厌氧-膜生物反应器处理垃圾渗滤液中多环芳烃的研究 .docxVIP

厌氧-膜生物反应器处理垃圾渗滤液中多环芳烃的研究 垃圾渗滤液的处理难度大, 现有的处理技术主要包括物化法(吸附、沉淀、氧化、还原、离子交换、汽提、膜技术等) 、生物处理(好氧与厌氧降解) 和土地处理(快速和慢速渗滤系统、表面漫流、湿地系统) 等. 目前, 国内大多围绕化学耗氧量(COD) 、生物耗氧量(BOD) 、氨氮和总氮等综合指标进行研究, 很少讨论那些造成微污染但危害极大的痕量有毒有机污染物, 例如农药、多环芳烃、酞酸酯、壬基酚等. 恰恰是那些浓度甚微的痕量有毒有机污染物表现出更显著的毒性.本文采用厌氧-膜生物反应器对垃圾渗滤液中多环芳烃的去除过程与效果进行研究. 垃圾渗滤液采自北京市某垃圾填埋场. 具体处理流程分为四个工艺段: 进水、厌氧滤池出水、膜生物反应器、出水. 其中厌氧滤池的有效容积为63L, 内装螺旋形聚丙烯弹性填料. 膜生物反应器的有效容积为80L, 膜组件为0122μm 孔径的中空纤维膜.总水力停留时间为915d.1 样品的前处理和分析每个工艺段的水样使用棕色玻璃瓶各采集1L, 首先用玻璃纤维滤膜(Φ152mm,Millipore Co. , 美国) 过滤. 然后再经过Oasis HLB 固相小柱(Waters , 美国) 富集. 过柱前, HLB 柱依次用5ml 二氯甲烷、甲醇、蒸馏水活化平衡; 加载水样后, 调节真空度以保持流速为5ml·min - 1左右. 水样全部抽干后, 以10ml 二氯甲烷为淋洗剂分三次洗脱每支小柱, 淋洗液收集于K2D 浓缩器刻度量管, 柔和高纯氮吹蒸至1ml 左右.浓缩后样品经硅胶/ 氧化铝复合柱净化. 以正己烷湿法装柱, 在10mm内径的层析柱内依次填入12cm硅胶、6cm氧化铝和1cm无水硫酸钠; 加载样品以70ml 正己烷/ 二氯甲烷= 7∶3 (体积比) 的混合溶剂洗脱. 净化洗脱液经旋转蒸发仪(BaCHI R200 , 瑞士) 浓缩, 并置换溶剂为正己烷, 柔和高纯氮吹蒸定容至015ml .所有样品均用HP689025973MSD 气相色谱2质谱联用仪分析. HP25MS 石英毛细管色谱柱(0125mm ×60m×0125μm) , He 为载气, 流速恒定为1ml·min - 1 , 线速度为26cm·s- 1; 进样口温度250 ℃, MSD 温度300 ℃; 电子能量: 70eV ; SIM 模式下程序升温: 初始温度50 ℃, 保留2min , 以20 ℃·min - 1升至200 ℃, 保留2min , 5 ℃·min- 1升至240 ℃,保留2min , 3 ℃·min - 1- 1升至290 ℃, 保留15min ; 无分流进样1μl .通过色谱峰保留时间和检索NIST 质谱谱库定性分析, 并采用外标峰面积法、6 点校正曲线定量.2 垃圾渗滤液中多环芳烃的组成与浓度在四个工艺段的水样中共检出13 种PAHs , 分别为二环的萘, 三环的苊烯、苊、芴、菲、蒽, 四环的荧蒽、芘、苯并[ a ]蒽、 , 五环的苯并[ b ]荧蒽、苯并[ a ]芘, 以及六环的苯并[ghi ] . 其中, 进水仅检出8 种; 在后续处理过程中又产生新的PAHs 种类, 以低环数萘、芴、菲为主.垃圾渗滤液进水中多环芳烃的总量( ΣPAHs) 达到01675μg·l - 1 , 其中, 以三环的苊烯浓度最高, 为01595μg·l- 1, 其它高环数PAHs 皆在01025μg·l - 1. 最终出水ΣPAHs降至01224μg·l- 1 , 并且高环数PAHs 的浓度多数在检测限以下. PAHs 的组成以新产生的萘为主, 浓度达到01073μg·l - 1, 其次为三环的苊烯和芴, 浓度分别为01055μg·l- 1和01049μg·l - 1 (表1) .3 各工艺段对多环芳烃的去除效果各工艺段垃圾渗滤液中多环芳烃的去除效果如图1 所示. 从ΣPAHs 来看, 对多环芳烃的主要处理工艺段为厌氧滤池, 去除率可达到80 %以上; 在膜生物反应器和最终出水中, ΣPAHs 反而略有上升. 按照多环芳烃的环数分类, 对于二环的萘, 使用厌氧2膜生物反应器技术可以说并无去除效果, 在厌氧滤池出水至最终出水这三个工艺段, 萘的检出浓度反而远远高于进水(进水中低于检测限) , 说明萘可能是其它烃类的降解产物; 对于三环芳烃, 厌氧滤池工艺的去除率已超过90 % , 膜生物反应器对其无明显去除效果; 厌氧滤池与膜生物反应器工艺均对四环芳烃有一定去除效果, 但仍以厌氧滤池为主, 前者去除率可达83 % , 而后者仅为8 %; 厌氧滤池对五环芳烃的去除率略有下降, 达到76 % , 而膜生物反应器的去除效率为11 %; 测得厌氧滤池对六环芳