Fenton法处理中年垃圾渗滤液双氧水利用率及处理效率.pdf

Fenton 法处理中年垃圾渗滤液双氧水利用率 及处理效率 王喜全 1,2 刘学文 2 1.东北大学资源与土木工程学院, 沈阳 110004; 2.辽宁科技大学化工学院环境工程系, 鞍山 114044 摘要 采用 Fenton 法氧化处理中年垃圾渗滤液生化出水, 对影响双氧水利用率及 CODCr去除率的各种因素, 进行了研 究。 结果表明 Fenton 法氧化处理中年垃圾渗滤液生化出水的最佳初始 pH 值为 7, H2O2 Fe2 为 4∶ 1, 双氧水的经济投 加量为0. 05 mol L, 反应时间为 3. 5 h, 混合催化剂可提高双氧水的利用率。 CODCr去除率可达 80. 5, 双氧水利用率为 153. 9, 处理出水可达到垃圾渗滤液的二级排放标准。 关键词 垃圾渗滤液 Fenton 双氧水 0 引言 中年垃圾渗滤液单纯靠生物处理方法其各项污 染指标 尤其是有机物 难以达到排放标准,必须进行 深度处理。在垃圾渗滤液的深度处理方法中, Fenton 法是一种常用的化学处理法, 具有有机物去除率高、 处理效果好 、 反应速度快等优点, 但存在处理费用高 的问题 。控制好反应条件, 提高双氧水的利用率, 就 可以降低处理成本。 1 Fenton 试剂氧化的机理 Fenton 试剂具有强氧化性 ,能够氧化难以生物降 解的有机物。其作用机理主要是依靠H2O2分解产生 的羟基自由基 OH 的强氧化性 。羟基自由基可氧 化大多数难以生物降解有机物 ,尤其是对大分子有机 物有很高的去除率, 它可将大分子有机物氧化成为小 分子有机物,而 Fe 2则主要起催化剂的作用[ 1,2] 。 2 试验水样 、 药品及方法 2. 1 试验用水 试验用水取自鞍山市羊耳峪垃圾填埋场的垃圾 渗滤液经生物处理之后的出水 ,水样的水质见表 1。 表 1 试验水样水质表mg L pH 除外 CODCr pHNO- 2- N 1 530～ 2 1007. 5～ 8 . 4700～ 800 2. 2 试验方法 取600 mL 水样置于1 000 mL烧杯中, 调节水样 pH 后边搅拌边加入 Fenton 试剂。反应一段时间后, 调节 pH 为碱性 pH 9. 5 静置沉降 , 取上清液测定 CODCr,计算双氧水的利用效率 双氧水利用率 COD原水- COD出水 COD理论去除 3 结果与讨论 3. 1 正交试验结果 影响 Fenton 试剂双氧水利用率的因素很多 ,如水 样的初始 pH 、反应时间 、搅拌强度、双氧水投加量、 Fe 2投加量 、双氧水投加方式等[ 3-5] 。本次正交试验 选取初始 pH 、 H2O2 Fe 2摩尔比、双氧水投加量 、 反应 时间 4 个因素进行研究 。通过正交试验得出初始 pH 为5、反应时间为2. 5 h、双氧水投加量为 0. 06 mol L、 H2O2 Fe 2摩尔比为2∶ 1时为较好的组合反应条件。 3. 2 各因素对双氧水利用率的影响 3. 2. 1 初始 pH 对双氧水利用率的影响 选取 反 应 时 间 为 2. 5 h 、双 氧 水 投 加 量 为 0. 06 mol L 、 H2O2 Fe 2摩尔比为 1∶ 2, 则初始 pH 对 CODCr去除率及双氧水利用率的影响见图1 。 图1 初始 pH 对 CODCr去除率及双氧水利用率的影响 由图 1可以看出, 当试验水样初始 pH 值为 7 时, CODCr的去除率最高 ,双氧水利用率也最高。 3. 2. 2 H2O2 Fe 2摩尔比对双氧水利用率的影响 选取初始 pH 值为 7, 反应时间为 2. 5 h, 双氧水 投加量为 0. 06 mol L ,则 H2O2 Fe 2摩尔比对 COD Cr去 92 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 除率及双氧水利用率的影响见图 2。 图2 H2O2 Fe2摩尔比对 CODCr去除率及双氧水利用率的影响 由图 2 可以看出, 当 H2O2 Fe 2摩尔比为 4∶ 1 时 CODCr的去除率最高 ,双氧水利用率也最高。 3. 2. 3 双氧水投加量对双氧水利用率的影响 选取初始 pH 值为 7 , 反应时间为 2. 5 h、H2O2 Fe 2摩尔比为 4∶ 1,则双氧水投加量对 COD Cr, 去除率 及双氧水利用率的影响见图 3。 图 3 双氧水投加量对 CODCr去除率及双氧水利用率的影响 由图 3 可以看出 ,当双氧水投加量为 0. 03 mol L 时,双氧水利用率最高, 但考虑到 CODCr的去除效果 及成本问题,确定双氧水最佳投加量为 0. 05 mol L。 3. 2. 4 反应时间对双氧水利用率的影响 选取初始 pH 值为 7、 H2O2 Fe 2摩尔比为 4∶ 1,双 氧水投加量为 0. 05 mol L , 则反应时间对 CODCr去除 率及双氧水利用率的影响见图 4。 图 4 反应时间对CODCr去除率及双氧水利用率的影响 由图4 可以看出反应时间为3. 5 h 之后曲线几乎 没有增加 ,所以确定最佳反应时间为3. 5 h。 3. 2. 5 铜锰催化反应 [ 6] 对双氧水利用率的影响 选取 初 始 pH 值 为 7, 双 氧 水 投 加 量 为 0. 05 mol L ,H2O2 Fe 2摩尔比为 4∶ 1 铜锰的投加量约 为铁盐质量的 1 30,且催化剂的总质量相同 , 反应时 间为 3. 5 h ,则催化剂类型对CODCr去除率及双氧水利 用率的影响见图 5。 图 5 外加元素对 CODCr去除率及双氧水利用率的影响 由图 5可以看出铁和锰同时使用可使双氧水的 利用率更高 ,且锰的价格比铜要低很多。 