臭氧氧化反渗透浓缩垃圾渗滤液动力学

第*’卷第(期’(年(月环!!境!!科!!学+,-./0,1+,23456.+,6+-7;B*’$,7B(0C9B$’(臭氧氧化反渗透浓缩垃圾渗滤液动力学郑可$周少奇!$沙爽$杨梅梅华南理工大学环境科学与工程学院$广州!)(((%#摘要!采用臭氧氧化法处理经反渗透膜处理后的浓缩垃圾渗滤液$并建立了氧化降解反应动力学模型B结果表明$氧化降解初始反应速率主要与初始N[(臭氧投量(反应温度和初始60_有关B在N[&‘($温度*(s$臭氧投量)‘(’UO:$反应时间#(FA8的条件下$反渗透浓缩渗滤液的60_去除率达到%$‘%i’并且在N[为’‘(a&‘($臭氧投量为’‘)*a%‘#(UO:$反应温度为’&*a*’*]$调节浓缩液60_为#*EaE(*$FUO4的范围内$OGm‘E*t(E\,F7;b$臭氧氧化降解浓缩液过程符合表观动力学模型$且模型值与实际值吻合良好D’为(‘#%#a(‘##%#B关键词!渗滤液’臭氧’氧化’动力学’反渗透中图分类号!^$(*‘!文献标识码!3!文章编号!(’)(D**(’(#(D’#%%D()收稿日期#’((D’D(’’修订日期#’(D(D’(基金项目#广州市重大科技项目’((&_4T’(&()((#作者简介#郑可#&$a#$男$硕士研究生$主要研究方向为水污染控制$+DFGA;!@GM78gIK’%BC7F!通讯联系人$+DFGA;!R@Mdg:7KMC9B@?BC85%9&E*E)’+(A’(%)’7,+1Cd+(%CH’*E)’+(+([E(*1’44[%E70E)%X%a%7)%*3IXCD&%E)6%()Z[+,Y]@$Z[0W5:G7DdA$5[35:G8U$X3,Y1@ADF@A67;;@U@7R+8SAL78F@89G;5CA@8C@G8?+8UA8@@LA8U$579:6:A8GW8AS@LMA97R2@C:87;7U$YG8Ug:7)(((%$6:A8G#3,)&E7)!2:AMM9?IA8@9ACG;;A8S@M9AUG9@?;G8?RA;;;@GC:G9@L@H@C9@?QL@S@LM@7MF7MAM/0#7JA?G9A78?@ULG?G9A78Q7g78G9A78BA8A9AG;N[$7g78@?7MGU@$9@FN@LG9L@G8?A8A9AG;60_:G?MAU8ARACG89AFNGC9789:@7JA?G9A78LG9@B2:@L@M;9M?@F78M9LG9@?9:G9R7L9:@L@F7SG;@RRACA@8CA@M7R60_%$‘%i8?@L9:@C78?A9A78M7R&‘(N[$)‘(’UO:7g78@?7MGU@$*(*]9@FN@LG9L@B2:@@FNALACG;IA8@9AC@dG9A787R7g78G9A78?@ULG?G9A78R7L;G8?RA;;;@GC:G9@8?@L9:@C78?A9A78M7R’‘(D&‘(N[$’‘)*D%‘#(UO:7g78@?7MGU@$#*EDE(*$FUO4A8A9AG;60_$’&*D*’*]9@FN@LG9L@RA99@?P@;;PA9:9:@@JN@LAF@89G;?G9GD’(‘#%#D(‘##%#$PA9:;7PGC9ASG9A78@8@LUOGm‘E*t(E\,F7;bBA%IJ+&*,!;G8?RA;;;@GC:G9@’7g78@’7JA?G9A78’IA8@9ACM’L@S@LM@7MF7MAM!!