垃圾滲濾液脫色深度處理技術(shù)研究

張平濤

（無棣縣公用事業(yè)服務(wù)中心，山東 濱州 251900）

目前國內(nèi)垃圾處理的方式主要有垃圾焚燒及垃圾填埋兩種工藝，這兩種工藝在處理垃圾的過程中均會產(chǎn)生大量的垃圾滲濾液。滲濾液廢水具有高濃度、高COD、高色度等特點，廢水處理難度大，處理成本高等特點，一直是影響該行業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。目前國內(nèi)外普遍采用的處理工藝有：生化與膜處理相結(jié)合工藝，DTRO膜濃縮技術(shù)及蒸發(fā)濃縮技術(shù)，雖然這些技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)廢水的達標排放，但均存在膜濃水回灌、蒸發(fā)蒸汽源等一系列的問題。

垃圾滲濾液色度處理是目前滲濾液廢水處理的一大難點，國內(nèi)外也對這一問題具有很多相關(guān)的研究，目前主要的處理思路有催化氧化、混凝沉淀、膜過濾等技術(shù)路線。

針對垃圾滲濾液處理過程中色度高的問題，本文采用臭氧氧化、次氯酸鈉脫色、芬頓氧化等技術(shù)，對垃圾滲濾液廢水進行脫色實驗，從中探索出一條能夠有效降解廢水色度的技術(shù)路線，為滲濾液廢水處理工程化應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與試劑

臭氧發(fā)生器、制氧機、1 000 mL燒杯、DL-50B高速離心機、磁力攪拌器、比色管、pH測定儀等。

10%次氯酸鈉、過氧化氫、硫酸亞鐵銨、鹽酸、氫氧化鈉，PAM、氯鉑酸鉀、氯化鈷等藥劑，所有藥劑均為分析純。

1.2 分析方法

色度：GB/T 11903—1989色度監(jiān)測方法。

1.3 實驗步驟與方法

1）以臭氧作為脫色氧化劑，控制臭氧的反應(yīng)濃度及臭氧的反應(yīng)時間，觀察隨著反應(yīng)條件的變化，廢水中色度的變化趨勢；

2）以次氯酸鈉為脫色氧化劑，通過改變次氯酸鈉的反應(yīng)時間及加藥量的變化，觀察隨著反應(yīng)條件的變化，廢水中色度的變化趨勢；

3）以芬頓試劑為脫色氧化劑，將芬頓試劑中硫酸亞鐵與過氧化氫的配置比例按照1∶1的摩爾比進行配置。通過改變芬頓的反應(yīng)時間及芬頓試劑的加藥量，觀察隨著反應(yīng)條件的變化，廢水中色度的變化趨勢。

2 實驗結(jié)果和討論

2.1 臭氧脫色氧化實驗

取6個1 000 mL量筒，通過臭氧發(fā)生器的變頻改變臭氧反應(yīng)器的反應(yīng)濃度，臭氧投加量設(shè)置為10、15、20、30、50、100 mg, 反應(yīng)時間控制在60 min，觀察臭氧濃度與廢水色度之間的變化曲線，實驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 臭氧添加量與色度變化曲線

由圖1可以看出，隨著臭氧添加量的增加，廢水中色度逐漸變小，當(dāng)臭氧添加量為50 mg時，廢水中色度基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。通過上述實驗可以看出，臭氧產(chǎn)生的氧自由基能夠有效地與廢水中的發(fā)色基團進行反應(yīng)，實現(xiàn)脫色的目的。隨著臭氧添加量的增加，廢水中的色度基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，此時廢水中的發(fā)色基團屬于非常穩(wěn)定的官能團，無法直接采用臭氧對其進行氧化。

取6個1 000 mL量筒，設(shè)置臭氧投加量為50 mg為最佳投加量，改變臭氧的反應(yīng)時間，觀察不同反應(yīng)時間下廢水中的色度變化，實驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 臭氧反應(yīng)時間與色度變化曲線

由圖2可以看出，隨著臭氧反應(yīng)時間的增加，廢水中色度逐漸變小，當(dāng)反應(yīng)時間為50 min時，廢水中色度基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，并且還能夠發(fā)現(xiàn)，臭氧中的氧自由基與廢水中的發(fā)色官能團反應(yīng)較激烈，能夠在短時間內(nèi)進行反應(yīng)。但是隨著反應(yīng)時間的延長，雖然色度仍有少許降低，但是降低速率大大降低，當(dāng)反應(yīng)時間大于60 min時，色度的降解趨勢基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，增加反應(yīng)時間已經(jīng)沒有工程價值。

