高级氧化技术处理垃圾渗滤液的研究现状与进展

光催化氧化法是在光化学氧化法基础上发展而来的。与光化学氧化法相比，光催化氧化法具有更强氧化降解能力，对有机物氧化降解能力更强。光催化氧化法是在光照条件下，使催化剂上价电子发生跃迁，产生自由电子-空穴对，电子-空穴对通过扩散或空间电荷迁移和诱导，转移到表面俘获位置，并分别与O2和-OH作用，在有机物分子或吸附中间产物表面形成•OH，使许多难降解有机物分子氧化降解。一般光催化氧化法使用催化剂有TiO2、ZnO、CdS等，其中TiO2是目前公认催化反应体系中最佳催化剂。TiO2具有催化活性高、化学稳定性好，能使有机物彻底催化降解、不产生二次污染等优点，且价格便宜，因而是最常见光催化产品之一。Meeroff等人以TiO2作为催化剂处理垃圾渗滤液，COD、氨氮去除率分别达86%、71%以上。吴少林等人采用铁炭微电解法-光催化氧化法对生化后垃圾渗滤液进行深度处理，COD、氨氮、BOD5去除率分别达94%、73.9%、80%，色度去除率也达98%以上，处理效果较好。
光催化氧化法具有耐冲击负荷、反应条件温和、无二次污染、能耗低和应用范围广等特点，能使许多难处理有机物完全分解成基本无害简单化合物，同时利用载体吸附性能使低浓度有害物质得以浓缩降解。但光催化氧化技术目前研究大多集中于实验室模拟垃圾渗滤液处理，且普遍存在催化剂不成熟、光催化效率低、催化剂难以分离，无法充分利用太阳能、合适载体选择、处理能力小及装置复杂等一系列问题。如何提高催化剂活性、充分利用太阳光以及催化剂固定和再生是光催化氧化技术的关键。研制高效多功能实用反应器使其具备一定规模工业处理是目前光催化氧化研究的主要方向。
1.3 臭氧氧化法

臭氧氧化性极强，在自然界中其氧化还原电位高达2.08V仅次于氟（2.87V），能与许多有机物或官能团发生反应，在污水消毒、除色、除臭、去除有机物和COD方面效果很好。将臭氧用于处理有机废水中有机物，使用方便，反应速度快，无二次污染。其氧化降解有机物机理有两种：
（1）直接反应，臭氧直接同有机物反应；
（2）间接反应，臭氧分解产生•OH与有机物反应。
有关研究表明：臭氧预处理垃圾渗滤液，COD去除率最高可达73.2%，垃圾渗滤液可生化性从原来0.12提高到0.61。王开演等人对生化处理后垃圾渗滤液进行臭氧-BAF工艺深度处理，出水COD值低于国家排放标准值。
单独使用臭氧氧化法处理垃圾渗滤液存在O3利用率低、氧化能力不足、处理费用高及降解效果差等诸多问题。因此，为了提高O3利用效率、氧化速度和氧化能力，国内外学者广泛地探索了多项催化手段与臭氧氧化技术进行结合，促进O3分解产生具有更强氧化能力自由基（如•OH）从而形成臭氧联合高级氧化法，如O3/催化剂、O3/H2O2、O3/UV、O3/UV/H2O2等联合工艺技术。这些联合工艺不但有效地提高了氧化效率，而且垃圾渗滤液可生化性也得到很大提高。刘卫华等人研究表明，与单纯臭氧氧化相比，采用催化臭氧氧化可明显提高TOC和COD去除率。臭氧催化法与其他方法（混凝、生化法）联用工艺[20-21]处理垃圾渗滤液，出水COD值低于国家排放标准值。
臭氧催化法的优点是能够有效去除水中有机物，降低色度，提高渗滤液可生化性。但也存在一些问题：催化剂较贵且重复利用率低、臭氧产生效率低、处理费用高等。如何提高臭氧利用效率及产生效率，找出催化效果好、寿命长、重复利用率高的催化剂，研究高效低能耗的臭氧发生装置来降低成本是该技术应用于实际中的关键。
1.4 超声波氧化法
超声波氧化法是一种新型水处理技术，其降解有机污染物机理是在超声波（频率一般在20kHz~5MHz）作用下液体产生空化泡，在空化泡崩溃瞬间，会在空化泡内及周围极小空间范围内伴随发生极端高温（1900~5200k）高压（50~100MPa）区，温度变化率高达109K/s，即形成了所谓“热点”。进入空化泡中水分子在高温高压下被裂解形成•OH、•H及H2O2，易挥发的有机污染物形成蒸汽直接热分解，而难挥发的有机污染物在空化泡气液界面上或在本溶液体系中与同空化产生自由基直接发生氧化反应，从而达到氧化降解有机污染物过程。有关研究表明：超声波氧化法处理垃圾渗滤液，氨氮去除率达82%以上，渗滤液可生化性也有显著提高。
超声波氧化法虽然具有处理工艺设备简单、易操作、无二次污染等优点，但也存在氧化降解效果差、超声能量转化率与利用率低、处理规模小、处理费用高和处理时间长等缺点。因此，超声波氧化法时常作为其他氧化剂和处理技术的辅助和强化技术，形成US/O3、US/H2O2、US/UV/TiO2、US/Fenton等组合工艺。晏飞来等人采用超声波- TiO2光催化工艺处理垃圾渗滤，COD去除率达50%以上，氨氮去除率为75%；潘云霞等人采用超声波-Fenton工艺处理垃圾渗滤液，色度去除率接近100%，COD去除率达73.5%。 超声波氧化技术与其他技术联用时处理效果较好，是一种环境友好型水处理技术，有良好的发展和应用前景。但是超声波技术处理垃圾渗滤液技术过于单一，对氨氮去除效果很显著，对COD去除效果则不明显。因此超声波氧化技术只能作为预处理，将其应用于高效深度处理还需进一步研究。