Fenton法去除老龄垃圾渗滤液COD的研究

黄家榜１朱守诚１孔殿超２张静２桑建伟２程鹏飞２杨宏星１（１．合肥市东方美捷分子材料技术有限公司，安徽合肥２３００８８；２．污水净化与生态修复材料安徽省重点实验室，安徽合肥２３００８８）1引言卫生填埋是我国城市垃圾集中处置的主要方式，垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用，同时在降水和地下水的渗流作用下可产生一种高浓度的有毒有机废水———垃圾渗滤液。垃圾渗滤液具有成分复杂、水质波动大、氨氮含量高、营养元素失衡等水质特点［１］，未经处理的渗滤液流经地表或渗入地下水后，易对环境造成较大污染，其须经处理达标后方可排放，渗滤液的污染控制也已成为垃圾无害化处理的重要构成环节。不同填埋龄的渗滤液水质特征有所区别，随着填埋时间的增长，其可生化性也逐渐变差，5～１０年填埋龄的渗滤液Ｂ/Ｃ值为０．１～０．5，而１０年以上填埋场的Ｂ/Ｃ小于０．１，因此对于老龄化渗滤液，生化法的应用易受到限制，渗滤液可生化性的提高成为关键因素。老龄垃圾渗滤液预处理方法主要包括化学混凝法、高级氧化法、活性炭吸附法、臭氧氧化法等方法［２-７］。Ｆｅｎｔｏｎ氧化作为一种高级氧化方法，其通过Ｆｅ２＋和H２Ｏ２反应生成强氧化性的羟基自由基（·ＯH），可无选择地与废水中有毒有害物质进行反应，进而提高废水可生化性，目前关于老龄垃圾渗滤液的Ｆｅｎｔｏｎ处理的研究已广泛开展。响应面分析法，即响应曲面设计方法（ＲｅｓｐｏｎｓｅＳｕｒｆａｃｅＭｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ，ＲＳＭ），是利用合理的试验设计方法并通过试验得到一定数据，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来寻求最优工艺参数，解决多变量问题的一种统计方法。由于ＲＳＭ试验次数少、试验摘要：针对老龄垃圾渗滤液高ＣＯＤ的水质特征，采用芬顿法对其进行预处理，用响应面法优化提升老龄垃圾渗滤液ＣＯＤ去除率的条件。在单因素试验的基础上，用响应面法优化初始ｐH值、Ｆｅ２＋和H２Ｏ２浓度３个因素。芬顿法处理垃圾老龄垃圾渗滤液的最优条件为：反应时间在１．5ｈ，ｐH为３．１，Ｆｅ２＋为６5．１４ｍｍｏｌ/Ｌ，H２Ｏ２为９１４．４１ｍｍｏｌ/Ｌ时，在最优条件下老龄垃圾渗滤液的ＣＯＤ去除率为７８．９３％。关键词：渗滤液处理；响应面法；芬顿法；试验优化；模型分析Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｉｇｈＣＯＤｉｎａｇｅｄｌａｎｄｆｉｌｌｌｅａｃｈａｔｅ，Ｆｅｎｔｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｔｒｅａｔｉｔ，ａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙｗａｓｕｓｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇＣＯＤｒｅ-ｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆａｇｅｄｌａｎｄｆｉｌｌｌｅａｃｈａｔｅ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｒｅｅｆａｃｔｏｒｓ，ｉｎｉｔｉａｌｐHｖａｌｕｅ，Ｆｅ２＋ａｎｄH２Ｏ２ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｗｅｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ．ＴｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒＦｅｎｔｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏｔｒｅａｔｔｈｅａｇｅｄｌａｎｄｆｉｌｌｌｅａｃｈａｔｅｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｗａｓ１．5ｈ，ｐHｗａｓ３．１，Ｆｅ２＋ｗａｓ６5．１４ｍｍｏｌ/Ｌ，ａｎｄH２Ｏ２ｗａｓ９１４．４１ｍｍｏｌ/Ｌ．Ｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ＣＯＤｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆａｇｅｄｌａｎｄｆｉｌｌｌｅａｃｈａｔｅｗａｓ７８．９３％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｅａｃｈａｔｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ；Ｆｅｎｔｏｎ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓ中图分类号：X5２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-１０２１（２０１９）０３-００２８-０5收稿日期：２０１８-１２-１３；修订日期：２０１９-０３-２０。作者简介：黄家榜，男，１９８０年生，工程师，硕士，主要从事生态环境材料的研发和工程应用研究工作。基金项目：合肥市关键技术重大研发类项目（Ｊ２０１８Ｇ２２）。28环境保护与循环经济万方数据周期短、试验精度高、适用范围广，比单因素分析有效，比正交试验法简化，比均匀设计法全面；因而在解决实际应用问题中起着越来越重要的作用。ＲＳＭ在化工废水等领域的工艺优化中有所应用［８-１０］。本文拟通过单因素、响应面分析数学模型确定Ｆｅｎｔｏｎ处理工段的最优条件，以期探索一种高效经济的老龄垃圾渗滤液去除ＣＯＤ的方法。2材料与方法2.1试验材料２．１．１仪器与试剂仪器：ＦＡ２００４Ｂ型电子天平（上海越平科学仪器有