新MG电子app
热门标签: ppp 酒店 老年公寓 公共服务 电商 太阳能 医院 天然气 教育

阴阳离子交换纤维组合深度处理垃圾渗滤液

相关会员
err

  • 资料价格: 5
  • 文件类型:pdf
  • 资料大小:343.62 KB
  • 上传时间:2019-09-18 17:45:49
  • 标签:离子交换纤维; 垃圾渗滤液; 深度处理; 纤维再生; NH3-N; COD
  • 下载?#38382;?/span> 0


(7天内重复下载不累计消耗积分)

: 采用阴阳离子交换纤维对垃圾渗滤液进行深度处理,研究了阴阳离子纤维的最佳组合方式、水样流速和纤维装
填密度对渗滤液中主要污染物 NH3-N 和 COD 去除效果的影响,以及纤维的再生方式和再生性能。结果表明: 离子交
换纤维采用“先阴后阳”的组合工艺对垃圾渗滤液的深度处理效果最佳; 在水样流速为 2. 0 mL/min、装填密度为
0. 25 g /cm
3
的条件下,动态处理渗滤液后,出水的 ρ( NH3 -N) 和 ρ( COD) 分别为 18. 9,61. 1 mg /L,均达到 GB 16889—
2008《生活垃圾填埋场污?#31350;?#21046;标准》要求; 纤维静态再生后性能优良,可反复使用多次; 经 10 次静态再生、循环使用
后,阴离子纤维对 COD 的吸附能力可?#25351;?#33267;初始值的 94%以上,平衡交换量>17. 6 mg /g,阳离子纤维对 NH3 -N 的吸
附能力达到初始能力的 93%以上,平衡交换量>13. 6 mg /g。该技术对垃圾渗滤液有较好的处理效果,为垃圾渗滤液的
深度处理工程应用提供了参考。
关键词: 离子交换纤维; 垃圾渗滤液; 深度处理; 纤维再生; NH3-N; COD
DOI: 10. 13205 /j.hjgc.201904014
ADVANCED TREATMENT OF LANDFILL LEACHATE BY
ANION AND CATION EXCHANGE FIBER COMBINATION
SU Nian-ying
1
,LI Xuan-hai
2
,CHEN Ming-yue
2
,XIE Yuan-jian
2
( 1. Guilin Productivity Promotion Center,Guilin 541002,China;
2. School of Chemistry and Chemical Engineering,Guangxi University,Nanning 530004,China)
Abstract: The effect of the optimal combination of anion and cation exchange fibers,the sample water speed and the packing
density of fibers on removal of the main pollutants NH3 -N and COD in leachate,as well as fiber regeneration mode and
performance have been studied when anion and cation exchange fibers were used to treat landfill leachate. The results showed
that the combination of“anion fiber first and then cation fiber”had the best effect in advanced treatment of landfill leachate.
When sample water speed was 2. 0 mL/min and fiber packing density was 0. 25 g /cm
3
,after dynamic treatment of the
leachate,residual concentrations of NH3 -N and COD were 18. 9,61. 1 mg /L respectively,which met the requirements of
Standard for Pollution Control on the Landfill Site of Municipal Solid Waste ( GB 16889—2008) ; the fibers had good
performance after static regeneration and could be used repeatedly; after 10 times of static regeneration and recycling,the
adsorption capacity of anion fiber to COD was over 94% of its initial adsorption capacity and its equilibrium exchange capacity
to COD was over 17. 6 mg /g,while the adsorption capacity for cation fiber to NH3-N was over 93% and its exchange capacity
