Fenton试剂对垃圾渗滤液的后处理

高艳娇 ，高 欣 ，孔庆鹏 ，王 宣

（1.辽宁工业大学 土木建筑工程学院，辽宁 锦州 121001；2.中国市政工程东北设计研究总院有限公司，长春 130021）

Fenton试剂对垃圾渗滤液的后处理

高艳娇1，高 欣2，孔庆鹏1，王 宣1

（1.辽宁工业大学 土木建筑工程学院，辽宁 锦州 121001；2.中国市政工程东北设计研究总院有限公司，长春 130021）

采用由H2O2和FeSO4配制成的Fenton试剂，对垃圾渗滤液进行了后处理；考察了渗滤液的pH值，H2O2和FeSO4的投加量及反应时间对COD和色度的去除效果。试验确定最佳条件为：pH值3.0，FeSO41500mg/L，H2O220mL/L，反应时间60min，此时COD与色度去除率分别为79.7%和95.2%。

过氧化氢；硫酸亚铁；垃圾渗滤液

垃圾渗滤液成分复杂，有机物浓度及色度高，难于治理。目前常采用组合工艺对其进行处理。其中生化法可以是厌氧—好氧的联合方法，厌氧法使垃圾渗滤液中的大分子物质变成中小分子物质，然后好氧法进一步去除渗滤液的中小分子，但是即使是厌氧—好氧联合工艺处理后，仍有一部分难于生化的物质残留在水中，表现为出水COD不能达标排放［1］。目前有研究表明，采用膜法进行深度处理能达到良好效果，但成本较高。因此，可考虑采用化学试剂氧化方法，如Fenton法对垃圾渗滤液生化法出水进行后处理［2-3］。

Fenton试剂是指H2O2和催化剂Fe2+构成的氧化体系。Fe2+具有催化作用，能促使H2O2产生·OH，利用·OH氧化污染物［4］。Fenton试剂氧化能力强，能够氧化分解带有苯环、羟基、羧基、磺酸基和硝基等有机化合物。Fenton试剂的优点是反应迅速，适用于多数反应条件。近年来，国内外在Fenton试剂处理垃圾渗滤液方面有一定研究［5-9］。但由于不同的垃圾来源，不同的垃圾填埋场地，产生的渗滤液差别较大，因此Fenton试剂法处理垃圾渗滤还没有形成规模性应用，有待于进一步研究。本文进一步探讨Fenton试剂对垃圾渗滤液进行后处理的影响条件与处理效果。

1 试验部分

垃圾渗滤液原水取自填埋8年的垃圾填埋场，COD平均为2718mg/L，BOD平均为632mg/L，pH为8.08，色度为1250，经UASB生化法处理后，平均COD为925mg/L，平均BOD为343mg/L，pH为8.00，色度为650，仍不能达到排放标准，需要后续处理。试验采用1L的烧杯作为反应装置，将烧杯放置在带有加热底盘的六联搅拌器上进行化学反应，搅拌器可调节一定的转速。反应药剂为FeSO4·H2O（化学纯）和H2O2（工业用，含量30%）。用浓H2SO4或NaOH调节水样的pH值。反应一定时间后静置45min，测试上清液的COD与色度。测试均采用国家标准方法。

2 结果与讨论

2.1 初始pH值的影响

初始pH值对Fenton试剂的氧化效果影响较大。因pH值差别，Fe2+在溶液中会有不同情形。在低pH值下，Fe2+能催化H2O2产生·OH，而在中性和高pH值环境中，Fe2+无法催化。

本试验向装有渗滤液的6个烧杯中投加FeSO4500mg/L，H2O220mL/L，设置不同的初始pH值（分别为2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5），同时对烧杯进行搅拌反应。30min后停止反应，静沉45min测定上清液的COD及色度。所得结果如图1和图2。图1中pH值在2.0～3.0时，烧杯中上清液的COD值急剧下降，COD去除率由19.6%升高到56.2%，而后随着pH值从3.0上升到4.5，反应后COD值有缓慢增加，COD去除率56.2%下降到51.1%。pH值为3.0时，去除率达到最高；pH值为2.5～3.5这个范围都是可以接受的。当pH值小于2.0的强酸条件下，Fe2＋的催化作用受到抑制，使·OH生成减慢，氧化能力变差；pH大于3.0，H2O2自身会发生分解，不利于反应的进行。如图2，随着溶液pH值从2.0升高到3.5时，反应后色度下降很快，色度去除率由20.0%升高到94.7%，而后随着pH值从3.5上升到4.5，反应后色度去除率变化不大。说明对于色度的去除，在pH值为3.5时取得最好效果。但从图1可知，对于COD的去除，pH值为3.0较为适宜。因此，综合考虑研究试验最佳pH值为3.0。

图1 pH值对COD去除的影响

图2 pH值对色度去除的影响

2.2 FeSO4投加量的影响

Fe2＋的作用是催化，Fe2＋的量会影响Fe2＋的催化效果。Fe2＋量少时，·OH产生量少，速度慢，使催化过程受到抑制。Fe2＋量增多时，会被H2O2氧化成Fe3＋，去除效果下降。

