（物理化学专业论文）电解合成高铁酸盐及强化氧化垃圾渗滤液.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 垃圾渗滤液是一种非常难降解的有机废水，含有大量有毒有害物质，水质变化 大。目前，国内对垃圾渗滤液的处理尚无完善的处理方法。高铁酸盐具有极强的氧 化性和优良的絮凝作用，是一种优良的水处理试剂，在很多领域有着广泛的应用。 本文通过对高铁酸盐的制备、稳定性及其电解处理垃圾渗滤液进行应用研究， 得到的主要结论如下：以n a o h 溶液为电解液的制备的高铁酸盐电流效率要比用 k o h 的高，当t = 3 0 ，i = 5 0 m a c m 2 时，电解1 4 m o l l n a o h ，6 0 m i n ，电流效率和 生成的f e 0 4 2 的浓度最佳。高铁的稳定性随着温度的升高而降低，随着p h 的升 高而增加，在碱性环境下的稳定性远远好于在中性的环境。n a o h 浓度对高铁酸盐 的稳定性有很大的影响，浓度越高，高铁的分解速度越慢。垃圾渗滤液中的c o d 、 n h r n 、色度的去除率随着高铁酸盐投加量的增加而提高。酸性条件下有利于垃 圾渗滤液中c o d 的去除，碱性条件下有利于垃圾渗滤液中n h 3 - n 的去除。正交 实验结果表明，各因素对电解去除垃圾渗滤液中c o d 的影响效果依次为氢氧化钠 投加量( b ) 电流强度 电解时间( c ) 。最优电解条件为：电流强度i = 1 5 a ，氢 氧化钠投加量为7 9 ，电解时间1 5 r a i n ，c o d 的去除率为7 2 6 1 。各因素对去除垃 圾渗滤液中n h 3 - n 的影响效果依次为氢氧化钠投加量( b ) 电解时间( c ) 电流强度 ( a ) 。最优电解条件为：电流强度i = 0 5 a ，氢氧化钠投加量为7 舀电解时间4 5 r a i n ， n h 3 - n 的去除率为6 5 o l 。实验选择最佳电极间距为2 0 m m ，垃圾渗滤液c o d 、 n h 3 - n 的去除率先随着n a 0 h 投加量的增加而升高，当n a o h 投加量为7 9 时，c o d 的去除率为6 8 6 2 ，n h 3 - n 去除率为7 0 0 1 。随后随着n a o h 投加量的增加，c o d 、 n h 3 - n 的去除率反而降低。垃圾渗滤液c o d 、n h 3 - n 的去除率随着电流强度的 增大而提高。当电流强度达到1 5 a 后，继续增大电流强度，c o d 的去除率增加变 缓，实验选择最佳的电流强度为1 5 a 。随着电解时间的延长垃圾渗滤液c o d 和 n h 3 - n 的去除率均呈增加趋势，电解6 0 m i n 后，垃圾渗滤液的c o d 和n h 3 - n 去除 率均超过了6 0 ，实际电解中可以考虑废水浓度灵活调整电解时间。采用优化的 参数电解后，垃圾渗滤液的c o d 、n h 3 - n 、色度均得到较好的处理，c o d 、n h 3 - n 的去除率均超过7 0 ，色度的去除率达到9 0 。对低浓度的垃圾渗滤液，不需要考 虑循环电解；对于高浓度的垃圾渗滤液，电解4 次可以得到比较好的效果。采用 直接投加高铁酸盐和在线电解的方法处理垃圾渗滤液，简便快捷；本实验中c o d 、 氨氮的原始浓度都很高，处理后均达到较好的去除效果。 关键词：高铁酸盐，垃圾渗滤液，废水处理，制备，稳定性，电解， 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t l a n d f i l ll e a c h a t ei sak i n do fc o m p l e xo r g a n i ew a s t e w a t c r , s i n c et h ef l u c t u a t i o no f q u a l i t ya n dq u a n t i t y , f u l lo f h a r m f u lp o l l u t a n t s , i ti sd i f f i c u l tt od i s p o s e t h e r ei ss t i l ln o ta l l e f f i c i e n tm e t h o df o rt h ep r o c e s s i n go fi t f e r r a t x q ) i sas t r o n ga n de n v i r o n m a n t a l l y f r i e n d l yo x i d a n t , c o a g u l a n t ，a n dw a t e rt r e a t m e n ta g e n t , w h i c hl e a dt oi t su n p r e c e d e n t e d f u t u r ep r a c t i c a la p p l i c a t i o ni nm a n yf i e l d s i nt h i sp a p e r , t h ep r e p a r a t i o no f f e r r a t e ( v i ) ，t h es t a b i l i t yo f f e r r a t e ( v 1 ) ，t r e a t m e n to f l a n d f i ul e a c h m ew i t hf e r r a t i n t e n s i t yo fc u r r a n t e l e c t r o l y s i st i m ea n dt h en a o hq u a n t i t y e l e c t r o l y s i st i m e i n t e n s i t yo fc u r r e n t t h er e s u l tw a sf o l l o w i n g ：t h ec o dr e m o v a lr a t i oc o u l dr e a c h7 2 6 1 w h e nn a o hq u a n t i t yw a s7 9 , i - - 1 5 aa n dd e c t r o l y s i st i m ew a s1 5 r a i n ；t h en h 3 - n r e m o v a lr a t i oc o u l dr e a c h6 5 0 1 w h e nn a o hq u a n t i t yw a g7 9 , i = 0 5 aa n de l e c t r o l y s i s t i m ew a s4 5 m i n i l t i se x p e r i m e n ts e l e c tt h eb e s te l e c t r o d es p a c i n gi s2 0 m m 1 1 1 e r e m o v a lr a t i oo f c o da n dn h 3 - nc o u l dr a i s et o6 8 6 2 a n d7 0 0 1 r e s p e c t i v e l yw h e n t h en a o hq u a n t i t yw a s7 9 l a t e r , w i t ht h en a o hq u a n t i t yi n c r e a s i n g , t h er e m o v a lr a t i o w a sr e d u c e d t h ec o d 。n h 3 一nr e m o v a lr a t i oi n c r e a s e sw i t hi n t e n s i t yo fc u r r e n t e n h a n c e s ，a r e rt h es t r e n g t ho fc u r r e n ta c h i e v e d1 5 气c o n t i n u e st o n c r e a s et h ei n t e n s i t y o fc u r r e n t ，t h er e m o v a lr a t i oi n c r e a s es l o w l y , t h ee x p e r i m e n tc h o o s e st h eb e s ts t r e n g t ho f c u r r e n ti s1 5 a t h er e m o v a lr a t i oo f c o da n dn h 3 - nc o u l dr a i s et o6 0 r e s p e c t i v e l y w h e nt h ee l e c t r o l y s i st i m ew a s6 0 m i mi nt h ee l e c t r o l y s i sp r o c e s sm a yc o n s i d e rt h e c o n c e n t r a t i o no fw a s t ew a t e rt oa d j u s tt h ee l e c t r o l y s i st i m e ( 亘) a f t e ru s e st h eo p t i m i z e d p a r a m e t e rt oe l e c t r o l y z el a n d f i l ll e a c h m e ，t h er e m o v a lr a t i oo fc o d a n dn h r nc o u l d n 重庆大学硕士学位论文英文摘要 r a i s et 0 7 0 , c h r o m ac o u l dr a i s et o8 8 t bt h el o wc o n c e n t r a t i o nl a n d f i l ll e a c h a t e , i tw a s 1 1 0n e e dt oc o n s i d e rt h e c i r c t d a t i o ne l e c t r o l y s i s ；b u tr e g a r d i n gt h eh i g h l yc o n c e n t r a t e d l a n d f i l ll