矿化垃圾吸附-Fenton-NaClO氧化深度处理垃圾渗滤液生化后出水的试验研究

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垃圾渗滤液是垃圾在填埋过程中产生的一种成分复杂的高浓度有机废水,未经处理或处理不当就会危害生态环境和人体健康。2008年新制定的垃圾渗滤液污染物排放限值要求比之前的更严格,而生化处理后的垃圾渗滤液出水一般不能达标排放,所以还需进行深度处理。  矿化垃圾作为一种成本低廉的新型吸附材料用于水处理中,以废治废,实现资源化利用,降低生产企业的治污成本,同时为新鲜的生活垃圾腾出填埋空间,延长填埋场的使用寿命。  本文选择南昌市麦园垃圾填埋场的矿化垃圾作为实验材料,经过改性后对生化出水的垃圾渗滤液进行吸附处理,主要考察吸附参数对实验的影响,并研究矿化垃圾吸附渗滤液中的COD和氨氮的吸附行为和吸附机理。吸附处理出水继续用Fenton氧化和NaClO氧化处理使其达标排放。主要结论如下:  (1)矿化垃圾改性实验,矿化垃圾焙烧改性、H2SO4改性、NaOH改性和NaCl盐改性的吸附效果相比较,焙烧改性后的矿化垃圾对COD和氨氮的吸附效果最好,且在焙烧温度为700℃时,COD和氨氮的去除率分别达到最高60%和89%;  (2)改性矿化垃圾静态吸附垃圾渗滤液实验表明,随着吸附剂剂量的增加,COD和氨氮的去除率逐渐增大后趋于稳定,分别在60g/L和100g/L时达到最大值,在pH值9,反应10h后,COD和氨氮去除率分别达到53%和78%;动力学数据拟合结果表明,改性后的矿化垃圾对渗滤液中COD和氨氮的吸附过程均符合拟二级动力学方程;等温方程拟合结果显示矿化垃圾对COD和氨氮的吸附分别属于多层吸附和单层吸附;红外光谱分析结果说明,在矿化垃圾对COD和氨氮的吸附过程中,OH、C=O和C-O三种基团起主要作用;电镜扫描/能量色散谱显示矿化垃圾表面元素组成为O、Mg、Al、Si、P、S、K、Ca和Fe;  (3)Fenton氧化实验结果:初始pH为4、H2O2投加量为60mmol/L、n(H2O2):n(F2+)比为4:1、反应75min后,COD去除率达到最大值51%;而氨氮去除率达最高值11%的条件是初始pH值7、H2O2投加量为60mmol/L、n(H2O2):n(F2+)比为3:1、反应时间为75min。正交实验结果表明:影响Fenton氧化渗滤液中COD的主次顺序为:n(H2O2):n(Fe2+)>pH>n(H2O2)>时间;各影响因素对氨氮的主次顺序为:n(H2O2)>时间>pH>n(H2O2):n(Fe2+),且各因素对COD和氨氮的去除效果均无显著影响;  (4)NaClO氧化实验得出:在NaClO投加量为60mmol/L、初始pH为值6、反应温度50℃、反应时间为60 min的条件下,COD和氨氮的去除率最高,此时COD和氨氮的浓度分别为78mg/L和0.47mg/L,均可满足《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)中规定的排放标准。正交实验结果得出NaClO剂量对COD和氨氮的处理效果影响均最大,其他因素对COD去除效果的影响大小依次为时间、温度、pH;对氨氮的影响大小依次为pH、温度、时间;方差分析表明NaClO剂量对氨氮的去除效果的影响是高度显著的,其他因素对COD和氨氮的去除均无显著影响。
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