催化湿式氧化法处理垃圾渗滤液的研究

催化湿式氧化法处理垃圾渗滤液的研究摘要采用催化湿式空气氧化法对垃圾渗滤液进行处理，以等量浸渍方法制备活性组分配比为FECORUCE050523、FECORUCE075075153、FECORUCE1113、RUCE33四种RU系列催化剂，以水样COD去除率、浊度去除率、脱色率和PH确定催化剂的处理情况。结果表明活性组分配比为FECORUCE075075153的催化剂对垃圾渗滤液的处理效果最好，COD去除率高达838，且浊度去除率和脱色率也较其他组分高，分别为960和586，PH则下降为93。关键词催化湿式氧化垃圾渗滤液钌催化剂浸渍型水样COD1引言随着城市的发展和生活水平的提高，垃圾废弃物的总量在不断增加，卫生填埋是中国当前主要的垃圾处理方式之一。在垃圾填埋过程中，由于厌氧发酵、有机物分解、雨水冲淋、地下水浸泡等原因产生多种代谢产物和水分，形成高浓度的有机废液，即垃圾渗滤液1。其组成成分极为复杂，含有大量的有机污染物和NH4N，污染物浓度高，对周边环境及填埋场场底土层污染严重，且污染持续时间长，容易造成严重的二次污染问题，因而对渗滤液进行有效的收集和处理已成为城市环境中急待解决的问题，同时对于垃圾渗滤液的处理技术研究也是国际上的研究热点问题之一2。垃圾渗滤液的处理技术非常多，采用比较广泛的垃圾渗滤液处理方法有生物法、物化法、土地法等3。其中生物法有MBR45、UASB6、SBR7等技术，处理效果理想、经济效益高。相对于生物法来说，物化处理费用较高，但对于渗滤液中某些污染物的处理效果比生物法更理想，较为常用的有吹脱法8、MAP沉淀法9、膜处理技术10。土地法因其对环境破坏较严重，已逐渐被淘汰。在实际的工程应用及研究中单独采用一种技术往往不能做到达标排放，因此在使用时往往采取组合工艺对渗滤液进行处理，这增加了废水处理的流程和成本。针对其浓度高、可生物讲解性差等特点，本研究采用催化湿式氧化法CATALYTICWETAIROXIDATION，简称CWAO来处理垃圾渗滤液。CWAO是在高温125320和高压0520MPA条件下，以氧气或空气为氧化剂，将有机污染物氧化分解为二氧化碳和水等无机物或有机小分子的化学过程，具有高效、无二次污染等优点11，是近几十年来发展起来的处理高浓度有机废水的高级氧化技术。本实验采用CU、FE掺杂的RU系贵金属负载型催化剂处理垃圾渗滤液，得到了一些较有价值的数据和结论，这对于催化湿式氧化法处理垃圾渗滤液具有一定的意义。2实验部分21实验材料实验水样垃圾渗滤液。本实验的水样采自潮州市锡岗生活垃圾卫生填埋场，原水样各参数指标如表2中。表2垃圾渗滤液原水样的参数指标CODCRMG/L吸光度浊度PH59838456715736198实验试剂硝酸铜、硝酸铁、硝酸铈、硝酸镧、水合三氯化钌，各试剂均为分析纯。实验用品A12O3颗粒。22实验装置与仪器实验装置系统主体设备采用磁力回转搅拌高压釜，釜体材质是耐酸碱腐蚀的316L（CR18NI12MO23），反应釜由容器、搅拌装置、加热炉、控制系统、釜体、电机及冷却系统等组成，实验装置示意图如图1所示。图1实验装置示意图FIG1SCHEMATICDIAGRAMOFEXPERIMENTALAPPARATUS1氧气钢瓶2压力表3进气阀4出水阀5搅拌装置6高压釜7热电偶8压力表9爆破阀10电热炉11控制仪实验仪器D/MAXRB日本理学X射线衍射仪、SSX550日本岛津扫描电子显微镜、NICOLET380美国尼高力傅立叶变换红外光谱仪、TAS990AFG型自动原子吸收光谱仪、KSW马弗炉、SARTORIUSPB10型PH计、AB204S电子精密天平、DGF30/14A电热鼓风干燥箱、TGL16G高速离心机、HZQC空气浴振荡器。23分析方法（1）水样COD的分析水样COD采用重铬酸钾飞测定，测定结果按下式计算301CR2VC80OD,MG/LA式中V0滴定空白时消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积ML；V1滴定水样消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积ML；V水样体积ML；C硫酸亚铁铵标准溶液浓度MOL/L；8氧1/2O的摩尔质量G/MOL。