e a c h a t e ，e l e c t r o l y s i s4m a yo b t a i nag o o de f f e c t i n 矾黝a t h ef e r r a t e ( v f ) a n dt h eo n - l i n ee l e c t r o l y s i st op r o c e s sl a n d f i l ll e a c h a t e ，s h o w sg o o de f f e c ti nt h ea s p e c to f r e m o v ec o d ，n h 3 - na n dc h r o m a a n di nt h i se x p e r i m e n tc o d ，n i - 1 3 - np r i m i t i v e c o n c e n t r a t i o na r ca l lh i g h , a f t e rp r o c e s s i n g , a c h i e v e dab e t t e re f f e c t k e y w o r d s ：f e r r a t e ( v i ) ，l a n d f i l ll e a c h a t e ，w a s t e w a t e rt r e a l m e n t , p r e p a r a t i o n , s t a b i l i z a t i o n , e l e c t r o l y s i s h i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庞太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 乃碳 签字日期：如寸年厂月；7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重鏖太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权重麽盍堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“4 ”) 学位论文作者签名： 易羰 导师签名：叫吣勺色 签字日期：岬年，月 1 曰签字日期：幽7 年上月日 重庆大学硕士学位论文1 前言 1 前言 1 1 研究的目的与意义 随着我国经济的持续的增长和城市化进程的迅速发展，城市规模也相应的飞速 扩大，居民生活水平得到不断的提高。人民对生活的质量要求越来越高，生活垃圾 排放量也在与日俱增。近十年来，我国城市垃圾以平均每年8 1 0 的速度增长， 有一些城市更高。如北京的增长率高达1 5 2 0 ，人均日产垃圾己超过l k g ，接 近工业发达国家水平。按现在的增长速度推测，到2 0 1 0 年我国城市生活垃圾将达到 2 6 4 亿吨，2 0 3 0 年为4 0 9 亿吨，2 0 5 0 年达到5 2 8 亿吨。我国的城市垃圾以生活垃 圾为主，其主要成分包括厨房垃圾、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃陶瓷 瓦片、砖瓦土渣、废旧电池、废旧家用电器等。目前，我国约有2 3 的城市处于垃 圾的包围之中，且1 4 的城市无适合场所堆放垃圾，垃圾污染事故频发，严重破坏 了城市生态环境系统的平衡。城市垃圾污染己经成为制约我国社会经济发展的重要 因素之一，成为现代都市亟待解决的环境问题。因此，城市垃圾的无害化处理成为 城市环境保护工作的重要内容。 垃圾无害化处理常见的方法包括卫生填埋、焚烧、堆肥和综合利用等。城市固 体垃圾( m s w ) 多采用垃圾填埋法，它是在古老的垃圾简易填埋技术基础上发展起来 得通过采取防渗覆土和填埋气导排措施消除了简易填埋带来的各种安全卫生和环 境污染问题，与其他垃圾处理技术相比这种方法具有工艺简单、处理量大、投资少、 管理方便等特点。据统计，全世界大约有9 5 的地区采用垃圾填埋法【l 】，我国是发 展中国家，经济基础薄弱，这决定了我国的垃圾处置要以成本低廉的卫生填埋法为 主。据中国环境监测总站对我国3 2 9 个城市垃圾处理厂的调查表明，垃圾填埋法占 垃圾处理设施的8 7 5 【2 】。尽管城市垃圾卫生填埋场具有众多优势，但由垃圾填埋 产生的垃圾渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题，而垃 圾渗滤液是否处理达标排放恰恰是衡量一个填埋场能否成为卫生填埋场的重要指 标。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，含有大量的有机物、重金属、 无机离子以及离子有机化合物，因此若不加处理而直接将其排放，不仅污染地表水 源和土壤，而且也会污染地下水和大气环境，对人体健康造成严重危害，造成严重 的环境污染。因此对垃圾渗滤液进行有效的收集和处理己成为城市环境中亟待解决 的问题，垃圾渗滤液的处理技术也成为国际国内广大学者研究的热点问题之一。 