Fenton法处理垃圾渗滤液的参数优化及反应动力学模型

采用Fenton法处理垃圾渗滤液,研究反应时间、初始浓度、pH、Fenton试剂用量对垃圾渗滤液TOC去除率的影响。研究结果表明,最优反应条件是反应时间30 min,初始pH为3.0,初始[H2O2]0=7 310 mg/L,最佳[H2O2]/[Fe2+]摩尔比为5,反应温度为室温,此时渗滤液的TOC去除率达到70.3%。渗滤液矿化过程符合一级反应动力学,并建立了符合该渗滤液的反应动力学模型。     

UV-Fenton、Fenton和O_3氧化法处理垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的对比研究

对比分析了UV-Fenton法、Fenton法和O_3氧化法对垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的处理特性。结果表明:UVFenton法最佳反应条件为反应时间120 min,pH为4.0,H_2O_2和Fe(II)的投加量分别为6 000 mg·L~(-1)和3 000 mg·L~(-1);Fenton法最佳反应条件为反应时间90 min,pH为4.0,H_2O_2和Fe(II)的投加量分别为10 000 mg·L~(-1)和4 000 mg·L~(-1);O_3氧化法最佳反应条件为反应时间90 min,pH为8.0,O_3投加量为5 g·L~(-1)。在上述反应条件下,UV-Fenton法、Fenton法和O_3氧化法对垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的COD去除率分别为72%、60%和68%,对TOC和总氮(TN)均有较好的去除效果,但是对NH_4~+-N去除不佳。UV-Fenton法和Fenton法对于总磷(TP)的去除优于O_3氧化法。     

催化湿式氧化法处理垃圾渗滤液

以北京某垃圾转运站的垃圾渗滤液原液为研究对象,采用催化湿式氧化技术进行实验研究。实验以Fe~(2+)为催化剂,H_2O_2为氧化剂,在反应釜中高温高压处理转运站的渗滤液。同时,实验分别研究了反应温度、反应时间、催化剂种类和添加量等几种因素对渗滤液处理效果的影响。结果表明,当反应温度达到120℃,反应60 min时,在Fe~(2+)催化条件下,按初始COD和Fe~(2+)质量比为6投加催化剂,初始COD和H_2O_2当量比为1投加氧化剂,反应出水的COD去除率达到91%。     

磷酸铵镁沉淀法预处理垃圾渗滤液

探讨了用磷酸铵镁沉淀法预处理垃圾渗滤液时,沉淀剂种类、pH值、物质摩尔配比和反应时间等因素对氨氮去除效果的影响。得出了处理氨氮浓度为2 677.34 mg/L的垃圾渗滤液时,在兼顾所用镁盐量尽量低和处理出水氨氮或磷酸盐的残留量都比较低的较佳实验条件为:沉淀剂种类为:MgSO4.7H2O和Na2HPO4.12H2O,反应时间为20 min,pH=9.5,n(Mg)∶n(P)∶n(N)=1.3∶1.15∶1.0。在较佳实验条件下,垃圾渗滤液的NH3-N去除率为97.05%,处理出水PO34--P含量为8.35 mg/L,NH3-N含量为75.86 mg/L。对所得沉淀物进行了成分分析和X-衍射光谱、扫描电镜表征,表明大部分沉淀物为磷酸铵镁物质。     

O_3/H_2O_2组合工艺深度处理垃圾渗滤液的试验研究

采用O_3/H_2O_2组合工艺对垃圾渗滤液二级出水进行深度处理,比较了单独O3工艺、单独H2O2工艺和O_3/H_2O_2组合工艺的处理效果,研究了反应时间、pH和H2O2投加量对O_3/H_2O_2组合工艺处理效果的影响。结果表明,采用O_3/H_2O_2组合工艺时,在反应时间为30min、pH为8.0、H2O2投加量为1.0g/L的条件下,处理效果最佳,COD、UV254和色度去除率分别达到69.9%、74.5%、91.0%。经O_3/H_2O_2组合工艺处理后,垃圾渗滤液的可生化性也大幅度提高。     

