固体废物处理与资源化技术进展丛书–垃圾渗滤液深度处理关键技术

本书为“固体废物处理与资源化技术进展丛书”的一个分册，也是“十四五”时期国家重点出版专项出版规划项目。★渗滤液的来源与特征、管理现状、发展阶段及常见工艺。★高浓度渗滤液好氧梯度压力处理技术★纳米铁粉-活性炭微电解深度处理技术★膜深度处理技术★渗滤液浓缩液特征识别及风险评估★垃圾渗滤液浓缩液关键处理技术进展★垃圾渗滤液浓缩液臭氧氧化强化技术进展★微纳米臭氧讲解浓缩液有机物效能★电化学协同微纳米臭氧降解浓缩液有机物效能

本书以生活垃圾渗滤液处理关键技术为主线，主要介绍了渗滤液的来源、特性、危害以及管理现状，渗滤液处理发展阶段及常见工艺，好氧梯度压力处理技术开发，微电解、膜分离深度处理技术，膜滤浓缩液特征识别、风险评估以及E -微纳米臭氧关键技术开发等，旨在从渗滤液整个处理流程角度总结和开发“高效低耗”渗滤液处理技术。本书具有较强的技术应用性和针对性，可供从事垃圾处理处置及污染防控、渗滤液处理等的工程技术人员、科研人员及管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、市政工程、再生资源工程及相关专业的师生参考。

楼紫阳，上海交通大学，教授、博导。2007年3月，获得同济大学环境工程博士学位，2001年7月，获得大连理工大学环境工程学士学位。曾先后获德国洪堡基金会、长江计划青年学者、上海市科委“青年科技启明星计划(A类)”上海市和上海市教育发展基金会“晨光计划”等人才计划支持，“十三五”国家重点研发计划重点专项项目负责人。目前研究主要集中于生活垃圾填埋场稳定化及二次污染控制、固体废物/危险废物管理与气候变化关系、高浓度废水处理等方面，共发表和接受相关论文90余篇(SCI论文83余篇)先后获省部级科技进步奖共7项，包括国家科技进步二等奖、和上海市科技进步一等奖各1项。

第１章  概论 001
1.1　渗滤液来源特性 002
1.1.1　渗滤液来源 002
1.1.2　渗滤液特性 003
1.1.3　渗滤液危害 006
1.2　渗滤液管理现状 007
1.2.1　国外渗滤液管理现状 007
1.2.2　国内渗滤液管理现状 009
1.3　渗滤液处理发展阶段及常见工艺 010
1.3.1　渗滤液处理发展阶段 010
1.3.2　渗滤液处理常用生物工艺 011
1.3.3　渗滤液处理常用物化工艺 025
1.3.4　渗滤液处理存在的问题 033

第2章  高浓度渗滤液好氧梯度压力处理技术 035
2.1　深井曝气高效生物技术概述 036
2.1.1　深井曝气高效技术发展历程 036
2.1.2　深井曝气技术原理 037
2.2　梯度压力装置设计与运行 039
2.2.1　概述 039
2.2.2　设计原理 040
2.2.3　运行情况 046
2.3　梯度压力装置对渗滤液的处理效果 048
2.3.1　低温条件下对渗滤液的处理效果 048
2.3.2　常温条件下对渗滤液的处理效果 053
2.4　梯度压力装置处理渗滤液机制 056
2.4.1　溶解性有机物特性表征 056
2.4.2　梯度压力装置运行限制因素分析 058
2.5　梯度压力深井曝气工程概况 062
2.5.1　工程简介 062
2.5.2　与传统活性污泥法运行效能对比 068

第3章  纳米铁粉-活性炭微电解深度处理技术 070
3.1　纳米铁粉-活性炭微电解技术原理 071
3.2　超细/纳米铁粉-活性炭微电解处理效能 072
3.2.1　不同粒径影响 072
3.2.2　温度影响 075
3.2.3　曝气量影响 075
3.2.4　初始pH值影响 076
3.2.5　铁粉投加量影响 078
3.2.6　固液比影响 080
3.2.7　初始CODCr浓度影响 081
3.3　18 μm铁碳微电解降解CODCr过程响应面优化 083
3.3.1　设计方案及实验结果 083
3.3.2　模型的显著性检验 084
3.3.3　响应面曲线分析 085
3.3.4　分析结果优化 088
3.4　超细/纳米铁粉-活性炭处理渗滤液DOM特性分析 088
3.4.1　分子量分布 088
3.4.2　荧光特征变化 090
3.4.3　GC-MS分析 091
3.5　超细/纳米铁粉-活性炭处理污泥成分分析 092
3.5.1　XRD图谱 092
3.5.2　FT-IR图谱 094
3.5.3　SEM分析 096
3.6　渗滤液生物尾水超细铁碳微电解中试试验 099
3.6.1　水样来源及水质分析 099
3.6.2　磁化铁碳微电解处理渗滤液生物尾水 100
3.6.3　文丘里真空负压铁碳微电解处理渗滤液生物尾水 106

第4章  膜深度处理技术 111
4.1　膜深度处理技术概述 112
4.1.1　发展历程 112
4.1.2　工艺原理 112
4.2　好氧平板膜-生物反应器处理渗滤液 113
4.2.1　处理渗滤液效能 113
4.2.2　针对渗滤液的特定平板微滤膜制备 122
4.2.3　膜污染机理研究 123
4.2.4　污泥脱水上清液的膜浓缩处理 124
4.3　纳滤/反渗透膜深度处理渗滤液 126
4.3.1　纳滤膜分离研究 126
4.3.2　反渗透膜分离研究 129