1 2 垃圾渗滤液的来源及水质特征 1 2 1 垃圾渗滤液的来源 重庆大学硕士学位论文1 前言 垃圾渗滤液是指垃圾在堆积和填埋过程中由于发酵和雨水的淋浴、冲刷以及地 表水和地下水的浸泡通过淋溶作用形成的污水。其中含有大量的有机物、无机离子、 以及离子有机化合物。垃圾渗滤液主要来源： 垃圾自身的水分； 垃圾中有机组分在垃圾填埋场内经厌氧、好氧分解产生的水分，产生量与垃 圾的组成有关； 垃圾所处环境的温度和菌种等因素有关： 垃圾填埋场内的自然降雨与径流。 垃圾渗滤液的量一般为降水量的3 0 8 0 ，垃圾渗滤液的量随着季节、降水 量、蒸发量和气象条件等条件的变化而变化。渗滤液产生量一般可根据浸出系数法 公式计算： q = c x l x a x l o 习 ( 1 1 ) 式中，q 一垃圾渗滤液平均渗滤液量m 3 d ； 卜平均降水强度m m d ； a 填埋场集水面积m 2 ； 卜雨量转化为渗滤液的比例( 一般为o 1 4 o 1 7 ) ，无量纲常数。 1 2 2 垃圾渗滤液的水质特征 垃圾渗滤液形成的特殊性导致了水质的复杂性，其水质特征为： 成分复杂。垃圾渗滤液中主要污染成分是有机物、氨氮和重金属等，仅已检 出的有机物就高达百余种。有机物其中以烷烃、芳烃类较多，此外也可能存在着一 些酸类、酯类、醇类、酚类、酮类、醛类、酰胺类等。许多成分是过去在自然界从 未出现过的人工合成有机化合物，相当数量的化合物为致癌物和有毒有机污染物。 垃圾渗滤液水质一股用综合指标c o d 、b o d 5 、t o c 等表示；垃圾渗滤液的c o d 一般在2 0 0 0 6 2 0 0 0 m g l 的范围内，b o d s 范围在6 0 4 5 0 0 0 m g l ，其主要是在酸 性发酵阶段产生。p h 值在4 9 之间，一般显弱酸性。n 、p 等元素均远远高于地 面水v 类标准( o b 3 8 3 8 - - 8 8 ) 。 垃圾渗滤液污染物浓度高且随条件的改变而变化。垃圾渗滤液的水质取决于 填埋场的构造方式和垃圾的种类和数量、质量以及填埋时间的长短，见表1 ，其中 构造方式最重要。随着季节和温度的变化，垃圾渗滤液污染物浓度发生变化。如深 秋、冬季降水量小，则污染物浓度较高，春夏季微生物活跃，则b o d 5 、b o d s c o d 值较高。垃圾渗滤液随填埋时间的增加，可降解有机物逐渐减少，c o d 、b o d 5 和 t o c 下降；随着厌氧生化反应( 产酸、产气) 的进行，渗滤液的p h 值随之变化，垃圾 中的重金属溶出浓度也随之发生变化。 2 重庆大学硕士学位论文i 前言 表1 1 翻不同填埋年限的垃圾渗滤液水质特征 t a b l e1 1t h ec h a r a c t e r i s t i c so f l a n d f i l ll e a c h a t ei nd i f f e r e n tf i l l i n ga g e s 笙堕塑三! ! ：! ：!型 1 5 4 0 0 7 5 0 5 氨氮含量高。垃圾渗滤液中氨氮浓度很高( 可达几千m g l ) ，且氨氮浓度在一 定时期内随时间的延长有所升高( 在整个填埋期内可以从低于1 0 0 m 升高l 到几千 m e l ) ，渗滤液中n h 3 - n 的主要来源是填埋垃圾中蛋白质等含氮类物质的生物降解。 过高的n h 3 - n 浓度不仅增加了垃圾渗滤液生化处理系统的负荷，并且随着填埋时间 的延长渗滤液中c n 呈下降趋势，影响生化处理系统稳定有效的运行，高浓度游离 氨也降低了微生物活性。在中晚期填埋场中，氨氮浓度高是垃圾渗滤液的重要特征 之一，也是导致其处理难度增大的一个重要原因。 金属含量高。垃圾渗滤液中含有几十种金属离子，由于国内城市垃圾不象国 外那样经过严格的分类和筛选，所以国内垃圾渗滤液的金属离子浓度与国外城市垃 圾渗滤液中的金属离子浓度有差异。渗滤液中铁的浓度可高达2 0 s o m g 几，铅的浓 度可达1 2 1 3 m g l ，锌的浓度可达1 3 0 m g l ，钙的浓度甚至高达4 3 0 0 m g l 。 微生物营养元素比例失调。对于生物处理的要求来说，垃圾渗滤液的p 元素 总是缺乏的。一般垃圾渗滤液的b o d t p 都大于3 0 0 ，与微生物生长需要的c n 比 1 0 0 1 相去很远，并且不同填埋场龄的垃圾渗滤液c n 比有很大的差异，也会出现 比例失调的现象。 1 3 垃圾渗滤液的处理方法 垃圾渗滤液输入城市污水处理厂合并处理理论上是一种比较理想的处理方案， 既可以节约土地、节省工程投资和运行管理费用，又不必考虑工艺搭配组合的问题。 但实际上垃圾渗滤液与城市污水水质相差极大，而且垃圾渗滤液的水质波动大，无 论从处理工艺上还是排放要求上，两者合并处理的可能性都较小。并且填埋场通常 远离城区，即使有可能合并处理，也必须对垃圾渗滤液进行一级、二级预处理，因 此实际工程中多采用对垃圾渗滤液进行单独的处理。 3 皿三一 重庆大学硕士学位论文1 前言 1 3 1 生物处理法 生物处理一般采用厌氧处理、好氧处理及厌氧与好氧相结合的方式，由于垃圾 渗滤液中氨氮浓度高，常需进行脱氨预处理。生化处理法操作简便、运行费用较低 且技术成熟，是一种较为经济有效的处理方法，具有广泛的发展前景。但对于可生 化性低、难降解的有机物以及毒性高的废水，生物法处理效果较差。 