Fenton法降解垃圾渗滤液中的溶解性有机质

垃圾渗滤液是一种高浓度难降解废水,含有大量有毒物质和溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM),可生化性差。Fenton试剂(Fe~(2+)+H_2O_2)能产生活性极强的羟基自由基(·OH),能快速氧化渗滤液中DOM和微量有机物质。本研究采用Fenton法处理垃圾渗滤液,结果表明,在优化的处理条件下,渗滤液COD和TOC去除率分别为65%和42%,其中混凝作用去除的COD和TOC分别为20%和21%。进一步通过紫外可见光谱扫描、SUVA_(254)、E_3/E_4等指标评价,发现Fenton法可以有效降低渗滤液中的DOM含量,大分子有机物的含量明显减少,而分子量小的有机物含量相对增加,反应体系中溶解性有机物分子量随着反应的进行而降低,腐殖化程度降低。利用GC-MS定性出渗滤液原液中47种有机物,该类有机物在Fenton反应后上清液中未再检出,但5种物质(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、植酮、角鲨烯、麥角甾烷醇和二氢胆固醇)在沉淀的铁泥中检出。研究发现不同p H值、H_2O_2和Fe~(2+)浓度条件下,残留的COD与DOM、TOC和UV_(254)存在显著的相关关系(R20.9)。本研究结果为改进垃圾渗滤液处理工艺和探索DOM在Fenton过程中的降解行为提供科学依据。     

滩涂石油污染高级氧化修复技术

在模拟原沉积物弱碱性及含水率的条件下,分别研究了2种高级氧化反应体系:H_2O_2辅助加入催化剂Fe SO4或Fe2(SO4)3及Na2S2O8辅助加入催化剂Fe SO4或Ca O及热催化对污染滩涂沉积物中石油烃的去除效果及其影响因素。同时,还模拟研究了长江口潮汐作用对滩涂石油污染修复效果的影响。研究表明:H_2O_2与样品的质量投加比为0.05,FeSO4和Fe2(SO4)3与H_2O_2摩尔投加比均为0.1时,石油烃去除率分别达到48.9%和57.4%;Na2S2O8本身氧化能力较强,单一Na2S2O8与样品的质量比大于0.01时,石油烃去除率达到46%以上;而在Na2S2O8最佳投加比条件下,Fe SO4、Ca O与Na2S2O8摩尔比为0.05和0.9时,去除率分别达到60.4%和51.3%以上,同时最佳催化温度为50℃。潮汐作用对芬顿试剂氧化修复滩涂石油污染具有促进作用,而高浓度污染滩涂区域建议采用阻隔修复。     

垃圾渗滤液臭氧氧化的铜镍负载型催化剂筛选

为了合成能够与臭氧联用催化氧化垃圾渗滤液中污染物的高效催化剂,采用浸渍法制备了以活性氧化铝为载体的75种不同铜镍负载率的催化剂,使之分别与臭氧联用进行垃圾渗滤液催化氧化处理。结果表明,铜镍催化剂能够提高臭氧催化氧化垃圾渗滤液中污染物的能力,与单独臭氧氧化相比,铜镍催化剂与臭氧联用对垃圾渗滤液中COD的去除率可提高20百分点左右,合成的铜镍催化剂可重复使用3次;浸渍液(氯化铜溶液、氯化镍溶液)质量浓度均为0.250 0mg/L,Cu2+与Ni 2+的摩尔比为1.00,焙烧温度为800℃下制得的铜镍催化剂(催化剂41#)对垃圾渗滤液中COD和氨氮的去除效果最佳,其铜镍负载率为2.676 4%;针对催化剂41#的表征分析结果表明,其合成过程中生成了新物质Cu2HIO6·2H2O和NiAl10O16。     

混凝与Fenton联用处理垃圾渗滤液的效能及成本

为对混凝/Fenton工艺与Fenton/混凝工艺处理垃圾渗滤液的效果和成本进行比较,分别对年轻渗滤液和老龄渗滤液原液按照混凝/Fenton工艺与Fenton/混凝工艺2种技术路线进行处理。实验结果表明,Fenton试剂对年轻垃圾渗滤液和老龄垃圾渗滤液COD去除率最高的反应条件为pH=3.5、H2O2和Fe2+的摩尔比为6、H2O2和渗滤液原液的COD质量比为3、反应时间4 h;在PAC与渗滤液原液的COD质量比为0.6时,PAC混凝对渗滤液原液的COD去除率最高。在对渗滤液COD去除率最高的Fenton反应和PAC混凝反应条件下,混凝/Fenton工艺对年轻渗滤液和老龄渗滤液的COD去除率分别为90.56%和86.56%;Fenton/混凝工艺对年轻渗滤液和老龄渗滤液的COD去除率分别为89.99%和85.99%,2种技术路线对渗滤液COD的去除率相差不大,但先PAC混凝后Fenton氧化工艺比先Fenton后混凝工艺每t节省62.6元,是更优化的渗滤液处理工艺。     

