臭氧多相催化氧化法處理垃圾滲濾液反滲透濃縮液

摘 要：采用臭氧多相催化氧化法處理垃圾滲濾液反滲透濃縮液，分別考察催化劑類型、催化劑加量、反應(yīng)時間、反應(yīng)pH對濃縮液COD去除率的影響。試驗結(jié)果表明，負載金屬氧化物催化劑的加入可顯著提高臭氧的氧化效率；較小粒徑的載體可顯著提高臭氧催化效率。

關(guān)鍵詞：臭氧；多相；催化氧化；垃圾滲濾液；濃縮液

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.020

垃圾衛(wèi)生填埋是處理城市固體垃圾的基本方式，已被廣泛應(yīng)用，但也衍生出另一嚴重污染問題即垃圾滲濾液的產(chǎn)生，其含有大量的有機物、重金屬，水質(zhì)十分復(fù)雜且水量不穩(wěn)定。目前普遍采用的是UASB工藝結(jié)合膜處理技術(shù)深度處理，取得一定處理效果，但膜處理后產(chǎn)生的濃縮液又成為處理難題。目前常采用回灌的方式進行處理，但這對生化處理系統(tǒng)沖擊大且不能徹底去除濃縮液中難降解有機物。

臭氧催化氧化技術(shù)作為一種高級氧化技術(shù)，通過臭氧與催化劑接觸反應(yīng)生成的羥基自由基等強氧化基團與難降解有機物反應(yīng)，實現(xiàn)完全礦化，對處理難生物降解有機物，高濃度、高毒性廢水表現(xiàn)出的強氧化能力，而且具備選擇性小，效率高和無二次污染等特點。

本研究采用臭氧多相催化氧化法處理垃圾滲濾液反滲透濃縮液，通過改變催化劑類型、催化劑加量、載體粒徑大小等因素，評價其對濃縮液COD去除率的影響。

1 實驗部分

（1）樣品采集。試驗所用的垃圾滲濾液濃縮液樣品，取自山東某垃圾填埋場。樣品先經(jīng)過UASB工藝、間歇好氧生化處理，然后經(jīng)反滲透（RO）深度處理。本次試驗所用的濃縮是每月收取的RO階段的膜濃縮液的混合樣品，每次取樣后保存于低溫條件下，以備試驗使用。

（2）催化劑準備。根據(jù)設(shè)計的金屬負載量，配制相應(yīng)濃度的硝酸鹽溶液，將定量的空白載體浸入到配制的硝酸鹽溶液中，浸漬一段時間，在110℃下干燥12小時，在一定的溫度下焙燒，制成成品催化劑。

（3）試驗裝置及方法。采用Carberry無梯度反應(yīng)器，反應(yīng)器中催化劑置于帶有篩孔的旋轉(zhuǎn)筐中。試驗時，首先將待測試的催化劑裝入催化劑筐中，與攪拌器連接，然后將3L水樣加入反應(yīng)器，調(diào)節(jié)氣體流量計，通氣量為50L/hr，開啟攪拌器，催化劑筐轉(zhuǎn)速為100r/min，穩(wěn)定后開啟臭氧發(fā)生器并同時開始計時，每1小時取樣測量。

（4）分析方法。COD采用重鉻酸鉀回流法進行測定；pH采用玻璃電極法進行測定；臭氧發(fā)生量及其尾氣臭氧含量用碘量法測定。除特殊說明外，所有的分析方法都按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第四版）進行。

2 結(jié)果與討論

（1）濃縮液水質(zhì)特點。水質(zhì)分析結(jié)果， CODCr，156 mg/L；BOD，8.8 mg/L；pH，7.49；氨氮，3.3 mg/L；礦化度，7360。

（2）催化劑優(yōu)選。分別負載不同金屬氧化物的催化劑A、B、C，考察其氧化效果。

從圖1可知，從反應(yīng)初期到8h催化劑及空白載體的CODCr降解速度和去除率都高于無載體時；催化劑體系CODCr的降解速度和去除率都高于空白載體，說明負載的活性組分具有加速臭氧氧化分解的作用。催化劑B 對CODCr去除率相對較高，其催化活性也相對更好些。

（3）催化氧化反應(yīng)條件的考察。在催化劑篩選實驗的基礎(chǔ)，選定了臭氧氧化催化劑B。對選定的催化劑做進一步的補充完善的考察。

1）活性組分擔(dān)載量對催化反應(yīng)的影響。圖2給出擔(dān)載量分別2%、4%、6%、8%，4個催化劑對CODCr降解的影響。反應(yīng)8小時擔(dān)載不同比例活性組分的催化劑對CODCr去除率相差不大，均為約70%，說明擔(dān)載2%活性組分催化劑已滿足需求；2）載體粒徑的影響。選用了材料相同的粒徑分別為2mm～3mm和3mm～5mm的載體，進一步考察粒徑對氧化處理效果的影響。

由圖2可知，小粒徑催化劑比大粒徑催化劑效果好，去除率基本上要高大約11%～13%，前者5小時的CODCr去除率達到72.0%，后者達到同樣去除率需要7到8小時。

3 結(jié)論

（1）負載型金屬氧化物催化劑對于臭氧氧化處理垃圾滲濾液反滲透濃縮液的氧化降解反應(yīng)具有良好的催化性能。

（2）載體粒徑對催化劑催化氧化性能有很大的影響，載體粒徑2mm～3mm的催化劑的催化氧化性能明顯好于載體粒徑為3mm～5mm的催化劑。

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作者簡介：劉亞蓓（1986-），女，山東德州人，助理工程師，主要從事水處理工藝研究工作。