基于紫外催化氧化技術(shù)的垃圾滲濾液濃縮液全量排放處理裝置＊

沈智鵬 黃泳盛 李沅泰 劉鵬 張文方

（1.東莞理工學(xué)院，廣東東莞 523429；2.東莞道匯環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，廣東東莞 523429）

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)用儀器、設(shè)備及主要藥品

1.1.1 試驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)中所使用的主要設(shè)備和儀器如下：恒溫干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司DHC-9075A）；離子色譜儀（戴安（DIONEX）公司ICS-3000）；超聲波清洗機(jī)（Jenken P520）；大功率磁力攪拌器（常州國(guó)華電器有限公司88-1）；BOD恒溫箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司LRH-250F）；不加熱磁力攪拌器（金壇市大地自動(dòng)化儀器廠CJ78-1）； 臺(tái)式高速離心機(jī)（湘儀TG16-WS）；酸度計(jì)（上海雷磁有限公司PHS-25）；電導(dǎo)率儀（上海雷磁有限公司DDS-307）；TOC分析儀（日本島津公司TOC-VCPH）。

1.1.2 主要藥品

過氧化氫、氫氧化鈉、二氧化錳、重鉻酸鉀、鄰菲羅啉、硫酸汞、濃硫酸、硫酸亞鐵銨、氯化汞以及乙酸鈉均為此次試驗(yàn)中的主要試劑與藥品。

1.2 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

本次實(shí)驗(yàn)中的垃圾滲濾液濃縮液都是來自于深圳市羅湖區(qū)下坪谷底的下坪垃圾填埋場(chǎng)，占地約149hm2，具有理論4693萬m3的總庫存量，將整個(gè)羅湖地區(qū)與福田地區(qū)的生活垃圾進(jìn)行衛(wèi)生填埋，是兩地主要的垃圾處理場(chǎng)所之一。該填埋場(chǎng)自1997年正式投入使用至今已是屬于較為長(zhǎng)久的垃圾填埋場(chǎng)，期間也獲得了諸多榮譽(yù)稱號(hào)，例如“城市生活垃圾衛(wèi)生填埋示范工程”“一級(jí)無害化衛(wèi)生填埋場(chǎng)”等[1]。

1.3 垃圾滲濾液濃縮液處理試驗(yàn)步驟

在本次實(shí)驗(yàn)中，將垃圾滲濾液濃縮液的pH調(diào)節(jié)到3.0附近時(shí)出現(xiàn)酸析現(xiàn)象，有黑色絮狀體析出，同時(shí)還有少量黑色顆粒物沉積。本實(shí)驗(yàn)為了實(shí)現(xiàn)濃縮液中的有機(jī)物的完全降解，不過濾去除這些絮狀體，以達(dá)到完全的去除效果，相同的操作同樣存在于中試實(shí)驗(yàn)中。

（1）取5L垃圾滲濾液濃縮液于燒杯中，用濃硫酸調(diào)節(jié)其 pH至設(shè)定值，取樣測(cè)定COD值；

（2）為了使其全部充分溶解，對(duì)投入一定量的復(fù)合催化劑的水樣中采用玻璃棒迅速攪拌；

（3）確保反應(yīng)器出水閥門關(guān)閉后進(jìn)行連接電源，觀察水樣通過進(jìn)水口匯入反應(yīng)器內(nèi)，注意在注入水樣的過程中始終要保持勻速，以避免水樣濺出；

（4）打開紫外線燈光開關(guān)，在亮起的時(shí)候接著啟動(dòng)蠕動(dòng)泵持續(xù)加入H2O2，開始加藥同時(shí)開始計(jì)時(shí)，H2O2存儲(chǔ)于加藥箱4中；

（5）利用溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來對(duì)水樣的具體水溫進(jìn)行檢測(cè)；

（6）反應(yīng)持續(xù)3h，前1h內(nèi)每過20min取樣一次，后2h每過30min取樣一次，取樣過程需要先在反應(yīng)器內(nèi)倒入一些被接出的水樣，然后再進(jìn)行取樣，取樣的體積也要保持不超過30ml，因?yàn)檫^多取樣會(huì)造成反應(yīng)器中水樣總量降低，從而影響試劑的投加比，也有可能讓紫外燈暴露于空氣中，縮短其壽命；

（7）將所取的樣品中的pH調(diào)節(jié)到中性，讓其中的反應(yīng)停止，并且加入適量的二氧化錳，同時(shí)通過充分震蕩讓其充分混合，靜置過夜后令其中過量的雙氧水充分逸出，如此后便可以再次測(cè)定其COD值；

（8）將樣品過濾后取樣測(cè)定COD值，如發(fā)現(xiàn)不能立即測(cè)量出COD的值，則在其中加入幾滴濃硫酸至強(qiáng)酸性，以4℃下來保存水樣，并在24h以內(nèi)時(shí)間再次進(jìn)行COD測(cè)定[2]。

