垃圾渗沥液中难降解有机污染物的Fenton混凝处理_王鹏

垃圾渗沥液中难降解有机污染物的Fenton混凝处理王鹏*方汉平(哈尔滨工业大学环境科学与工程系哈尔滨150001)(香港大学土木工程系,环境工程研究中心香港)祝贺黄葆同教授、冯之榴教授80寿辰论文摘要针对香港卫生填埋厂垃圾渗沥水提出了化学法与厌氧生物法结合的废水处理工艺.垃圾渗沥水(内含COD(化学需氧量)15.70g/L,NH3-N2.26g/L)通过UASB(上流式厌氧污泥床)反应器,在37℃,水力停留时间6.6d,平均有机物负荷速率为2.37g/(L·d)COD的条件下进行厌氧生物消化,对COD的平均去除率可达90.4%.UASB出水采用Fenton化学混凝工艺进行深度处理,在最佳实验条件下,初始pH为6.0,Fenton试剂的加入量分别为200mg/LH2O2和300mg/LFe2+,最后出水的平均COD可降至447mg/L.对Fenton混凝过程的深入研究结果表明,在约有70%的残留在UASB出水中的COD物质去除中,其中56%的COD去除是借助化学混凝/沉淀作用,另外14%是由该过程产生的羟基自由基氧化去除;H2O2和Fe2+具有很强的协同作用效果,去除1.00gCOD需要加入H2O2和Fe2+的量分别为0.18和0.28g.并对Fenton化学混凝过程进行了较为系统研究.关键词垃圾渗沥水,上流式厌氧污泥床,Fenton混凝,废水处理中图分类号:O622文献标识码:A文章编号:1000-0518(2001)05-0408-042000-12-30收稿,2001-04-11修回香港政府研究基金资助项目(7098/99E)对城市生活垃圾进行卫生填埋处理是目前国内外通用的技术和方法.这些生活垃圾随着填埋时间的增加,其中大多数有机物质在厌氧菌的作用下会被消化降解成脂肪酸,并进一步生成甲烷.而垃圾中的生物难降解物质及在此过程中生物合成出的腐植酸等,联同降解中间产物,则会随降水和地面水径流渗透等作用产生所谓“垃圾渗沥水(landfillleachate)”.对该类污水的处理目前国内外还没有成熟的技术和方法.香港每天产生城市垃圾约9000t,填埋处理产生的垃圾渗沥水目前采用好氧生物法进行处理,水力停留时间(HRT)达30d[1],工艺所需时间长,占地面积大,急需开发一种节能高效的垃圾渗沥水处理工艺.本文报道了二步法处理工艺:渗沥液原水首先被引入上流式厌氧污泥床(UASB)反应器进行生物消化处理,UASB出水中的大量生物难降解的有机胶体物质再采用Fenton混凝工艺处理.UASB作为相对成熟的废水处理技术已被用于各种工业废水[2,3]中脂肪酸,淀粉及其它有机污染物的处理.在Fenton过程中,Fe2+与H2O2反应产生羟基自由基[4]:H2O2+Fe2+·OH+Fe3++OH-(1)羟基自由基(·OH)具有很高的氧化还原电位(E0=2.80V).通过一系列的链式反应,·OH可破坏多种有机物结构,使有机物降解氧化,而且该反应可以在毫秒级时间内迅速完成[5].在本研究中,我们加大了Fe2+的投放量,使该工艺同时兼有氧化和混凝两种功能,以有效地处理体系中大量有机胶体物质.本文系统考查了各种工艺参数对Fenton混凝过程的影响,找到了最佳的工艺条件,并对H2O2和Fe2+的协同作用进行了探讨.1实验部分1.1UASB过程在UASB反应器[3]中首先投放1.0L的UASB种泥(26.7g/L)和活性污泥(10.8g/L)作为混合接种污泥.UASB种泥取自本实验室早期研究处理含蛋白质及碳氢有机污染物废水的UASB反应器;活性污泥种泥取自香港垃圾填埋厂正在运行的好氧氧化池.将取自香港垃圾填埋厂的渗沥水引入2.8LUASB反应器,水力停留时间控制在6.6d.UASB反应器在37℃下运行第18卷第5期应用化学Vol.18No.52001年5月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYMay2001了150d.1.2Fenton过程Fenton试剂中H2O2(40g/L)溶液由30%的H2O2(MerckChemicalCo.)以水稀释而成;Fe2+(20g/L)溶液采用0.1mol/LH2SO4溶解FeSO4·7H2O(AldrichChemicalCo.)配制.取一定量的UASB出水,以HCl(稀)/NH3·H2O(稀)调水样的pH,随后加入一定量的H2O2和Fe2+溶液,快速搅拌30s,混匀.将样品溶液移入混凝搅拌器(JarTester,Phipps&BirdCo.),以80r/min的速度匀速搅拌10min.随后样品被移入锥型量筒(ImhoffCone)沉降.30min后,取上清液和沉降污泥进行分析测定.1.3水样分析COD,BOD5(5d生化需氧量),NH3-N和VSS(挥发性悬浮固体)的测定采用标准分析方法[6];由