光催化氧化法处理垃圾渗滤液特性研究

环境与市政耷天津城市建设学院学报第l2卷第1期2006年3月journalofTianjinInstituteofUrbanConstructionVo1．12No．1Mar．2006光催化氧化法处理垃圾渗滤液特性研究赵珊，王静，池勇志，费学宁(天津城市建设学院环境与市政工程系，天津300384)摘要：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，考察了反应时间、进水浓度、pH值、紫外光波长等因素对垃圾渗滤液中有机污染物和色度去除的影响．对垃圾渗滤液原水进行试验，COD去除率达到31．88％，褪色率达到91．O6％；对UASB出水再进行光催化氧化，CODcf去除率达到63．56％，褪色率达到93．8O％．关键词：垃圾渗滤液；光催化氧化；二氧化钛；COD。去除率；褪色率中图分类号：X703；x7o5文献标识码：A文章编号：1006-6853(2006)01-0043-04垃圾渗滤液主要是指垃圾场中由表面下渗的雨水进入填埋场后，沥经垃圾层和所覆土层而产生的含有大量悬浮物和高浓度有机或无机成分的污水，成分主要包括有机物、微量金属元素(含重金属)、常见的一些无机盐类、微生物和固体物质，是地表水和地下水的主要污染源之一．有研究表明，渗滤液通过填埋场向地下渗透时，随着时问的延长，土壤会对大部分有机物的吸附达到饱和，污染物就会沿着地下水流作扇形扩散，进而污染地下水．地下水一旦受到污染就无法净化，造成的影响少则几年，长则几百年，而且随渗滤液进入河流和农田的各种污染物会使水生生物和农作物受到污染，并通过食物链和生态环境危害人类的健康¨．因此，垃圾渗滤液对环境造成的影响受到国内外学者和同行的关注，相应的垃圾渗滤液的处理方法及工艺也成为近年来的研究热点之一．光催化技术是应用半导体材料(如TiO等)的光催化特性，在半导体表面上产生具有高度活性的电子(e一)-空穴(h)对，光生空穴的得电子能力很强，具有很强的氧化性，在水溶液中通过一系列的作用产生·OH自由基，利用·OH自由基的强氧化性可将有机物氧化为CO：、H：0等简单的无机物．当微粒为纳米级时(10—100nm)，具有量子尺寸效应J，即通过能级移动、光激发位置趋近表面、电荷分离空间变小、表面积增大，有效地提高了量子产率J，表现出更强的氧化性．上流式厌氧污泥床(UASB)是目前研究最多、应用日趋广泛的新型污水厌氧处理工艺，具有工艺结构紧凑、处理能力大、无机械搅拌装置、处理效果好及投资省等特点，适于处理高浓度有机废水，而光催化氧化法作为一项深度处理技术，与厌氧生物法相结合有着重要的现实意义．因此，本试验考察了采用单一的光催化氧化技术处理垃圾渗滤液原液，以及与UASB相结合对垃圾渗滤液进行处理的试验条件及影响因素．1试验部分1．1仪器与试剂(1)仪器：752紫外可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)；HJ-3数显恒温磁力搅拌器(国华电器有限公司)；254am、365nm紫外灯；自制光催化反应器，如图1所示．收稿日期：2005一l1-08；修订日期：2005-12-21基金项目：建设部科技攻关项目(05一k4—31)作者简介：赵珊(1981一)，女，河北衡水人，天津城市建设学院硕士生搅拌器图1光催化装置示意图维普资讯http://www.cqvip.com·44·(2)试剂：重铬酸钾、硫酸、硫酸银、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、邻菲罗啉、混晶P25型纳米TiO2(所用试剂除TiO。外均为分析纯)．1．2废水来源及水质本试验原水取自某垃圾处理厂，其检测水质pH为7．3，色度100度，COD为2428．48mg／L，浊度196NTU，悬浮物900mg／L，滤前SS为10900mg／L，滤后SS为10700mg／L，滤前VSS为2100mg／L，滤后VSS为500mg／L．1．3测试项目及分析方法(1)COD采用重铬酸钾滴定法．(2)色度的去除用吸光度来表征，其测定在752紫外可见分光光度计上进行，用吸光度值计算褪色率，计算方法如下褪色率=．×100％^0式中：A。为原水在波长398nm处的吸光度；A为出水在波长398nm处的吸光度．对水样在紫外分光光度计上进行扫描，结果显示最大吸收波长为398nm，故选择在波长398nm处进行测定．2结果与讨论由于垃圾渗滤液水质复杂，处理难度大．本试验采用P25纳米混晶型TiO：，相对单一锐钛相和金红石相其具有更高的光催化活性，原因是混晶型是在锐钛矿型晶体的表面生长有薄的金红石型结晶层，能有效地促进锐钛矿晶体中光生电子、空穴电荷的分离，这种效应称为混晶效应J．故本试验应用P25型TiO：，考察了反应时间、进水浓度、pH值、紫外光波长在光催化氧化垃圾渗滤液时的影响，并与生物法相结合考察垃圾渗滤液降解的最佳途径．2．1暗反应试验TiO对有机物有一定的吸附作用，