混凝-Fenton氧化法對(duì)晚期垃圾滲瀝液有機(jī)物的去除特性研究*

曹姝文，周 林，肖 晶

（廣州市環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510115）

混凝-Fenton氧化法對(duì)晚期垃圾滲瀝液有機(jī)物的去除特性研究*

曹姝文，周 林，肖 晶

（廣州市環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510115）

采用混凝-Fenton氧化法處理晚期垃圾滲瀝液，在最佳試驗(yàn)條件下，對(duì)比研究了混凝和Fenton氧化法對(duì)晚期垃圾滲瀝液中不同分子質(zhì)量有機(jī)物和3種不同類型有機(jī)物（腐殖酸、富里酸和親水性有機(jī)物）的去除效果。結(jié)果表明：混凝和Fenton氧化均對(duì)表觀分子質(zhì)量＞4 ku的COD去除效果較好，平均去除率分別為40%和86%?；炷齽?duì)晚期垃圾滲瀝液腐殖酸（HA）、富里酸（FA）和親水性有機(jī)物（HyI）的去除效果為HA＞FA＞HyI，而Fenton試劑對(duì)其去除效果為 FA＞HA＞HyI。

晚期垃圾滲瀝液；混凝；Fenton氧化；有機(jī)物

目前，國(guó)內(nèi)已有針對(duì)混凝和Fenton氧化法處理垃圾滲瀝液的相關(guān)研究，但大多集中于一些宏觀指標(biāo)的研究，如pH、溫度、反應(yīng)時(shí)間、投加量等參數(shù)［1-2］，而從滲瀝液有機(jī)物的組成成分、分子質(zhì)量分布特征等微觀角度的研究相對(duì)較少。故筆者針對(duì)晚期垃圾滲瀝液，在確定宏觀最佳反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)比研究和分析了混凝和Fenton氧化法對(duì)晚期垃圾滲瀝液中不同分子質(zhì)量有機(jī)物和3種不同類型有機(jī)物（腐殖酸（HA）、富里酸（FA）、親水性有機(jī)物（HyI））的去除效果。

1 材料和方法

1.1 滲瀝液水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)用垃圾滲瀝液取自廣東某垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)（已投入運(yùn)營(yíng)超過(guò)5 a），采取避光保存。在試驗(yàn)期間所取滲瀝液水質(zhì)：pH為8．0～9．0，色度為400～600倍，COD 和 BOD5分別為 2 800～4 200 mg/L和 300～400 mg/L，氨氮為 1 500～2 000 mg/L。

1.2 試劑與儀器

試劑：混凝劑液態(tài)聚合硫酸鐵（PFS）（Fe2O3含量為 15．6%），H2O2（30%），F(xiàn)eSO4·7H2O，濃H2SO4，NaOH，XAD-2、XAD-8吸附樹(shù)脂等。

儀器：HACH pH計(jì)，低速離心機(jī)，快速消解儀，紫外分光光度計(jì)，MY3000-6六聯(lián)混凝同步攪拌儀，SCM系列杯式超濾器和HM系列平片超濾膜，截留的分子質(zhì)量為100、50、10、4、1 ku共5個(gè)系列，0．45 μm玻璃纖維濾膜等。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 混凝實(shí)驗(yàn)

通過(guò)前期試驗(yàn)，確定最佳混凝條件，將滲瀝液pH調(diào)至5左右，倒入1 L攪拌杯中，加入混凝劑聚合硫酸鐵（0．2 g/L，以Fe2O3計(jì)），同時(shí)開(kāi)啟攪拌程序?yàn)椋嚎鞌? min（200 r/min），然后慢攪15 min（40 r/min），最后靜置45 min，取上清液進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)COD去除率為28%～36%。

1.3.2 Fenton氧化實(shí)驗(yàn)

調(diào)節(jié)滲瀝液混凝出水pH為3，先后加入3．8 g/L FeSO4·7H2O 和 25 mL H2O2（30%），快攪 15 min（200 r/min），然后慢攪 45 min（40 r/min），靜置1 h，然后調(diào)節(jié)pH至8．0左右，再次攪拌10 min（60 r/min），靜置1 h，取上清液進(jìn)行測(cè)試，此時(shí)COD去除率為64%～70%。

