UV/Fenton法处理城市垃圾渗滤液的研究

章小军

（中信建设有限责任公司北京100027）

UV/Fenton法处理城市垃圾渗滤液的研究

章小军

（中信建设有限责任公司北京100027）

以北京市某垃圾填埋场排放的晚期垃圾渗滤液为研究对象，采用UV/Fenton法进行催化氧化处理以达到去除垃圾渗滤液中COD的目的，同时提高垃圾渗滤液的可生化性，从而为后续的生化处理提供条件。结果显示：原水pH值为8，FeSO4·7H2O投加量为0.1g/L，H2O2投加量为1mL/L，光催化时间为60min时，UV/Fenton法处理垃圾渗滤液的除碳效果最佳，此时COD去除率达到86.8%。

紫外光；垃圾渗滤液；CODCr去除率；Fenton试剂

1　前言

垃圾渗滤液作为目前最难降解的废水之一，它的成分十分复杂，其主要来源于降雨、径流、地下水的渗透及城市垃圾本身的内含水[1]，具有COD浓度高、金属含量高、氨氮浓度高、水质水量变化大等特点[2]。对于这类含有大量难生物降解化合物的废水，通常采用高级氧化法、光催化氧化法、以及光催化-高级氧化组合工艺进行预处理之后再进行生化处理。

Fenton试剂是H2O2同Fe2+两者的混合试剂，Fenton氧化法可使带有苯环、羟基、-CO2H及-SO3H，-NO2等取代基的有机物氧化分解，提高废水可生化性，降低废水毒性[3]。Fenton试剂已经被广泛地应用于市政污水、垃圾渗滤液及含有酚、硝基苯、染料和甲醛的工业废水和污泥的处理[4]。

Fenton试剂处理垃圾渗滤液的过程通常由四步组成：pH调节、氧化反应、中和絮凝、沉淀。Fenton法降低COD的主要过程为絮凝和氧化两步[5]。其中，Fenton氧化的反应机理为(以铁离子为例)，如式（1）～（4）所示。

上述反应中的过氧化氢作为氧化Fe2+和有机物的氧化剂。但当遇到强的氧化剂，如重铬酸钾时，它将作为还原剂，被分解生成O2，这些过氧化氢反应是复杂的，并且与反应条件和催化剂种类有关[6]。Fenton絮凝：在一定的酸度条件下，Fe2+被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3在pH值较高时以胶体形态存在，具有凝聚、吸附性能。用Fenton试剂处理垃圾渗滤液，不仅可以降低COD浓度，而且使大分子难降解有机物分解转化为可降解的小分子有机物。

张晖等[7]用Fenton法处理垃圾渗滤液，当H2O2/Fe2+投加比为3时，COD去除率随H2O2投加量的增加而上升，H2O2的投加量为0.1mol/L时，COD去除率可达67.5%。熊忠等[8]用混凝-Fenton-SBR处理垃圾渗滤液，经过处理后的垃圾渗滤液的COD、BOD去除率大于95%，出水水质达到排放标准。孟玢等[9]用Fenton法氧化处理垃圾渗滤液生化工艺出水，当pH为7,FeSO4·7H2O的投加量为0.1mol/L，H2O2投加1次，H2O2/FeSO4·7H2O投加比为4: 1，反应时间为210min，反应温度为30℃时，此时COD去除效果最佳。邹长伟等[10]用Fenton法、UV/Fenton法深度处理垃圾渗滤液，当pH为3,FeSO4·7H2O浓度为3.6×10-4mol/L，反应时间为120min时，COD去除率达71.5%。程洁红等[11]用Fenton法对城市垃圾渗滤液进行预处理研究，当FeSO4·7H2O的投加量为0.2%，H2O2/FeS O4·7H2O为11，聚合铁投加量为1.2‰，CODCr去除率为68.2%，色度去除率为98%。

目前应用Fenton法及其组合工艺处理处理垃圾渗滤液已成为目前研究的热门课题。但是目前用UV/Fenton法对垃圾渗滤液进行预处理的研究报道较为罕见。

本研究采用高级氧化工艺UV/Fenton法对垃圾渗滤液进行预处理研究，分别考察了pH、H2O2投加量和FeSO4·7H2O投加量三个运行参数对试验装置处理垃圾渗滤液的COD去除效果的影响。

2　试验材料与方法

2.1试验原水水质

试验原水取自北京市某垃圾填埋场垃圾渗滤液调节池，废水外观呈黑褐色，有恶臭味，COD达12000～14000mg/L，BOD5为8000～9000 mg/L，SS为400～500mg/L，NH3-N浓度为1600mg/L，pH值为8～9，色度为1250倍。

