混凝-Fenton氧化法對晚期垃圾滲瀝液有機物的去除特性研究*

曹姝文，周 林，肖 晶

（廣州市環境保護工程設計院有限公司，廣東 廣州 510115）

混凝-Fenton氧化法對晚期垃圾滲瀝液有機物的去除特性研究*

曹姝文，周 林，肖 晶

（廣州市環境保護工程設計院有限公司，廣東 廣州 510115）

采用混凝-Fenton氧化法處理晚期垃圾滲瀝液，在最佳試驗條件下，對比研究了混凝和Fenton氧化法對晚期垃圾滲瀝液中不同分子質量有機物和3種不同類型有機物（腐殖酸、富里酸和親水性有機物）的去除效果。結果表明：混凝和Fenton氧化均對表觀分子質量＞4 ku的COD去除效果較好，平均去除率分別為40%和86%。混凝劑對晚期垃圾滲瀝液腐殖酸（HA）、富里酸（FA）和親水性有機物（HyI）的去除效果為HA＞FA＞HyI，而Fenton試劑對其去除效果為 FA＞HA＞HyI。

晚期垃圾滲瀝液；混凝；Fenton氧化；有機物

目前，國內已有針對混凝和Fenton氧化法處理垃圾滲瀝液的相關研究，但大多集中于一些宏觀指標的研究，如pH、溫度、反應時間、投加量等參數［1-2］，而從滲瀝液有機物的組成成分、分子質量分布特征等微觀角度的研究相對較少。故筆者針對晚期垃圾滲瀝液，在確定宏觀最佳反應條件的基礎上，對比研究和分析了混凝和Fenton氧化法對晚期垃圾滲瀝液中不同分子質量有機物和3種不同類型有機物（腐殖酸（HA）、富里酸（FA）、親水性有機物（HyI））的去除效果。

1 材料和方法

1.1 滲瀝液水質

實驗用垃圾滲瀝液取自廣東某垃圾衛生填埋場（已投入運營超過5 a），采取避光保存。在試驗期間所取滲瀝液水質：pH為8．0～9．0，色度為400～600倍，COD 和 BOD5分別為 2 800～4 200 mg/L和 300～400 mg/L，氨氮為 1 500～2 000 mg/L。

1.2 試劑與儀器

試劑：混凝劑液態聚合硫酸鐵（PFS）（Fe2O3含量為 15．6%），H2O2（30%），FeSO4·7H2O，濃H2SO4，NaOH，XAD-2、XAD-8吸附樹脂等。

儀器：HACH pH計，低速離心機，快速消解儀，紫外分光光度計，MY3000-6六聯混凝同步攪拌儀，SCM系列杯式超濾器和HM系列平片超濾膜，截留的分子質量為100、50、10、4、1 ku共5個系列，0．45 μm玻璃纖維濾膜等。

1.3 實驗方法

1.3.1 混凝實驗

通過前期試驗，確定最佳混凝條件，將滲瀝液pH調至5左右，倒入1 L攪拌杯中，加入混凝劑聚合硫酸鐵（0．2 g/L，以Fe2O3計），同時開啟攪拌程序為：快攪1 min（200 r/min），然后慢攪15 min（40 r/min），最后靜置45 min，取上清液進行檢測，此時COD去除率為28%～36%。

1.3.2 Fenton氧化實驗

調節滲瀝液混凝出水pH為3，先后加入3．8 g/L FeSO4·7H2O 和 25 mL H2O2（30%），快攪 15 min（200 r/min），然后慢攪 45 min（40 r/min），靜置1 h，然后調節pH至8．0左右，再次攪拌10 min（60 r/min），靜置1 h，取上清液進行測試，此時COD去除率為64%～70%。

1.3.3 分子質量測定

實驗選用濾膜過濾法測定水中溶解性有機物分子質量［3］。將超濾膜放入SCM杯式超濾器中，用氮氣加壓（0．2 MPa），水中分子質量小于超濾膜截留分子質量的有機物隨出水流出，分子質量大于超濾膜截留分子質量的有機物被截留，然后測定不同截留分子質量超濾膜出水的COD。

1.3.4 有機組分分離和測試

參照文獻［4］關于HA、FA的分離、凈化方法，對原垃圾滲瀝液、經混凝和Fenton氧化反應的滲瀝液出水中3種不同類型有機物（HA、FA和HyI）進行分離和COD測試。

2 結果與分析

2.1 混凝和Fenton反應對分子質量變化及COD去除率的影響

2.1.1 混凝反應

混凝反應前、后分子質量變化及COD去除率見表1。原垃圾滲瀝液中分子質量＜4 ku的有機物占最大比例，達54%，而分子質量＞100 ku的有機物所占比例很少，只占原水COD總量的4．4%。從表1可以看出，對于分子質量＞4 ku的有機物而言，混凝反應對其平均去除率相對較高，達40%，而對于分子質量＜1 ku的有機物，混凝反應對其去除率僅為15%，這與薛俊峰等［5］研究結果相類似。