（2）浊度去除率的分析用分光光度计测量水样的浊度，在680NM波长处得到水样的浊度去除率，可表示为浊度去除率20B式中B处理后水样的浊度（度）；B0原水样的浊度（度）；（3）脱色率的分析以稀释倍数法用分光光度计测定色度，最大吸收波长为465NM，有效吸光度值在02吸光度07范围内。因此，水样吸光度稀释倍数A测定。其脱色率可表示为1100A式中A0原水样的吸光度；A处理后水样的吸光度（4）水样PH的分析水样PH采用SARTORIUSPB10型PH计测量。25催化剂的制备（1）载体的预处理以A12O3颗粒做催化剂载体，首先将载体用清水洗涤数遍，再用蒸馏水洗涤到水澄清为止，105烘干10H，最后450下在马弗炉中焙烧3H，得到A12O3载体。（2）载体对溶液负载量的确定称量10000G的A12O3，以蒸馏水试验其滴加达到饱和时所用蒸馏水的质量G，即为其负载量，由3次平行实验的平均值，确定载体A12O3的饱和吸附量约为7365G。（3）RU系催化剂的制备设定各催化剂活性组分的金属离子负载总量均为3WT，载体用量为10000G，制备4种不同RU含量的贵金属负载型催化剂。实验所用各活性组分配比为FECORUCE050523、FECORUCE075075153、FECORUCE1113、RUCE33。准确称取设定质量的各活性组分，溶解于蒸馏水中制成7365G的浸渍液，分别将10000克AL2O3载体置于浸渍液中，浸渍8H后沥干水分，于105下烘干10H，在马弗炉中450下焙烧3H，即制成钌系列催化剂。3实验结果与讨论31出水COD的研究用所制得的RU系列催化剂处理垃圾渗滤液，分别在不同反应时间取出水样，所测水样COD如表2和图2所示表2各催化剂处理水样的COD去除率10MIN20MIN40MIN60MIN90MINCAT编号元素比例CODCOD去除率（）CODCOD去除率（）CODCOD去除率（）CODCOD去除率（）CODCOD去除率（）C1RUCE3312386343898865552842496179692956091607585C2FECORUCE05052312821841991929583862846098886559783220626C3FECORUCE075075153666096986467370746448789356428382336789410MIN20MIN40MIN60MIN90MIN840945105151260CODCODCOD反应时间RUCE3448525660840945105151260FECORUCE075075153FECORUCE05052342485460203040506070687276808481010120130COD去除率COD去除率COD去除率CODFECORUCE113354045505图2各催化剂处理水样的COD去除率由表2和图2可以看出，随催化反应时间的延长，处理出水的COD先减小后趋于平稳，浊度去除率则先增大后趋于平稳，在催化反应60MIN时，经钌含量分别为3WT、2WT、15WT、1WT的催化剂处理后，水样的浊度去除率分别达到560、597、838、521。可见活性组分配比为FECORUCE075075153的催化剂活性较高，对垃圾渗滤液的浊度去除效果最好，此时水样的COD降低为35642。32出水浊度去除率的研究用所制得的RU系列催化剂处理垃圾渗滤液，分别在不同反应时间取出水样，所测水样浊度去除率如表3和图3所示C4FECORUCE1113134554390116741471107654512105686521101686539表3各催化剂处理水样的浊度去除率10MIN20MIN40MIN60MIN90MINCAT编号元素比例吸光度浊度去除率（）吸光度浊度去除率（）吸光度浊度去除率（）吸光度浊度去除率（）吸光度浊度去除率（）C1RUCE3379537976490834649083425579351734956C2FECORUCE05052364908343380914310692137499041645958C3FECORUCE07507515374078116584832100597415549602103946C4FECORUCE11137313813722181645698834295890338091410MIN20MIN40MIN60