电Fenton、SBR法及相关技术处理垃圾渗滤液的研究

发布时间：2020-09-09 13:25

　　垃圾填埋是垃圾最终处置的最佳途径之一,但在此过程中所产生的渗滤液会对环境造成危害。渗滤液的成分十分复杂,特别是其中含多种难降解有机物,高级氧化技术是一种有效的处理方法。本论文以电Fenton技术为基础,展开了其操作条件的优化及相关强化技术的研究。对电Fenton法处理渗滤液过程中氧化作用与絮凝作用对COD去除的贡献进行了深入分析。在电Fenton中引入紫外光,对光电Fenton处理过程中多因子进行了析因分析。同时探讨电Fenton处理前后渗滤液的可生化性。另外利用SBR法适应渗滤液水质变化、经济高效去除氨氮的特性,优化了其处理工艺,探讨了其与电Fenton相关技术组合工艺处理渗滤液。 (1)研究了电Fenton法处理渗滤液过程中氧化作用与絮凝作用对COD去除的数量关系,考察了反应过程中H202与Fe2+摩尔比,Fenton试剂量、初始pH值、电流密度、电极板间距、H202投加方式对COD去除的影响。结果表明,高H2O2/Fe2+条件电Fenton下,在氧化作用与絮凝作用COD去除率中,氧化作用COD去除率占主导。总COD去除率与氧化作用COD去除率呈相同趋势。絮凝COD去除率随着初始pH值和亚铁离子的增大而增加,当二者固定后,其它因素影响较小。氧化作用COD去除率随初始pH值减小而增加,存在优化的H202和Fe2+的投加比、电流、板间距时,氧化作用COD去除率更高。多次投加或连续投加比一次投加COD去除率更高。电Fenton法处理渗滤液120min后分子量小于4kDa有机物占绝对优势。GC-MS检测结果显示,原渗滤液检测到87种有机污染物,其中68种经电Fenton法处理后在出水中未检测到。 (2)光电Fenton处理渗滤液过程中紫外光有利于亚铁再生,促进羟基自由基的产生。本试验对多个影响因子进行了析因分析。结果表明,H202、初始Fe2+浓度、初始pH值、电流密度与pH值交互作用是显著因子。主效应分析和模型等高线分析表明,在光电Fenton中COD去除率随着H202、初始Fe2+浓度增加而增加,随初始pH值增加而减少,电流密度对响应值COD去除率影响不大。析因分析后根据显著因子拟合模型是显著的。 (3)研究了电Fenton处理前后影响渗滤液可生化性的相关水质变化。电Fenton处理后小于4k Da组分的TOC占总TOC比例提高到92.5%,渗滤液中大于4kDa难降解大分子有机物几乎都降解为小于4kDa有机组分。红外光谱分析表明大分子芳环类有机物减少,而小分子脂肪烃类有机物增加。NH4+-N去除率相对于COD去除率较低,其它形态氮浓度变化不明显；重金属离子As、 Pb、Hg, Cr去除效果好。电Fenton处理后其中可生物降解性有机物绝对数量BOD5减小,而可生化性指标BOD5/COD及BOD5/TOC提高。原渗滤液BOD5/COD及BOD5/TOC分别为0.09、0.27,电Fenton处理后,出水分别为0.21、0.29。 (4)本试验对SBR处理渗滤液过程中运行方式、容积负荷的变化进行了比较与分析,并探讨SBR内置膜强化氨氮的去除。SBR驯化后,采取A/O方式时TN、NH4+和COD的处理效果没有A/O/A/O方式好。采取A/O/A/O方式稳定运行,容积负荷为0.5-0.55kgCOD/m3.d左右时,COD去除率在45.9%-49.1%范围,NH4+去除率在72.2%-77.3%范围。容积负荷为0.54kgCOD/m3.d的运行周期内发生短程硝化,亚硝酸盐累积率91.9%。增加负荷至0.7kgCOD/m3-d左右时,TN、 NH4+和COD去除率下降。采用SBR内置膜技术处理垃圾渗滤液,稳定运行后出水NH4+和COD的平均去除率分别为91.2%和87.3%,内置膜防止硝化菌的流失,有利于渗滤液中氨氮去除。 (5)应用组合工艺SBR与电Fenton、SBR与电化学氧化处理渗滤液。原渗滤液平均COD6325mg/L、平均NH4+1269.1mg/L,首先经过SBR处理,水质能降到平均COD797mg/L、平均NH4+101.5mg/L。而SBR出水进行电Fenton处理,在优化条件下运行3h, COD、NH4+分别达到187.3mg/L、56.1mg/L。SBR出水进行电化学氧化处理,三维电极运行3h比二维电极氨氮去除率高34.3%。三维电极电化学氧化法在电流密度40mA/cm2下运行3h, COD、NH4+去除率分别为93.5%、66.9%,比30mA/cm2运行效果好。电流密度40mA/cm2反应2h后氨氮能达到污染控制标准规定的25mg/L以下。比较两组合工艺,在试验优化条件下,SBR法+电Fenton对COD去除效果好,而SBR法+电化学氧化对氨氮去除效果好。
【学位单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：X703

【参考文献】