微波处理城市垃圾渗滤液的吸附和氧化作用研究

1、 华 北 电 力 大 学 科 技 学 院毕 业 设 计（论 文）附 件外 文 文 献 翻 译 学 号： 12190501151118 姓 名： 檀龙辉 所在院系： 动力工程系 专业班级： 环工12k1班 指导教师： 苏金坡 原文标题：Research on Method of Adsorption and OxidationEnhanced by Microwave Treating Urban LandfillLeachate 2016年4月20日微波处理城市垃圾渗滤液的吸附和氧化作用研究摘要：为解决垃圾渗滤液中难降解有机物的高成本、低效率，研究了微波强化吸附和芬顿氧化处理垃圾渗滤液的处理效

2、果。垃圾填埋场渗滤液的COD浓度高、氨氮（初始COD和氨氮浓度分别为33384.17mg/L和3588.16mg/L，这是很难被生物直接降解。根据吸附剂和氧化剂的种类和用量、PH值、微波强度和持续时间，进行了一系列的实验研究，得出了吸附剂和利用微波处理提高氧化分子筛（15目）作为吸附剂和芬顿试剂，沸石投加量为40gL，pH值为3，芬顿试剂的最佳用量为1g/L硫酸亚铁和0.1L/L过氧化氢，微波强度为640W，微波的初始温度为80。为了提高处理效率，在这一过程中处理垃圾渗滤液，主要是去除悬浮物和胶体废水中的悬浮物，并对水进行澄清。在最佳条件下，经微波处理后，通过吸收和氧化处理，其COD去除率和氨

3、氮分别为51.60%和76.82%。研究结果表明:吸附和氧化同时作用，分子筛骨架状晶体结构为氧化剂氧化载体，提高氧化效率。微波不仅分解难降解有机物，增强了沸石分散力和对氨作用的静电吸附作用，还可使过氧化氢产生羟基自由基氧化废水与芬顿试剂。通过微波增强吸收和氧化过程，垃圾渗滤液的臭味消失，颜色由浓黑变为无色，浓度有机物和氨氮明显降低。关键词:垃圾渗滤液，微波，芬顿试剂，沸石，羟自由基一、引言随着城市化速度的加快和经济的快速发展，城市垃圾处理问题日益突出。在中国的未来，甚至是很长的时间里，垃圾填埋场是一个废物处理的主要手段。垃圾填埋场和稳定化垃圾渗滤液处理过程中产生二次污染。COD浓度，BOD和N

4、H3-N在渗滤液是非常高的，其中含有大量的重金属和有毒、污染地下水、地表水环境和土壤环境严重。渗滤液水质复杂，高浓度难降解有机物、高氨氮、生化、水质差、水量大等特点，成为国内外水处理的难点之一。根据渗滤液处理的问题，目前关键的垃圾渗滤液处理工艺是针对高浓度氨氮废水处理技术和先进的垃圾渗滤液处理。目前用于处理高浓度氨氮的主要应用是氨汽提脱氮技术。国外对渗滤液深度处理的研究主要集中在光催化氧化法和反渗透膜处理。先进的加工技术意味着更高的投资和运营成本，所以如何找到经济有效的加工方式，在未来一段时间是人们关注的问题。城市垃圾渗滤液的处理方法有许多其他的方法如土地处理技术、高级氧化、微波辐照技术。高级

5、氧化技术是有机污染物分解的新方法。它的特点是一个大量非常活泼的羟基自由基OH，氧（2.80v，只有在氟（2.87v）作为反应中间体的羟基自由基可以导致链反应。微波辐射技术也可以用来处理废水，赵敬琏等人利用微波辐射芬顿试剂氧化在废水中的TCE。当芬顿试剂的摩尔比为60，用量为10%，微波功率为750W和反应时间为12min， TCE的降解率可达到87.08%，这明显高于常用的实验方法是一种在水中降解TCE的有效方法。 江斌辉、孟繁宇、马天焱，中国沈阳东北大学资源与土木工程学院环境工程系江黎、刘新、何瑞，中国沈阳出入境检验检疫局 通过系统分析城市生活垃圾填埋场渗滤液的形成过程、成分、水质特征以及加

