老龄垃圾渗滤液的纳滤(NF)浓缩液,富集了高浓度难降解腐殖酸类有机物和色度(色度>10000倍),是膜滤处理后的“终极难题”。单一的高级氧化或混凝技术对这类浓缩液的深度处理效果有限。本研究提出将两种具有互补特性的多功能氧化剂——高铁酸钾(K₂FeO₄)和过氧化钙(CaO₂)——进行复配,实现对NF浓缩液的高效协同处理。Fe(VI)是一种兼具氧化、消毒和混凝功能的绿色水处理剂。
在反应初期,Fe(VI)利用其极高的氧化还原电位(+2.2V),快速攻击浓缩液中含不饱和键和芳环的大分子腐殖质,将复杂的有机大分子打碎为小分子,并有效脱色。Fe(VI)自身被还原为Fe³⁺离子和原位生成的Fe(OH)₃胶体。与此同时,CaO₂缓慢水解,持续释放H₂O₂和Ca²⁺离子。释放的H₂O₂与体系中已有的Fe³⁺(来自Fe(VI)还原)恰好构成类芬顿反应,持续产生·OH,对第一步被打碎的小分子有机物进行接力的深度氧化和矿化。同时,CaO₂溶解释放的Ca²⁺离子起到压缩双电层和电中和的混凝作用,而原位生成的Fe(OH)₃胶体和Ca(OH)₂微粒则共同发挥网捕和共沉淀作用,将残余有机物和磷高效去除。
实验结果显示,Fe(VI)/CaO₂联合处理对NF浓缩液的COD去除率和色度去除率分别达到82%和96%,远优于单独使用Fe(VI)(COD去除率约55%)或CaO₂(约30%)的效果之和。处理后,浓缩液的可生化性(B/C比)从<0.05显著提升至0.35以上,为后续返回到生化系统进行低成本降解创造了条件。三维荧光光谱分析显示,代表腐殖酸和富里酸的特征荧光峰强度被削减了90%以上。该联合工艺利用两种氧化剂在反应动力学和功能上的巧妙互补,实现了高效协同处理。