1.4 實(shí)驗(yàn)分析方法

垃圾滲濾液濃縮液作為本次的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其有機(jī)物的去除程度則會(huì)以COD去除率的方式來進(jìn)行測(cè)量，其中的各項(xiàng)指標(biāo)主要有COD、BOD5、氯離子以及乙酸根等，具體的監(jiān)測(cè)方法如下。（1）COD測(cè)試方法，采用重鉻酸鉀法來進(jìn)行，具體方式步驟參考《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）內(nèi)容中快速密閉催化消解法則。（2）BOD5測(cè)定方法。使用接種稀釋法來進(jìn)行BOD5的監(jiān)測(cè)，具體步驟參考《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》（第四版）內(nèi)容中的接種稀釋法則。

1.5 COD測(cè)量干擾消除方法

（1）雙氧水干擾。雙氧水作為本次反應(yīng)中的氧化劑，取樣中會(huì)出現(xiàn)不同程度的雙氧水殘留現(xiàn)象，會(huì)影響測(cè)得的COD值，會(huì)比實(shí)際值高出一些。因此本次論文對(duì)此項(xiàng)問題則采用調(diào)節(jié)pH并添加催化劑來降低此問題所帶來的影響。具體為將樣品pH值調(diào)節(jié)為9.0以上，到pH值時(shí)催化反應(yīng)終止時(shí)，雙氧水開始自行分解，而為了加速其中殘留的雙氧水則加入了MnO2來促進(jìn)分解。

（2）氯離子干擾。經(jīng)離子色譜法測(cè)量得參數(shù)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)所處理的垃圾滲濾液濃縮液中含約3000mg/L的氯離子，根據(jù)重鉻酸鉀法測(cè)COD的標(biāo)準(zhǔn)，在消解過程中氯離子不僅能被重鉻酸鉀所氧化，還能夠和硝酸銀作用下產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象，讓COD的測(cè)量的值提高，針對(duì)濃縮液所富含的高氯離子，此次試驗(yàn)便是采用投加一定適合量的硫酸汞掩蔽在其的氯離子，之后再進(jìn)行重新測(cè)量。

1.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

此次實(shí)驗(yàn)中以深度降解垃圾滲濾液濃縮液的方法為論點(diǎn)，具體則是運(yùn)用紫外催化氧化的方式來對(duì)垃圾滲濾液濃縮液進(jìn)行處理，處理對(duì)象則來自深圳市某所垃圾填埋場(chǎng)的垃圾滲濾液濃縮液，通過本次實(shí)驗(yàn)中的驗(yàn)證，確定了此方法有較高穩(wěn)定性。

2.工藝流程

垃圾滲濾液濃縮液收集至本項(xiàng)目的原水池，原水池的廢水經(jīng)提升后進(jìn)入調(diào)酸池，調(diào)節(jié)廢水pH達(dá)到主反應(yīng)設(shè)備的反應(yīng)條件；之后廢水進(jìn)入主反應(yīng)器，在紫外光、催化劑、氧化劑的協(xié)同作用下分解垃圾滲濾液濃縮液中難降解的有機(jī)物；主反應(yīng)器出水進(jìn)入調(diào)酸池，調(diào)節(jié)pH至8.0～9.0以保證出水pH達(dá)標(biāo)，之后廢水提升進(jìn)入微濾膜池，進(jìn)行泥水分離后進(jìn)入生物脫氮反應(yīng)器內(nèi)，脫氮反應(yīng)器內(nèi)設(shè)大比表面積生物膜，通過空氣攪拌，脫氮專向菌在此附著繁殖，降解部分氨氮，同時(shí)控制pH值及不同溶解氧，通過脫氮專項(xiàng)菌的作用大部分的氨氮等得到了充分的降解轉(zhuǎn)化成N2溢出系統(tǒng)，污水進(jìn)入最終清水達(dá)標(biāo)排放[3]。

3.結(jié)論

（1）通過引入高強(qiáng)紫外使催化氧化工藝可以在常溫常壓條件下進(jìn)行，并對(duì)垃圾滲濾液濃縮液達(dá)到很好的降解效果。常溫常壓的條件非常有利于該產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，更容易達(dá)到的反應(yīng)條件可以大大提高處理廢水的效率。

（2）垃圾滲濾液濃縮液的常規(guī)處理工藝會(huì)使整套系統(tǒng)損壞甚至癱瘓，而通過紫外催化氧化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)濃縮液的全量處理，使得垃圾滲濾液可以百分百達(dá)標(biāo)排放。在工業(yè)應(yīng)用上，該技術(shù)還可以用于處理有機(jī)廢液、油墨廢水、五金除油廢水等，應(yīng)用前景十分廣泛，能實(shí)現(xiàn)工業(yè)性的可能性很大。

（3）《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》和2008年頒布的《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008）中都對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液提出了非常嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，將逐步推進(jìn)垃圾滲濾液處理市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)展，高效無害化的垃圾滲濾液處理技術(shù)也將成為環(huán)保行業(yè)的發(fā)展熱點(diǎn)。