6、工技术方面，本研究以利用微波强化吸附和氧化处理的方法处理沈阳大城市生活垃圾填埋场的高浓度垃圾渗滤液。高浓度氨氮、低生化处理是垃圾渗滤液的显著特点，不利于生物化学处理。 物理化学处理是在生物处理前处理，以减少有机物和氨氮含量，提高废水的生物降解能力。2 材料与方法技有限公司由科技有限公司提供，采用厚沸石15目和小分子筛。沙垃圾渗滤液是来自沈阳大新垃圾渗滤液的实验中。表一描述了垃圾填埋场渗滤液各水质的指标。沸石源于东北大学1号教学楼施工现场，筛选20目到40目。沙子被蒸馏水清洗，自然风干。 表一、实验垃圾填埋场渗滤液水质指标化学需氧量 氨氮pH值33384.17mg/L3588.16mg/L 7.

7、48按国家标准测试方法，对氨氮、化学需氧量和pH值的检测指标，采用紫外-可见分光光度计（752）检测。每一个实验以100ml废水加到250mL烧杯中。首先絮凝砂滤。聚硫酸亚铁（10g/L）加入到样品中，第一次搅拌（150 160 r/min）时间为3min，之后缓慢搅拌（5060r/min）6min，静置30min。砂滤池处理废水的处理。其次，微波增强吸收和氧化的时间和顺序（见图1）。在确定各吸附剂的种类和数量，类型和氧化剂用量、微波强度、温度实验研究的真实和时间，以确定最佳的实验条件，测得氨水和化学需氧量的值。在最佳条件下，最大的沸石的使用时间进行了测定。利用傅里叶变换红外光谱仪（P / n

8、700-0091）和软件EZ-OMNIC分析原垃圾填埋场渗滤液的变化与废水处理。调节PH值絮凝砂滤 吸附氧化微波加热冷却过滤图1。处理工艺流程图三. 结果与讨论A.在微波强化氧化过程吸收型的影响，不同吸附剂对垃圾渗滤液的效果如图2所示。图2。吸附剂种类对处理效果的影响 对于氨态氮，沸石的吸附容量比其他常用的吸附剂效果更好，废水中化学需氧量的去除率可达38.11%。然而，考虑到成本，精细沸石的成本远远低于活性炭和其他常用的吸附剂，如活性炭是很难再生。综上所述，在这一过程中，细沸石被选为吸附剂。B. 渗滤液的影响沸石投加量对垃圾渗滤液的影响如图3所示。 随着吸附剂用量的增加，氨氮和COD的去除率可

9、提高，当40g/L氨氮的吸附达到平衡，氨氮去除率达到最高（达到69.3%）。由于垃圾渗滤液的有机物含量过多，化学需氧量去除率的增加趋势不明显。这也解释了相比吸附氨氮、沸石对化学需氧量的吸附作用不强。很明显，随着沸石用量的增加，氨氮去除率曲线呈现二阶曲线。图3。沸石投加量对处理效果的影响 C. 氧化剂类型的影响不同氧化剂对垃圾渗滤液的影响如图4所示，从氨氮和化学需氧量三氧化剂的去除率上发现没有太大的差异。FeSO4 / H2O2略强于其他两组。所以这一过程选择/过氧化氢为FeSO4 / H2O2。图4。氧化剂种类对处理效果的影响 D. 初始值的影响不同的pH值对垃圾渗滤液的影响有较大的影响。当p

10、H值为1.54时，随着pH值的增加，氨氮和去除率先增加后下降，几乎是相同的趋势。最后去除率趋向于平衡。pH值为3时达到最佳的治疗效果（见图5）。图5。pH值对治疗效果的影响 E. 硫酸亚铁的影响垃圾渗滤液的效果表明，硫酸亚铁的不同用量对处理效果影响不大。考虑到成本和治疗效果，在这个过程中选择1g/L（图6）。图6。硫酸亚铁用量对处理效果的影响 F. 过氧化氢作用在微波强化氧化过程，H2O2投加量对垃圾渗滤液的的影响如图7所示。随着过氧化氢投加量的增加，氨氮和COD的去除率也在增加。氨氮去除率变化不明显，去除率从60%到70%。随着一次曲线的变化，化学需氧量的去除率逐渐增大，这条曲线接近一阶函数

