Fenton法處理垃圾滲濾液
摘要：介紹了Fenton法處理垃圾滲濾液的中型試驗(yàn)，其中Fenton氧化在連續(xù)攪拌反應(yīng)器(CSTR)中進(jìn)行。試驗(yàn)表明，當(dāng)雙氧水與亞鐵鹽的總投加比一定(H：0 ／Fe =3 0)時(shí)，COD 的去除率隨雙氧水投加量的增加而增加，但與雙氧水在兩個(gè)氧化槽的投加比例無關(guān) 當(dāng)雙氧水的總投加量為0 1 mol／L時(shí)，COD 的去除率可這67 5％ ，這一結(jié)果同樣適用于其他垃圾填埋場(chǎng)的晚期滲濾液處理。
關(guān)鍵詞： 垃圾滲濾液； Fenton試制； 氧化處理
垃圾填埋場(chǎng)滲濾液是一種成分十分復(fù)雜的廢水，目前還沒有特別有效的治理方法。傳統(tǒng)的生化處理法雖然常常用來處理滲濾液，但由于滲濾液中含有多種有毒有害的難降解有機(jī)物，其處理效果遠(yuǎn)不及對(duì)城市污水的處理。化學(xué)氧化法可以分解這些難降解的有機(jī)物，從而提高廢水的可生化降解性［1］，其中的高級(jí)氧化技術(shù)(advanced oxidation processes,AOPs)因其能夠產(chǎn)生極強(qiáng)氧化性的·OH自由基而被認(rèn)為是處理滲濾液的一種替代方法。Fenton法作為其中的一種，由于它費(fèi)用低廉、操作簡(jiǎn)便而受到人們的重視。Fenton法的氧化機(jī)理可簡(jiǎn)單表示為：
Fe2++H2O2→Fe3++OH- +·OH (1)
·OH+RH(有機(jī)物)→P(降解產(chǎn)物) (2)
根據(jù)小試的結(jié)果［2］，設(shè)計(jì)了一個(gè)處理能力為1.136m3/h的中試裝置，并設(shè)在一個(gè)長(zhǎng)×寬×高＝8.85 m×2.44 m×2.74 m的拖車內(nèi)，用來處理美國(guó)特拉華固體廢棄物管理處(Delaware Solid Waste Authority)所屬的南、北部垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液。滲濾液水質(zhì)特性見表1。
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| 表1 滲濾液水質(zhì)特性 |
1 試驗(yàn)部分
中試流程如圖1所示。其中氣動(dòng)泵所需氣壓由位于拖車下面的兩臺(tái)空壓機(jī)提供，一級(jí)氧化槽和中和槽內(nèi)的pH值由pH控制儀控制，分別為3.5和8.0，調(diào)節(jié)pH值所需的酸堿分別為98%硫酸和25%氫氧化鈉溶液。小試的結(jié)果表明，當(dāng)pH值在2～3.5之間時(shí)Fenton法的處理效果最佳，所以設(shè)計(jì)時(shí)一級(jí)和二級(jí)氧化槽內(nèi)的pH值分別控制在3.0左右。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)一級(jí)氧化槽內(nèi)的pH值穩(wěn)定在3.5左右時(shí)，二級(jí)氧化槽內(nèi)的pH值接近于3。因此為節(jié)省調(diào)節(jié)pH值所需堿的用量，實(shí)際操作時(shí)僅控制一級(jí)氧化槽內(nèi)的pH值。另外，無論采用單級(jí)氧化或是二級(jí)氧化方式時(shí)，混合槽中只有滲濾液流過，并沒有將滲濾液和亞鐵鹽在槽內(nèi)混合。
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| 圖1 試驗(yàn)流程 |
試驗(yàn)時(shí)，滲濾液從拖車外的井(來自北部垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液)或5 677.5 L的貯槽(來自南部垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液)泵送到混合槽，然后依靠重力作用依次流經(jīng)同樣大小的一級(jí)和二級(jí)氧化槽，而50%的雙氧水和亞鐵鹽溶液則由氣動(dòng)泵分別連續(xù)投加到兩個(gè)氧化槽中(根據(jù)小試結(jié)果［2］，雙氧水和亞鐵鹽的摩爾配比為3.0時(shí)對(duì)COD去除效果最佳，故試驗(yàn)中的雙氧水和亞鐵鹽的摩爾配比固定為3.0不變)，并和滲濾液在氧化槽中進(jìn)行Fenton反應(yīng)。被氧化的滲濾液泵送到中和槽調(diào)節(jié)pH值后，再依靠重力作用流入斜板澄清槽中(中和槽的位置高于澄清槽)。滲濾液在混合槽、一級(jí)氧化槽、二級(jí)氧化槽、中和槽和澄清槽的水力停留時(shí)間分別為10、60、60、10和60 min(氧化槽的停留時(shí)間是根據(jù)小試結(jié)果［2］確定的)。滲濾液的水樣分別從一級(jí)氧化槽和二級(jí)氧化槽中取出后，調(diào)節(jié)pH值至8.0，靜置30 min后分析澄清液的COD值。
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2.1雙氧水投加比的影響
為考察雙氧水在兩個(gè)氧化槽中的不同投加比例對(duì)COD去除率的影響，在雙氧水的總投加量固定為0.075 mol/L的情況下，改變雙氧水的投加比所得到的相應(yīng)COD去除率見圖2。當(dāng)雙氧水在一級(jí)氧化槽的投加量增加時(shí)，滲濾液經(jīng)過該槽后的COD去除率會(huì)增高，但由于總的雙氧水投加量一定，滲濾液經(jīng)過二級(jí)氧化槽后的總COD去除率相差不大。為簡(jiǎn)便起見，雙氧水在兩個(gè)氧化槽中的投加比例固定為1∶1。
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| 圖2 雙氳木投加比的影晌 |
2.2雙氧水總投加量的影響
圖3表明，隨著雙氧水總投加量的增加，一級(jí)氧化槽和二級(jí)氧化槽的COD去除率均有不同程度的增加。當(dāng)雙氧水總投加量增加到0.1 mol/L時(shí)，COD的去除率可達(dá)67.5%。
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| 圖3 雙氧水總投加量的影響 |
2.3不同晚期滲濾液的處理結(jié)果
當(dāng)雙氧水的總投加量為0.1 mol/L時(shí)，COD去除率接近70%的這一結(jié)果是處理北部填埋場(chǎng)滲濾液得到的，為檢驗(yàn)該條件是否適用于其他晚期滲濾液，對(duì)南部填埋場(chǎng)的滲濾液也進(jìn)行了試驗(yàn)。由圖4知，盡管一級(jí)氧化槽的去除效果隨著初始COD值的增加而略有降低，但經(jīng)過二級(jí)氧化槽后，COD的去除率大致相同。
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| 圖4 不同晚期滲濾液的處理結(jié)果 |
3 結(jié)論
Fenton法處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的中試結(jié)果表明，當(dāng)雙氧水與亞鐵鹽的總投加比一定時(shí)，COD的去除率隨雙氧水投加量的增大而增加，但與雙氧水在兩個(gè)氧化槽的投加比例無關(guān)。當(dāng)雙氧水的總投加量為0.1 mol/L時(shí)，COD去除率可達(dá)67.5%，而且這一結(jié)果適用于其他填埋場(chǎng)的晚期滲濾液。
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