臭氧多相催化氧化法处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液

摘 要：采用臭氧多相催化氧化法处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液，分别考察催化剂类型、催化剂加量、反应时间、反应pH对浓缩液COD去除率的影响。试验结果表明，负载金属氧化物催化剂的加入可显著提高臭氧的氧化效率；较小粒径的载体可显著提高臭氧催化效率。

关键词：臭氧；多相；催化氧化；垃圾渗滤液；浓缩液

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.020

垃圾卫生填埋是处理城市固体垃圾的基本方式，已被广泛应用，但也衍生出另一严重污染问题即垃圾渗滤液的产生，其含有大量的有机物、重金属，水质十分复杂且水量不稳定。目前普遍采用的是UASB工艺结合膜处理技术深度处理，取得一定处理效果，但膜处理后产生的浓缩液又成为处理难题。目前常采用回灌的方式进行处理，但这对生化处理系统冲击大且不能彻底去除浓缩液中难降解有机物。

臭氧催化氧化技术作为一种高级氧化技术，通过臭氧与催化剂接触反应生成的羟基自由基等强氧化基团与难降解有机物反应，实现完全矿化，对处理难生物降解有机物，高浓度、高毒性废水表现出的强氧化能力，而且具备选择性小，效率高和无二次污染等特点。

本研究采用臭氧多相催化氧化法处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液，通过改变催化剂类型、催化剂加量、载体粒径大小等因素，评价其对浓缩液COD去除率的影响。

1 实验部分

（1）样品采集。试验所用的垃圾渗滤液浓缩液样品，取自山东某垃圾填埋场。样品先经过UASB工艺、间歇好氧生化处理，然后经反渗透（RO）深度处理。本次试验所用的浓缩是每月收取的RO阶段的膜浓缩液的混合样品，每次取样后保存于低温条件下，以备试验使用。

（2）催化剂准备。根据设计的金属负载量，配制相应浓度的硝酸盐溶液，将定量的空白载体浸入到配制的硝酸盐溶液中，浸渍一段时间，在110℃下干燥12小时，在一定的温度下焙烧，制成成品催化剂。

（3）试验装置及方法。采用Carberry无梯度反应器，反应器中催化剂置于带有筛孔的旋转筐中。试验时，首先将待测试的催化剂装入催化剂筐中，与搅拌器连接，然后将3L水样加入反应器，调节气体流量计，通气量为50L/hr，开启搅拌器，催化剂筐转速为100r/min，稳定后开启臭氧发生器并同时开始计时，每1小时取样测量。

（4）分析方法。COD采用重铬酸钾回流法进行测定；pH采用玻璃电极法进行测定；臭氧发生量及其尾气臭氧含量用碘量法测定。除特殊说明外，所有的分析方法都按照《水和废水监测分析方法》（第四版）进行。

2 结果与讨论

（1）浓缩液水质特点。水质分析结果， CODCr，156 mg/L；BOD，8.8 mg/L；pH，7.49；氨氮，3.3 mg/L；矿化度，7360。

（2）催化剂优选。分别负载不同金属氧化物的催化剂A、B、C，考察其氧化效果。

从图1可知，从反应初期到8h催化剂及空白载体的CODCr降解速度和去除率都高于无载体时；催化剂体系CODCr的降解速度和去除率都高于空白载体，说明负载的活性组分具有加速臭氧氧化分解的作用。催化剂B 对CODCr去除率相对较高，其催化活性也相对更好些。

（3）催化氧化反应条件的考察。在催化剂筛选实验的基础，选定了臭氧氧化催化剂B。对选定的催化剂做进一步的补充完善的考察。

1）活性组分担载量对催化反应的影响。图2给出担载量分别2%、4%、6%、8%，4个催化剂对CODCr降解的影响。反应8小时担载不同比例活性组分的催化剂对CODCr去除率相差不大，均为约70%，说明担载2%活性组分催化剂已满足需求；2）载体粒径的影响。选用了材料相同的粒径分别为2mm～3mm和3mm～5mm的载体，进一步考察粒径对氧化处理效果的影响。

由图2可知，小粒径催化剂比大粒径催化剂效果好，去除率基本上要高大约11%～13%，前者5小时的CODCr去除率达到72.0%，后者达到同样去除率需要7到8小时。

3 结论

（1）负载型金属氧化物催化剂对于臭氧氧化处理垃圾渗滤液反渗透浓缩液的氧化降解反应具有良好的催化性能。

（2）载体粒径对催化剂催化氧化性能有很大的影响，载体粒径2mm～3mm的催化剂的催化氧化性能明显好于载体粒径为3mm～5mm的催化剂。

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作者简介：刘亚蓓（1986-），女，山东德州人，助理工程师，主要从事水处理工艺研究工作。