Fenton法处理垃圾渗滤液

张晖¹，Huang C.P.²
　(1.武汉大学环境科学与工程系，湖北武汉430072；2.Department of Civil and Envi-ronmental Engineering,University of Delaware,Newark,DE 19716,USA)

　　摘　要：介绍了Fenton法处理垃圾渗滤液的中型试验，其中Fenton氧化在连续搅拌反应器(CSTR)中进行。试验表明，当双氧水与亚铁盐的总投加比一定(H2O2/Fe2+＝3.0)时，COD的去除率随双氧水投加量的增加而增加，但与双氧水在两个氧化槽的投加比例无关。当双氧水的总投加量为0.1 mol/L时，COD的去除率可达67.5%，这一结果同样适用于其他垃圾填埋场的晚期渗滤液处理。
　　关键词：垃圾渗滤液；Fenton试剂；氧化处理
　　中图分类号：X705
　　文献标识码：A
　　文章编号：1000-4602(2001)03-0001-03

Treatment of Landfill Leachate by Fenton Process
ZHANG Hui¹，HUANG C.P.²
(1.Depart.of Environ.Sci.and Eng.,Wuhan Univ.,Wuhan 430072,China; 2.Depart.of Civil and Environ.Eng.,Univ.of Delaware,Newark,DE 19716,USA)

　　Abstract：Treatment of landfill leachate in pilot-scale by Fenton process was tested,in which oxidation process was carried out in continuous stirred tank reactor.The test results show that with a fixed molar ratio of hydrogen peroxide to ferrous ion of 3.0,COD removal efficiency increases with the increase of hydrogen peroxide dosage,but is independent of dosage ratio to two oxidation tanks.When total dosage of hydrogen peroxide is 0.1 mol/L,COD removal efficiency is 67.5%.The result may be used in treatment of later period leachate from other landfills.
　　Keywords:landfill leachate;Fenton reagent;oxidation

　　垃圾填埋场渗滤液是一种成分十分复杂的废水，目前还没有特别有效的治理方法。传统的生化处理法虽然常常用来处理渗滤液，但由于渗滤液中含有多种有毒有害的难降解有机物，其处理效果远不及对城市污水的处理。化学氧化法可以分解这些难降解的有机物，从而提高废水的可生化降解性［1］，其中的高级氧化技术(advanced oxidation processes,AOPs)因其能够产生极强氧化性的·OH自由基而被认为是处理渗滤液的一种替代方法。Fenton法作为其中的一种，由于它费用低廉、操作简便而受到人们的重视。Fenton法的氧化机理可简单表示为：
　　　　Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH-+^·OH 　　　　　　(1)
　　　　^·OH+RH(有机物)→P(降解产物)　　　　　(2)
　　根据小试的结果^［2］，设计了一个处理能力为1.136m³/h的中试装置，并设在一个长×宽×高＝8.85 m×2.44 m×2.74 m的拖车内，用来处理美国特拉华固体废弃物管理处(Delaware Solid Waste Authority)所属的南、北部垃圾填埋场产生的渗滤液。渗滤液水质特性见表1。

　　1　试验部分

　　中试流程如图1所示。其中气动泵所需气压由位于拖车下面的两台空压机提供，一级氧化槽和中和槽内的pH值由pH控制仪控制，分别为3.5和8.0，调节pH值所需的酸碱分别为98%硫酸和25%氢氧化钠溶液。小试的结果表明，当pH值在2～3.5之间时Fenton法的处理效果最佳，所以设计时一级和二级氧化槽内的pH值分别控制在3.0左右。试验发现当一级氧化槽内的pH值稳定在3.5左右时，二级氧化槽内的pH值接近于3。因此为节省调节pH值所需碱的用量，实际操作时仅控制一级氧化槽内的pH值。另外，无论采用单级氧化或是二级氧化方式时，混合槽中只有渗滤液流过，并没有将渗滤液和亚铁盐在槽内混合。

　　试验时，渗滤液从拖车外的井(来自北部垃圾填埋场的渗滤液)或5 677.5 L的贮槽(来自南部垃圾填埋场的渗滤液)泵送到混合槽，然后依靠重力作用依次流经同样大小的一级和二级氧化槽，而50%的双氧水和亚铁盐溶液则由气动泵分别连续投加到两个氧化槽中(根据小试结果［2］，双氧水和亚铁盐的摩尔配比为3.0时对COD去除效果最佳，故试验中的双氧水和亚铁盐的摩尔配比固定为3.0不变)，并和渗滤液在氧化槽中进行Fenton反应。被氧化的渗滤液泵送到中和槽调节pH值后，再依靠重力作用流入斜板澄清槽中(中和槽的位置高于澄清槽)。渗滤液在混合槽、一级氧化槽、二级氧化槽、中和槽和澄清槽的水力停留时间分别为10、60、60、10和60 min(氧化槽的停留时间是根据小试结果［2］确定的)。渗滤液的水样分别从一级氧化槽和二级氧化槽中取出后，调节pH值至8.0，静置30 min后分析澄清液的COD值。

　　2　试验结果与分析

　　2.1双氧水投加比的影响
　　为考察双氧水在两个氧化槽中的不同投加比例对COD去除率的影响，在双氧水的总投加量固定为0.075 mol/L的情况下，改变双氧水的投加比所得到的相应COD去除率见图2。当双氧水在一级氧化槽的投加量增加时，渗滤液经过该槽后的COD去除率会增高，但由于总的双氧水投加量一定，渗滤液经过二级氧化槽后的总COD去除率相差不大。为简便起见，双氧水在两个氧化槽中的投加比例固定为1∶1。

　　2.2双氧水总投加量的影响
　　图3表明，随着双氧水总投加量的增加，一级氧化槽和二级氧化槽的COD去除率均有不同程度的增加。当双氧水总投加量增加到0.1 mol/L时，COD的去除率可达67.5%。

　　2.3不同晚期渗滤液的处理结果
　　当双氧水的总投加量为0.1 mol/L时，COD去除率接近70%的这一结果是处理北部填埋场渗滤液得到的，为检验该条件是否适用于其他晚期渗滤液，对南部填埋场的渗滤液也进行了试验。由图4知，尽管一级氧化槽的去除效果随着初始COD值的增加而略有降低，但经过二级氧化槽后，COD的去除率大致相同。

　　3　结论

　　Fenton法处理垃圾填埋场渗滤液的中试结果表明，当双氧水与亚铁盐的总投加比一定时，COD的去除率随双氧水投加量的增大而增加，但与双氧水在两个氧化槽的投加比例无关。当双氧水的总投加量为0.1 mol/L时，COD去除率可达67.5%，而且这一结果适用于其他填埋场的晚期渗滤液。

　　致谢：
　　试验研究得到美国特拉华固体废弃物管理处(Delaware Solid Waste Authority)资助，并感谢国家留学基金管理委员会的资助。

　　参考文献：
　　［1］Scott J P,Ollis D F.Integration of chemical and biological oxidation processes for water treatment:review and recommendations［J］.Environ prog,1995,14,88-103.
　　［2］Choi H J.Evaluation of Fenton′s Process for the Treatment of Landfill Leachate［M］.Delaware:University of Delaware,1998.　　

　　作者简介：张晖(1968-)，男，湖北武汉人，武汉大学环境科学与工程系副教授，博士后，研究方向为传递过程和化学氧化。
　　电　话：(027)87218074(O)87873253(H)
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　　收稿日期：2000-11-13