铁炭微电解-MAP沉淀法联合预处理垃圾渗滤液

采用铁炭微电解-磷酸氨镁(MAP)沉淀法对垃圾渗滤液进行预处理,实验结果表明,铁炭比为5∶1,pH值为3,反应时间为3 h时,铁炭微电解的COD的去除率为47.5%;在投加药剂n(Mg2+)∶n(PO43-)∶n(NH4+)为1.4∶1∶1,pH值为9,反应时间为1 h的条件下,垃圾渗滤液氨氮去除率达到79.7%。     

气田高浓度含硫废水的化学氧化处理

采用亚硫酸钠(Na2SO3)氧化法对气田高含硫废水进行了实验研究。考察了硫化物初始浓度、Na2SO3/Na2S(摩尔比)、初始pH值和反应时间对Na2SO3氧化去除硫化物效果的影响,进行了对氧化产物的元素分析。结果表明,在Na2SO3/Na2S(摩尔比)为0.7、初始pH值为5和反应时间为5 min时,硫化物从1 100 mg/L降至1.80 mg/L,去除率高达99.84%,达到了气田回注水水质标准。元素分析发现,氧化产物中C、N、S、H和O元素的含量分别为0.11%、0.06%、98.73%、0.90%和1.10%,且其产率达到90.59%。     

超声波-TiO_2光催化联合处理垃圾渗滤液

采用超声波强化TiO2光催化技术处理垃圾渗滤液。研究了TiO2催化剂用量、光照作用、超声波作用、pH值、曝气作用等因素对垃圾渗滤液中COD和氨氮去除率的影响。结果表明,在TiO2粉末的投加量为2 g/L、pH值为11时,先采用功率为292.5 W的超声波辐射3 min,再以高压汞灯(250 W)照射3 min,垃圾渗滤液中的COD和NH3-N去除率分别达到50.1%和75%。若在同一条件下进行饱和曝气可以使NH3-N去除率进一步达到85.3%,但会降低COD的去除率。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明,当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L~(-1),COD值为4 000～5 000 mg·L~(-1)时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m~3·d)~(-1)、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L~(-1))、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中NO_x~--N浓度为154.5 mg·L~(-1),仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L~(-1))。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L~(-1),TN≤15 mg·L~(-1),进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

氧分压对催化湿法氧化法去除垃圾渗滤液TOC的影响

采用催化湿法氧化法 ( CWAO)降解垃圾填埋场渗滤液 ,研究了不同温度下氧分压对去除渗滤液中总有机碳 ( TOC)的影响。结果表明 ,2 4 0℃以下 ,氧分压升高 ,TOC去除率缓慢上升 ,2 6 0℃以上时 ,大于 1.5 MPa的氧分压对去除 TOC效率的影响较小 ,即进一步实验所需最佳氧分压为 1.5MPa。此外 ,不同氧分压下 CWAO降解垃圾渗滤液的动力学符合 Elovich方程     

用于CWPO处理渗滤液的Cu/AC催化剂的制备及性能

采用浸渍法制备Cu负载型活性炭催化剂,运用该催化剂催化湿式氧化(CWPO)处理转运站垃圾渗滤液,以出水COD去除率为指标检测催化剂活性和稳定性。实验考察焙烧温度、焙烧时间、浸渍浓度3个因素对催化活性的影响,并对催化剂进行XRD和BET表征。结果表明:当焙烧温度为400℃,焙烧时间2 h,浸渍浓度0.4 mol·L~(-1)时,催化效率最高,渗滤液COD去除率为89.9%。紫外光谱和三维荧光光谱的结果表明,用所制备的Cu负载型活性炭催化湿式氧化垃圾渗滤液,可以较好地除去垃圾渗滤液中的难降解有机物。催化剂的重复利用实验表明该催化剂稳定性良好。     