预处理 氨氮的处理方式有多种，如生物脱氮、吹脱、离子交换等。生物脱氮是最易接 受的方式，和有机物的生化处理结合在一起，一方面去除了有机污染，同时又可降 低氨氮，处理效果稳定，成本低。离子交换作为化学处理方式，可以彻底地处理氨 氮，但成本较高，操作要求严格，且对产生的废液需要进行二次处理。吹脱可分为 曝气吹脱和吹脱塔吹脱，均是较经济、简单、易于控制的方式，但排出的氨气需要 吸附回收。王宗平等人 4 1 采用曝气吹脱对垃圾渗滤液进行预处理，实验表明，吹脱 法不仅可以去除氨氮，而且使c o d 大幅度地降低，氨氮去除率达6 8 ，c o d 去除 率达7 6 。王文斌等人【5 】对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮进行了研究，认为控制 吹脱效率高低的关键因素是温度、气液比和p h 值。在水温大于2 5 ，气液比控制 在3 5 0 0 左右，渗滤液p h 值控制在1 0 5 左右的条件下，对氨氮浓度高达2 0 0 0 4 0 0 0 m g l 的垃圾渗滤液，去除率可达到9 0 以上。 厌氧处理 厌氧处理包括升流式厌氧污泥床、厌氧淹没生物滤池、混合反应器和厌氧塘等。 厌氧处理法具有能耗少、操作简单、运行费用低、污泥产率低和可提高污水可生化 性等优点，适合于处理有机物浓度高、可生化性差的垃圾渗滤液。在厌氧生物处理 装置中，渗滤液中的复杂有机分子被产甲烷细菌转化成甲烷和二氧化碳，产生极少 量的需要处理的污泥，同时还具有低能耗、低运行成本和所需营养物少等优点嘲。 但厌氧生物处理的出水类似于填埋场长时间运行后自然产生的渗滤液，它的 b o d c o d 0 5 的含有大量易于生物降解的脂肪酸的早期渗滤液，好氧处理可 有效地降低b o d 5 、c o d 和氨氮，还可以同时去除一些污染物质如铁、锰等重金属。 好氧处理具有费用低、效率高的优点，通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷， 可以获得令人满意的处理效果，但对于氨氮高的“年老”垃圾渗滤液，好氧处理效 果并不理想。低氧一好氧活性污泥法及s b r 法( p f 列间歇式活性污泥法) 等改进型活 性污泥法处理垃圾渗滤液比常规活性污泥法更为有效。d o r o t ak u l i k o w s k a 等人【9 】采 用s b r 法处理垃圾渗滤液，结果表明可以去除超过9 8 的b o d ，c o d 最高去除率 可达到8 3 1 。 厌氧好氧结合处理 对于高浓度的垃圾渗滤液单独厌氧处理很难达标排放，需进一步进行好氧处理， 即厌氧好氧结合处理工艺，其效果较好且经济合理。杨志泉等人【1 0 】采用同时好氧 厌氧生物反应器处理垃圾渗滤液，结果表明，在生物降解渗滤液有机污染物的同时， 有1 0 种重金属的去除率超过7 0 0 , 4 ，1 2 种重金属的去除率在5 0 6 9 之间，浓度 较高的铬、锌去除率均超过了6 0 。在所测出的l o 种优先控制污染物中，铬、锌、 砷、铅、硒的去除率均超过了6 0 。李平等人【1 1 】采用厌氧好氧生物流化床耦合工艺 处理垃圾渗滤液，当进水c o d 、n h 3 - n 分别为5 0 0 0 m g l 、2 8 0 m g l 时，系统的出 水c o d 、n h 3 - n 达到生活垃圾填埋污染控制标准一级排放标准。o s m a n n u r i a 酗赡 等人【1 2 】采用好氧厌氧( u a s b + c s t r ) 反应器处理垃圾渗滤液。结果表明，可以去除 9 8 的c o d 和9 9 6 的n f l 3 - n 。 1 3 2 物理化学法 早期垃圾渗滤液经生物处理后，仍含有许多的有机污染物和重金属离子等。此 外，当填埋场稳定后，易生物降解的有机物在垃圾渗滤液中的比例下降，生物处理 工艺的有效性随填埋垃圾的稳定而降低，也需对垃圾渗滤液进行深度处理。物理化 学法和生物法相比，物理化学法不受水质水量变动的影响，出水水质比较稳定，尤 其是对b o d 5 c o d 比值较低( 0 0 7 o 2 0 ) 难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理 效果。但是物理化学法处理成本是生物法的几倍甚至几十倍，不适宜于大规模应用， 但可以作为生物法的有力补充。目前处理垃圾渗滤液的物理化学法主要有絮凝沉淀 法、吸附法、催化氧化法、膜分离法、辐射法、f c n t o n 法等。 絮凝沉淀法 絮凝沉淀法主要用来去除垃圾渗滤液中的重金属以及难降解的有机物，其工艺 简单易行，但是大规模应用运行成本较高，而且产生的污泥处理也十分麻烦。尚爱 安等人【l3 l 研究了磷酸铵镁沉淀法( m a j p ) 去除氨氮、c o d 以及难降解有机物的效果。 试验结果表明，在投加药剂m g ：n ：p 摩尔比为1 ：1 ：0 7 ，p h 9 9 5 的条件下， 垃圾渗滤液氨氮的去除率在7 0 7 左右，c o d 的去除率为1 0 2 0 ，而难降解有机 5 重庆大学硕士学位论文 1 前言 物的去除率达到了4 0 5 0 ( 以u v 2 6 0 表征) 。