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用高铁酸盐去除垃圾渗滤液中COD和氨氮的研究

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来源: 作者: 2018-10-28 22:01:17

用高铁酸盐去除垃圾渗滤液中COD和氨氮的研究

摘要:研究了用高铁酸盐处理经SBR法处理后的垃圾渗滤液。结果表明COD和氨氮去除的最佳pH值分别为5和9,随着高铁酸盐用量的增加,去除率先达到一个峰值后经历一个回落阶段,然后再继续上升,COD和氨氮的最大去除率分别为80%和73%。

关键词:高铁酸盆;垃圾渗滤液;COD;氨氮

卫生填埋是处理垃圾的通用方法。垃圾填埋后由于其发酵或降雨等原因而产生垃圾渗滤液。据文献报道川垃圾填埋场渗滤液中至少有63种有机污染物,其中包括致癌物、促癌物、致突物等,污染物浓度高,成分复杂,因此是一种难处理的有毒有害废水。控制垃圾渗滤液的污染,可以加强填埋场的建设,或进行渗滤液回灌,从而加速垃圾的稳定化过程。渗滤液循环回灌可以降低有机物浓度,同时渗滤液的量可通过喷洒蒸发而减少,缺点是氨氮和其它无机物的浓度没有降低。垃圾渗滤液与城市污水的合并处理会使污泥负荷急剧增加,因此渗滤液所占总处理污水的比例必须很低,所以对渗滤液最好进单独处理。

生物法处理垃圾渗滤液是最常用的一种方法,具体工艺有活性污泥法、稳定塘、生物转盘、厌氧固定膜生物反应器等。生物法对垃圾渗滤液的处理一般不彻底,处理后COD和氨氮仍然较高,难以达到排放标准,因此还需要对其进行深度处理。对垃圾渗滤液深度处理的物理化学方法有混凝沉淀、活性炭吸附、反渗透、化学氧化和催化氧化法。另外,在生物处理之前,常有对氨的吹脱工艺。用铝盐或铁盐做絮凝剂,COD的去除率可达50%,但此法会产生大量的污泥,且氨氮的去除率低。活性炭吸附可以除去大量分子量在100~1000的富里酸类物质,可去除COD50%~60%,其缺点是活性炭容易堵塞而吸附效率急剧下降,再生困难,而且活性炭工艺费用较高。反渗透法处理垃圾渗滤液效果很好,其缺点是对小分子量物质的截留效率不高,高浓度的有机或无机物沉降容易造成膜污染和结垢等问题,能耗也较高。化学氧化法常用的氧化剂有过氧化氢、臭氧、高锰酸钾和氯气等,对垃圾渗滤液的深度处理多处在实验阶段,高铁酸盐在这一领域的实验研究尚未见报道。

高铁酸盐(FeO42-)是一种强氧化剂,在酸性条件下的氧化还原电位高达2.20V,比常见氧化剂如氯气、臭氧、过氧化氢等都高,且其被还原得到氢氧化铁,氢氧化铁具有絮凝沉降的作用,铁元素安全无毒,因此高铁酸盐作为水处理药剂具有诱人的应用前景。

1实验部分

1.1渗滤液水质

渗滤液取自福州市某垃圾卫生填埋场经过SBR法处理的渗滤液,渗滤液的测定项目及方法:

COD:按照GB119414-89的方法测定。

氯离子浓度:离子选择性电极法。考虑到渗滤液中氯离子浓度太高,在测定前将溶液稀释一定的倍数。

色度:稀释倍数法。

氨氮:纳氏试剂比色法。基本原理以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物,该络合物的色度与氨氮的含量成正比,可用分光光度法在420nm处测定。测定氨氮的工作曲线如图1。

各参数的测定结果如表1所示。从表1中可以看出,经过生物法处理后的渗滤液中的COD及氨氮浓度仍然很高,远未达到排放标准,因此需要深度处理。

圈1测定氨氮的工作曲线

表1水质测定结果

CODcr(mg/L)

NH3-N(mg/L)

Cl-(mg/L)

色度(倍)

880

235

5000

180

1.2高铁酸盐的制备

高铁酸盐通过电解法制备。采用三明治式双阴极隔膜电解槽,以灰口铸铁作为阳极,浓NaOH溶液为电解质。生成高铁酸盐的总反应方程式如公式(1)。

高铁酸盐浓度测定采用亚铬酸盐法。槽温30℃,表观电流密度25mA/Cm2,210min电解制得高铁酸盐浓度为0.032mol/L。

Fe+20H-+2H20→Fe042-+3H2。(1)

1.3实验方法

取20mL渗滤液于锥形瓶中,加人电解制得高铁酸盐溶液,用20%硫酸溶液调节pH值,充分振荡15min,静置15min,过滤,测定滤液的COD和NH3-N。

2结果和讨论

2.1pH的影响

COD和NH3-N的去除率如图2所示。从图2中可以看出,pH值对COD和NH3-N去除率具有显著的影响,且并不在同一pH值下取得COD和NH3-N的最佳去除率。COD去除率曲线在偏酸性条件下明显好于偏碱性条件,去除率高出10个百分点以上。这是由于高铁酸盐在酸性条件下的氧化还原电位为2.20V,而碱性条件下,氧化还原电位为0.72V,即酸性条件下高铁酸盐有更强的氧化能力,可以更有效地氧化降解垃圾渗滤液中多种有机污染物。但pH值也不是越低越好,pH为5时COD去除效果最佳,这是因为pH过低时,高铁酸盐被还原的产物直接以铁的离子态存在,而pH值较高时以Fe(OH)3形态存在,可以起到絮凝沉降的作用,进一步促进污染物的去除。从实验现象看,酸性条件时,液体中有较多的气泡浮现在反应液上,这与文献提到在酸性条件下处理垃圾渗滤液时产生大量的C02是一致的,C02的逸出间接促进和加速了COD的去除。需要指出的是,就单一污染物而言,高铁酸盐对其降解各有最佳的pH值,而处理垃圾渗滤液的最佳pH值是降解多种有机污染物的综合效果。

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