4 结论与建议 1 垃圾渗滤液的可生化性较差仅靠单一的生物 处理难以使垃圾渗滤液中的有机物降解完全 ,需采用 化学法进行深度处理 。 2 用 Fenton 法处理垃圾渗滤液生化出水的 CODCr去除率及双氧水利用率都较高的条件为初始 pH 值为 7, H2O2 Fe 2 为 4∶ 1, 双氧水的投加量为 0. 05 mol L ,反应时间为 3. 5 h。 3 在反应过程中加入Mn 2 、 Cu 2可以提高双氧 水的利用率且能有效降低 CODCr。 4 在试验的水样中亚硝酸盐氮的含量太高, 可 以在生化出水前加上耗氧装置 ,将亚硝酸盐氮氧化为 硝酸盐氮, 减少双氧水的使用量,节约成本。 参考文献 [ 1] Choi H J. uation of fenton s process for the treatment of landfill leachate . Delaware University of Delaware ,1998. [ 2] 赵启文, 刘岩. 芬顿 Fenton 试剂的历史与应用. 化学世界, 2005, 5 319 -320. [ 3] 张晖. Fenton 法处理垃圾渗滤液的影响因素分析. 中国给水排水, 2002, 18 3 14-17. [ 4] 张晖. Fenton 法处理垃圾渗滤液. 中国给水排水, 2001, 17 3 1 -3. [ 5] 程丽华, 黄君礼, 倪福祥. Fenton 试剂生成OH的动力学研究. 环 境污染治理技术与设备,2003, 4 5 12-14, 33. [ 6] 于怀东, 方茹等. 锰离子参与的类 Fenton 反应的HPLC 和 ESR 波 谱研究. 化学学报,2005, 63 14 1357 -1360. 作者通讯处 王喜全 114044 辽宁省鞍山市 辽宁科技大学化工 学院环境工程系 2006- 05-29 收稿 93 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 Abstract A new model of lake and reservoir eutrophication assessment can be established with RBF network of artificial neural network. There are twelve groups of given data, of which ten groups are used to establish network and two groups are used to test the network. The results show that the RBF network is better than the s of principal component analysis and discriminant analysis in solving the problems of water eutrophication assessment. Keywords ertrophication, RBF network and artificial neural network DESIGN SUMMARY OF SHUANGYANG WASTEWATER TREATMENT PLANT IN CHANGCHUN Yang Shaohua Huang Jiguo Huang Guoxin et al 83 Abstract The design of Shuangyang Wastewater Treatment Plant in Changchun is introduced, and the problems and solutions in the process of debugging and operation are presented. Keywords design of wastewater treatment plant and CAST BRIEF INTRODUCTION TO URBAN RIVER POLLUTION PURIFICATION AND ECOLOGICAL RESTORATION INSHANGHAIHuang Yan Huang Minsheng Xu Yatong et al 85 Abstract It was introduced the background, pollution purification and ecological restoration projects of five polluted rivers in the center districts of Shanghai city, which has certain values for the people in similar domestic zones to consult with when improving their cities water environments. Keywords Shanghai, urban rivers, pollution purification and practical effect INFLUENCE OF OVERFLOW DAM SHAPE ON NUTRIENT AND ORGANIC CONTAMINATION OF WATER BODYWang Jinqi Wang Guoxiang 89 Abstract The influence of overflow