11、曲线。加入足够的过氧化氢，废水中的COD可以被完全氧化，但考虑成本，在实验中选择100mlL。图7。双氧水投加量对处理效果的影响 G. 微波强度效应图8。微波强度对处理效果的影响 去除率呈线性增加，达到59.96%的去除率，COD去除率没有太大的改变。在320W，后，COD的去除率呈对数增长，当微波强度达到640W，COD去除率提高至42.37%。最终确定了最佳的实验微波功率640W。H. 微波温度效应在微波强化氧化过程中，微波温度对垃圾渗滤液的影响如图9所示。 图9。微波温度对处理效果的影响 微波温度对COD的影响是显而易见的，从40到60，COD去除率仅为9.49%，但8093COD去除率

12、达到了51.58%，图8连续微波7min（保持在100）COD的去除率为56.96%。这些数据表明，微波温度对COD的去除效果好，但当微波温度高于80，COD去除率增加缓慢。但从图9，当微波温度为6080，氨氮的去除效果最好，但当温度再次升高，氨氮去除率下降。这两种现象是H2O2的投加量是有限的，但实际上在高温H2O2会分解为O2和H2O，然后OH会降低；氧化作用将减弱。最后我们决定采取微波30s，微波的初始温度为80试验研究。I. 沸石的再利用在这项研究中，沸石可以在微波加热到高温，最后被回收，可重复使用。沸石的循环作用如图10所示，可以清楚地看到，每次变化的氨氮的去除率。图10。沸石的再生

13、利用 第三次后，小吸附能力得到了再生。因为渗滤液浓度很高，所以吸附能力的变化是根据COD去除率来判断的。虽然再生效果不是很好，但也有一定的重用价值。四.机理分析A.过氧化氢/微波氧化微波活化过氧化氢反应发生后，产生了更多的羟基自由基氧化。微波诱导反应，降低了活化能，使反应进行微波P在较低的温度范围内（与传统的加热），而微波特殊效应可以大大提高化学反应的速度，缩短反应达到平衡的时间，反应快速完成。根据微波的特性，微波可以分解为生物降解材料，如腐殖酸、腐殖酸等，是小分子的易感物质氧化剂。该方法解决了渗滤液高浓度的问题。垃圾渗滤液的COD的去除主要是通过氧化，从图8可以看出，随着微波强度的增加，CO

14、D去除率不变，直到在320W，然后迅速增加。B. 微波增强吸附和红外氧化通过红外光谱分析图11、图12和图13表明渗滤液微波氧化机理。图11。城市垃圾填埋场渗滤液的红外谱图 对比标准的IR，有些物质已经在垃圾填埋场渗滤液中检测，如O-H基团，胺协会、酰胺和铵物质，羰基化，脂肪族和芳香族硝基化合物。在垃圾填埋场淋溶水可能含有异腈CN、-C-NH3-Cl-、烯烃、炔烃芳烃（单取代苯，双取代苯，不对称三取代苯对之间，一个二甲醚，不含官能团的C=O。图12。溶液的红外光谱氧化 图13。微波解决方案的红外光谱图 37003200cm-1峰变得尖锐如图14。原因是芬顿试剂的反应产生了大量的羟基自由基。芬顿

15、试剂在废水中的氧化物质。30min后，反应还未达到平衡，使羟基自由基仍存在于废水中。在图13，37003200cm-1峰已经变钝，原因是：第一，首先，微波使过氧化氢耗尽，过氧化氢无法保持平衡的芬顿试剂；第二，仍有大量胺类物质，OH集团在处理的废水中。与图三相比，在2088cm-1处中等强度的吸收峰变小而钝，后来又回到原来的状态。这是因为，在微波处理沸石建兴吸附 CN, -C-NH3-Cl其他物质的表面上，而是由微波，在吸附剂再生过程中，分子筛脱一些吸附材料，所以这个结果发生。在1550 cm-1处的中峰消失，表明亚硝基被吸附或分解完全。五结论在最佳实验条件下，化学需氧量和氨氮去除率分别为51.60%和76.82%。化学需氧量的主要去除作用是芬顿试剂氧化，而沸石对氨氮的吸附作用是吸附作用的。