《安全环境-环保技术》之光化学处理垃圾填埋场渗滤水研究进展 VIP免费

光化学处理垃圾填埋场渗滤水研究进展1前言从20世纪80年代起，光化学反应开始应用于垃圾渗滤水的处理和研究[1～3]。到90年代中期开始引起广泛关注，在某些领域已取得可喜成绩。垃圾渗滤水成分十分复杂，不仅含有机污染物，还含重金属和植物性营养物，渗滤水水质、水量随填埋场土质、气候、水文条件及场合的不同而变化，其可处理性很难把握。目前常用的生物处理方法较难满足排放标准。本文主要介绍了光化学处理垃圾渗滤水的几种工艺的处理效果和影响因素。提出了光化学方法处理渗滤水中存在的问题和今后的发展趋势。2光化学机理国内外光化学水处理方法概括起来分为以下几类：直接光解，紫外光/氧化剂（UV/H2O2、UV/O3、UV/H2O2/O3等）；均相光催化氧化（光Fenton、UV/Fe(Ⅲ)?OH配合体系）和多相光催化氧化（半导体光催化）。其共同的特征是通过光的作用诱发产生氧化能力极强的（仅次于氟）活性自由基（OH?），从而氧化、降解甚至矿化有机物。各种工艺产生OH?的反应见表1。表1产生OH?的反应方程式工艺反应式UV照射H2O→OH?+HH2O2/UVH2O2/O3H2O2+hν[/i]→2OH?O3+H2O+hν[/i]→H2O2+O2H2O2+hν[/i]→2OH?Fe(Ⅱ)+H2O2/UV__________________Fe(Ⅲ)+H2O2/UVFe(Ⅱ)+H2O2→Fe(Ⅲ)+OH?+OH-Fe(Ⅲ)+H2O+hν[/i]→Fe(Ⅱ)+H++OH?H2O2+hν[/i]→2OH?__________________________________Fe(Ⅲ)+hν[/i]→Fe(Ⅱ)+OH?Fe(Ⅱ)+H2O2→Fe(Ⅲ)+OH?+OH-Fe(Ⅲ)+H2O+hν[/i]→Fe(Ⅱ)+H++OH?H2+hν[/i]→2OH?TiO2/UVTiO2+hν[/i]→H++e-H2O+H+→OH?+H-O2+e-→O2-→HO2?2HO2?→O2→H2O2H2O2+O2?-→OH?+OH-+O23处理结果及影响因素3.1直接光解3.1.1γ射线日本的TakeshiSawat等[1]在20世纪80年代初，用γ射线进行了垃圾渗滤水处理的实验研究。在室温曝气状态下用60Co射线对渗滤水进行处理，结果发现通过光照其COD和TOC大大降低，BOD5大幅增加，pH值变化不大。COD去除率达45%，BOD5/COD由0.016变为0.60。3.1.2UV光UV光处理渗滤水对COD的去除率很低，但对渗沥中的氰化物去除效果较好，去除率可达90%。KMBR等[4]在温度为46。C，水力停留时间HRT=0.28h的条件下对渗滤水（CN-约4mg/L、COD约1700mg/L）用UV光和UV/O3、O3作了对比实验，结果表明UVUV/O3对CN-的去除率均为90%，而O3氧化去除率仅12%，COD的去除率约10%～20%。温度严重影响CN-的去除，同样条件下，18。C时CN-的去除率（UV光和UV/O3）约20%。其原因在于氰化物在渗滤水中主要以化合态存在，主要是氰化铁，UV光能将氰化铁从化合态变成自由态，且UV光能产生足量的OH?来降解自由态的氰。3．2UV/氧化剂UV/氧化剂水处理工艺主要有UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2+O3几种工艺。在酸性条件下（pH=2），NlisunHInce[5]用以上3种工艺分别在高压汞灯和低压汞灯照射下对渗沥处理进行了研究，处理结果见表2。表23种工艺在pH=2条件下光照8h后的渗滤水处理效果(%)灯源CODTOCTOXUV/H2O2+O3UV/O3UV/H2O2UV/H2O2+O3UV/O3UV/H2O2UV/H2O2+O3UV/O3UV/H2O2高压汞灯834757695360854077低压汞灯89545970424315032WenzelA等[6]用一种光薄膜反应器在pH=8.1时对渗滤水进行处理，UV/H2O2的TOC去除率（初始TOC浓度430mg/L）在反应时间为1h和8h后分别为16%和89%。对渗滤水中的有毒污染物，UV/O3被认为是最有效的处理方式，UV/O3对羟基类化合物和多环碳氢化合物的去除率几乎为100%，对多氯联苯（PCB）的去除率为23%～96%。在pH=7.5时，ShinyaEchigo等[7]对用O3/VUV、O3/H2O2、VUV、H2O2/VUV4种工艺对渗滤水中TCEP（(ClCH2CH2O)3PO4）分解作了研究。其中O3/H2O2工艺最佳，依次为O3/H2O2、O3/VUV、H2O2/VUV、VUV。对TOC的去除结果相似，也是O3/H2O2工艺效果最好，这主要是因为渗滤水中含量高的NO3-（260mg/L），干扰了OH?的产生，使VUV工艺处理效果差。生产性研究方面，SteensenM[8]对研究H2O2/UV工艺处理渗滤水的能耗和能量作了研究。在pH值2.0～4.0、温度30OC、H2O2浓度大于500mg/L时，用低压汞灯和中压汞灯连续实验，当COD去除率为50%时，H2O2消耗量为2g（H2O2）/g（COD），低于化学计算值2.1g（H2O2）/g（COD），这表明溶解氧参与了氧化反应。H2O2浓度维持在500mg/L，O2浓度大于5mg/L，额外增加氧不...