【摘要】：城市生活垃圾主要通過焚燒、衛(wèi)生填埋、發(fā)酵等方式進(jìn)行處置。衛(wèi)生填埋以其工藝設(shè)置簡單、操作方便、投資費用少等優(yōu)點成為主要的垃圾處理方式。隨著填埋時間的不斷增長,產(chǎn)生大量老齡垃圾滲濾液,老齡垃圾滲濾液組成成分復(fù)雜,含有多種有毒有害物質(zhì),可生化性較差。在實際運行中,存在諸多問題,如后續(xù)反滲透處理工藝能耗較大、對前端處理系統(tǒng)的出水有較高要求、膜污染嚴(yán)重等問題。因此,本文針對老齡垃圾滲濾液水質(zhì)特點及實際運行中出現(xiàn)的問題,提出了強(qiáng)化UASB-臭氧催化-MBR組合工藝,系統(tǒng)研究了該組合工藝對老齡垃圾滲濾液的處理效能及機(jī)理研究,獲得了有一定科學(xué)價值的成果。首先,本文考察了不同進(jìn)水負(fù)荷條件下,傳統(tǒng)UASB工藝對老齡垃圾滲濾液的去除效能。在反應(yīng)穩(wěn)定運行90d后,其中COD負(fù)荷為0.15kg/(m~3d)的反應(yīng)器,COD去除率為19.4%,反應(yīng)器內(nèi)亞硝態(tài)氮出現(xiàn)累積,硝態(tài)氮濃度減小,反應(yīng)器出水中總氮去除率約為12.2%;傳統(tǒng)厭氧工藝內(nèi)投加葡萄糖作為共基質(zhì),可以強(qiáng)化UASB工藝對老齡垃圾滲濾液的處理效果,COD的去除率增加了54.6%,總氮的去除率則提高了64%。進(jìn)一步對傳統(tǒng)厭氧和葡萄糖強(qiáng)化厭氧工藝反應(yīng)器中的污泥形態(tài)和微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,結(jié)果表明,在反應(yīng)器穩(wěn)定運行階段,在葡萄糖強(qiáng)化厭氧工藝反應(yīng)器中,產(chǎn)甲烷的Euryarchaeota菌門、綠彎菌門Chloroflexi、紫荊菌門Armatimonadetes、厚壁菌門Firmicutes等菌群所占的比例大于傳統(tǒng)厭氧工藝反應(yīng)器中其所占比例。其次,采用高級氧化技術(shù)進(jìn)一步處理強(qiáng)化UASB工藝出水。本試驗分別研究了以鋯柱撐膨潤土負(fù)載納米四氧化三鐵、牛糞灰負(fù)載納米四氧化三鐵作為類芬頓催化劑和臭氧催化劑,處理強(qiáng)化UASB工藝出水的效能研究。確定類芬頓催化試驗操作條件為初始pH為2,鋯柱撐膨潤土負(fù)載納米四氧化三鐵(Fe_3O_4/Zr-B)投加量為1.0mg/L,雙氧水投加量為0.1mmol/L,反應(yīng)時間為4h,出水的COD的去除率為68%,BOD_5/COD的值為0.27,達(dá)到最佳試驗效果。臭氧催化試驗操作條件為牛糞灰負(fù)載納米四氧化三鐵(nano-Fe_3O_4@CDA)和臭氧的投加量分別為0.8g/L和3.0g/L,反應(yīng)時間為2h的試驗條件下,出水COD的去除率為53%,BOD_5/COD的值為0.32,達(dá)到最佳試驗效果。從可生化性及有機(jī)物降解的角度出發(fā),臭氧催化工藝更適合作為后續(xù)MBR膜生物反應(yīng)器的前處理工藝。第三,采取臭氧催化對老齡垃圾滲濾液中兩種濃度較高的合成酚類抗氧化劑進(jìn)行處理,即研究對雙酚A(BPA)、2,2’-亞甲基-雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO2246)去除效能的影響。在初始pH為7.0左右,反應(yīng)溫度為25℃,BPA濃度為50mg/L,催化劑的投加量為0.10g/L,臭氧濃度為5mg/L的條件下,催化臭氧對BPA的去除率可達(dá)78%,Cl~-、CO_3~(2-)和HA等共存物質(zhì)降低了BPA的降解效率。通過GC-MS、LC-MS對BPA降解過程中的中間產(chǎn)物進(jìn)行測定,檢測出草酸、丙二酸等9種中間產(chǎn)物,·OH是催化臭氧降解BPA的主要自由基種類。在初始pH為7.0左右,反應(yīng)溫度為25℃,AO2246濃度為10mg/L,催化劑投加量為0.20g/L,臭氧濃度為10mg/L的條件下,AO2246的去除率可達(dá)47.6%。采用GC-MS和LC-MS對AO2246降解的中間產(chǎn)物進(jìn)行測定,檢測出(3,5-雙(1,1-二甲基乙基)-苯酚)、4-(1,1-二甲基乙基)-苯甲酸等11種中間產(chǎn)物,提出了其可能存在的降解途徑,·OH在催化臭氧降解AO2246的過程中起主要作用。最后,采用MBR膜反應(yīng)器對臭氧催化反應(yīng)出水進(jìn)行深度處理,當(dāng)HRT為28h時,COD的去除率可以達(dá)到25.2%,氨氮的平均去除率可以達(dá)到45.2%。MBR膜反應(yīng)器對UV_(254)的平均去除率維持在20.1%左右,大分子的富里酸及腐殖酸類物質(zhì)降解為小分子的中間產(chǎn)物。此外,根據(jù)GC-MS解析可知,經(jīng)過MBR膜反應(yīng)器處理后,可生物降解的烷烴類所占比例顯著降低,結(jié)構(gòu)較為簡單的醇類、烯烴類和酯類物質(zhì)所占比例大幅增加。MBR反應(yīng)器內(nèi)活性污泥的菌群結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明,在MBR反應(yīng)器運行初期,芽單孢菌門Gemmatimonadetes、恐球菌-棲熱菌門Deinococcus-Thermus所占比例較高;在MBR反應(yīng)器穩(wěn)定運行時期(HRT=28h),反應(yīng)器內(nèi)污泥已充分適應(yīng),因此二者的比列有明顯下降。此外,硝化螺旋菌門Nitrospirae所占的相對比例由原來的0.49%上升至5.98%。本文明確了強(qiáng)化UASB-臭氧催化-MBR組合工藝在老齡垃圾滲濾液毒性的降低、可生化性的提高以及有機(jī)污染物的去除方面具有顯著優(yōu)勢,并明確了老齡垃圾滲濾液中合成酚類抗氧化劑(SPAs)的環(huán)境行為,分析了高級氧化對其降解效能及機(jī)理,為在實際滲濾液處理中運用臭氧催化技術(shù)降解SPAs做了探索。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

2 試驗材料和方法料和方法料及的試驗材料主要包括試驗采用的垃圾滲濾液和試驗負(fù)荷對 UASB 處理垃圾滲濾液效能分析的試驗：裝用水為未經(jīng)處理的垃圾滲濾液原水，試驗用水取自填埋時間超過 10 年，，取水階段從 2017 年 3 月到 201下表 2.1 所示。試驗采用圓柱狀的反應(yīng)器，由有機(jī)玻為 5cm，高 90cm，有效體積為 1.5L，接種污泥來自種的污泥 MLSS 和 MLVSS 分別為 1.5g/L 和 1.1g/L 左
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2658736