基于響應(yīng)面法的體系氧化垃圾滲濾液去除UV254研究

劉占孟，饒志為，李 賢，胡鋒平

(華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，江西 南昌 330013)

垃圾滲濾液是公認(rèn)的難處理有機廢水，成分復(fù)雜，含有大量難降解和腐殖化程度較高的有機物。采用常規(guī)的生物法處理滲濾液難以達(dá)標(biāo)，尤其是其生化出水中難降解有機物比例增大，使得后續(xù)處理更加困難[1]。有研究[2]表明生化后的滲濾液COD質(zhì)量濃度仍高達(dá)500～800 mg/L，對地下水、地表水及公眾安全仍造成威脅，所以有必要對其作進一步的深度氧化處理。

國內(nèi)外學(xué)者研究高級氧化技術(shù)處理垃圾滲濾液中難降解有機物[3-4]多采用過硫酸鹽(PS)對生化尾水作深度處理。PS具有較低的價格、穩(wěn)定的性質(zhì)以及超強的氧化能力等特性，成為目前高級氧化技術(shù)降解垃圾滲濾液有機物研究方面的熱點[5]。

(1)

2Fe0+O2+2H2O→2Fe2++4OH-

(2)

2Fe3++Fe0→3Fe2+

(3)

1 試驗材料與研究方法

1.1 垃圾滲濾液水質(zhì)特征

垃圾滲濾液水樣取自南昌某垃圾填埋場，該填埋場采用了組合工藝處理滲濾液原水，試驗水樣取自反滲透工藝出水。水樣顏色為黃褐色，無明顯惡臭，生化出水水質(zhì)特性為：COD質(zhì)量濃度為500～800 mg/L，紫外吸光度UV254為0.508～0.521 cm-1(稀釋10倍)，pH值為5.5～7.5。

1.2 主要儀器和藥品

主要儀器有759紫外分光光度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司)、數(shù)顯水浴恒溫振蕩器(金壇市晶玻實驗儀器廠)、電子天平(上海梅特勒-托利多儀器有限公司)、pHS-3E型數(shù)顯酸度計(雷磁分析儀器廠)、石英比色皿(751光程10 mm)。藥品包括過硫酸鈉(Na2S2O8，天津市大茂化學(xué)試劑有限公司AR)和零價鐵(Fe0，泰州市長浦化學(xué)試劑有限公司AR)。

1.3 研究方法

表1 BBD試驗設(shè)計

具體試驗步驟為：首先將水樣pH調(diào)節(jié)到設(shè)計水平值；然后將適量的氧化劑(PS)投加到滲濾液水樣里；最后投加一定量的Fe0活化劑?；旌虾髮⒚拷M100 mL水樣置于300 mL錐形瓶于恒溫振蕩器中反應(yīng)6 h。氧化反應(yīng)完畢后調(diào)整反應(yīng)后溶液的pH至微堿性以終止反應(yīng)，然后再取上清液測量。所有實驗在同一水平做3份，以保證試驗結(jié)果再現(xiàn)率高于95%。

2 結(jié)果分析

2.1 試驗結(jié)果

試驗總數(shù)為17個，其中中心點試驗5個，用來估計純誤差平方和，試驗結(jié)果見表2。其中，響應(yīng)變量Y為UV254去除率，其與可控制因素變量模型關(guān)系式為

(4)

式中：Y為響應(yīng)值；Xi和Xj為因素變量；β為常系數(shù)；k為試驗次數(shù)；e為試驗誤差。

使用方差分析檢驗?zāi)Ｐ?，統(tǒng)計采用F檢驗方法。結(jié)果顯示模型P值小于0.000 1，模型視為顯著[5]，證實該二次模型在整個回歸區(qū)域擬合較好，具有可行性。模型的精密度大于4，模型變異系數(shù)為3.17%，一致性水平檢驗顯示模型能高度擬合，表明該模型對UV254去除率有一定的指導(dǎo)意義[6]。

表2 響應(yīng)面試驗結(jié)果

2.2 3D圖形優(yōu)化分析

使用響應(yīng)面軟件Design Expert 8.0.5進行三維圖形分析，分析獨立變量與響應(yīng)變量之間的影響作用，揭示因素兩兩間的交互作用，結(jié)果如圖1～3所示?；貧w模型的響應(yīng)曲面及其等高線可以直觀地反映各因素對響應(yīng)變量的影響，等高線的形狀可反映出交互作用的強弱，橢圓形表示兩因素交互作用顯著。

(a)響應(yīng)曲面

(b)UV254去除率等高線

(a)響應(yīng)曲面

(b)UV254去除率等高線

(a)響應(yīng)曲面

(b)UV254去除率等高線

3 結(jié) 語