并且经鸟粪石( m a p ) 处理后垃圾 渗滤液的可生化性也得到了一定的改善，u v 2 6 0 c o d 值从9 1 1 旷降低到( 6 1 6 5 ) x1 0 4 。i z z e to z t u r k 等a t 1 4 l 采用m a p 法处理垃圾渗滤液，c o d 和n i - 1 3 - n 初始 浓度分别为4 0 2 4 m g l ，2 2 4 0 m g l ，结果表明，c o d 和n h r n 的去除率分别为5 0 和8 9 。b a r i sc a u i 等人【垌采用m a p 处理垃圾渗滤液也得到了一致的结果：m a p 配比采用m g ：n h 4 ：p 0 4 = i ：1 ：1 的比率，垃圾渗滤液中大约9 8 的n h 3 - n 和2 0 的c o d 被去除。化学沉淀中的一种主要方法是絮凝。常用的絮凝剂有硫酸铝、硫酸亚铁、 三氯化铁等，t u r a s e 1 6 】等人研究发现，当使用f c c l 3 去除垃圾渗滤中的有机物和无 机物时，去除率在p h 为9 0 时的效果好于p h 为4 0 时，在碱性条件下，其对重金 属的去除效果也更好。a a m o k r a n d l 7 】等人采用相同浓度的硫酸铝和三氯化铁( 均为 o 0 3 5 m o l l l ) 处理垃圾渗滤液，其c o d 初始浓度为4 1 0 0 m g l 。结果表明，它们可以 分别去除8 7 和9 5 的浊度，4 2 0 m o5 5 的c o d 。a a t a x i 等人【l8 】采用同样的方 法处理垃圾渗滤液，1 5 9 l 的f e c l 3 可以去除垃圾渗滤液8 0 的c o d ，而同样浓度 的a 1 3 + 只能去除3 8 的c o d 。国内外很多文献的研究也表明，三氯化铁处理垃圾渗 滤液的效果更好。 吸附法 吸附法主要是利用多孔性固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体 表面而去除的方法。常用的吸附剂有沸石、活性炭、焦炭、矾土、焚烧炉底灰等。 在渗滤液处理中，吸附剂主要用于脱除水中难降解的有机物、金属离子和色度等。 吸附法所需投资少，有的吸附剂可再生后重复使用，但吸附效果易受p h 值、水温 及接触时间等因素的影响。蒋建国等人【1 9 】为了既有效地解决渗滤液中高浓度n h 3 - n 的问题又降低渗滤液处理的成本，探讨了沸石吸附法去除垃圾渗滤液中n h 3 - n 的效 果及可行性。小试研究结果表明：每克沸石具有吸附1 5 5 m g n h 3 - n 的极限潜力，当 沸石粒径为3 0 1 6 目时，氨氮去除率达到了7 8 5 ，且在吸附时间、投加量及沸石 粒径相同的情况下，进水氨氮浓度越大，吸附速率越大。张富韬等人刚利用“组合” 改性后的膨润土作吸附剂，处理垃圾渗滤液，效果比较理想，c o d c r 的去除率可达 7 9 、重金属离子的去除率5 3 9 8 、氨氮去除率达4 6 。f i k r e tk a 删等人【2 l 】采 用粉末活性炭( p a c ) 和沸石处理垃圾渗滤液，c o d 初始浓度为7 0 0 0 m g l ，p a c 用量 为5 9 l ，c o d 去除率分别为8 7 和7 7 。l g 几的p a c 和沸石可以分别去除3 0 4 0 的n i - 1 3 - n 。 电解氧化法 近年来，人们对电解氧化法处理垃圾渗滤液进行了深入地研究，该方法效果好、 费用低和操作方便，但其运行成本较高，目前尚处于实验阶段。电极氧化基本原理 可分为2 个部分，即直接氧化和间接氧化。直接氧化作用的原理是通过电化学作用 6 重庆大学硕士学位论文 1 前言 在溶液中产生羟基自由( o h ) ，由于o h 具有很高的氧化还原电位( e o = 2 s o y ) ，具 有很强的氧化活性，从而通过一系列的链式反应，破坏有机物结构，使有机物降解。 直接氧化的电极反应式如下： 2 1 1 2 0 - 2 h + + d 旷+ 勉 ( 1 2 ) 有机物+ 伽- c 0 2 + 王0 ( 1 3 ) 2 加五+ 6 d h n 2 + 6 h 2 0 ( 1 4 ) 2 o h - 1 2 0 2 + h 2 0 ( 1 5 ) 间接氧化作用是指添加于废水中的c r ( n a c l ) 在阳极放出电子而生成的初生态 氯 c l 】，初生态氯 c l 】很不稳定，具有很强的氧化能力，可以与任何有机物发生氧化 反应，从而氧化分解废水中有机物 2 2 1 反应式如下： 阳极： 2 c l + 2 e - - , 2 【( 硼( 1 6 ) 溶液中： 有机物+ 【c 刀一c o t + 皿d( 1 7 ) 李小明等人【2 3 1 采用电解氧化法处理垃圾渗滤液，试验得到的适宜电解氧化条 是：p h 值为4 ，c r 浓度为5 0 0 0 m e c l 、电流密度为1 0 a j d m 2 、s p r 三元电极为阳极、 电解时间为4 h 。当c o d 及n h 3 - n 浓度分别为6 9 3 m g l 和2 6 3 m g l 时，c o d 去除 率为9 0 6 ，n h 3 - n 的去除率为1 0 0 。