UV/Fenton法處理城市垃圾滲濾液的研究

章小軍

（中信建設有限責任公司北京100027）

UV/Fenton法處理城市垃圾滲濾液的研究

章小軍

（中信建設有限責任公司北京100027）

以北京市某垃圾填埋場排放的晚期垃圾滲濾液為研究對象，采用UV/Fenton法進行催化氧化處理以達到去除垃圾滲濾液中COD的目的，同時提高垃圾滲濾液的可生化性，從而為后續的生化處理提供條件。結果顯示：原水pH值為8，FeSO4·7H2O投加量為0.1g/L，H2O2投加量為1mL/L，光催化時間為60min時，UV/Fenton法處理垃圾滲濾液的除碳效果最佳，此時COD去除率達到86.8%。

紫外光；垃圾滲濾液；CODCr去除率；Fenton試劑

1　前言

垃圾滲濾液作為目前最難降解的廢水之一，它的成分十分復雜，其主要來源于降雨、徑流、地下水的滲透及城市垃圾本身的內含水[1]，具有COD濃度高、金屬含量高、氨氮濃度高、水質水量變化大等特點[2]。對于這類含有大量難生物降解化合物的廢水，通常采用高級氧化法、光催化氧化法、以及光催化-高級氧化組合工藝進行預處理之后再進行生化處理。

Fenton試劑是H2O2同Fe2+兩者的混合試劑，Fenton氧化法可使帶有苯環、羥基、-CO2H及-SO3H，-NO2等取代基的有機物氧化分解，提高廢水可生化性，降低廢水毒性[3]。Fenton試劑已經被廣泛地應用于市政污水、垃圾滲濾液及含有酚、硝基苯、染料和甲醛的工業廢水和污泥的處理[4]。

Fenton試劑處理垃圾滲濾液的過程通常由四步組成：pH調節、氧化反應、中和絮凝、沉淀。Fenton法降低COD的主要過程為絮凝和氧化兩步[5]。其中，Fenton氧化的反應機理為(以鐵離子為例)，如式（1）～（4）所示。

上述反應中的過氧化氫作為氧化Fe2+和有機物的氧化劑。但當遇到強的氧化劑，如重鉻酸鉀時，它將作為還原劑，被分解生成O2，這些過氧化氫反應是復雜的，并且與反應條件和催化劑種類有關[6]。Fenton絮凝：在一定的酸度條件下，Fe2+被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3在pH值較高時以膠體形態存在，具有凝聚、吸附性能。用Fenton試劑處理垃圾滲濾液，不僅可以降低COD濃度，而且使大分子難降解有機物分解轉化為可降解的小分子有機物。

張暉等[7]用Fenton法處理垃圾滲濾液，當H2O2/Fe2+投加比為3時，COD去除率隨H2O2投加量的增加而上升，H2O2的投加量為0.1mol/L時，COD去除率可達67.5%。熊忠等[8]用混凝-Fenton-SBR處理垃圾滲濾液，經過處理后的垃圾滲濾液的COD、BOD去除率大于95%，出水水質達到排放標準。孟玢等[9]用Fenton法氧化處理垃圾滲濾液生化工藝出水，當pH為7,FeSO4·7H2O的投加量為0.1mol/L，H2O2投加1次，H2O2/FeSO4·7H2O投加比為4: 1，反應時間為210min，反應溫度為30℃時，此時COD去除效果最佳。鄒長偉等[10]用Fenton法、UV/Fenton法深度處理垃圾滲濾液，當pH為3,FeSO4·7H2O濃度為3.6×10-4mol/L，反應時間為120min時，COD去除率達71.5%。程潔紅等[11]用Fenton法對城市垃圾滲濾液進行預處理研究，當FeSO4·7H2O的投加量為0.2%，H2O2/FeS O4·7H2O為11，聚合鐵投加量為1.2‰，CODCr去除率為68.2%，色度去除率為98%。

目前應用Fenton法及其組合工藝處理處理垃圾滲濾液已成為目前研究的熱門課題。但是目前用UV/Fenton法對垃圾滲濾液進行預處理的研究報道較為罕見。

本研究采用高級氧化工藝UV/Fenton法對垃圾滲濾液進行預處理研究，分別考察了pH、H2O2投加量和FeSO4·7H2O投加量三個運行參數對試驗裝置處理垃圾滲濾液的COD去除效果的影響。

2　試驗材料與方法

2.1試驗原水水質

試驗原水取自北京市某垃圾填埋場垃圾滲濾液調節池，廢水外觀呈黑褐色，有惡臭味，COD達12000～14000mg/L，BOD5為8000～9000 mg/L，SS為400～500mg/L，NH3-N濃度為1600mg/L，pH值為8～9，色度為1250倍。

