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混凝和Fenton工艺深度处理渗滤液时反应条化优化和DOM分析

作　者: 张静
导　师: 赵庆良
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 垃圾渗滤液溶解性有机物分子量相对紫外吸光度荧光光谱分析红外光谱分析
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

垃圾渗滤液水质复杂,难于处理,其中主要是由于垃圾渗滤液中含有较高的溶解性有机物(DOM)。DOM的组成和特征可以影响到渗滤液处理工艺的选择。为了更有效地去除垃圾渗滤液中DOM,本文选用混凝法和Fenton法两种典型的渗滤液深度处理工艺,对渗滤液SBR出水进行处理,利用非离子吸附树脂将混凝和Fenton的进出水分别进行DOM分级,确定了不同组分的难易去除程度,通过荧光光谱和红外光谱确定了混凝和Fenton反应过程中不同组分的去除特性和结构变化规律。首先,通过单因子实验确定混凝工艺在投加0.772 mmol/L的聚合三氯化铁(PFC)(以Fe计)时,SBR出水pH=8.89的情况下,DOC的去除率为67.21%。Fenton工艺在H2O2的投加量为1.2 mL/L,Fe2+的投加量为6.44 mmol/L,pH为3.5,反应时间30 min时,DOC去除效果可以达到64%。此时,两种工艺出水的COD均小于100 mg/L,符合“生活垃圾填埋场污染控制标准(GB 16889-2008)”规定的一级排放限值。可以看出,混凝工艺比Fenton工艺的药剂投加量少,从而产生的沉淀量也少。因而,混凝工艺在深度处理中的经济成本和环境效益均优于Fenton工艺。在混凝过程中大分子有机物去除效果较好,主要是由于混凝工艺更容易通过吸附、拦截和网捕机制去除水中物质。在Fenton过程中,小分子烃类物质去除的较好,因此反应终止时Fenton出水的分子量有明显增大的趋势。混凝法对于各个组分的去除率从大到小依次为:HPO-N(83.47%),TPI-A(78.55%),HPO-A(72.22%),TPI-N(60.89%),HPI(0.49%);Fenton法对于各个组分的去除率从大到小依次为:HPO-N(84.78%),TPI-A(73.99%),TPI-N(67.57%),HPO-A(60.43%),HPI(17.10%)。HPO-A发射荧光的强度最大,远远高于其他组分,而HPO-A的SUVA也比其他几个组分大,说明其内部含有的芳香性组分较多,主要是腐殖酸和富里酸。HPI则主要是亲水性物质组成,并不属于腐殖质的范畴,主要是糖、氨基酸等的混合物,多为脂肪烃类物质。HPO-N和TPI-N两个组分的荧光物质主要是由芳香性蛋白质组成,并且具有较高的分子量。通过红外光谱的分析,可以得知HPO-A和TPI-A中有明显的羧酸基团的吸收峰。HPO-N和TPI-N则主要是脂肪烃的吸收峰,说明虽然HPO-N和TPI-N含有一定的芳香性蛋白质,但是其内部仍然是烃类物质占绝大部分,因为含有酰胺类震动峰,说明HPO-N和TPI-N是微生物体降解得到的糖蛋白等产物。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-23
  1.1 课题背景  10-13
  1.2 渗滤液中 DOM 的特点及其对环境的影响  13-14
    1.2.1 渗滤液中 DOM 的特点  13
    1.2.2 DOM 对环境的影响  13-14
  1.3 主要处理工艺的研究和应用现状  14-20
    1.3.1 常规生物处理法  15
    1.3.2 物理化学处理法  15-18
    1.3.3 回灌处理技术  18-19
    1.3.4 土地处理法  19-20
  1.4 目前主要的处理工艺存在的问题  20-21
  1.5 课题研究的内容、目的和意义  21-23
    1.5.1 课题研究的内容  21
    1.5.2 技术路线  21
    1.5.3 课题的目的和意义  21-23
第2章实验材料与方法  23-29
  2.1 SBR 的运行及进出水水质情况  23-24
  2.2 混凝条件优化的实验方法  24-25
  2.3 Fenton 条件优化的实验方法  25
  2.4 溶解性有机物分级程序  25-26
  2.5 分析方法  26-29
    2.5.1 常规指标的分析方法  26-27
    2.5.2 分子量的测定  27
    2.5.3 相对紫外吸光度值(SUVA)测定  27
    2.5.4 三维荧光光谱的测定  27-28
    2.5.5 傅立叶红外光谱的测定  28-29
第3章混凝和 Fenton 工艺条件优化  29-38
  3.1 混凝工艺反应条化的优化  29-32
    3.1.1 混凝剂的确定  29-31
    3.1.2 pH 对混凝的影响  31-32
  3.2 Fenton 工艺反应条件的优化  32-36
    3.2.1 H2O2 与 Fe2+配比的确定  32-33
    3.2.2 Fenton 试剂投加量的确定  33-34
    3.2.3 pH 的确定  34-35
    3.2.4 反应时间的确定  35-36
  3.3 渗滤液处理成本分析  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章混凝和 Fenton 工艺前后 DOM 分析  38-56
  4.1 混凝和 Fenton 工艺前后各组分 DOC 变化  38-40
  4.2 混凝和 Fenton 工艺前后各组分分子量变化  40-42
  4.3 混凝和 Fenton 前后各组分 SUVA254 变化  42-43
  4.4 Fenton 和混凝反应前后各组分荧光分析  43-52
    4.4.1 未分级原水的荧光分析  43
    4.4.2 HPO-A 的荧光分析  43-46
    4.4.3 HPO-N 的荧光分析  46
    4.4.4 TPI-A 的荧光分析  46-48
    4.4.5 TPI-N 的荧光分析  48-49
    4.4.6 HPI 的荧光分析  49-52
  4.5 混凝和 Fenton 前后各组分红外分析  52-55
  4.6 本章小结  55-56
结论与展望  56-58
参考文献  58-64
攻读学位期间发表的学术论文  64-66
致谢  66

混凝和Fenton工艺深度处理渗滤液时反应条化优化和DOM分析

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