,絮凝转速300 rpm/min的条件下实现最大去除率。MC的色度、UV254和COD去除率分别为45.00%、63.73%和49.74%,B/C从0.25增至0.43,生物毒性从100.00%降至95.60%。结果表明,采用絮凝工艺处理NC和MC,去除部分COD污染物,为后续O3/MNBs工艺降低了负荷。 O3/MNBs工艺选取O3进气量、初始p H和反应温度为关建影响因素,采用单因素实验法调节各实验参数以实现O3/MNBs工艺最佳处理效果。NC在O3进气量400 m L/min、初始p H=11、反应温度30℃的条件下处理200 min可实现最佳处理效果。NC的色度、UV254和COD去除率分别为100.00%、80.83%和38.93%,B/C从0.22增至0.62,生物毒性从50.57%降至20.26%,复杂有机物大量去除。MC在O3进气量400 m L/min、初始p H=9、反应温度30℃的条件下处理300 min可实现最佳处理效果。MC的色度、UV254和COD去除率分别为97.10%、83.17%和52.34%,B/C从0.43增至0.62,生物毒性从44.86%降至35.24%,复杂有机物大量去除。结果表明,O3/MNBs工艺在碱性条件下可以去除大量污染物并生成小分子物质,有效改善浓缩液难以生物降解的问题。 在深入了解O3/MNBs工艺去除有机物机理的过程中,本研究发现微纳米气泡因粒径尺寸小和停留时间长的特点提高了O3在溶液中的溶解度,强化O3/MNBs工艺处理效果。同时,通过电子顺磁共振技术确定了羟基自由基和单线态氧活性物种的存在,并能够高效去除污染物的物质。本研究将絮凝耦合O3/MNBs工艺用于处理NC和MC,取得了良好的处理效果,为将来絮凝耦合O3/MNBs工艺应用于实际工程中提供科学依据和数据支持。