第5章  渗滤液浓缩液特征识别及风险评估研究 135
5.1　浓缩液基本理化指标 136
5.1.1　浓缩液样品来源 136
5.1.2　常规理化指标识别 136
5.1.3　重金属特征识别 137
5.2　浓缩液新型污染物分布特征 138
5.2.1　农药特征分布 138
5.2.2　抗生素特征分布 141
5.2.3　抗性基因特征分布 144
5.3　新型污染物与常规指标相关性分析 146
5.3.1　重金属与其他常规指标相关性分析 146
5.3.2　农药与常规指标相关性分析 147
5.3.3　抗生素/抗性基因与常规指标相关性分析 148
5.4　浓缩液风险评估 152
5.4.1　重金属毒性风险及排放估计 152
5.4.2　农药生态风险及排放估计 153
5.4.3　抗生素生态风险及排放估计 156

第6章  渗滤液浓缩液关键处理技术进展 161
6.1　转移处置 162
6.1.1　填埋场回灌技术 162
6.1.2　焚烧技术 163
6.2　就地减量技术 164
6.2.1　蒸发技术 164
6.2.2　多级膜减量技术 166
6.2.3　膜蒸馏技术 166
6.3　就地无害化处理技术 167
6.3.1　混凝沉淀技术 167
6.3.2　高级氧化技术 169

第7章  渗滤液浓缩液臭氧氧化强化技术进展 178
7.1　微纳米臭氧氧化技术 179
7.2　催化臭氧氧化技术 180
7.2.1　均相催化臭氧氧化技术 180
7.2.2　非均相催化臭氧氧化技术 181
7.3　基于臭氧氧化的协同耦合技术 183
7.3.1　超重力协同臭氧耦合技术 183
7.3.2　过氧化氢协同臭氧耦合技术 183
7.3.3　紫外光协同臭氧耦合技术 184
7.3.4　电化学协同臭氧耦合技术 185

第8章  微纳米臭氧降解浓缩液有机物效能 186
8.1　臭氧影响条件优化 187
8.1.1　气泡尺寸影响 187
8.1.2　臭氧投加量影响 188
8.1.3　初始pH值影响 189
8.1.4　反应时间影响 190
8.2　有机物转化过程特性 191
8.2.1　不同组分特征变化 191
8.2.2　分子量特征变化 193
8.3　活性物质作用效能分析 194
8.3.1　气含率 194
8.3.2　溶解臭氧浓度 195
8.3.3　羟基自由基 198

第9章  电化学协同微纳米臭氧降解浓缩液有机物效能 201
9.1　耦合作用效能及影响因素 202
9.1.1　初始pH值影响 204
9.1.2　电流密度影响 206
9.1.3　极板位置影响 207
9.1.4　通电模式影响 209
9.2　有机物转化过程特性 211
9.2.1　不同组分特征变化 211
9.2.2　等效双键特征变化 214
9.2.3　分子水平特征变化 215
9.3　典型新型污染物去除效能 218
9.3.1　诺氟沙星降解影响效能分析 218
9.3.2　多底物因素的影响 225
9.3.3　诺氟沙星降解机理分析 233
9.3.4　浓缩液诺氟沙星降解及环境影响分析 243
9.4　活性物质作用效能分析 244
9.4.1　溶解臭氧浓度 244
9.4.2　羟基自由基 246
9.4.3　过氧化氢 250
9.4.4　活性氯 253
9.4.5　活性物质耦合机制 256

参考文献 260

我国2020年生活垃圾清运量已高达2.35亿吨，年均增幅达到了10%以上，人年均生活垃圾产量达到500 kg以上。“垃圾围城”问题日益凸显，生活垃圾的无害化处理处置成为环境领域的研究要点之一。尽管生活垃圾处置由填埋向焚烧转型，但我国1955个填埋场中已堆填生活垃圾仍高达17.04亿吨。无论填埋还是焚烧处置，生活垃圾处理过程中均会产生大量的渗滤液。
垃圾渗滤液是垃圾中污染物向液相转移产生的二次污染物，目前我国渗滤液年产量高达7600万吨，1吨渗滤液相当于100吨城市污水所含污染物的浓度。为了降低其排放对环境造成的风险，2008年国家环保部更新了《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008），不仅要求原地处理，渗滤液排放条件也更为严苛。开发成套的符合“高效低耗”处理标准的渗滤液处理工艺仍然是垃圾产业化进程的重要“瓶颈”。
本书较为系统地总结了国内外渗滤液的研究现状和取得的关键技术成果，内容包括渗滤液的来源、特性、危害以及管理现状，渗滤液处理发展阶段及常见工艺，好氧梯度压力处理技术开发，微电解、膜分离深度处理技术，膜滤浓缩液特征识别、风险评估以及E -微纳米臭氧关键技术开发等，可供从事垃圾渗滤液处理处置及污染管控等的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、市政工程及相关专业的师生参考。
本书由王辉、楼紫阳、牛静等编著，其中，第1章由王辉、楼紫阳、成兆文编著，第2～4章由牛静、王辉、楼紫阳、黄秋杰、杨常富编著，第5～9章由王辉、楼紫阳、袁志航、刘伟编著，全书最后由同济大学赵由才教授主审。另外，本书的编著和出版得到了国家自然科学基金委、上海交通大学重庆研究院的部分资助。
限于编著者水平及编著时间，书中不足和疏漏之处在所难免，欢迎广大同行批评、指正。

编著者