1.3.3 分子質(zhì)量測(cè)定

實(shí)驗(yàn)選用濾膜過(guò)濾法測(cè)定水中溶解性有機(jī)物分子質(zhì)量［3］。將超濾膜放入SCM杯式超濾器中，用氮?dú)饧訅海?．2 MPa），水中分子質(zhì)量小于超濾膜截留分子質(zhì)量的有機(jī)物隨出水流出，分子質(zhì)量大于超濾膜截留分子質(zhì)量的有機(jī)物被截留，然后測(cè)定不同截留分子質(zhì)量超濾膜出水的COD。

1.3.4 有機(jī)組分分離和測(cè)試

參照文獻(xiàn)［4］關(guān)于HA、FA的分離、凈化方法，對(duì)原垃圾滲瀝液、經(jīng)混凝和Fenton氧化反應(yīng)的滲瀝液出水中3種不同類型有機(jī)物（HA、FA和HyI）進(jìn)行分離和COD測(cè)試。

2 結(jié)果與分析

2.1 混凝和Fenton反應(yīng)對(duì)分子質(zhì)量變化及COD去除率的影響

2.1.1 混凝反應(yīng)

混凝反應(yīng)前、后分子質(zhì)量變化及COD去除率見(jiàn)表1。原垃圾滲瀝液中分子質(zhì)量＜4 ku的有機(jī)物占最大比例，達(dá)54%，而分子質(zhì)量＞100 ku的有機(jī)物所占比例很少，只占原水COD總量的4．4%。從表1可以看出，對(duì)于分子質(zhì)量＞4 ku的有機(jī)物而言，混凝反應(yīng)對(duì)其平均去除率相對(duì)較高，達(dá)40%，而對(duì)于分子質(zhì)量＜1 ku的有機(jī)物，混凝反應(yīng)對(duì)其去除率僅為15%，這與薛俊峰等［5］研究結(jié)果相類似。

表1 反應(yīng)前、后分子質(zhì)量變化及COD去除率

2.1.2 Fenton反應(yīng)

Fenton反應(yīng)前、后分子質(zhì)量變化及COD去除率見(jiàn)表1。一方面，由于原滲瀝液中分子質(zhì)量＜4 ku的有機(jī)物所占比例較大，而另一方面，混凝反應(yīng)對(duì)分子質(zhì)量＜4 ku的有機(jī)物去除效果相對(duì)較差，所以其出水中分子質(zhì)量＜4 ku的有機(jī)物仍占較大比例，而分子質(zhì)量＞100 ku的有機(jī)物含量則相對(duì)更少，僅占混凝反應(yīng)后出水COD的3．3%。從COD去除率變化可看出，F(xiàn)enton氧化與混凝反應(yīng)相類似，對(duì)分子質(zhì)量＞4 ku的有機(jī)物平均去除率較高，達(dá)86%；而對(duì)分子質(zhì)量＜4 ku的有機(jī)物去除率較低。Fenton反應(yīng)實(shí)際是通過(guò)氧化和混凝2個(gè)步驟共同完成的［6］，不論是氧化作用中產(chǎn)生的羥基自由基，還是混凝作用所形成的絮狀礬花，均容易與分子質(zhì)量較大的有機(jī)物相結(jié)合，因此，F(xiàn)enton反應(yīng)對(duì)于大分子質(zhì)量有機(jī)物的去除效果比小分子質(zhì)量有機(jī)物的去除效果更好。

2.2 混凝和Fenton反應(yīng)對(duì)有機(jī)組分變化及COD去除率的影響

2.2.1 混凝反應(yīng)

混凝反應(yīng)前、后有機(jī)組分變化及COD去除率見(jiàn)表2。在晚期垃圾滲瀝液中，富里酸（FA） 和親水性有機(jī)物（HyI） 的含量較高，分別為57%和38%，而腐殖質(zhì)（HA） 僅為5%?；炷齽㏄FS對(duì)HA、FA和HyI的去除效率依次為：HA＞FA＞HyI?；炷磻?yīng)主要依靠水解所產(chǎn)生的絮狀礬花，通過(guò)中和、吸附等作用降低水中的COD，而其絮狀礬花通常具有正電性，容易吸附分子質(zhì)量大，含有羥基、羧酸基等負(fù)電性官能團(tuán)的HA，而對(duì)含有大量簡(jiǎn)單低分子質(zhì)量化合物的HyI而言，吸附性則相對(duì)較差。

