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研究速递|新型复合磁性阳极-电凝聚臭氧耦合工艺同步去除垃圾渗滤液有机物和氨氮
发布者: 金鹏康 | 2022-07-27 | 459

近日,污水处理与资源化创新团队在电凝聚臭氧耦合工艺处理垃圾渗滤液方面的研究取得新进展,相关研究成果以Simultaneous removal of organics and ammonia using a novel composite magnetic anode in the electro-hybrid ozonation-coagulation (E-HOC) process toward leachate treatment为题发表于环境领域著名期刊Journal of Hazardous Materials (IF=14.224)。金鹏康教授为论文通讯作者,博士研究生杨超为论文第一作者,研究得到了国家自然科学基金和陕西省重点研发计划项目的资助。

新型复合磁性阳极-电凝聚臭氧耦合工艺同步去除垃圾渗滤液有机物和氨氮

题目:Simultaneous removal of organics and ammonia using a novel composite magnetic anode in the electro-hybrid ozonation-coagulation (E-HOC) process toward leachate treatment

期刊:Journal of Hazardous Materials

IF:14.224

发表时间:2022年7月

通讯作者:金鹏康 教授

第一作者:杨超 博士研究生

文章创新点

-  渗滤液去除的有机物和氨氮主要转化为CO2/H2O以及气态氮;

-  复合阳极的配置使得E-HOC工艺产生活性氧(ROS)的同时生成大量活性氯(RCS);

-  活性氯-混凝剂-臭氧之间的协同作用提高了•OH 和Cl•/ClO• 的产量;

-  产生的•OH和新生成的RCS共同促进了渗滤液难降解有机物的转化。

图文摘要

文章简介

垃圾渗滤液污染负荷高,处理难度大,且以高有机和氨氮为主要特征。近年来“生物+膜深度处理”的组合工艺被广泛用于垃圾渗滤液的处理,但其中往往含有部分长链烃类和含苯环等难降解有机物和有毒有害物质,普通的生物工艺无法处理,此外,高浓度氨氮也会抑制生物处理中微生物的活性,影响生化处理系统的稳定运行。针对上述问题,本文提出新型复合磁性阳极-电凝聚臭氧耦合工艺(CA-E-HOC)同步去除渗滤液中有机物氨氮,探明了工艺的处理特性与机理。结果表明,与常规E-HOC、臭氧氧化以及电解臭氧工艺相比,CA-E-HOC工艺对垃圾渗滤液中COD和氨氮的同步去除效果最好,产物中CO2/H2O 和气态氮的占比最高。复合阳极电解时能同步产生混凝剂和活性氯,与臭氧在一个体系内同时作用,可发生电絮凝(EC)、电解氯化(ECO)、臭氧耦合混凝(SOC)、臭氧活性氯耦合(SCO)等多元反应,强化渗滤液有机物和氨氮的去除。此外,CA-E-HOC体系可以生成RCS,进一步提高SOC反应中羟基自由基(•OH)的产量,促进Cl-/ClO-向Cl•/ClO• 的转化。因此,在该耦合工艺中,活性氯、混凝剂和臭氧之间的协同作用能丰富E-HOC体系活性物质种类和产量,进一步强化渗滤液有机物和氨氮的同步去除。同时,丰富的活性物种也可以促进酚、多环芳烃和CHOS/CHNOS型等生物难降解有机物向脂肪族化合物和CHO型易生物降解有机物的转化。该研究为垃圾渗滤液的处理提供了一种简单易行的思路,可用作渗滤液的预处理,也可用作渗滤液的深度处理。

图 1 (a)CA-E-HOC反应体系和(b)复合阳极配置

图 2 不同条件下的有机物(a)和氨氮(b)去除效果

图 3 多活性物种作用下的有机物转化

图 4 多元反应的有机物和氨氮去除贡献

图 5 复合阳极的电化学表征与体系Cl形态转化(a,b);不同氯离子浓度下的EPR图谱和羟基自由基定量(c, d)

图 6 不同氯离子浓度下的总铁和溶解性铁产量(a, b)以及水解产物的Fe/O组分(c, d);活性位点抑制剂对有机物和氨氮去除的影响(e,f)

原文信息

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.129664