罗阳春等人 2 4 1 采用电催化氧化技术处理垃 圾渗滤液，电解9 0 m i n 后，n h 3 - n 去除率可以达到9 4 8 ，t o d c o d 由原来的0 3 9 上升到0 7 5 ，有效的提高了垃圾渗滤液的可生化性。p e t e r s o nb u e n om o r a e s 等人 2 5 j 采用连续流动电解法处理垃圾渗滤液，反应条件为：渗滤液流速恒定在2 0 0 0 1 h 1 ， 电流密度为1 1 6 0 m a t 口l 1 2 ，电解时间1 8 0 m i n 。实验结果表明，c o d 降低了7 3 ， t c i c 降低了5 7 ，色度降低了8 6 ，n h 3 - n 去除率为4 9 。 光催化氧化法 光催化氧化法是一种新型水处理技术，具有工艺简单、能耗低、易操作、无二 次污染等特点，但光催化反应效率易受溶液中溶解氧、无机电解质含量的影响。而 且对于氧化剂来说，臭氧和过氧化氢等的处理成本高，在使用上还受到很大限制。 光催化氧化采用的半导体有二氧化钛、氧化锌、三氧化二铁等，其中使用最广泛的 是t i 0 2 。其机理是用光照射半导体材料或催化氧化剂，产生羟基自由基o h ，利 用o h 的强氧化性来达到氧化的目的。h u n g - y e es h u 等人 2 6 1 利用4 个紫外灯照射 和投加浓度为2 3 2 7 m m 的h 2 0 2 ，反应3 0 0 分钟，垃圾渗滤液的色度去除率为7 2 ， c o d 降解率为6 5 。当垃圾渗滤液浓度为2 0 时( 稀释5 倍) ，在同等条件下反应1 2 0 分钟，色度可以脱去9 1 ，c o d 降解率为8 7 。罗建中等人【2 刀研究了紫外光催化 氧化法对垃圾填埋场渗滤液的降解机理。根据废水水质的不同，考察了t i 0 2 催化剂 用量、p h 值、通气量、反应时间、光照强度等因素对废水中有机污染物和色度去 除的最佳条件。试验表明，c o d e r 去除率达到8 0 6 ，色度去除率为8 7 9 。 7 重庆大学硕士学位论文1 前言 膜分离法 膜分离法是利用膜对混合物中各组分的选择渗透作用性能的差异，以外界能量 或化学位差为推动力对双组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和 富集的方法。膜分离法可分为超滤( u f ) 、反渗透法c r o ) 、纳滤( n f ) 、 微滤( m f ) 等。膜技术具有工艺简单、操作方便、易于自动控制、能耗小、无污染、去除杂质 效率高、运行成本低等优点，但进行膜处理前，需要进行预处理，否则，膜会很快 的被污染和堵塞，处理效率急剧下降，所以必须定期对膜进行清洗，运行费用极高， 我国现阶段还不可能将其广泛地应用于垃圾渗滤液的处理。w o n - y o u n g a h n 等人【2 s 】 采用r o 系统处理“年轻”垃圾渗滤液，c o d 和n h 3 - n 初始浓度分别为1 5 0 0 m g l ， 1 4 0 0 m g l ，结果表明，c o d 和n h 3 - n 的去除率在9 6 9 7 的范围。i z z e to z t u r k 等人【2 9 】采用n f 系统处理垃圾渗滤液，c o d 和n i - 1 3 - n 初始浓度分别为3 0 0 0 r a g l ， 9 5 0 m g l ，结果表明，c o d 和n h 3 - n 的去除率分别为8 9 和7 2 。总体运行成本 是o 8 美f r o m 3 。反渗透法( i ) 对温度和p h 的要求不高。但是与n f 相比，由于其 滤孔小，所以容易堵塞。a n g e l oc h i a n e s e 等人f 3 0 i 实验研究表明，在5 2 b a r 的压 力下，r o 系统对初始浓度为3 8 4 0 m g l 的垃圾渗滤液的c o d 去除率为9 8 ，同时 对初始浓度均为0 5 m g l 的金属离子的去除率分别是c d ( i d l 0 0 ，z n ( n ) 9 7 ， c u ( i i ) 9 9 。k e n i c h iu s h i k o s h i 等人【3 l 】研究结果表明，r o 系统在有效的去除c o d 和 n h 3 - n 的同时，对包括多氯联苯( p c b ) 、多氯代二苯并二恶英c d d ) 、多氯代二苯 并呋喃( p c d f ) 等危险的环境污染物进行有效的去除。 土地法 土地法主要通过土壤颗粒的过滤、离子交换吸附和沉淀等作用去除垃圾渗滤液 中悬浮固体和溶解成分；通过土壤中的微生物作用使渗滤液中的有机物和氮发生转 化，通过蒸发作用减少渗滤液的量。土地法处理垃圾渗滤液简单易行，具有成本低、 处理量大等优势，但该方法容易对土壤和地下水造成污染，过量的盐类也会对植物 的生长产生影响。另外，土壤的渗透能力会随着时间的延长而逐渐下降，对渗滤液 的处理效率也会随之降低。目前用于垃圾渗滤液处理的土地法主要是回灌法和人工 湿地法。回灌法是用适当的方法将在填埋场底部收集到的渗滤液从其覆盖层表面或 覆盖层下部重新灌入填埋场。采用回灌技术可以降低渗滤液中的c o d 浓度，加快 垃圾中有机质的降解，提高垃圾的溶解速度。