0 1 图文摘要
采用膜技术处理垃圾渗滤液时会产生大量难以处理的浓缩液。
Fenton等高级氧化技术可实现对渗滤液的全量化处理,但存在H 2 O 2 利用率低、催化剂分离困难等问题。
类Fenton氧化技术可通过引入固相催化剂来克服传统Fenton技术的缺陷。
采用粒状的多相催化剂(负载Fe-Cu-Ti的黏土)作为类Fenton催化剂,以垃圾渗滤液的MBR出水为处理对象,研究该催化剂氧化降解垃圾渗滤液MBR出水的性能,考察初始pH、H 2 O 2 投加量、催化剂投加量及反应时间对COD降解效果的影响,以及催化剂再生利用的可能性。
实验结果表明:在初始pH为3、H 2 O 2 投加量为废水质量的2%、催化剂投加量为废水质量40% 的条件下反应2 h,对MBR出水的COD去除率可达68.5%。
多相催化剂经再生利用8次后对COD的去除率可达62.2%,催化剂质量损失率为0.0038%。
类Fenton反应可有效降低MBR出水中的有机物,后续可进一步耦合强化生化处理单元,以经济有效地达到《生活垃圾填埋场污染物排放标准》(GB 16889—2008)要求,实现垃圾渗滤液的全量化处理目标。
通过采用类Fenton反应装置对垃圾渗滤液进行处理,实现对MBR出水有机物的高效降解,与传统膜处理技术相比,该技术应用过程中无浓缩液产生,为实现垃圾渗滤液的全量化处理提供了可行性。
目前国内处理垃圾渗滤液的主流技术为生化+膜组合工艺。但该工艺中的膜易发生污染,维护及更换成本较高,同时产生的浓液处理十分困难。
传统Fenton反应可实现垃圾渗滤液的全量化处理,但该技术存在H 2 O 2 利用率低、催化剂分离困难、铁泥量大、出水易返色等缺点。通过引入固相催化剂形成的类Fenton氧化技术可克服传统Fenton的缺点,处理成本大大降低,应用前景广阔。
笔者用自制的类Fenton反应装置对垃圾渗滤液的MBR 出水进行处理,研究其最佳运行条件,实现对MBR 出水有机物的高效降解,为垃圾渗滤液的全量化处理提供一种思路。
实验水样取自某垃圾填埋场的垃圾渗滤液MBR工艺出水,COD 为1 800 mg/L,氨氮为1 890 mg/L,pH为7。
多相催化剂为陶粒催化剂以黏土为载体并掺杂Fe、Cu、Ti后烧结制粒而成,外观为红褐色球状,粒径为5 mm,密度1.78 g/cm 3 。
实验采用自制的类Fenton氧化装置,首先对垃圾渗滤液MBR 出水进行混凝预处理,通过物化方法去除颗粒性有机污染物,MBR出水的COD可由1 800 mg/L降至635 mg/L。
类Fenton催化氧化技术的主要影响因素有水体初始pH、H 2 O 2 投加量、催化剂投加量、反应时间等。
( 1)随着水体初始pH 的增加,COD 去除率逐渐降低。这是由于酸性条件有利于金属离子的溶出,其催化H 2 O 2 产生更多·OH 自由基,使更多的有机物被氧化降解,实验确定适宜的初始pH为3。
(2)随着H 2 O 2 投加量的增加,COD去除率逐渐提高。H 2 O 2 投加量的增加可以促进体系中·OH的产生,提高氧化效率。综合考虑成本及处理效果,实验确定H 2 O 2 适宜投加量为废水质量的2%。
(3)催化剂投加量的增加使得体系中的活性组分增加,可以促进H 2 O 2 分解获得更多的·OH,提高氧化效率。但综合考虑成本及效率,选取催化剂投加量为废水质量的40%。
(4)随着反应时间的增加,去除率基本保持稳定,反应2 h 时COD 去除率即可达到较高水平,实验选择2 h为适宜的反应时间。
通过对类Fenton氧化处理前后的水样进行荧光分析,发现采用多相催化剂进行类Fenton 氧化处理垃圾渗滤液MBR出水,能够破坏有机物的共轭双键,降低芳香环数量,提高废水的可生化性,为后续耦合强化生化进一步降低有机物奠定基础。
同时,使用的固态非均相催化剂经8次再生后,在保证处理效率的基础上质量损失率仅为0.0038%,再生循环利用率高。相比传统Fenton 处理技术,该技术可大幅降低产泥量,减少二次污染,有利于实际工程应用中的运营维护。
第一作者 :戴昕(1983— ),硕士,高级工程师,主要从事污水处理、固废资源化利用等方向。E-mail:nanbei-001@163.com。