臭氧催化氧化技術(shù)在垃圾滲濾液深度處理中的應(yīng)用研究

魏敦慶 周恩慧

摘要：本文研究了臭氧氧化及不同催化劑作用下臭氧氧化對(duì)垃圾滲濾液生化出水中COD的去除效果，結(jié)果表明：臭氧氧化可有效去除垃圾滲濾液生化出水中COD，臭氧投加量為8.33mg/（L·min），氧化2h的COD去除率在50%～60%之間，氧化時(shí)間為4h時(shí)可使COD達(dá)出水標(biāo)準(zhǔn)，但成本較高;使用C顆粒做催化劑，同樣試驗(yàn)條件下COD去除效率可達(dá)到65%～70%之間，反應(yīng)效率明顯提升。

關(guān)鍵詞：臭氧催化氧化;垃圾滲濾液;深度處理

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.047

Abstract：The removal of COD from biochemical effluent of landfill leachate by ozonation and ozonation with different catalysts was studied. The results show that ozonation can effectively remove COD from biochemical effluent of landfill leachate.The dosage of ozone is 8.33mg/（L.min）. The removal rate of COD in two hours of oxidation is between 50% and 60%. When the oxidation time is 4 hours， COD can reach the effluent standard， but the cost is high.。Using C particles as catalyst， the COD removal efficiency can reach 65%～70% under the same experimental conditions， and the reaction efficiency can be significantly improved.

Key words：Ozone catalytic oxidation;Landfill leachate;Advanced treatment

垃圾填埋場產(chǎn)生的垃圾滲濾液是指來源于垃圾填埋場中垃圾本身含有的水分、進(jìn)入填埋場的雨水和其他水分，扣除垃圾、覆土層的飽和持水量，并經(jīng)歷垃圾層和覆土層而形成的一種高濃度的有機(jī)廢水。由于垃圾滲濾液成分復(fù)雜導(dǎo)致其處理難度大，在目前主流工藝中，常采用“生化+膜處理”法進(jìn)行處理，雖然可使出水達(dá)標(biāo)，但存在膜處理產(chǎn)生的濃縮液處理難度更大、成本高等缺點(diǎn)。為此，本文對(duì)臭氧催化氧化技術(shù)在垃圾滲濾液生化段出水的應(yīng)用進(jìn)行探索，探究臭氧催化氧化技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液生化段出水的處理特征，形成基礎(chǔ)參數(shù)，為臭氧催化氧化技術(shù)在工程上應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置及條件

試驗(yàn)裝置使用的臭氧發(fā)生器型號(hào)為ZWT-3G，氣源為99.5%氧氣瓶。柱狀反應(yīng)器的有效容積為4L，通過循環(huán)泵循環(huán)廢水，在循環(huán)管道上裝有射流曝氣器，將臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧加入廢水中，氧化廢水，通過循環(huán)延長氧化時(shí)間，剩余的臭氧通過柱狀反應(yīng)器上方的溢流口冒出，在吸收瓶中吸收。在柱狀反應(yīng)器中間可以在支撐板上放置不同的催化劑，對(duì)臭氧氧化起催化作用。前期試驗(yàn)表明，氣體流速為1.5L/min，臭氧投加量為8.33mg/（L·min）時(shí)臭氧氧化特征明顯優(yōu)于其他條件，本文以此作為臭氧發(fā)生條件。

1.2 試驗(yàn)用水

試驗(yàn)用水取自某垃圾填埋場垃圾滲濾液處理廠的生化段出水，具有可生化性差、總氮以硝酸鹽氮和有機(jī)氮為主、可生化利用碳源缺乏等特點(diǎn)，COD為400～900mg/L，BOD5為20～50mg/L，總氮為60～150mg/L，氨氮為15～30mg/L。

1.3 分析方法

COD：重鉻酸鉀法;BOD5：稀釋與接種法;NH4+-N含量：納氏試劑分光光度法;TN含量：紫外分光光度法;臭氧含量：滴定分析法。

2 結(jié)果與討論

2.1 臭氧氧化對(duì)垃圾滲濾液生化出水中COD的去除特征

垃圾滲濾液生化出水體積4L（同一批垃圾滲濾液生化出水）條件下，臭氧氧化8h過程垃圾滲濾液生化出水COD變化情況，為避免試驗(yàn)偶然性，試驗(yàn)在相同條件下進(jìn)行兩次。取樣時(shí)間分別為氧化進(jìn)行至0、30、60、120、240、360和480min。