近些年来$高级氧化法被认为是处理难生化处理废水最有效的手段之一$其中臭氧氧化法作为一种新型的能有效处理难生化处理废水的高级氧化技术$常用于去除废水的色度和难降解有机物)a$*B臭氧分子溶于水能够发生自分解反应$在水中生成氧化性极强的羟基自由基,0[#$,0[能够快速打破大分子难降解有机物的分子结构$使其可生化性能提高或直接将其矿化成60’和水)&a*B垃圾渗滤液在经过生化处理$再经膜处理最终经反渗透或纳滤处理#之后的出水虽然水质良好)’aE*$但是经膜处理的截留浓缩液的60_和有机物含量很高$且含有极高浓度的腐殖酸类物质$生化性能极低$难以生化处理’由此$近几年来成为垃圾渗滤液处理中的难点与热点问题)’$)a&*B由于浓缩渗滤液难以处理$目前国内外多采取回灌至填埋场的方法对其进行处理)#$’(*$采用高级氧化法特别是臭氧氧化法进行处理目前还鲜见报道B所以本研究通过分析臭氧氧化法处理浓缩液的主要影响因素$并通过拟合实验数据$建立臭氧氧化的动力学模型$以期为臭氧氧化技术的应用于处理反渗透垃圾浓缩液提供理论参考BKL材料与方法KBK!浓缩渗滤液实验水样取自广州市某卫生填埋场经W35T(5T/(连续微滤系统61=#和反渗透/0#联合处理后$反渗透膜/0#截留的浓缩渗滤液以下简称浓缩液#B浓缩液水质特性见表$T0_)O60_值低于(‘($属难降解高浓度有机废水$其中$浓缩液中腐殖酸类物质占溶解性有机碳的)‘$iBKOM!实验方法采用恒温水浴[[D)($上海精风#控制反应所需温度’浓缩液原液60_为E(*$FUO4$采用蒸馏水稀释至’#(*(#&#(#*EFUO4进行不同浓度下的实验’用硫酸(氢氧化钠调节浓缩液N[B在一定温度下$取调节好的浓缩液’)(F4置于(期郑可等!臭氧氧化反渗透浓缩垃圾渗滤液动力学!!表KL反渗透浓缩渗滤液出水水质特性2GQ;@!6:GLGC9@LAM9ACM7RC78C@89LG9@?;@GC:G9@L@H@C9@?RL7F/0项目数值项目数值项目数值60_OFU,4bE(*$颜色棕黑色=@OFU,4b%‘’%T0_)OFU,4b*’‘)色度O倍’(((18OFU,4b(‘**_06OFU,4b’)&*电导率OF5,CFb*#‘’6OFU,4b(‘([5OFU,4b**$‘EN[$‘&,AOFU,4b(‘)()((F4密闭容器中$以纯氧为气源$将臭氧发生机0ZD)Y$广州三晟#生成的臭氧通入浓缩液$过剩臭氧采用].溶液吸收B曝气到达预定时间后取样置于)(s水浴去除残余0*$取出待冷却至室温后进行分析测定BKON!分析方法臭氧浓度采用碘量法测定’N[采用酸碱度计测定N[5D’)6$上海精科#’采用重铬酸钾滴定法测定浓缩液的60_’采用原子吸收分光光度仪ZD’((($日本日立#测定金属离子浓度’电导率采用电导率仪测定__5D3$上海雷磁#BML结果与讨论MOK!臭氧氧化降解浓缩液反应动力学模型的建立臭氧氧化法降解是一个十分复杂的过程$氧化过程包括臭氧分子直接氧化以及溶于水生成羟基自由基,0[#的自由基氧化过程)($’$’’*$而且本课题!!组的先期研究表明$浓缩液成分复杂$含有大量的胡敏酸(富里酸以及亲水性小分子有机物等)&$’**B本研究通过对初始60_(臭氧投量(初始N[(体系温度对体系浓度60_#D时间#关系的影响$且多数研究表明通过三次多项式Y=:A4WA4’W’A4*W*#能够较好地拟合体系浓度和反应时间的关系)’*$’E*B由于本实验重现性良好$故采用多次实验数据平均值通过0LAUA8&‘(软件建立多项式回归模型$从而建立臭氧氧化降解浓缩液的反应动力学模型见表’#BMOM!初始N[的影响在臭氧投量为)‘(’UO:(反应温度为*(*](初始60_浓度为E(*$FUO4的条件下$初始N[对臭氧氧化降解浓缩液效果的影响见图B初始N[对臭氧氧化降解浓缩液起到十分明显的影响$0[b是0*分子溶于水产生,0[的一种引发物))$’)$’%*B在酸性条件下$0[b浓度非常低难以激发0*生成大量的表ML不同实验条件下对初始反应速率的影响2GQ;@’!