オゾン処理によるMBRおよびSAARB処理した成熟した埋立地浸出物からの紫外線消光物質の除去。比較研究

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Chemosphere.2020 Mar;242:125256. S0045-6535(19)32496-8. doi: 10.1016/j.chemosphere.2019.125256.Epub 2019-10-31.

オゾン処理によるMBRおよびSAARB処理した成熟した埋立地浸出物からの紫外線消光物質の除去。比較研究

Elimination of UV-quenching substances from MBR- and SAARB-treated mature landfill leachates in an ozonation process: A comparative study.

Weiming Chen
Qibin Li

PMID: 31704524 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2019.125256.

抄録

埋立地浸出液に含まれる紫外線消光物質（UVQS）は、埋立地浸出液を下水処理する際に、紫外線消毒を阻害する可能性があることが近年明らかになっている。本研究では、メンブレンバイオリアクター(MBR)と半好気性老朽ごみバイオフィルター(SAARB)を用いて、成熟した埋立浸出液中のUVQSを除去することを検討した。MBR処理とSAARB処理の両方の埋立地浸出液では、腐植（フルボ酸と腐植酸）が有機物の主成分であったが、MBR処理の浸出液では腐植の化学構造がより安定していた。MBR処理した成熟埋立地浸出液のUVQS濃度はSAARB処理した浸出液よりも高かった。オゾン処理はUVQSを効果的に分解することができ、特に高濃度のUVQSを含む埋立浸出水(MBR処理埋立浸出水)ではUVQSを効果的に分解することができた。しかし、高濃度のUVQSを含む埋立浸出水では、オゾン処理により低分子酸が大量に蓄積し、全有機炭素の分解が遅れてしまう可能性がある。また、オゾン処理はフルボ酸とフミン酸の両方を分解し、フミン酸をより効果的に分解することがわかった。例えば、フミン酸の除去率は、フルボ酸の除去率(MBR-CP1で83.3%、SAARB-CP1で92.3%)に比べて、フミン酸の88.0%除去率(MBR-CP2)及び96.0%除去率(SAARB-CP2)が高いことが明らかになった。オゾンによる有機物(CCなど)のUVクエンチング官能基の破壊は、MBR及びSAARB処理した埋立浸出物に適用したオゾン処理の主なUVQS分解機構であった。したがって、オゾン処理は、MBR及びSAARB処理した埋立浸出物の両方において、UV吸収強度を効率的に低下させることができる。

Ultraviolet-quenching substances (UVQS), recently identified pollutants in landfill leachate, can interfere with ultraviolet disinfection when landfill leachate is co-treated with municipal sewage. This study investigated the elimination of UVQS in mature landfill leachates through a membrane bioreactor (MBR) and a semi-aerobic aged refuse biofilter (SAARB). Humus (i.e., fulvic and humic acids) was the main component of organic matter in both MBR- and SAARB-treated landfill leachates, while there was a more stable chemical structure of humus in the MBR-treated leachate. The concentration of UVQS in MBR-treated mature landfill leachate was higher than that of SAARB-treated leachate. Ozonation can degrade UVQS effectively, especially for landfill leachate containing a high concentration UVQS (i.e., MBR-treated landfill leachate). However, a large accumulation of small molecule acid might be caused by ozonation for highly concentrated UVQS in landfill leachate, leading to the delayed degradation of total organic carbon. Moreover, ozonation degraded both fulvic acid and humic acid; and degraded humic acid more effectively. For instance, 88.0% removal (MBR-CP2) and 96.0% removal (SAARB-CP2) of humic acid was higher than those (83.3% for MBR-CP1 and 92.3% for SAARB-CP1) of fulvic acid. The destruction of UV-quenching functional groups of organics (such as CC) by ozone was the main UVQS degradation mechanism of ozonation applied to MBR- and SAARB-treated landfill leachates. Therefore, the ozonation process can efficiently decrease UV absorption intensity in both MBR- and SAARB-treated landfill leachates.