阳极氧化联合电-Fenton氧化深度处理垃圾渗滤液

采用多孔碳素阴极、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2阳极构建电化学氧化系统用于渗滤液的深度处理。研究结果表明,所构建的电化学氧化系统通过阳极氧化和电-Fenton氧化2种机制降解有机污染物;处理过程中阴极表面形成的沉淀物对TOC和COD的衰减也产生了影响。在阴极电位为-1.0 V、Fe2+初始浓度为0.5 mmol/L的条件下,电化学处理120 min获得了58%的TOC去除;处理480 min COD去除率为55%,NH3-N去除率为99%,TN去除率为60%,色度几乎被完全去除。GC-MS分析结果表明,渗滤液中以腐殖质类物质为主的有机化合物被降解为分子量相对较小的有机物,直至完全矿化。联合阳极氧化和电-Fenton氧化机制的电化学处理方法为垃圾渗滤液深度处理提供了新的选择。     

利用水泥处理垃圾渗滤液生物处理出水的研究

利用水泥的表面吸附和水化反应性质处理垃圾渗滤液生物处理出水可以取得很好的效果,COD的去除率可达69.5%.处理效果与水灰比、反应时间密切相关,低水灰比和较长反应时间对COD的去除更为有利.对处理前后水样的COD和TOC分析表明,水泥对非TOC贡献的COD有很强的去除效果.     

生活垃圾衍生燃料分段催化气化

利用下吸式分段催化固定床反应器对生活垃圾衍生燃料进行了气化实验。研究了气化温度、当量空气系数、气化介质和催化剂对气化产物的影响。结果表明,生活垃圾衍生燃料以塑料、纸类和厨余组分为主,热值在10 MJ·kg~(-1)以上,适合直接气化。随着气化温度升高,气化气中H_2和CO的含量、产气率、气化气热值、碳转化率和冷煤气效率升高,而焦油和CO_2含量明显降低;随着当量空气系数升高,CO_2含量、产气率和碳转化率升高,而焦油含量和气化气热值降低,在当量空气系数为0.33时冷煤气效率最高;当采用富氧空气作为气化介质时,N_2对于气化气的稀释作用减弱;添加催化剂能有效减少气化气中焦油的含量,提高H_2和CO的含量。采用下吸式分段催化气化,能有效提高气化气品质和冷煤气效率。     

基于易回收的磁性碳纳米管催化湿式氧化处理垃圾渗滤液中的DOM

采用液相化学沉淀法制备了易于回收的磁性碳纳米管催化剂,应用于催化湿式氧化实验处理垃圾转运站渗滤液。结果表明,在反应温度为200℃,n(COD)∶n(H_2O_2)=1∶1.8,时间为60 min,催化剂添加量为0.1 g·L~(-1)的最佳条件下,垃圾渗滤液的COD去除率达到86.38%。出水可溶解性有机物(DOM)的紫外和三维荧光分析表明,实验对芳香族化合物和腐殖质的去除效果良好,可生化性提高。磁性碳纳米管在外加强磁场作用下30 s内便可实现快速分离,重复5次使用回收率可达90%。     

生活垃圾催化热解液体产物特性

为探索生活垃圾催化热解液体产物特性变化规律,选取Na2CO3、CaO、Fe2O33种催化剂,利用固定床实验、红外分析(FT-IR)进行生活垃圾热解液体产物产率和组分特性研究.结果表明,热解终温600℃无催化剂时,生活垃圾热解液产率为39.80 wt％,添加3种催化剂后热解液产率均降低;生活垃圾分别添加1％的Na2CO3和CaO后,热解油氧含量由22.49％分别降低到20.12％和18.53％,低位热值由30.30 MJ/kg分别提高到33.79和32.74 MJ/kg;无催化剂时热解油成分为脂肪类、含氧化合物及少量芳香类混合物,加催化剂后热解油中芳香类物质峰面积比例显著增加,而含氧化合物峰面积比例降低,羟基类及羧酸类含氧化合物峰面积比例明显减少,其他含氧物峰面积比例却增加;CaO催化效果较明显,生活垃圾添加1％的CaO热解油中芳香类物质峰面积比例从4.36％增加到29.46％,含氧化合物峰面积比例由49.42％降低到23.12％,其中羟基类和羧酸类化合物峰面积比例分别由34.03％和10.65％降低到0.00％和3.34％,其他含氧化合物峰面积比例由4.73％增加到19.77％.