垃圾填埋场渗滤液是一种成分十分复杂的废水,目前还没有特别有效的治理方法。传统的生化处理法虽然常常用来处理渗滤液,但由于渗滤液中含有多种有毒有害的难降解有机物,其处理效果远不及对城市污水的处理。化学氧化法可以分解这些难降解的有机物,从而提高废水的可生化降解性[1],其中的高级氧化技术(advanced oxidation
processes,AOPs)因其能够产生极强氧化性的·OH自由基而被认为是处理渗滤液的一种替代方法。Fenton法作为其中的一种,由于它费用低廉、操作简便而受到人们的重视。Fenton法的氧化机理可简单表示为:
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+·OH (1)
·OH+RH(有机物)→P(降解产物) (2)
根据小试的结果[2],设计了一个处理能力为1.136m3/h的中试装置,并设在一个长×宽×高=8.85 m×2.44 m×2.74 m的拖车内,用来处理美国特拉华固体废弃物管理处(Delaware Solid Waste
Authority)所属的南、北部垃圾填埋场产生的渗滤液。渗滤液水质特性见表1。
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表1 渗滤液水质特性 |
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渗滤液来源 |
南部渗滤液A |
南部渗滤液B |
北部渗滤液 |
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pH |
7.93 |
7.45 |
6.82~6.90 |
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总碱度(mg/L,CaCO3) |
4700 |
5200 |
2 750~3 305 |
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TOC(mg/L) |
453 |
400 |
308~354 |
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COD(mg/L) |
1274 |
1900 |
972~1
205 |
1 试验部分
中试流程如图1所示。其中气动泵所需气压由位于拖车下面的两台空压机提供,一级氧化槽和中和槽内的pH值由pH控制仪控制,分别为3.5和8.0,调节pH值所需的酸碱分别为98%硫酸和25%氢氧化钠溶液。小试的结果表明,当pH值在2~3.5之间时Fenton法的处理效果最佳,所以设计时一级和二级氧化槽内的pH值分别控制在3.0左右。试验发现当一级氧化槽内的pH值稳定在3.5左右时,二级氧化槽内的pH值接近于3。因此为节省调节pH值所需碱的用量,实际操作时仅控制一级氧化槽内的pH值。另外,无论采用单级氧化或是二级氧化方式时,混合槽中只有渗滤液流过,并没有将渗滤液和亚铁盐在槽内混合。

试验时,渗滤液从拖车外的井(来自北部垃圾填埋场的渗滤液)或5 677.5 L的贮槽(来自南部垃圾填埋场的渗滤液)泵送到混合槽,然后依靠重力作用依次流经同样大小的一级和二级氧化槽,而50%的双氧水和亚铁盐溶液则由气动泵分别连续投加到两个氧化槽中(根据小试结果[2],双氧水和亚铁盐的摩尔配比为3.0时对COD去除效果最佳,故试验中的双氧水和亚铁盐的摩尔配比固定为3.0不变),并和渗滤液在氧化槽中进行Fenton反应。被氧化的渗滤液泵送到中和槽调节pH值后,再依靠重力作用流入斜板澄清槽中(中和槽的位置高于澄清槽)。渗滤液在混合槽、一级氧化槽、二级氧化槽、中和槽和澄清槽的水力停留时间分别为10、60、60、10和60 min(氧化槽的停留时间是根据小试结果[2]确定的)。渗滤液的水样分别从一级氧化槽和二级氧化槽中取出后,调节pH值至8.0,静置30 min后分析澄清液的COD值。