圖1　試驗裝置示意圖

2.2試驗方法和裝置

取50ml垃圾滲濾液原液于1000mL量筒中，并用自來水稀釋到1000mL（稀釋過后的垃圾滲濾液原液下文中簡稱原水），將稀釋后的原水倒入1000mL燒杯中，再用小型磁力攪拌器對其進行攪拌，同時加入一定量的FeSO4·7H2O固體，用H2SO4或NaOH調節pH值到指定值；待完成上述操作之后，把紫外燈燈管插入到待處理原水中，并加入一定體積的H2O2，迅速開始計時，分別過5min、15 min、30 min、60 min、90 min和120 min后從燒杯中移取20ml水樣于50mL小燒杯中；先測定小燒杯中水樣的pH值，再用H2SO4或NaOH調節pH值至10，并把調節好的水樣過濾至10mL試管中，采用國家規定的標準方法[12]測定水樣的CODcr值。試驗裝置見圖1。

3　試驗結果與分析

3.1pH的影響

在15W紫外燈連續照射下，固定FeSO4·7H2O的投加量為0.1g/L，H2O2（30%）投加量為1mL/L，在不同pH值條件下處理垃圾滲濾液原水，反應時間為2h，結果如圖2所示。

圖2　pH對COD去除率的影響

由圖2可知，UV-Fenton試驗裝置處理垃圾滲濾液的COD去除率隨著pH的上升呈現先升后降的趨勢；當pH=8時COD去除率為86.8%，此時，COD的處理效果最好。

圖3　H2O2對COD去除的影響

圖4　FeSO4·7H2O對COD去除率的影響

3.2H2O2投加量的影響

在15W紫外燈的連續照射下，保持FeSO4·7H2O的投加量為0.1g/L不變，同時調節原水pH值為8，在投加不同體積的H2O2的條件下處理原水，反應時間為2h，結果如圖3所示。

由圖3可知，隨著H2O2投加量的增加，COD去除率呈現逐漸上升的趨勢；綜合考慮處理成本和運行費用，宜將H2O2投加量控制在1mL/L，COD處理效果既經濟又高效。

3.3FeSO4·7H2O投加量的影響

在15W紫外燈的連續照射下，調節原水pH值為8，保持H2O2投加量為1mL不變，改變FeSO4·7H2O的投加量，在此條件下處理原水，反應時間為2h，COD的去除率變化如圖4所示。

由圖4可知，當FeSO4· 7H2O=0.1g/L時，COD去除率最高，COD去除率呈現先升后降的趨勢；FeSO4·7H2O的投加量過多或過少都不利于COD的去除。因此確定最佳FeSO4· 7H2O的投加量為0.1g/L。

4　結語

4.1垃圾滲濾液中含有大量難降解物質，單純采用生化處理不能滿足排放要求，需采用強氧化處理如Fenton法等化學氧化法先對其進行預先處理，使其部分難降解有機物氧化分解，提高可生化性，降低其毒性，為后續生化處理提供條件。

4.2用UV/Fenton氧化法處理稀釋后的垃圾滲濾液原水，最佳運行條件為：初始pH值為8，FeSO4·7H2O的投加量為0.1g/L，H2O2的投加量為1ml/L，反應時間為60min，反應后的pH值為7.6，CODCr的去除率為86.80%。

[1]張懿.城市垃圾填埋場滲濾液的處理技術途徑[J].重慶環境科學,2002,22(5):63-65.

[2]程潔紅.城市垃圾滲濾液的Fenton氧化法預處理試驗[J].城市環境與城市生態,2003.16(3):26-28.

[3]沈耀良.垃圾填埋場滲濾液處理特性的分析[J].江蘇環境科學, 1999.14(5):5-7.

[4]張蘭英.張德安.垃圾滲濾液中有機污染物的污染及去除[J].中國環境科學,1998.18(2):184-188.

[5]陳傳好.Fenton試劑處理廢水中各種影響因子的作用機制[J].環境科學,2000.21(3):93-96.

[6]陳勝兵.Fenton試劑的氧化作用機理及其應用[J].環境科學與技術,2004.27(3):105-107.

[7]張暉.Fenton法處理垃圾滲濾液[J].中國給水排水,2001.17(3):1-3.

[8]熊忠.林衍.混凝-Fenton-SBR垃圾滲濾液的影響因素研究[J].城市環境,2002.16(4):46-48.

[9]孟玢.李靜.王蕾.季民.Fenton氧化處理垃圾滲濾液生化工藝出水的影響因素研究[J].天津城市建設學院學報,2004.10(1)：41-45.

[10]鄒長偉.Fenton試劑UV/Fenton試劑深度處理垃圾滲濾液[J].江西科學,2004.22(4):246-249.

[11]程潔紅.Fenton-混凝法在垃圾滲濾液預處理中的試驗研究[J].江西石油化工學院學報,2002.14(2):27-29.

[12]國家環境保護總局,水和廢水監測分析方法.中國環境科學出版社:北京,2002.

章小軍（1983—），男，北京，碩士，從事廢水與建筑給排水工作。