微波强化Fe0-H2O2处理准好氧矿化垃圾床尾水中难降解有机物

摘要

近年来，随着城市化进程的加快和人民生活水平的不断提高，城市生活垃圾产量迅速增长，但在垃圾的处理过程中不可避免的会产生大量的垃圾渗滤液，它是一种高浓度且成分复杂的有机废水，现阶段虽然膜处理技术具有优良的效能，但却会产生大量更难处理的渗滤液浓缩液，而本文提出的准好氧矿化垃圾床联合芬顿（类芬顿）高级氧化法不仅能较好的去处对垃圾渗滤液中难降解有机物，而且此类非膜法不会产生污染负荷更高的渗滤液浓缩液。 首先，以准好氧矿化垃圾床作为预处理方法，年轻和老龄垃圾渗滤液最佳COD 去除率分别达到了 88.09%和 70.21%，年轻和老龄的垃圾渗滤液氨氮达到GB19886-2008的排放标准。三维荧光和紫外-可见光谱表明，有机物被大幅度削减，且年轻渗滤液中小分子色氨酸类物质完全被去处。另外，渗滤液尾水的可生化性降低至 0.04 以下，小分子有机物比例增加，因此考虑使用高级氧化法进一步降低有机物，提高可生化性。 利用芬顿法处理老龄垃圾渗滤液生物尾水，结果表明，准好氧矿化垃圾床尾水中存在的难降解有机物主要是富里酸C1(Ex/Em(nm),（245）280/405)和长波类腐殖质C2［(260)360/435］。当Fe2+投量增加、反应时间的增长和偏酸性的环境可增大对有机物的降解效果，过多的H2O2则会抑制反应的进行，从而使去除率降低。在Fe2+投量为5 mmol/L，n（H2O2/FeSO4）值为4，初始pH为4，反应时间为 60min的条件下，腐殖质和富里酸的去除率最高，分别达到 77.81%和52.97%，且芬顿法对腐殖质的去除效果好于富里酸；此外，紫外-可见光谱也证明了芬顿反应可破坏腐殖质不饱和共轭双键，使其芳香性构化程度降低、疏水性减弱、分子量和聚合度减小，水样腐殖化程度降低。正是由于大分子有机物的氧化降解使得废水的可生化性由进水的0.05 上升至 0.36。但是传统芬顿氧化法不仅氧化剂投加量偏多，而且产生的污泥量较大，为了减少污泥产量和氧化剂投加量，拟打算利用MW-Fe0/H2O2对老龄尾水进行处理。 同时利用 MW-Fe0/H2O2处理老龄垃圾渗滤液生物尾水，结果表明，在反应时间14 min、初始pH值为3.0、Fe0投加量为0.2 g/L、H2O2投加量为7.5 mL/L、微波功率为450 W条件下，渗滤液尾水COD、UV254和色度CN的去除率分别为28.11%、48.60%、81.21%，MW-Fe0/H2O2体系对渗滤液尾水中有机物的降解效果较单一体系表现出最佳性能，其协同作用显著。由于类富里酸物质和类腐殖质在Fe0/H2O2体系大量被分解使得废水有机物的浓度、分子量、缩合度大幅降低，且可生化性显著提高。与此同时，对MW-Fe0/H2O2体系反应后Fe0进行了AAS、SEM-EDS、XRD和XPS分析，结果表明MW-Fe0/H2O2体系对中Fe0能淋滤出铁离子，其表面由光滑变得粗糙并且生成了多种铁系氧化物(FeO、Fe2O3、FeOOH等)，进一步催化了类芬顿反应。故MW-Fe0/H2O2体系对渗滤液尾水中类富里酸物质和类腐殖质去除的作用机理包括均相和非均相的芬顿反应以及部分铁基沉淀物的混凝作用，并且在微波的作用下加强了上述反应的进行。

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