基于紫外催化氧化技術的垃圾滲濾液濃縮液全量排放處理裝置＊

沈智鵬 黃泳盛 李沅泰 劉鵬 張文方

（1.東莞理工學院，廣東東莞 523429；2.東莞道匯環保科技股份有限公司，廣東東莞 523429）

1.實驗部分

1.1 實驗用儀器、設備及主要藥品

1.1.1 試驗儀器

實驗中所使用的主要設備和儀器如下：恒溫干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司DHC-9075A）；離子色譜儀（戴安（DIONEX）公司ICS-3000）；超聲波清洗機（Jenken P520）；大功率磁力攪拌器（常州國華電器有限公司88-1）；BOD恒溫箱（上海一恒科學儀器有限公司LRH-250F）；不加熱磁力攪拌器（金壇市大地自動化儀器廠CJ78-1）； 臺式高速離心機（湘儀TG16-WS）；酸度計（上海雷磁有限公司PHS-25）；電導率儀（上海雷磁有限公司DDS-307）；TOC分析儀（日本島津公司TOC-VCPH）。

1.1.2 主要藥品

過氧化氫、氫氧化鈉、二氧化錳、重鉻酸鉀、鄰菲羅啉、硫酸汞、濃硫酸、硫酸亞鐵銨、氯化汞以及乙酸鈉均為此次試驗中的主要試劑與藥品。

1.2 實驗對象

本次實驗中的垃圾滲濾液濃縮液都是來自于深圳市羅湖區下坪谷底的下坪垃圾填埋場，占地約149hm2，具有理論4693萬m3的總庫存量，將整個羅湖地區與福田地區的生活垃圾進行衛生填埋，是兩地主要的垃圾處理場所之一。該填埋場自1997年正式投入使用至今已是屬于較為長久的垃圾填埋場，期間也獲得了諸多榮譽稱號，例如“城市生活垃圾衛生填埋示范工程”“一級無害化衛生填埋場”等[1]。

1.3 垃圾滲濾液濃縮液處理試驗步驟

在本次實驗中，將垃圾滲濾液濃縮液的pH調節到3.0附近時出現酸析現象，有黑色絮狀體析出，同時還有少量黑色顆粒物沉積。本實驗為了實現濃縮液中的有機物的完全降解，不過濾去除這些絮狀體，以達到完全的去除效果，相同的操作同樣存在于中試實驗中。

（1）取5L垃圾滲濾液濃縮液于燒杯中，用濃硫酸調節其 pH至設定值，取樣測定COD值；

（2）為了使其全部充分溶解，對投入一定量的復合催化劑的水樣中采用玻璃棒迅速攪拌；

（3）確保反應器出水閥門關閉后進行連接電源，觀察水樣通過進水口匯入反應器內，注意在注入水樣的過程中始終要保持勻速，以避免水樣濺出；

（4）打開紫外線燈光開關，在亮起的時候接著啟動蠕動泵持續加入H2O2，開始加藥同時開始計時，H2O2存儲于加藥箱4中；

（5）利用溫度監測系統來對水樣的具體水溫進行檢測；

（6）反應持續3h，前1h內每過20min取樣一次，后2h每過30min取樣一次，取樣過程需要先在反應器內倒入一些被接出的水樣，然后再進行取樣，取樣的體積也要保持不超過30ml，因為過多取樣會造成反應器中水樣總量降低，從而影響試劑的投加比，也有可能讓紫外燈暴露于空氣中，縮短其壽命；

（7）將所取的樣品中的pH調節到中性，讓其中的反應停止，并且加入適量的二氧化錳，同時通過充分震蕩讓其充分混合，靜置過夜后令其中過量的雙氧水充分逸出，如此后便可以再次測定其COD值；

（8）將樣品過濾后取樣測定COD值，如發現不能立即測量出COD的值，則在其中加入幾滴濃硫酸至強酸性，以4℃下來保存水樣，并在24h以內時間再次進行COD測定[2]。