人工湿地法是一种优化的土地处理方 法，它利用了土壤及基质的快滤、吸附等功能净化废水，并通过植物对废水的吸收 而增强净化的效果。x j a s agb u l c l 3 2 研究表明，人工湿地法对老龄的垃圾渗滤液有较 好的处理效果，具有成本低，处理量大等优势。可以去除5 0 的c o d ，5 9 的b o d 5 ， 5 1 的n h 3 - n ，5 3 的总磷，4 9 的硫化物，3 5 的色度，8 4 的铁离子。 1 3 3 组合方法 8 重庆大学硕士学位论文 1 前言 由于垃圾渗滤液水质水量的时间和地域变化性，加之每种方法都不可避免的存 在这样那样的不足，所以采用单一处理方法往往不能满足处理要求，通常需要通过 不同方法的优化组合与灵活应用才能进行有效的处理。吴文继等人f 3 3 】采用吹脱 s b r - 混凝沉淀氯化处理工艺对中晚期垃圾渗滤液进行实验研究，结果表明，该工 艺可使垃圾渗滤液的c o d 值从1 3 6 0 m g l 下降到9 3 6 m g l ，b o d 5 值从3 2 0 m g l 降低到2 8 m g l ，n i - 1 3 - n 的值从1 0 9 8 6 m g l 下降到1 6 1 m g l ，出水色度接近无色。 王显胜等人】采用a b r 一接触氧化化学氧化组合工艺处理垃圾渗滤液。结果表明： 当进水有机负荷小于1 0 k g c o d ( m 3 d ) ，好氧出水c o d 稳定在1 0 0 0 1 5 0 0 m g l 时， 去除率可以稳定在8 0 8 5 ：好氧池出水经f e n t o n 氧化处理，出水c o d 小于 1 0 0 m g l 。钱伯兔一采用沉淀s b r - 活性炭过滤复合工艺对垃圾渗滤液进行处理，结 果表明，当进水c o d 为2 5 0 0 m g l 、氨氮在9 0 0 m g l 的条件下，经该系统处理后， 出水c o d 均在3 0 0 m g l 以下，氨氮在2 0 m g l 以下，c o d 去除率达9 0 以上，氨 氮去除率达9 8 以上。e j a v i e rr i v a s 等人【3 6 】采用f e c l 3 絮凝再投加f e n t o n 试剂的方 法处理垃圾渗滤液。实验结果表明，当f e c l 3 浓度为0 8 9 l ，f e n t o n 试剂配比为 f e ( i i i ) ：h 2 0 2 = 1 ：1 0 0 时，c o d 的去除率大于9 0 。i m o n j e - r a m i r e z 等人【3 7 】采用硫酸 铁臭氧絮凝氧化工艺处理垃圾渗滤液，垃圾渗滤液的c o d 初始浓度平均为 s 0 0 0 m g l ，b o d 5 为2 0 m g l ，色度为8 3 0 0 。实验结果表明，该工艺在p h 在4 _ 5 的条件下可以去除7 8 的c o d 和全部的色度，b o d j c o d 值从0 0 0 6 升高o 0 1 5 ， 提高了垃圾渗滤液的可生化能力。e j a v i e r r i v a s 等人【3 s 】采用氧化吸附工艺处理垃圾 渗滤液，其c o d 初始浓度为4 9 7 0 m g l 。结果表明，p h 对臭氧的氧化效果几乎没 有影响，臭氧和g a c 可以去除大约9 0 的c o d ，由于g a c 吸附了垃圾渗滤液中 的重金属，有利于最后的生化处理。t o n n ia g u s t i o n ok u m i a w a n 等人 3 9 1 采用相同的 方法处理垃圾渗滤液，其c o d 初始浓度为8 0 0 0 m g l ，n h 3 - n 的初始浓度为2 6 2 0 m g l 。结果表明，该方法可以去除8 6 的c o d 和9 2 的n i l 3 - n 。l u e ad ip a l r n a 等人 4 0 l 采用蒸发反渗透的方法处理垃圾渗滤液，结果表明，在p h 为6 4 的条件下，两种 膜都可以去除大约9 7 的n i - 1 3 - n ( a d9 7 1 ，s c9 7 7 ) ，大于8 0 的c o d ( a d8 8 ， s c8 0 1 。 垃圾渗滤液处理方法还包括f e n t o n 法、辐射法、生物反应器、催化湿法氧化等， 但由于垃圾渗滤液自身组成的复杂性，处理的效果尚待提高。在实际的处理过程中， 应根据垃圾渗滤液水质特点、排放去向和排放标准、垃圾渗滤液不同时期的水质差 异等因素，可以考虑先采用生物法或土地法对垃圾渗滤液进行预处理，再采用物理 化学法等对垃圾渗滤液进行深度处理，通过小试或中试来获得可靠优化的工艺参数。 充分发挥各种方法的优势，同时也需要考虑投资成本和运行费用，尽可能的降低成 本，防止二次污染。 9 重庆大学硕士学位论文1 前言 1 4 高铁酸盐的研究现状 高铁酸盐( 钠、钾) 是一种六价铁的化合物，通常以四面体结构的f e 0 4 2 阴离 子形式存在，极易溶于水形成深紫色溶液，在酸性和碱性溶液中都具有很强的氧化 性。它有三种分解方式【4 1 】：当p h 较低时，高铁酸盐在水溶液中自发分解，分解产 物主要是三价铁离子或其氢氧化物；当高铁与水中某些还原性物质发生反应时， 生成三价铁或其氢氧化物；在氧化还原反应过程中，v e r d i ) 分解成五价、四价等 中