表1 反應前、后分子質量變化及COD去除率

2.1.2 Fenton反應

Fenton反應前、后分子質量變化及COD去除率見表1。一方面，由于原滲瀝液中分子質量＜4 ku的有機物所占比例較大，而另一方面，混凝反應對分子質量＜4 ku的有機物去除效果相對較差，所以其出水中分子質量＜4 ku的有機物仍占較大比例，而分子質量＞100 ku的有機物含量則相對更少，僅占混凝反應后出水COD的3．3%。從COD去除率變化可看出，Fenton氧化與混凝反應相類似，對分子質量＞4 ku的有機物平均去除率較高，達86%；而對分子質量＜4 ku的有機物去除率較低。Fenton反應實際是通過氧化和混凝2個步驟共同完成的［6］，不論是氧化作用中產生的羥基自由基，還是混凝作用所形成的絮狀礬花，均容易與分子質量較大的有機物相結合，因此，Fenton反應對于大分子質量有機物的去除效果比小分子質量有機物的去除效果更好。

2.2 混凝和Fenton反應對有機組分變化及COD去除率的影響

2.2.1 混凝反應

混凝反應前、后有機組分變化及COD去除率見表2。在晚期垃圾滲瀝液中，富里酸（FA） 和親水性有機物（HyI） 的含量較高，分別為57%和38%，而腐殖質（HA） 僅為5%。混凝劑PFS對HA、FA和HyI的去除效率依次為：HA＞FA＞HyI。混凝反應主要依靠水解所產生的絮狀礬花，通過中和、吸附等作用降低水中的COD，而其絮狀礬花通常具有正電性，容易吸附分子質量大，含有羥基、羧酸基等負電性官能團的HA，而對含有大量簡單低分子質量化合物的HyI而言，吸附性則相對較差。

表2 反應前、后有機組分變化及COD去除率

2.2.2 Fenton反應

Fenton反應前、后有機組分變化及COD去除率見表2。經過混凝反應后，其出水仍是FA和HyI的含量較高，分別占3類溶解性有機物總量的54%和45%。Fenton試劑對HA、FA和HyI的去除效率依次為：FA＞HA＞HyI，實驗結果與郭勁松等［7］研究結論基本一致。HA的去除率低于FA，可能與其本底值較低有關；而對FA而言，一方面由于其分子質量較大，另一方面由于其本底值較高，因而其去除率最高；與分子質量變化情況類似，Fenton反應對于低分子質量的HyI，其去除率僅為41%。

3 結論

1）采用混凝和Fenton氧化法對晚期垃圾滲瀝液進行處理，結果表明，混凝和Fenton氧化法均對表觀分子質量＞4 ku的COD去除效果較好，平均去除率分別為40%和86%。而對表觀分子質量＜4 ku的COD去除效果均不理想。

2） 混凝劑PFS對HA、FA和HyI的去除效率為HA＞FA＞HyI，而Fenton反應則有所不同，去除效率為FA＞HA＞HyI，兩者對HyI的去除效率均不理想。

［1］高艷嬌，黃繼國，聶廣正，等．Fenton氧化法深度處理垃圾滲濾液［J］．工業用水與廢水，2005，36（6）：39-41．

［2］汪曉軍，陳思莉，顧曉揚，等．混凝-Fenton-BAF深度處理垃圾滲濾液中試研究［J］．環境工程學報，2007，1（10）：42-45．

［3］董秉直，曹達文，范瑾初，等．黃浦江水源的溶解性有機物分子質量分布變化的特點［J］．環境科學學報，2001，21（5）：553-556．

［4］ Christensen J B，Jensen D L，Gron C，et a1．Characterization of the Dis solved Organic Carbon in Landfill Leachate：Polluted Groundwater［J］．Water Res，1998，32 （1）：125-135．

［5］薛俊峰，何品晶，邵立明，等．滲濾液循環回灌出水在混凝處理中的去除特性［J］．環境污染與防治，2005，27（3）：164-167．

［6］ Deng Y，Englehardt J D．Treatment of Landfill Leachate by the Fenton Process［J］．Water Res，2006，40 （20）：3683-3694．

［7］郭勁松，陳鵬，方芳，等．Fenton試劑對垃圾滲濾液中有機物的去除特性研究［J］．中國給水排水，2008，24（3）：88-91．

Removal Characteristics of Organic Matter in Aged Landfill Leachate by Coagulation and Fenton Oxidation

Cao Shuwen,Zhou Lin,Xiao Jing
（Guangzhou Environmental Protection Engineering Design Institute Co．,Ltd,Guangzhou Guangdong 510115）

Aged landfill leachate was treated by coagulation and Fenton oxidation,and the removal effect of the different organic matters，including humic acid (HA),fulvic acid (FA)and hydrophilic organic matters (HyI)，with different molecular weights in the landfill leachate by coagulation and Fenton oxidation was investigated under the optimal conditions．The results showed that COD with molecular weights above 4 ku can be removed effectively by coagulation and Fenton oxidation,and the removal rates were 40%and 86%,respectively．After treated by coagulation and Fenton oxidation,the removal rates of three organic matters were HA＞FA＞HyI and FA＞HA＞HyI,respectively．

aged landfill leachate；coagulation；Fenton oxidation；organic matter

X703．1

A

1005-8206（2012）05-0037-03

廣州市越秀區科技計劃項目

2012-09-07

曹姝文（1967—），高級工程師，主要從事環保治理工程及技術研發工作，擁有1項發明專利及多項實用新型專利，在工業廢水治理領域，特別是對高濃度難降解有機廢水深度處理及污泥減量化方面取得較大成績。

E-mail：shuwencao@163．com。

（責任編輯：劉冬梅）