dam shape on nutrient and organic contaminants is studied by monitoring the DO and the change of water quality timely . It indicates that the dissolved oxygen of the water body all increasesby the two damswith different shapes dams, the function of the stepped overflow dam is more obvious than the bevel surface overflow dam, andthe content of IMn, NH3-N andTP is decreased, the average removal rate in the influent of the stepped overflow dam is better than the bevel surface overflow dam. Keywords overflow dam, DO, IMn, NH3-N, TP and self -purification RESEARCH ON THE UTILIZATION RATIO OF H2O2AND THE REMOVAL EFFICIENCY OF CODCrIN THE TREATMENT OF MIDDLE -AGED LANDFILL LEACHATE BY FENTON PROCESS Wang Xiquan Liu Xuewen 92 Abstract The factorswhichinfluence the utilization ratio of H2O2and the removal efficiency of CODCrwere studiedin the process of Fenton treatment of the effluent from the biological treated middle -aged landfill leachate. The test results show that the optimal initial pH is 7, the H2O2 Fe2ratio is 4∶ 1, the most economical dosage of H2O2is 0. 05 mol L and the a reaction time is 3. 5 h respectively aswell as the mixed activators can increase the utilization ratio of H2O2. The removal efficiency of CODCrmay reach to 80. 5 and the utilization ratio of H2O2is 153. 9, the quality of effluent can reach to the second level of landfill leachate discharge standard. Keywords landfill leachate, Fenton agent and hydrogen peroxide DESIGNAND OPERATION OF THE PROJECT OF ECOLOGICAL PONDS-WETLAND SYSTEM FOR MUNICIPAL WASTEWATER RECLAMATION AND REUSE YinJinduo Deng Hua LinJing et al 94 Abstract It was introduced the systematic design and operation of the project of the ecological ponds -wetland system for municipal wastewater reclamation and reuse. Keywords ecological ponds -wetland system, municipal wastewater, reclamation reuse and design Sponsor Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher Industrial Construction Magazine Agency Editor The Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road,Haidian District, Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O . Box 399, Beijing China China Standard Serial Numbering ISSN1000-8942 CN11-2097 X E -mail Addresshjgcpublic. yj. cn. net hjgcmail. yj. cn. net WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn http www. hjgc. net. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 2,Apr. ,2007