1.4 實驗分析方法

垃圾滲濾液濃縮液作為本次的實驗對象，其有機物的去除程度則會以COD去除率的方式來進行測量，其中的各項指標主要有COD、BOD5、氯離子以及乙酸根等，具體的監測方法如下。（1）COD測試方法，采用重鉻酸鉀法來進行，具體方式步驟參考《水和廢水監測分析方法》（第四版）內容中快速密閉催化消解法則。（2）BOD5測定方法。使用接種稀釋法來進行BOD5的監測，具體步驟參考《水和廢水監測分析方法》（第四版）內容中的接種稀釋法則。

1.5 COD測量干擾消除方法

（1）雙氧水干擾。雙氧水作為本次反應中的氧化劑，取樣中會出現不同程度的雙氧水殘留現象，會影響測得的COD值，會比實際值高出一些。因此本次論文對此項問題則采用調節pH并添加催化劑來降低此問題所帶來的影響。具體為將樣品pH值調節為9.0以上，到pH值時催化反應終止時，雙氧水開始自行分解，而為了加速其中殘留的雙氧水則加入了MnO2來促進分解。

（2）氯離子干擾。經離子色譜法測量得參數優化實驗所處理的垃圾滲濾液濃縮液中含約3000mg/L的氯離子，根據重鉻酸鉀法測COD的標準，在消解過程中氯離子不僅能被重鉻酸鉀所氧化，還能夠和硝酸銀作用下產生沉淀現象，讓COD的測量的值提高，針對濃縮液所富含的高氯離子，此次試驗便是采用投加一定適合量的硫酸汞掩蔽在其的氯離子，之后再進行重新測量。

1.6 實驗結果

此次實驗中以深度降解垃圾滲濾液濃縮液的方法為論點，具體則是運用紫外催化氧化的方式來對垃圾滲濾液濃縮液進行處理，處理對象則來自深圳市某所垃圾填埋場的垃圾滲濾液濃縮液，通過本次實驗中的驗證，確定了此方法有較高穩定性。

2.工藝流程

垃圾滲濾液濃縮液收集至本項目的原水池，原水池的廢水經提升后進入調酸池，調節廢水pH達到主反應設備的反應條件；之后廢水進入主反應器，在紫外光、催化劑、氧化劑的協同作用下分解垃圾滲濾液濃縮液中難降解的有機物；主反應器出水進入調酸池，調節pH至8.0～9.0以保證出水pH達標，之后廢水提升進入微濾膜池，進行泥水分離后進入生物脫氮反應器內，脫氮反應器內設大比表面積生物膜，通過空氣攪拌，脫氮專向菌在此附著繁殖，降解部分氨氮，同時控制pH值及不同溶解氧，通過脫氮專項菌的作用大部分的氨氮等得到了充分的降解轉化成N2溢出系統，污水進入最終清水達標排放[3]。

3.結論

（1）通過引入高強紫外使催化氧化工藝可以在常溫常壓條件下進行，并對垃圾滲濾液濃縮液達到很好的降解效果。常溫常壓的條件非常有利于該產品應用于工業領域，更容易達到的反應條件可以大大提高處理廢水的效率。

（2）垃圾滲濾液濃縮液的常規處理工藝會使整套系統損壞甚至癱瘓，而通過紫外催化氧化技術，可以實現對濃縮液的全量處理，使得垃圾滲濾液可以百分百達標排放。在工業應用上，該技術還可以用于處理有機廢液、油墨廢水、五金除油廢水等，應用前景十分廣泛，能實現工業性的可能性很大。

（3）《“十三五”全國城鎮生活垃圾無害化處理設施建設規劃》和2008年頒布的《生活垃圾填埋污染控制標準》（GB16889-2008）中都對垃圾填埋場滲濾液提出了非常嚴格的排放標準，將逐步推進垃圾滲濾液處理市場的進一步擴展，高效無害化的垃圾滲濾液處理技術也將成為環保行業的發展熱點。