超声活化过氧化氢及过硫酸盐在垃圾渗滤液处理中的应用研究

超声活化过氧化氢及过硫酸盐在垃圾渗滤液处理中的应用研究

【摘要】： 随着人口的增长和社会的不断发展,垃圾的数量和复杂程度都在不断增长,垃圾处理中不可避免地会有垃圾渗滤液的产生,作为一种高浓度难降解有机废水,如垃圾渗滤液得不到妥善处置,对环境的危害巨大。目前垃圾渗滤液尤其是老龄渗滤液,可生化性低,传统的生化工艺已经难以满足其处理要求,开发高效、绿色、经济的垃圾渗滤液处理技术迫在眉睫。本文利用超声波活化过氧化氢和过硫酸盐氧化老龄垃圾渗滤液,考察基于超声的高级氧化技术在垃圾渗滤液处理中的影响因素,探究这一方法在实际应用中所面临的挑战。首先,本文采用单独超声处理垃圾渗滤液,处理时间为4h,以COD_(Cr)、UV_(254)、色度以及氨氮作为渗滤液处理前后变化的指标,考察了温度、超声功率和pH对渗滤液处理的影响。结果表明,在本文实验条件下,超声功率和pH对单独超声处理渗滤液无显著影响,而温度的升高可以促进超声与渗滤液的反应,从紫外光谱叠加曲线来看,单独超声可以有效改变渗滤液组分,但其氧化效果并不明显,单独超声并不适宜直接用于渗滤液的氧化。然后,本文利用超声/过氧化氢体系处理渗滤液,以COD_(Cr)、UV_(254)、色度以及氨氮作为渗滤液处理前后变化的指标,考察了温度、过氧化氢投加量和pH对渗滤液处理的影响。结果表明,温度对于单独过氧化氢处理渗滤液的影响不显著,而对超声/过氧化氢处理渗滤液有较大影响,温度的升高可增大各污染物的去除效率,但由于温度升高会促进过氧化氢的分解,导致可用于氧化的过氧化氢量大幅度降低,从而在较长的反应时间内,温度越高,渗滤液中UV_(254)、COD_(Cr)和色度的去除量越小。而超声/过氧化氢体系中氨氮在较高温度下可以被快速去除,温度越高,氨氮的去除率越高;在超声/过氧化氢体系中,加大过氧化氢投加量可有效提升体系对各指标的去除效果,但在达到一定投加量后,去除率的增长逐渐减缓;渗滤液初始pH越高,越有利于超声/过氧化氢体系中UV_(254)、NH_3-N、色度以及COD_(Cr)的去除;从叠加紫外吸收光谱以及各指标去除率对比来看,超声对过氧化氢在渗滤液中的氧化确有促进作用,但效果并不突出。最后,采用超声/过硫酸盐体系处理垃圾渗滤液,以COD_(Cr)、UV_(254)、色度以及氨氮作为渗滤液处理前后变化的指标,考察了温度、过氧化氢投加量和pH对渗滤液处理的影响。结果表明,超声在较低温度下并不能有效活化过硫酸盐处理渗滤液,而在较高温度下,超声对过硫酸盐活化效果明显;温度对于超声/过硫酸盐体系中氨氮的去除并无显著影响,超声/过硫酸盐体系对于氨氮的去除表现不佳;超声/过硫酸盐体系在酸性条件下表现出更好的有机物降解效果,而碱性条件更利于渗滤液中氨氮的去除;各指标去除率随着过硫酸盐投加量的增加而增大,但不论投加量大小,过硫酸钠在反应液中均有残留,过硫酸钠的利用效率可能是限制其氧化能力的主要因素。通过各个体系的对比可以发现,超声/过氧化氢体系与超声/过硫酸盐体系在针对不同的污染物指标时各有优势,超声/过氧化氢体系在高温条件下可快速去除渗滤液中氨氮,而超声/过硫酸盐体系对于氨氮的去除整体表现不佳;超声/过氧化氢体系在碱性条件下各指标去除率更高,而超声/过硫酸盐体系在酸性条件下表现更佳;超声有显著的加快反应进程的作用,有利于过硫酸盐的利用,而对于过氧化氢来说,超声有造成其过快分解为H_2O和O_2的风险。超声/过氧化氢/过硫酸盐联用时三者之间并无明显的促进作用而试剂用量较大,不具备经济优势。

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018

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