兩次試驗(yàn)結(jié)果COD去除率接近，取平均值分析，表明氣體流量為1.5L/min，臭氧投加量為8.33mg/（L·min）時(shí)，臭氧氧化對(duì)COD有穩(wěn)定的去除特征。由圖2可知，試驗(yàn)所用垃圾滲濾液生化出水COD濃度為416.3mg/L，COD去除速率隨氧化時(shí)間的延長而減小，氧化4h后COD去除速率明顯減小;氧化進(jìn)行至4h時(shí)，出水平均COD濃度為96.9mg/L，達(dá)《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB16889-2008表2標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 臭氧利用率

在臭氧氧化試驗(yàn)過程中，每半個(gè)小時(shí)更換吸收瓶，并對(duì)吸收瓶中吸收的臭氧含量進(jìn)行檢測，結(jié)合臭氧發(fā)生器同樣條件下的臭氧產(chǎn)生量可計(jì)算出臭氧利用率。反應(yīng)0～30min臭氧利用率為56.60%，30～60min臭氧利用率為33.15%，60～90min臭氧利用率為32.45%，90～120min臭氧利用率為31.81%。臭氧氧化2h總利用率為38.50%，表明該條件下臭氧總體利用率較低。

臭氧利用率低的主要原因?yàn)椋撼粞醣旧硪詺怏w方式進(jìn)入垃圾滲濾液生化出水，利用率受臭氧溶解性和反應(yīng)速率的限制。

2.3 臭氧催化氧化對(duì)垃圾滲濾液生化出水中COD的去除特征

為了提高臭氧利用率，在柱狀反應(yīng)器中的支撐板上分別加入A、B和C顆粒催化劑進(jìn)行臭氧催化氧化，并設(shè)立無催化劑的臭氧氧化為對(duì)照組。臭氧催化氧化和對(duì)照組的總反應(yīng)時(shí)間為2h，氣體流速1.5L/min，循環(huán)流速347L/h，試驗(yàn)用水水量為4L。

試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，反應(yīng)2h內(nèi)，不同催化劑對(duì)COD去除效果影響不同，C顆粒催化劑對(duì)臭氧氧化用于處理垃圾滲濾液生化出水COD有較強(qiáng)催化作用，C顆粒催化劑臭氧催化氧化的COD去除率為65.70%，比無催化劑的臭氧氧化高13.68%。

3 結(jié)論

臭氧氧化可有效去除垃圾滲濾液生化出水中COD，投加量為8.33mg/（L·min），2h氧化條件下，COD去除效率在50%～60%之間，氧化時(shí)間為4h時(shí)可使COD達(dá)出水標(biāo)準(zhǔn)，但成本較高。氧化處理2h對(duì)應(yīng)的臭氧總利用率僅為38.50%，故需尋找提升臭氧氧化效率的方法。C催化劑對(duì)臭氧氧化用于處理垃圾滲濾液生化出水COD有較強(qiáng)催化作用，COD去除率從沒催化劑的52.10%提高到65.78%。

研究也發(fā)現(xiàn)，不同臭氧投加量下氨氮及總氮去除特征均較差，后續(xù)研究及實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)探索生物降解法聯(lián)合使用，以達(dá)到更好的處理效果。

參考文獻(xiàn)

[1]周敏，孫文全，陸曦，等.臭氧化技術(shù)在垃圾滲濾液深度處理中的應(yīng)用研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2015（2）：10-12.

[2]潘云霞.垃圾滲濾液生物、物化處理工藝及機(jī)理研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.

[3]吳晴，張景志，王凱，等.高級(jí)氧化技術(shù)在垃圾滲濾液深度處理中的應(yīng)用[J].水處理技術(shù)，2016（10）：110-113.

[4]李鳳娟，李小龍，徐菲，等.臭氧催化氧化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用[J].山東化工，2016，45（19）：142-143.

[5]郜子興，楊文玲.臭氧催化氧化技術(shù)在廢水處理中的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用化工，2017，46（12）：22.

收稿日期：2019-03-02

作者簡介：魏敦慶（1990-），男，漢族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)槲鬯幚砑夹g(shù)。