通過圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn)，臭氧最佳反應(yīng)時間為50 min，最佳的臭氧投加量為50 mg·L-1，此時廢水中的色度能夠達到20倍以下，符合綜合廢水處理的排放標準。

2.2 次氯酸鈉脫色氧化實驗

取6個1 000 mL量筒，通過改變次氯酸鈉的投加量，次氯酸鈉投加量設(shè)置為20、30、50、80、100、150 mg, 反應(yīng)時間控制在120 min，觀察不同次氯酸鈉濃度與廢水色度之間的變化曲線，實驗結(jié)果如圖3所示；在最佳投加量的條件下，改變次氯酸鈉的反應(yīng)時間，實驗結(jié)果如圖4所示。

圖3 次氯酸鈉添加量與色度變化曲線

圖4 次氯酸鈉反應(yīng)時間與色度關(guān)系曲線

由圖3以看出，隨著次氯酸鈉添加量的增加，廢水中色度逐漸變小，當(dāng)次氯酸鈉添加量為100 mg時，廢水中色度基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，此時廢水中色度為70倍。

由圖4可以看出，隨著次氯酸鈉反應(yīng)時間的增加，廢水中色度逐漸變小，當(dāng)反應(yīng)時間為120 min時，廢水中色度基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

通過圖3及圖4可以看出，隨著反應(yīng)時間及次氯酸鈉濃度的增加，可以提高廢水中色度的去除效果，但是該反應(yīng)是相對溫和的，不如臭氧的反應(yīng)劇烈，并且廢水中色度的去除效果也沒有達到臭氧的脫色效果。主要原因可以看出，次氯酸鈉在廢水中產(chǎn)生的游離氯的氧化活性較低，對發(fā)色基團的反應(yīng)相對較緩和，需要依靠長時間的反應(yīng)才能夠?qū)U水中的發(fā)色基團進行破壞掉。

通過圖3和圖4可以發(fā)現(xiàn)，次氯酸鈉最佳反應(yīng)時間為120 min，最佳的次氯酸鈉投加量為100 mg·L-1，此時廢水中的色度能夠達到70倍以下，無法達到綜合廢水處理的排放標準。

2.3 芬頓脫色氧化實驗

取6個1 000 mL量筒，通過改變芬頓試劑的投加量，芬頓試劑投加量設(shè)置為1、2、5、7、10、15 mg,反應(yīng)時間控制在6 h，觀察不同芬頓濃度與廢水色度之間的變化曲線，實驗結(jié)果如圖5所示；在最佳投加量的條件下，改變芬頓試劑的反應(yīng)時間，實驗結(jié)果如圖6所示。

圖5 芬頓試劑藥劑添加量與色度變化曲線

圖6 芬頓試劑反應(yīng)時間與色度變化曲線

由圖5、6以看出，芬頓試劑能夠有效地去除廢水中的色度，且反應(yīng)過程中加藥量也不是非常大，不足之處為芬頓反應(yīng)所需要的時間較長。通過數(shù)據(jù)分析可以看出，芬頓在反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量的羥基自由基，該自由基具有較強的破壞能力，能夠有效地破壞廢水中的發(fā)色官能團。當(dāng)反應(yīng)時間達到6 h以上時，廢水中色度的降解效果較明顯。通過實驗發(fā)現(xiàn)，最佳的反應(yīng)時間為6 h，最佳的投加量為5 mg，此時廢水中色度能夠降低至50倍左右。該反應(yīng)無法實現(xiàn)廢水達到綜合廢水處理的排放的標準，但是能夠達到城鎮(zhèn)下水道排放標準。

3 實驗結(jié)論

1）通過上述實驗可以發(fā)現(xiàn)，臭氧對廢水的脫色效果最佳，其次是芬頓氧化脫色，最后是次氯酸鈉脫色。其中臭氧氧化脫色能夠達到綜合廢水處理的排放標準，芬頓氧化脫色能夠達到城鎮(zhèn)下水道排放標準。

2）臭氧最佳反應(yīng)時間為50 min，最佳的臭氧投加量為50 mg·L-1，此時廢水中的色度能夠達到20倍以下。

3）次氯酸鈉最佳反應(yīng)時間為120 min，最佳的次氯酸鈉投加量為100 mg·L-1，此時廢水中的色度能夠達到70倍以下。

4）芬頓最佳的反應(yīng)時間為6 h，最佳的投加量為5 mg，此時廢水中色度能夠降低至50倍左右。

5）臭氧及芬頓反應(yīng)在垃圾滲濾液廢水處理脫色中更具有工程應(yīng)用價值。