to NH3-N was over 13. 6 mg /g. This technology had better treatment effect on landfill leachate and provided a new feasible
reference scheme for application of advanced treatment of landfill leachate.
Keywords: ion exchange fiber; landfill leachate; advanced treatment; fiber regeneration; NH3-N; COD
* 广西科技计划项目( 桂科 AB16380279) 。
收稿日期: 2018-07-09
0 引 言
城市生活垃圾的填埋会产生大量的垃圾渗滤液。
常用的垃圾渗滤液处理方法有生化法、物化法和土地
处理法等
[1-2]
。因其成分复杂、污染物含量高、水质水
量变化大且波动无规律等特点
[3-4]
,单一处理法一般
无法达到污水排放要求,通常需先对渗滤液进行预处
理,再进行深度处理
[5-9]
。常用的深度处理方法有高
级氧化法、膜分离法、生物处理法及活性炭吸附法第 4 期 苏念英,等: 阴阳离子交换纤维组合深度处理垃圾渗滤液
[10-18]
。我国大部分垃圾填埋场深度处理采用膜分
离,但该法存在高浓度浓缩液回灌会?#26723;?#22788;理效果和
膜的寿命、材料易损耗、成本高等问题
[19-23]
。因此,
研发成本低、处理效果好的技术方法是垃圾渗滤液深
度处理的研究方向
[24]
离子交换纤维( ion exchange fiber,IEF) 是?#24674;?#26032;
型离子交换吸附材料,和离子交换树脂相比,比表面
积较大,交换与洗脱速度快,对金属离子、有机小分子
和有害气体?#26579;?#26377;较高的吸附选择性,容易再生,能
以短纤维、无纺布、网、织物等多?#20013;问?#24212;用
[25-26]
国内外对离子交换纤维用于气体?#25442;?#29615;境保护、生
物化工、湿法冶金、医药等领域的研究较多
[27-28]
。在
国外,一些产业或领域已有实际应用,如航天飞机上
的水循环、海水提铀和核?#32420;?#22788;理、精密化学分析仪
器等
[29]
。在国内,离子交换纤维主要应用在蔗糖浆
脱色、湿法冶金等领域
[30]
,但离子交换纤维用于深度
处理垃圾渗滤液的研究鲜见报道。
本研究课题组在前期对离子交换纤维的特性研究
中发现: 强酸性 H 型阳离子交换纤维对 NH3-N 有较好
的去除效果,也能去除一定 COD; ?#32771;?#24615; Cl 型阴离子
交换纤维对 COD 有较好的去除效果,但对 NH3 -N 基
本无去除作用。基于此,本实验将?#32771;?#24615; Cl 型阴离
子交换纤维和强酸性 H 型阳离子交换纤维组合用于
垃圾渗滤液的深度处理,研究阴、阳离子交换纤维的
最佳组合方式、渗滤液水流速和纤维装填密度对处理
效果的影响,探索?#24674;中?#26524;好、理论上可行的渗滤液
深度处理的新方法,为离子交换纤维深度处理垃圾渗
滤液的应用提供参考。
1 实验部分
1. 1 水质特征
实验用水为广西某生活垃圾填埋场提供的经磁
种混凝
[31-32]
和 MAP 沉淀法
[33]
预处理后的垃圾渗滤
液。预处理后,除氨氮和 COD 以外,其他指标均达到
GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污?#31350;?#21046;标准》要
求,主要水质特征如表 1 所示。
表 1 待处理垃圾渗滤液的主要水质特征
Table 1 Main characteristics of landfill leachate
to be treated
ρ( NH3 -N) /
( mg·L
-1
)
ρ( COD) /
( mg·L
-1
)
pH 色度/
倍 气味
192. 3 235. 0 9. 0 30 淡臭味
1. 2 材料及仪器设备
1) 实验材料: ?#32771;?#24615; Cl 型阴离子交换纤维、强酸
性 H 型阳离子交换纤维均由广西某公司提供;
NaOH、HCl、H2 SO4 均为分析纯试剂。
2) 仪器: 722s 型可见分光光度计( 上海精密科学
仪器有限公司) ; 微波密封消解 COD 速测仪( 汕头市
环海工程总公司) ; EL20 型实验室 pH 计和 PL203 型
电子天平( 梅特勒—维利多仪器( 上海) 有限公司) ;
超级恒?#28388;?#27133;( 上海精宏实验设备有限公司) 。
动态处理实验装置: 自制柱式离子交换实验装
置,如图 1 所示。
1—分液漏斗; 2—垃圾渗滤液; 3—玻璃管; 4—离子交换纤维;
5—阀门; 6—隔板。
图 1 自制柱式离子交换实验装置示意
Fig.1 Schematic diagram of column shaped ion exchange device
1. 3 实验方法
在前期研究中发现,当阴离子交换纤维投加量为
7. 5 g /L,阳离子交换纤维投加量为 12. 5 g /L,反应时
间为 30 min,反应温度为 30 ℃,初始 pH 为 9. 0,振荡
强度为 150 r /min 时,阴、阳离子交换纤维对垃圾渗
滤液中的 NH3-N 和 COD 去除效果较好。?#21019;?#24037;艺
条件,分别以“先阴后阳”( 组合 1) 、“先阳后阴”( 组