+RR@C97RSGLA7M7N@LG9A8UC78?A9A78M78A8A9AG;LG9@Q7g78G9A78序号初始N[0*投量OU,:b60_(OFU,4bHO]多项式回归常数:44’4*D’初始速率((OFU,4,F#b;8((’#D;80T#方程#[D’)‘(’E(*$*(**#&#b*)‘)(‘)*’b(‘((’&(‘#&’*)‘)[D’E)‘(’E(*$*(*E(#&bEE‘E(‘%#Eb(‘((*&(‘##’EE‘E[D*%)‘(’E(*$*(*E($%b)’‘&(‘EEb(‘((’(‘##*)’‘&[DE&)‘(’E(*$*(*E(’(b%$‘)(‘$#Eb(‘((E’(‘###%$‘)[D)()‘(’E(*$*(*E(%b))‘$(‘$&Eb(‘((E)(‘##*))‘$[D%’)‘(’E(*$*(**#$*bE&‘E(‘%)b(‘((*$(‘#&EE&‘E0D&’‘)*E(*$*(*E(&Eb)‘#(‘&$*b(‘(()E(‘##()‘#0D’&E‘E)E(*$*(*E(#&b%E‘)(‘&$&b(‘((E*(‘##%%E‘)0D*&)‘(’E(*$*(*E(’(b%$‘)(‘$#Eb(‘((E’(‘###%$‘)0DE&%‘(E(*$*(*E(*b$&‘#‘(E(b(‘(()%(‘#&#$&‘#0D)&%‘#(E(*$*(*E(*’b&*‘‘()(b(‘(()’(‘#&&&*‘6D&)‘(’E(*$*(*E(’(b%$‘)(‘$#Eb(‘((E’(‘###%$‘)6D’&)‘(’’#(**(*’#&$b)(‘&(‘$()b(‘((E(‘##E)(‘&6D*&)‘(’#&#*(*#$*b*#‘&(‘E’b(‘(($(‘##%*#‘&6DE&)‘(’#*E*(*#*b’%‘$(‘E(b(‘((’*(‘#$E’%‘$2D&)‘(’E(*$’&**#%bE*‘$(‘*)%b(‘((((‘##$E*‘$2D’&)‘(’E(*$’#*E(’’b)*‘’(‘%*b(‘((’#(‘###)*‘’2D*&)‘(’E(*$*(*E(’(b%$‘)(‘$#Eb(‘((E’(‘###%$‘)2DE&)‘(’E(*$***##*b&‘&‘&*b(‘((%&(‘#&#&‘&2D)&)‘(’E(*$*’**#%%b&#‘&‘*&#b(‘((&(‘#&’&#‘&’m(‘(E)cE‘&*(’#D’m(‘##%’m(‘E$*c*‘E&#D’m(‘#%#’m(‘%#b(‘#$%D’m(‘#&$’mb‘$’t(*c#‘&)(*#D’m(‘#&##0T分别为0[b(臭氧投量(60_初始浓度’’#此方程仅表示N[为’‘(a&‘(条件下的拟合’*#此方程为;8((’#DOH方程$%#’环!!境!!科!!学*’卷,0[’当N[升高$随着0[b浓度增大$引发生成大量的,0[从而提高臭氧氧化的效果B当初始N[从’‘(上升至&‘(时$臭氧氧化浓缩液的初始氧化反应速率由*)‘)迅速上升至%$‘)FU,4,F#b$而#(FA8氧化降解率由’E‘%i跃升至%$‘’iB而当初始N[l&‘(时$初始氧化反应速率和氧化降解率都有所下降$这是因为一方面0[b引发产生,0[已经达到饱和)’%*’另一方面高N[条件下$浓缩液中对臭氧氧化有催化效果的金属离子转化为沉淀降低了催化的效果$所以氧化效果有所下降)’$a’#*B图KL初始$:对渗滤液氧化降解的影响=AUB!+RR@C97RA8A9AG;N[787JA?G9A78?@ULG?G9A787R;G8?RA;;;@GC:G9@MON!臭氧投量的影响图’表示在初始N[为&‘($反应温度为*(*]$初始60_浓度为E(*$FUO4的条件下$臭氧投量对臭氧氧化降解浓缩液效果的影响B通过图’可知$当臭氧投量由’‘)*UO:上升至%‘#(UO:$臭氧氧化浓缩液的初始氧化反应速率由)‘#FU,4,F#b迅速上升至&*‘FU,4,F#b$可见臭氧投量对初始氧化反应速率有明显影响)*(*B但是当臭氧投量从)‘(’UO:上升至%‘#(UO:时$#(FA8氧化降解率却没有明显升高$这是因为当臭氧投量l)‘(’UO:时$臭氧氧化浓缩液迅速达到氧化极限$所以初始氧化速率虽有提升$但#(FA8氧化降解率却无明显变化BMOQ!温度的影响在臭氧投量为)‘(’UO:(初始N[为&(初始60_浓度为E(