MIN90MIN153045607590浊度去除率浊度去除率吸光度吸光度吸光度FECORUCE113FECORUCE075075153FECORUCE050523吸光度反应时间RUCE38084892961530456075808489296015304560758084892963040506070808184879093图3各催化剂处理水样的浊度去除率由表3和图3可以看出，随催化反应时间的延长，处理出水的浊度吸光度先减小后趋于平稳，浊度去除率则先增大后趋于平稳，在催化反应60MIN时，经钌含量分别为3WT、2WT、15WT、1WT的催化剂处理后，水样的浊度去除率分别达到935、904、960、890。可见活性组分配比为FECORUCE075075153的催化剂活性较高，对垃圾渗滤液的浊度去除效果最好，此时水样的吸光度降低为1554。33出水脱色率的研究用所制得的RU系列催化剂处理垃圾渗滤液，分别在不同反应时间取出水样，所测水样脱水率如表4和图4所示表4各催化剂处理水样的脱色率10MIN20MIN40MIN60MIN90MINCAT编号元素比例吸光度脱色率（）吸光度脱色率（）吸光度脱色率（）吸光度脱色率（）吸光度脱色率（）C1RUCE33482150400295319437236584239578C2FECORUCE050523422256401293330418248563255557C3FECORUCE075075153389314338404278494235586257547C4FECORUCE111345519840927930745929548031444610MIN20MIN40MIN60MIN90MIN2430364248脱色率脱色率脱色率脱色率吸光度吸光度吸光度FECORUCE075075153FECORUCE050523吸光度反应时间RUCE310203040506020253035404524324048562025303540304050602430364248FECORUCE1131624324048图4各催化剂处理水样的脱色率由表4和图4可以看出，随催化反应时间的延长，处理出水的吸光度先减小后趋于平稳，脱色率则先增大后趋于平稳，在催化反应60MIN时，经钌含量分别为3WT、2WT、15WT、1WT的催化剂处理后，水样的脱色率分别达到584、563、586、480。可见活性组分配比为FECORUCE075075153的催化剂活性较高，对垃圾渗滤液的脱色效果最好，此时水样的吸光度降低为235。34出水PH的研究用所制得的RU系列催化剂处理垃圾渗滤液，取出水样测其PH，所测水样PH如表5和图5所示表5各催化剂处理水样的PHCAT编号C1C2C3C4元素比例RUCE33FECORUCE050523FECORUCE075075153FECORUCE111390MIN时水样PH94959396C1C2C3C49309359409459509596090MIN水样PHCAT编号图5各催化剂处理水样的PH由表5和图5可以看出，加入催化剂后水样的PH与原水样相比，有一定的下降。其中，活性组分配比为FECORUCE075075153的催化剂处理后PH下降幅度最大，由原水样98下降到93。4结论1制备的4种RU系列催化剂，其中活性组分配比为FECORUCE075075153的催化剂对垃圾渗滤液的处理效果最好，COD去除率高达838。2活性组分配比为FECORUCE075075153的催化剂处理垃圾渗滤液的浊度去除率和脱色率也较其他组分高，分别为960和586；其PH则下降为93。参考文献1黄健平,鲍姜伶垃圾渗滤液处理技术J环境科学与管理，2008,33193952喻晓,张甲耀,刘楚良垃圾渗滤液污染特性及其处理技术研究和应用趋势J环境科学与技术，2002,25543453胡蝶,陈文清,张奎,张爽垃圾渗滤液处理工艺实例分析J水处理技术，2011,3731321354苏也,刘喜光,黄兴刚,等MBRNF工艺在垃圾填埋场渗滤液处理工程中的应用J给水排水，2007,331235395陈雪,张建强,张华MBR法在峨眉山垃圾填埋场渗滤液处理工程中的应用J水处理技术,2009,3551141156熊鸿斌,谷良平,张正UASBFEO氨吹脱CASS工艺在垃圾渗滤液处理中的应用J环境工程学报,