基于响应面法的体系氧化垃圾渗滤液去除UV254研究

刘占孟，饶志为，李 贤，胡锋平

(华东交通大学土木建筑学院，江西 南昌 330013)

垃圾渗滤液是公认的难处理有机废水，成分复杂，含有大量难降解和腐殖化程度较高的有机物。采用常规的生物法处理渗滤液难以达标，尤其是其生化出水中难降解有机物比例增大，使得后续处理更加困难[1]。有研究[2]表明生化后的渗滤液COD质量浓度仍高达500～800 mg/L，对地下水、地表水及公众安全仍造成威胁，所以有必要对其作进一步的深度氧化处理。

国内外学者研究高级氧化技术处理垃圾渗滤液中难降解有机物[3-4]多采用过硫酸盐(PS)对生化尾水作深度处理。PS具有较低的价格、稳定的性质以及超强的氧化能力等特性，成为目前高级氧化技术降解垃圾渗滤液有机物研究方面的热点[5]。

(1)

2Fe0+O2+2H2O→2Fe2++4OH-

(2)

2Fe3++Fe0→3Fe2+

(3)

1 试验材料与研究方法

1.1 垃圾渗滤液水质特征

垃圾渗滤液水样取自南昌某垃圾填埋场，该填埋场采用了组合工艺处理渗滤液原水，试验水样取自反渗透工艺出水。水样颜色为黄褐色，无明显恶臭，生化出水水质特性为：COD质量浓度为500～800 mg/L，紫外吸光度UV254为0.508～0.521 cm-1(稀释10倍)，pH值为5.5～7.5。

1.2 主要仪器和药品

主要仪器有759紫外分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)、数显水浴恒温振荡器(金坛市晶玻实验仪器厂)、电子天平(上海梅特勒-托利多仪器有限公司)、pHS-3E型数显酸度计(雷磁分析仪器厂)、石英比色皿(751光程10 mm)。药品包括过硫酸钠(Na2S2O8，天津市大茂化学试剂有限公司AR)和零价铁(Fe0，泰州市长浦化学试剂有限公司AR)。

1.3 研究方法

表1 BBD试验设计

具体试验步骤为：首先将水样pH调节到设计水平值；然后将适量的氧化剂(PS)投加到渗滤液水样里；最后投加一定量的Fe0活化剂。混合后将每组100 mL水样置于300 mL锥形瓶于恒温振荡器中反应6 h。氧化反应完毕后调整反应后溶液的pH至微碱性以终止反应，然后再取上清液测量。所有实验在同一水平做3份，以保证试验结果再现率高于95%。

2 结果分析

2.1 试验结果

试验总数为17个，其中中心点试验5个，用来估计纯误差平方和，试验结果见表2。其中，响应变量Y为UV254去除率，其与可控制因素变量模型关系式为

(4)

式中：Y为响应值；Xi和Xj为因素变量；β为常系数；k为试验次数；e为试验误差。

使用方差分析检验模型，统计采用F检验方法。结果显示模型P值小于0.000 1，模型视为显著[5]，证实该二次模型在整个回归区域拟合较好，具有可行性。模型的精密度大于4，模型变异系数为3.17%，一致性水平检验显示模型能高度拟合，表明该模型对UV254去除率有一定的指导意义[6]。

表2 响应面试验结果

2.2 3D图形优化分析

使用响应面软件Design Expert 8.0.5进行三维图形分析，分析独立变量与响应变量之间的影响作用，揭示因素两两间的交互作用，结果如图1～3所示。回归模型的响应曲面及其等高线可以直观地反映各因素对响应变量的影响，等高线的形状可反映出交互作用的强弱，椭圆形表示两因素交互作用显著。

(a)响应曲面

(b)UV254去除率等高线

(a)响应曲面

(b)UV254去除率等高线

(a)响应曲面

(b)UV254去除率等高线

3 结 语