图1　试验装置示意图

2.2试验方法和装置

取50ml垃圾渗滤液原液于1000mL量筒中，并用自来水稀释到1000mL（稀释过后的垃圾渗滤液原液下文中简称原水），将稀释后的原水倒入1000mL烧杯中，再用小型磁力搅拌器对其进行搅拌，同时加入一定量的FeSO4·7H2O固体，用H2SO4或NaOH调节pH值到指定值；待完成上述操作之后，把紫外灯灯管插入到待处理原水中，并加入一定体积的H2O2，迅速开始计时，分别过5min、15 min、30 min、60 min、90 min和120 min后从烧杯中移取20ml水样于50mL小烧杯中；先测定小烧杯中水样的pH值，再用H2SO4或NaOH调节pH值至10，并把调节好的水样过滤至10mL试管中，采用国家规定的标准方法[12]测定水样的CODcr值。试验装置见图1。

3　试验结果与分析

3.1pH的影响

在15W紫外灯连续照射下，固定FeSO4·7H2O的投加量为0.1g/L，H2O2（30%）投加量为1mL/L，在不同pH值条件下处理垃圾渗滤液原水，反应时间为2h，结果如图2所示。

图2　pH对COD去除率的影响

由图2可知，UV-Fenton试验装置处理垃圾渗滤液的COD去除率随着pH的上升呈现先升后降的趋势；当pH=8时COD去除率为86.8%，此时，COD的处理效果最好。

图3　H2O2对COD去除的影响

图4　FeSO4·7H2O对COD去除率的影响

3.2H2O2投加量的影响

在15W紫外灯的连续照射下，保持FeSO4·7H2O的投加量为0.1g/L不变，同时调节原水pH值为8，在投加不同体积的H2O2的条件下处理原水，反应时间为2h，结果如图3所示。

由图3可知，随着H2O2投加量的增加，COD去除率呈现逐渐上升的趋势；综合考虑处理成本和运行费用，宜将H2O2投加量控制在1mL/L，COD处理效果既经济又高效。

3.3FeSO4·7H2O投加量的影响

在15W紫外灯的连续照射下，调节原水pH值为8，保持H2O2投加量为1mL不变，改变FeSO4·7H2O的投加量，在此条件下处理原水，反应时间为2h，COD的去除率变化如图4所示。

由图4可知，当FeSO4· 7H2O=0.1g/L时，COD去除率最高，COD去除率呈现先升后降的趋势；FeSO4·7H2O的投加量过多或过少都不利于COD的去除。因此确定最佳FeSO4· 7H2O的投加量为0.1g/L。

4　结语

4.1垃圾渗滤液中含有大量难降解物质，单纯采用生化处理不能满足排放要求，需采用强氧化处理如Fenton法等化学氧化法先对其进行预先处理，使其部分难降解有机物氧化分解，提高可生化性，降低其毒性，为后续生化处理提供条件。

4.2用UV/Fenton氧化法处理稀释后的垃圾渗滤液原水，最佳运行条件为：初始pH值为8，FeSO4·7H2O的投加量为0.1g/L，H2O2的投加量为1ml/L，反应时间为60min，反应后的pH值为7.6，CODCr的去除率为86.80%。

[1]张懿.城市垃圾填埋场渗滤液的处理技术途径[J].重庆环境科学,2002,22(5):63-65.

[2]程洁红.城市垃圾渗滤液的Fenton氧化法预处理试验[J].城市环境与城市生态,2003.16(3):26-28.

[3]沈耀良.垃圾填埋场渗滤液处理特性的分析[J].江苏环境科学, 1999.14(5):5-7.

[4]张兰英.张德安.垃圾渗滤液中有机污染物的污染及去除[J].中国环境科学,1998.18(2):184-188.

[5]陈传好.Fenton试剂处理废水中各种影响因子的作用机制[J].环境科学,2000.21(3):93-96.

[6]陈胜兵.Fenton试剂的氧化作用机理及其应用[J].环境科学与技术,2004.27(3):105-107.

[7]张晖.Fenton法处理垃圾渗滤液[J].中国给水排水,2001.17(3):1-3.

[8]熊忠.林衍.混凝-Fenton-SBR垃圾渗滤液的影响因素研究[J].城市环境,2002.16(4):46-48.

[9]孟玢.李静.王蕾.季民.Fenton氧化处理垃圾渗滤液生化工艺出水的影响因素研究[J].天津城市建设学院学报,2004.10(1)：41-45.

[10]邹长伟.Fenton试剂UV/Fenton试剂深度处理垃圾渗滤液[J].江西科学,2004.22(4):246-249.

[11]程洁红.Fenton-混凝法在垃圾渗滤液预处理中的试验研究[J].江西石油化工学院学报,2002.14(2):27-29.

[12]国家环境保护总局,水和废水监测分析方法.中国环境科学出版社:北京,2002.

章小军（1983—），男，北京，硕士，从事废水与建筑给排水工作。