表2 反應(yīng)前、后有機(jī)組分變化及COD去除率

2.2.2 Fenton反應(yīng)

Fenton反應(yīng)前、后有機(jī)組分變化及COD去除率見(jiàn)表2。經(jīng)過(guò)混凝反應(yīng)后，其出水仍是FA和HyI的含量較高，分別占3類溶解性有機(jī)物總量的54%和45%。Fenton試劑對(duì)HA、FA和HyI的去除效率依次為：FA＞HA＞HyI，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與郭勁松等［7］研究結(jié)論基本一致。HA的去除率低于FA，可能與其本底值較低有關(guān)；而對(duì)FA而言，一方面由于其分子質(zhì)量較大，另一方面由于其本底值較高，因而其去除率最高；與分子質(zhì)量變化情況類似，F(xiàn)enton反應(yīng)對(duì)于低分子質(zhì)量的HyI，其去除率僅為41%。

3 結(jié)論

1）采用混凝和Fenton氧化法對(duì)晚期垃圾滲瀝液進(jìn)行處理，結(jié)果表明，混凝和Fenton氧化法均對(duì)表觀分子質(zhì)量＞4 ku的COD去除效果較好，平均去除率分別為40%和86%。而對(duì)表觀分子質(zhì)量＜4 ku的COD去除效果均不理想。

2） 混凝劑PFS對(duì)HA、FA和HyI的去除效率為HA＞FA＞HyI，而Fenton反應(yīng)則有所不同，去除效率為FA＞HA＞HyI，兩者對(duì)HyI的去除效率均不理想。

［1］高艷嬌，黃繼國(guó)，聶廣正，等．Fenton氧化法深度處理垃圾滲濾液［J］．工業(yè)用水與廢水，2005，36（6）：39-41．

［2］汪曉軍，陳思莉，顧曉揚(yáng)，等．混凝-Fenton-BAF深度處理垃圾滲濾液中試研究［J］．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2007，1（10）：42-45．

［3］董秉直，曹達(dá)文，范瑾初，等．黃浦江水源的溶解性有機(jī)物分子質(zhì)量分布變化的特點(diǎn)［J］．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21（5）：553-556．

［4］ Christensen J B，Jensen D L，Gron C，et a1．Characterization of the Dis solved Organic Carbon in Landfill Leachate：Polluted Groundwater［J］．Water Res，1998，32 （1）：125-135．

［5］薛俊峰，何品晶，邵立明，等．滲濾液循環(huán)回灌出水在混凝處理中的去除特性［J］．環(huán)境污染與防治，2005，27（3）：164-167．

［6］ Deng Y，Englehardt J D．Treatment of Landfill Leachate by the Fenton Process［J］．Water Res，2006，40 （20）：3683-3694．

［7］郭勁松，陳鵬，方芳，等．Fenton試劑對(duì)垃圾滲濾液中有機(jī)物的去除特性研究［J］．中國(guó)給水排水，2008，24（3）：88-91．

Removal Characteristics of Organic Matter in Aged Landfill Leachate by Coagulation and Fenton Oxidation

Cao Shuwen,Zhou Lin,Xiao Jing
（Guangzhou Environmental Protection Engineering Design Institute Co．,Ltd,Guangzhou Guangdong 510115）

Aged landfill leachate was treated by coagulation and Fenton oxidation,and the removal effect of the different organic matters，including humic acid (HA),fulvic acid (FA)and hydrophilic organic matters (HyI)，with different molecular weights in the landfill leachate by coagulation and Fenton oxidation was investigated under the optimal conditions．The results showed that COD with molecular weights above 4 ku can be removed effectively by coagulation and Fenton oxidation,and the removal rates were 40%and 86%,respectively．After treated by coagulation and Fenton oxidation,the removal rates of three organic matters were HA＞FA＞HyI and FA＞HA＞HyI,respectively．

aged landfill leachate；coagulation；Fenton oxidation；organic matter

X703．1

A

1005-8206（2012）05-0037-03

廣州市越秀區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目

2012-09-07

曹姝文（1967—），高級(jí)工程師，主要從事環(huán)保治理工程及技術(shù)研發(fā)工作，擁有1項(xiàng)發(fā)明專利及多項(xiàng)實(shí)用新型專利，在工業(yè)廢水治理領(lǐng)域，特別是對(duì)高濃度難降解有機(jī)廢水深度處理及污泥減量化方面取得較大成績(jī)。

E-mail：shuwencao@163．com。

（責(zé)任編輯：劉冬梅）