如图3，在FeSO4投加量为500～1500mg/L时，COD值不断下降，COD去除率由开始的37.2%增加到78.2%，而当继续增加FeSO4的量至2500mg/L，COD值反而上升，COD去除率由78.2%下降到65.5%。由此可知，对于COD的去除，FeSO4的投加量并不是越多越好。因Fe2＋量过多，会将H2O2还原，影响COD的去除效果。对于COD的去除，本试验FeSO4最佳投加量为1500mg/L。

如图4，FeSO4量的增加致使色度不断下降。色度去除率由72.1%增加到90.3%。继续增加FeSO4的量至2500mg/L，COD值反而上升，COD去除率由90.3%下降到60.4%。由此可知，对于色度的去除，FeSO4的投加量并不是越多越好。因为Fe2＋量过多，Fe2＋本身被氧化成Fe3＋，而增加溶液的色度。对于色度的去除，FeSO4投加量1500mg/L较适宜。

图3 FeSO4投加量对COD去除的影响

图4 FeSO4投加量对色度去除的影响

2.3 H2O2投加量的影响

Fenton试剂中，H2O2起主要的氧化作用，其决定着处理效率，也决定着处理水的药剂费。在pH值为3.0，搅拌时间30min，FeSO4投加量1500mg/L的条件下，改变H2O2投加量（10，20，30，40，50mL/L），进行Fenton反应。静置45min后测定COD值及色度值。实验结果如图5和图6。

图5 H2O2投加量对COD去除的影响

图6 H2O2投加量对COD去除的影响

从图5可知，H2O2量增加到20mL/L时，COD值下降很快。COD去除率由40.5%增加到57.8%。而50mL/L H2O2才使COD去除率由57.8%增加到59.1%。这时H2O2投加量大了，但COD去除率却无明显增加。说明H2O2作为氧化剂，其投加量并不是越多越好。因H2O2量特别大时，自身会发生分解，很难达到好的处理效果。认为去除COD，H2O2的投加量20mL/L比较适宜。

从图6可知，10～20mL/L的H2O2能去除57.5%～85.2%的色度。而50mL/L的H2O2可使色度去除率达92.1%。继续增加H2O2的量，色度去除率增加不明显。H2O2作为氧化剂除色度，也不宜投加量太高。考虑经济性，除色度为目的H2O2量为20mL/L即可。

2.4 反应时间的影响

反应所需时间取决于H2O2产生的羟基自由基的速率。不同的废水，污染物情况不同，反应时间不同。具体的反应时间应通过试验来确定。本试验在pH值为3.0，FeSO4投加量1500mg/L的条件下，改变反应时间进行Fenton实验，反应后即刻测定COD值及色度值。如图7，在整个反应过程中，得到了57.8%到85.3%的COD去除率。但是反应60min时，COD去除率已较高，达到79.7%。随后增加了90min的反应COD去除率只提高了5.6%。因此从经济上考虑60min为去除COD的最佳反应时间。

图7 反应时间对COD去除的影响

如图8，在反应60min时达95.2%的色度去除率，再增加反应时间于经济性无宜。因此，反应的最佳时间定为60min较好。

图8 反应时间对色度去除的影响

3 结语

pH值，H2O2与FeSO4的量及反应时间决定着COD和色度的去除效率。pH值是Fenton反应的决定性因素。pH值不宜过高或过低。本试验最佳pH值为3.0。Fe2＋作为催化剂其投加量为1500mg/L较为适宜。H2O2作为氧化剂，其投加量太多会发生无效分解且不经济，综合考虑H2O2最佳量为20mL/L。反应时间为60mim时Fenton试剂对COD及色度的去除率分别为79.7%和95.2%。经Fenton试剂处理后，出水可达到GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的要求。

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Post-treatment of landfill leachate by Fenton reagent

GAO Yan-jiao1，GAO Xin2，KONG Qing-peng1，WANG Xuan1
（1.College of Civil Engineering and Architecture，Liaoning University of Technology，Jinzhou 121001，China；2.China Northeast Municipal Engineering Design and Research Institute Co.Ltd.，Changchun 130021，China）

The Fenton reagent made from H2O2and FeSO4was adopted to process the landfill leachate.The effects of pH，H2O2dosage，FeSO4dosage and the reaction time on the removal of COD and chromaticity were investigated.The optimum conditions determined by the test were pH of 3.0，FeSO4of 1500mg/L，H2O2of 20mL/L and the reaction time of 60min，with the removal rate of COD 79.7%and chromaticity 95.2%.

hydrogen peroxide；ferrous sulfate；landfill leachate

X21

B

1672-9900（2017）05-0007-04

2017-08-04

高艳娇（1974-），女（汉族），吉林公主岭人，博士研究生，主要从事水处理工艺与技术研究，（Tel）13134161506。

（责任编辑：王艳肖）