Fenton-混凝法在垃圾渗滤液预处理中的试验研究

摘要：以重庆城市垃圾填埋场的垃圾渗滤液为研究对象，采用Fenton法进行催化氧化后，再投加聚合铁进行混凝沉淀处理，可较大幅度地降低废水中的CODCr，为后续的生化处理提供条件。研究了原水pH值、FeSO4•7H2O和H2O2的投加量、反应时间及聚合铁的投加量对CODCr去除率的影响。
关键词：废水处理；垃圾渗滤液；Fenton法；混凝
我国城市垃圾的处理多采用卫生填埋技术，但垃圾填埋场由于降雨、径流、地下水的侵入及城市垃圾本身的分解必然产生渗滤液[1]，渗滤液的水质水量变化大，其中含有多种有毒有害的难降解有机物[2]、重金属离子[3]和高浓度氨氮。一般垃圾渗滤液的pH值在4～9之间，CODCr在(2000～62000)mg/L范围内，BOD5从(60～45000)mg/L，NH3-N质量浓度从(20～7400)mg/L[4]。目前垃圾渗滤液的治理方法中生化法运用最广泛，但由于其含有高有机难降解物质，不利于活性污泥法的运行。Fenton氧化法可以解决这一问题，它可使带有苯环、羟基、-CO2H及-SO3H，-NO2等取代基的有机物氧化分解，从而提高废水的可生化性[5，6]，降低废水的毒性，改变其溶解性、混凝沉淀性[7]，有利于后续的生化或混凝处理。Fenton试剂具有反应迅速，温度、压力等条件缓和且无二次污染，试剂价格低廉等优点而被广泛运用[8]。本文采用Fenton-混凝法对重庆市垃圾填埋场的垃圾渗滤液进行预处理，取得较好的效果。
1试验
1.1材料
药剂：H2O2(30%，AR)，FeSO4•7H2O(AR)，CaO(AR)，聚合铁(工业级)。
试验用废水：取自重庆市城市垃圾填埋场场垃圾渗滤液调节池中，废水外观呈黑褐色，有明显的恶臭味，CODCr达25733mg/L，NH3-N质量浓度为2571mg/L，pH值为7.2，色度为3125倍(稀释倍数法)。
1.2试验方法
1.2.1Fenton法
取一定量原水于烧杯中，用H2SO4或NaOH调节pH值为最佳值后，边搅拌边加入一定量的FeSO4•7H2O固体和一定量的H2O2，沉淀，取上清液测COD。
1.2.2聚合铁的混凝法
取经Fenton法处理的废水于烧杯中，加入不同剂量的聚合铁进行混凝实验。先快速搅拌(30～60)s，再中速搅拌(15～20)min，最后慢速搅拌15min，加入Ca(OH)2调节pH值至8.5，静置，取上清液测COD，计算COD的去除率η。
1.2.3测试方法
CODCr：标准重铬酸钾法。
2结果与讨论
2.1Fenton法
2.1.1原水pH值的影响
固定FeSO4•7H2O的投加量0.2%，H2O2(30%)投加量7.4mL/L，反应2h，结果如图1所示。

图1原水pH值对COD去除率的影响
在pH=3时，COD去除率最高。当pH<7时，pH值越高，COD去除率越低，表明只有在酸性条件下Fe2+可将H2O2催化产生•OH。pH值升高，抑制了•OH的产生，且溶液中的Fe2+以氢氧化物的形式沉淀而失去催化能力。pH值越低，COD去除率越高，但pH值过低，Fe3+不能还原成Fe2+，影响Fenton试剂的氧化能力，且增加废水处理成本。因此确定最佳原水pH值为3。
当pH在7～9之间变化时，COD去除率有所提高。因垃圾渗滤液中含有大量有机酸、重金属等类物质，在碱性条件下产生沉淀而去除。
2.1.2反应时间的影响
在调节原水pH=3后，进行Fenton氧化反应，结果如图2所示。

图2反应时间对COD去除率的影响
从图中可知，在反应时间达1h时，COD的去除率最高。反应时间大于1h，COD的去除率反而下降。由于Fenton法去除有机物的实质是羟基自由基•OH与有机物发生反应，破坏大分子芳香族化合物的芳香环形成小分子脂肪族化合物，这样测得的COD值偏高，因此COD去除率有所下降，但可消除芳香族化合物的生物毒性，提高废水的生物降解性能[9]。
2.1.3 H2O2的投加量影响
调原水pH=3，保持FeSO4•7H2O的投加量0.2%不变，投加不同量的H2O2，反应1h，结果如图3所示。

图3 H2O2/FeSO4•7H2O对COD去除率的影响