微波Fenton耦合超声催化内电解处理垃圾压缩废水_王乐力

西安工程大学学报JournalofXi’anPolytechnicUniversity第25卷第4期(总110期)2011年8月Vol．25，No．4(Sum．No．110)文章编号:1674-649X(2011)04-0518-05收稿日期:2011-02-27通讯作者:程刚(1965-)，男，陕西省西安市人，西安工程大学教授．E-mail:w_environment@163．com微波Fenton耦合超声催化内电解处理垃圾压缩废水王乐力，程刚，庞里涛(西安工程大学环境与化学工程学院，陕西西安710048)摘要:采用微波Fenton耦合超声催化内电解工艺处理垃圾压缩废水．考察了微波升温速率、Fen-ton试剂投加量、超声功率、超声时间、Fe/Cu/沸石质量比、曝气量及回流比等因素对水样COD和色度去除率的影响．结果表明，保持水样pH不变，H2O2与FeSO4投加量分别为117.6mmol/L、23.4mmol/L，在170W功率下辐射100s，升温速率为12.0℃/min，COD和色度去除率分别达到了27.14%和74.15%．调节水样pH为3.0，超声功率80W，Fe-Cu-沸石质量比为6∶3∶2，在曝气量为0.2L/min下反应90min，COD和色度去除率分别为42.38%和82.60%．在回流比为0.8下，耦合工艺出水水质稳定，COD去除率均在55%以上，最高达到62.81%;色度去除率均大于83%，最高达到94.7%．关键词:垃圾压缩废水;微波;催化内电解中图分类号:X703.1文献标识码:A垃圾压缩废水COD浓度高、可生化性差、色度大、氨氮含量高［1］，且产生不集中、量小、间歇排放，传统处理方法难以适应垃圾压缩废水处理就地、即时、高效、经济合理的基本要求［2］．Fenton氧化法［3-4］和催化内电解法［5-6］是已应用于多种难降解有机废水处理的高级氧化技术．近年来，利用微波和超声波对于化学反应的促进作用，国内外学者将芬顿氧化和催化内电解与微波和超声波结合用于制药废水［7］、含酚废水［8-9］、垃圾渗滤液［10］的处理，认为联用技术可缩短有机污染物降解时间，提高污染物去除率，减少药剂用量，具有良好的应用前景．本文采用微波Fenton耦合超声催化内电解工艺处理垃圾压缩废水，验证耦合工艺用于难降解有机废水的可行性．1实验1.1水样、仪器及药品(1)水样取自西安工程大学东侧垃圾压缩站，其基本性质为:pH4.5～5.5，COD28000～35000mg/L，BOD2600～3000mg/L，色度1000～1200，NH3—N500～700mg/L．(2)仪器NN-GT556W变频微波炉(上海松下微波炉有限公司)，KD5200DE超声波清洗器(昆山超声仪器有限公司)，HH-S4恒温水浴锅(常州国华电器有限公司)，pHTestr20精密pH计(EutechInstru-mentsOakton)．(3)药品98%H2SO4，FeSO4·7H2O，30%H2O2，铁屑，铜屑，沸石，去离子水．DOI:10.13338/j.issn.1674-649x.2011.04.0321.2分析方法水样COD测定采用5B-3型COD速测仪(兰州连华环保科技有限公司)，色度测定采用铂钴标准比色法(GB/T11903—1989)．1.3实验方法(1)微波Fenton降解废水实验取过滤后的废水水样于250mL锥形瓶中，27℃下保温．微波炉功率置于170W，水样投加适量Fenton试剂后放入微波炉，控制微波辐射时间．反应结束后，过滤水样并取适量测定COD及色度．(2)超声催化内电解降解废水实验取过滤后的废水水样于250mL锥形瓶中，27℃下保温，调节pH至3.0，往水样中加入控制比例的铁屑、铜屑和沸石的混合物，混合摇匀．设定超声功率，将水样放入超声清洗器中，控制曝气量，反应2h，每隔30min取适量水样测定COD及色度．(3)微波Fenton耦合超声内电解降解废水实验取过滤后水样进行耦合工艺实验，如图1所示．回流比取60%，80%，100%，120%，微波Fenton中不添加FeSO4，其他按(1)和(2)最佳条件进行，反应后取适量水样测定COD及色度．在最佳回流比下，对该工艺运行效果进行验证．图1微波Fenton耦合超声内电解工艺流程图2结果与讨论2.1微波Fenton降解废水(1)微波升温速率对COD去除率的影响在H2O2投加量117.6mmol/L，FeSO4投加量23.4mmol/L，pH为5条件下，改变微波功率和水样体积，所得升温速率分别为7.5，9.0，12.0，17.6℃/min．由此可知，升温速率大小是体现微波功率与水样体积变化的综合指标．随升温速率的增加，COD去除率迅速提高，然后略有下降．当升温速率为12.0℃/min时，COD去