合 2) 、“阴阳混合”( 组合 3) 3 种离子交换纤维组合
方式对垃圾渗滤液的进行静态处理实验,考察不同的
纤维组合对渗滤液 NH3 -N 和 COD 的去除效果。其
中,“先阴后阳”是指预处理后的垃圾渗滤?#21512;?#36827;行
阴离子交换纤维处理,其滤液再用阳离子交换纤维处
理; “先阳后阴”是指预处理后的垃圾渗滤?#21512;?#36890;过
阳离子交换纤维处理,所得滤液再经阴离子交换纤维
处理; “阴阳混合”是将阴、阳 2 种离子交换纤维充分
混合均匀,将预处理后的垃圾渗滤液加入混合阴、阳
离子交换纤维中进行处理。
按图 1 装置,对垃圾渗滤液进行动态处理实验,
研究动态处理工艺中水样流速和纤维装填密度对处
理效果的影响。以离子交换纤维对垃圾渗滤液中
96环 境 工 程 第 37 卷
NH3-N 和 COD 的去除率或剩余浓度作为处理效果
的评价指标。
纤维的静态再生: 从反应装置中取出待再生离子
交换纤维,用稀 HCl 反复淋洗,再?#20204;?#27700;洗净。
纤维的动态再生: 在柱式装置中,不取出柱内待
再生离子交换纤维,直接用稀 HCl 对柱内纤维反复
淋洗,再?#20204;?#27700;洗净。
1. 4 检测方法
NH3-N 采用 HJ 535—2009《水质 氨氮的测定 纳
?#40092;?#21058;分光光度法》检测,COD 采用 HJ 828—2017
《水质 化学需氧量的测定 重铬酸盐法》检测。
2 结果与讨论
2. 1 纤维组合方式对处理效果的影响
取预处理后的渗滤液水样 200 mL,在阴离子交
换纤维为 1. 5 g,阳离子交换纤维为 2. 5 g,反应时间
为 30 min,反应温度为 30 ℃,初始 pH 为 9. 0,振荡强
度为 150 r /min 的条件下,以组合 1、组合 2、组合 3
3 种纤维组合方式,按图 2、图 3 工艺流程,各分别进
行 3 组平行静态实验,计算出 3 组平行实验数据的平
均值,即得到处理后渗滤液水样 NH3-N 和 COD 的去
除效果,如表 2 所示。
图 2 阴/阳离子纤维组合工艺流程
Fig.2 Flowchart of anion and cation fiber combination process
图 3 阴阳离子纤维混合组合工艺流程
Fig.3 Flowchart of mixed anion and cation fiber combination process
表 2 3 种纤维组合对 NH3-N 和 COD 的去除效果
Table 2 Effect of three kinds of fiber combinations on NH3-N and COD removal rates
方式
ρ( NH3 -N) /( mg·L
-1
) NH3 -N 去除率/% ρ( COD) /( mg·L
-1
) COD 去除率/%
滤液 1 滤液 2( 总效果) 滤液 1 滤液 2( 总效果) 滤液 1 滤液 2( 总效果) 滤液 1 滤液 2( 总效果)
组合 1 189. 17 13. 87 1. 63 92. 79 87. 10 51. 53 62. 94 78. 07
组合 2 26. 37 23. 67 86. 29 87. 69 147. 23 40. 67 37. 35 82. 70
组合 3 — 38. 13 — 80. 17 — 83. 97 — 64. 27
由表 2 可知: 采用组合 1 和组合 2 静态处理垃圾
渗滤液,出水 NH3 -N 和 COD 均能达到 GB 16889—
2008 要 求。组 合 3 工 艺 处 理 后,出 水 COD 符 合
GB 16889—2008 要求,但 NH3 -N ?#21019;?#21040;标准要求,
?#39029;?#27700; NH3 -N 和 COD 的去除率均低于其他 2 种
方式。
不同纤维所带功能基、骨架结构等不同,对不同
离子的交换亲和吸附性能不同,因此纤维具有一定的
选择性。在反应装置中,强酸性 H 型阳离子交换纤
维骨架?#31995;摹猄O3H 在水中离解出 H
+
,同时,水中污
染物的游离 NH3 和 NH
+
4 从水中扩散到纤维,与纤维
?#31995;?H
+
发生离子交换,而且,阳离子交换纤维具有吸
附氨气的特点,因此 NH3 -N 去除效果良好。在强酸
性 H 型阳离子交换纤维环境中,COD 的去除主要是
依赖纤维骨架上憎水部分的范德华力吸附,因 此
COD 只能部分去除。?#32771;?#24615; Cl 型阴离子交换纤维的
正电基团吸附渗滤液中带负电的有机物,发生阴离子
交换反应,且纤维骨架?#31995;?#24974;水部分以范德华力吸附
渗滤液中的有机碱,从而去除 COD。NH3 -N 在水中
大部分以 NH
+
4 ?#38382;?#23384;在,?#36127;?#19981;与带有?#32771;?#24615;基团
的?#32771;?#24615;阴离子交换纤维发生反应,仅通过纤维的挟
带作用被去除。
在组合 1 和组合 2 中,水样分别与阴、阳离子纤
维先后发生离子交换吸附反应,反应均为单?#24674;?#31867;纤
维和水样中污染物发生的离子交换
新MG电子app 三国策赚钱 浙江十一选五开奖今天开奖结果 14场胜负彩专家预测 今日股票推荐网 四人斗地主单机版 人人彩票网 大兴彩票游戏 做外币汇率能赚钱 今天浙江20选5开奖号码 足球分析