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煤化工反渗透浓水具有含盐量高、有机物种类复杂的特点,需要达标处理后才能外排(执行《综合污水排放标准》(GB8978-2002)一级A标准)。在全面分析反渗透浓水有机物特性的基础上,本文深入研究了高级氧化过程中羟基自由基对不同有机物组分的靶向作用机制,全面掌握了高盐背景下无机离子对羟基自由基的掩蔽机理,系统分析了混凝前处理和活性炭吸附后处理与高级氧化的协同作用,揭示了各处理工艺对不同有机物组分的作用机理,提出了两种反渗透浓水达标处理的组合工艺,取得的研究结论如下:(1)全面分析了反渗透浓水有机物的基本特性,树脂分级结果表明,反渗透浓水有机物以疏水性为主,占比高达70.2%,五种有机物组分的浓度顺序为:HoA(33.5%)>Hi M(29.8%)>Ho N(26.5%)>WHoA(8.5%)>Ho B(1.7%);GC-MS分析结果表明,14种特征有机物中包含12种芳香类有机物,1种长链烷烃和1种多环烯醇类物质,特征有机物的分子量范围为92~450 g mol-1;(2)揭示了反渗透浓水有机物UV/H2O2氧化的降解机理,建立了有机物氧化降解的数学模型。揭示并发现碱性盐溶液有机物氧化中氯离子的类催化作用,突破了UV/H2O2氧化仅适用于酸性条件的传统。当H2O2加入量为10 mmol L-1,初始p H值为8.2,氧化反应6.0 h后,UV/H2O2氧化对DOC、COD和UV254的去除率分别达到87.4%、63.4%和89.1%。当H2O2浓度在0~10 mmol L-1范围内时,氧化反应的表观速率常数可表示为:kobs=0.116×[H2O2]0.582,模型计算值与实测值偏差较小。UV/H2O2氧化对五种有机物组分都有很好的作用效果,部分疏水性组分在反应初期会先降解成亲水性组分,然后再逐渐矿化。不同有机物组分的去除率分别为:WHoA(90.8%)>Ho B(89.7%)>HoA(89.1%)>Ho N(88.18%)>Hi M(83.8%);(3)揭示了反渗透浓水有机物臭氧氧化的降解机理,系统考察了反应条件对氧化效果的影响规律。在酸性条件下,臭氧直接氧化对有机物的作用效果有限,DOC、COD和UV254的去除率分别仅为4.0%、3.1%和5.4%。在碱性条件下,羟基自由基引发的间接氧化作用明显,当p H=10.0,臭氧浓度为105.1 mg min-1时,DOC、COD和UV254的去除率可分别提升至58.2%、41.7%和74.6%。同UV/H2O2氧化类似,部分疏水性组分在反应初期会先降解成亲水性组分。臭氧氧化对不同有机物组分的去除率分别为:Ho B(82.8%)>WHoA(79.2%)>HoA(74.1%)>Ho N(71.4%)>Hi M(21.1%)。在氧化过程中,反渗透浓水的UV254、UV250/UV365和UV300/UV400均呈现下降趋势,说明水中腐殖酸类物质浓度、有机物的分子质量和缩合度均逐渐减小;(4)揭示了混凝-高级氧化组合工艺对反渗透浓水有机物的作用机理。铁盐对有机物的作用效果要明显优于铝盐,电中和是有机物去除的主要机制。当FeCl3加入量为2.0 mmol L-1,p H值为5.0时,UV254、COD和DOC的去除率分别为59.0%、24.1%和39.6%;疏水酸性组分对混凝十分敏感,不同有机物组分的去除率分别为:HoA(70.5%)>Ho B(29.3%)>Ho N(28.3%)>WHoA(23.9%)>Hi M(20.1%);经过混凝-UV/H2O2组合工艺处理后,残余的DOC、COD和UV254含量分别仅为1.90 mg L-1、40.4 mg L-1和0.015 cm-1,显著优于单独UV/H2O2氧化和单独混凝沉淀,满足《综合污水排放标准》(GB8978-2002)一级A标准中的要求。混凝-UV/H2O2组合工艺出水中各组分的浓度分别为:Hi M(1.223 mg L-1)>Ho N(0.244 mg L-1)>WHoA(0.222 mg L-1)>HoA(0.178 mg L-1)>Ho B(0.033 mg L-1);经过混凝-臭氧氧化组合工艺处理后,残余的DOC、COD和UV254含量分别为4.40 mg L-1、77.5 mg L-1和0.035 cm-1。组合工艺出水中各组分的浓度分别为:Hi M(2.870 mg L-1)>WHoA(0.780 mg L-1)>HoA(0.436 mg L-1)>Ho N(0.279 mg L-1)>Ho B(0.035 mg L-1)。(5)揭示了高级氧化-活性炭吸附组合工艺对反渗透浓水有机物的作用机理。系统考察了各反应条件对活性炭吸附效果的影响规律,表明提高反应温度和降低初始p H值均有利于有机物的吸附。Freundlich等温线可以很好地描述有机物的吸附平衡过程,PAC A和GAC B的Freundlich亲和系数分别为2.255和1.004,1/n则分别为2.255和0.590;有机物的吸附过程符合拟二级动力学,PAC A和GAC B的平衡吸附量分别为10.775 mg g-1和4.948mg g-1,吸附反应的活化能为GAC B(27.065 k J mol-1)>PAC A(20.441 k J mol-1);疏水性组分的吸附效果要显著优于亲水性组分,GAC B对不同组分的去除率分别为:Ho N(99.7%)>HoA(99.6%)>Ho B(87.9%)>WHoA(86.6%)>Hi M(50.2%);经过UV/H2O2-GAC组合工艺处理后,残余的DOC、COD和UV254含量分别仅为1.05 mg L-1、27.1 mg L-1和0.0045 cm-1,显著大于单独UV/H2O2氧化和单独活性炭吸附,满足《综合污水排放标准》(GB8978-2002)一级A标准中的要求。UV/H2O2-GAC组合工艺出水中各组分的浓度分别为:Hi M(0.755 mg L-1)>HoA(0.158 mg L-1)>Ho N(0.103 mg L-1)>WHoA(0.022 mg L-1)>Ho B(0.015 mg L-1),亲水性组分占比最大,达到71.9%;经过臭氧氧化-GAC组合工艺处理后,残余的DOC、COD和UV254含量分别为3.33 mg L-1、67.6 mg L-1和0.032 cm-1,仍然高于国家一级排放标准。出水中残余的各有机组分浓度分别为:Hi M(2.65 mg L-1)>HoA(0.33 mg L-1)>Ho N(0.23 mg L-1)>WHoA(0.11 mg L-1)>Ho B(0.013 mg L-1)。