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本论文在分析典型垃圾渗滤液生化处理之后纳滤产生浓缩液性质的基础上,通过酸沉和DAX-8树脂将膜滤浓缩液中的DOM分离成胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和亲水性物质(HyI)三部分。通过对其分子量分布、元素、光谱和酸碱滴定分析可知,和其他水中DOM、垃圾渗滤液中的DOM和矿物腐殖酸相比,膜滤浓缩液中DOM具有平均分子量小(约1000 Da),分子量分布的多分散性低(约1.14),HA含量高(40.86%),腐化程度低,稠合芳香性低,氧化程度高,以及含有更多的酸性基团(包括羧酸基团和酚羟基团等基团)等特性。同时对分离三组分之间的对比实验结果也表明,HA腐化程度和平均分子量最高,FA与HA具有类似的性质但苯环稠合程度低,HyI具有最高的亲水性,含有较多的N、S元素和最高的酸性基团。
针对垃圾渗滤液膜滤浓缩液中DOM具有平均分子量较小(约1000 Da)且富含酸性基团的性质,筛选出适合去除膜滤浓缩液DOM的氨基修饰超高交联复合功能树脂NDA-8。通过对比大孔吸附树脂、阴离子交换树脂对目标DOM的吸附,NDA-8展现了较高的吸附容量。通过对比游离胺型和氯型形态NDA-8树脂对混凝沉淀后DOM的吸附效果以及溶液最佳pH的确定,发现氯型NDA-8对DOM具有更好的吸附效果,吸附最佳pH为2.5左右。分析了吸附前后溶液的pH值变化,表明NDA-8树脂对DOM的吸附是一个复杂的多种作用过程,其中静电离子交换作用是主要的吸附作用力,疏水作用和氢键作用起到一定的协同作用。通过对比阴离子交换树脂A100和NDA-8树脂对DOM的吸附效果,表明大分子量DOM(平均分子量在1000 Da的腐殖质)主要吸附在树脂的中孔中,微孔可以吸附DOM中的小分子有机物,氨基修饰超高交联复合功能树脂的“双峰”孔结构导致了NDA-8对膜滤浓缩液DOM具有较好的吸附容量和去除效果。研究了NDA-8树脂对混凝沉淀后DOM的吸附行为和动力学。结果表明Freundlich方程比Langmuir方程对吸附等温线的拟合效果要更好。NDA-8树脂对DOM的饱和吸附容量为96.8 mg DOC/g树脂。
NDA-8对膜滤浓缩液的处理工艺需配备前端的混凝沉淀。以Ca(OH)2和阴离子聚丙烯酰胺作为预处理混凝剂,以NDA-8树脂吸附工艺为核心,在实验获得的最佳实工艺条件下,吸附出水澄清,COD在400 mg/L以下。深度处理选用Fenton氧化法,在筛选的最佳工艺条件下,可以将COD降至125 mg/L左右。将吸附出水或是深度处理之后出水与垃圾渗滤液处理纳滤出水合并排放,均可以达到国家一级标准。NDA-8的脱附剂选用0.2 mol/L的氢氧化钠溶液,脱附效果好,重复性实验指出NDA-8树脂对DOM的吸附脱附效果稳定可靠,树脂强度高,可以满足工程使用。高浓脱附液对膜滤浓缩液又浓缩了10倍,含有较多腐殖质,通过接枝共聚反应可以与丙烯酸合成高吸水性的聚合物,吸水倍数高(251倍),有望作为吸水剂使用,成为膜滤浓缩液高浓脱附液资源化的处理途径。