臭氧催化氧化技術在垃圾滲濾液深度處理中的應用研究

魏敦慶 周恩慧

摘要：本文研究了臭氧氧化及不同催化劑作用下臭氧氧化對垃圾滲濾液生化出水中COD的去除效果，結果表明：臭氧氧化可有效去除垃圾滲濾液生化出水中COD，臭氧投加量為8.33mg/（L·min），氧化2h的COD去除率在50%～60%之間，氧化時間為4h時可使COD達出水標準，但成本較高;使用C顆粒做催化劑，同樣試驗條件下COD去除效率可達到65%～70%之間，反應效率明顯提升。

關鍵詞：臭氧催化氧化;垃圾滲濾液;深度處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）07-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.047

Abstract：The removal of COD from biochemical effluent of landfill leachate by ozonation and ozonation with different catalysts was studied. The results show that ozonation can effectively remove COD from biochemical effluent of landfill leachate.The dosage of ozone is 8.33mg/（L.min）. The removal rate of COD in two hours of oxidation is between 50% and 60%. When the oxidation time is 4 hours， COD can reach the effluent standard， but the cost is high.。Using C particles as catalyst， the COD removal efficiency can reach 65%～70% under the same experimental conditions， and the reaction efficiency can be significantly improved.

Key words：Ozone catalytic oxidation;Landfill leachate;Advanced treatment

垃圾填埋場產生的垃圾滲濾液是指來源于垃圾填埋場中垃圾本身含有的水分、進入填埋場的雨水和其他水分，扣除垃圾、覆土層的飽和持水量，并經歷垃圾層和覆土層而形成的一種高濃度的有機廢水。由于垃圾滲濾液成分復雜導致其處理難度大，在目前主流工藝中，常采用“生化+膜處理”法進行處理，雖然可使出水達標，但存在膜處理產生的濃縮液處理難度更大、成本高等缺點。為此，本文對臭氧催化氧化技術在垃圾滲濾液生化段出水的應用進行探索，探究臭氧催化氧化技術對垃圾滲濾液生化段出水的處理特征，形成基礎參數，為臭氧催化氧化技術在工程上應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置及條件

試驗裝置使用的臭氧發生器型號為ZWT-3G，氣源為99.5%氧氣瓶。柱狀反應器的有效容積為4L，通過循環泵循環廢水，在循環管道上裝有射流曝氣器，將臭氧發生器產生的臭氧加入廢水中，氧化廢水，通過循環延長氧化時間，剩余的臭氧通過柱狀反應器上方的溢流口冒出，在吸收瓶中吸收。在柱狀反應器中間可以在支撐板上放置不同的催化劑，對臭氧氧化起催化作用。前期試驗表明，氣體流速為1.5L/min，臭氧投加量為8.33mg/（L·min）時臭氧氧化特征明顯優于其他條件，本文以此作為臭氧發生條件。

1.2 試驗用水

試驗用水取自某垃圾填埋場垃圾滲濾液處理廠的生化段出水，具有可生化性差、總氮以硝酸鹽氮和有機氮為主、可生化利用碳源缺乏等特點，COD為400～900mg/L，BOD5為20～50mg/L，總氮為60～150mg/L，氨氮為15～30mg/L。

1.3 分析方法

COD：重鉻酸鉀法;BOD5：稀釋與接種法;NH4+-N含量：納氏試劑分光光度法;TN含量：紫外分光光度法;臭氧含量：滴定分析法。

2 結果與討論

2.1 臭氧氧化對垃圾滲濾液生化出水中COD的去除特征

垃圾滲濾液生化出水體積4L（同一批垃圾滲濾液生化出水）條件下，臭氧氧化8h過程垃圾滲濾液生化出水COD變化情況，為避免試驗偶然性，試驗在相同條件下進行兩次。取樣時間分別為氧化進行至0、30、60、120、240、360和480min。

兩次試驗結果COD去除率接近，取平均值分析，表明氣體流量為1.5L/min，臭氧投加量為8.33mg/（L·min）時，臭氧氧化對COD有穩定的去除特征。由圖2可知，試驗所用垃圾滲濾液生化出水COD濃度為416.3mg/L，COD去除速率隨氧化時間的延長而減小，氧化4h后COD去除速率明顯減小;氧化進行至4h時，出水平均COD濃度為96.9mg/L，達《生活垃圾填埋場污染控制標準》GB16889-2008表2標準。

2.2 臭氧利用率

在臭氧氧化試驗過程中，每半個小時更換吸收瓶，并對吸收瓶中吸收的臭氧含量進行檢測，結合臭氧發生器同樣條件下的臭氧產生量可計算出臭氧利用率。反應0～30min臭氧利用率為56.60%，30～60min臭氧利用率為33.15%，60～90min臭氧利用率為32.45%，90～120min臭氧利用率為31.81%。臭氧氧化2h總利用率為38.50%，表明該條件下臭氧總體利用率較低。

臭氧利用率低的主要原因為：臭氧本身以氣體方式進入垃圾滲濾液生化出水，利用率受臭氧溶解性和反應速率的限制。

2.3 臭氧催化氧化對垃圾滲濾液生化出水中COD的去除特征

為了提高臭氧利用率，在柱狀反應器中的支撐板上分別加入A、B和C顆粒催化劑進行臭氧催化氧化，并設立無催化劑的臭氧氧化為對照組。臭氧催化氧化和對照組的總反應時間為2h，氣體流速1.5L/min，循環流速347L/h，試驗用水水量為4L。

試驗結果如圖3所示，反應2h內，不同催化劑對COD去除效果影響不同，C顆粒催化劑對臭氧氧化用于處理垃圾滲濾液生化出水COD有較強催化作用，C顆粒催化劑臭氧催化氧化的COD去除率為65.70%，比無催化劑的臭氧氧化高13.68%。

3 結論

臭氧氧化可有效去除垃圾滲濾液生化出水中COD，投加量為8.33mg/（L·min），2h氧化條件下，COD去除效率在50%～60%之間，氧化時間為4h時可使COD達出水標準，但成本較高。氧化處理2h對應的臭氧總利用率僅為38.50%，故需尋找提升臭氧氧化效率的方法。C催化劑對臭氧氧化用于處理垃圾滲濾液生化出水COD有較強催化作用，COD去除率從沒催化劑的52.10%提高到65.78%。

研究也發現，不同臭氧投加量下氨氮及總氮去除特征均較差，后續研究及實際應用中，應探索生物降解法聯合使用，以達到更好的處理效果。

參考文獻

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收稿日期：2019-03-02

作者簡介：魏敦慶（1990-），男，漢族，本科學歷，助理工程師，研究方向為污水處理技術。