微波催化氧化技術處理垃圾滲濾液的試驗研究.pdf

1、垃圾滲濾液是一種危害較大的高濃度難降解有機廢水，如未經處理或處理不當就排入環(huán)境勢必對填埋場周圍環(huán)境及地下水造成嚴重污染，從而直接或間接對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成威脅。由于滲濾液水質水量變化大，其中難去除的物質多，目前國內、國外的垃圾填埋場還沒有成熟和完整的工藝可以借鑒，現有工藝的處理效能也很少能真正滿足衛(wèi)生填埋場滲濾液的排放要求。因此需要開發(fā)投資省、效果好的滲濾液處理技術和工藝。論文立足于滲濾液實際處理的需要，以節(jié)約成本、提高滲濾液中有機

2、物去除率，加快反應速率、縮短反應進程為目的，探索滲濾液處理新工藝—微波催化氧化技術。論文采用共沉淀法-焙燒法、浸漬-焙燒法、固相焙燒法制備、篩選了適合于微波催化氧化的催化劑并進行了表征；對處理滲濾液效能最佳的催化劑進行了改性和改形；采用動力學模型模擬有機物濃度降解趨勢，采用分子量分級分析了滲濾液中有機物的分子量變化和采用全譜掃描分析了反應過程中有機物種類的變化。
　　 催化劑制備及篩選表明，Fe-Zr催化劑是共沉淀制備篩選出的效

3、能最佳的催化劑，用Fe-Zr催化劑處理正丁酸模擬廢水，TOC去除率為75％，該催化劑活性和穩(wěn)定性比較好的主要原因是Zr對催化劑進行摻和改變了催化劑的物相；Fe-O/CeO2催化劑是浸漬法制備、篩選出的效能最佳的催化劑，用該處理正丁酸模擬廢水，CODCr去除率為67％，該催化劑中的活性成分Fe主要以α-Fe2O3形式存在，兼有少量的CeFe2；Ni-Co-Ce-O催化劑是固相-焙燒法制備、篩選出催化效能最佳的催化劑，用該催化劑處理正丁酸模

4、擬廢水，CODCr去除率為68％，與高溫固相所得Ni-Co-Ce-O催化劑相比，該催化劑因其擁有更多孔洞，其催化活性更高。
　　 滲濾液的水質檢測(長生橋垃圾填埋場的滲濾液)表明：CODCr平均含量為5736mg/L，有機物以分子量小于1000的為主，占54.55％；總固體平均濃度為5477.0mg/L，總固體中溶解態(tài)固體含量最大，占87.33％；總氮含量為2163.16 mg/L，其中氨氮為1743.62 mg/L，占80.6

5、1％；鎳、鐵的平均含量分別為7.18 mg/L和1.98mg/L。
　　 采用上述三種催化劑處理垃圾滲濾液，處理效能表明：Fe-O/CeO2催化劑是處理垃圾滲濾液效能最佳的催化劑。其最佳處理工況為：Fe-O/CeO2投加量10g/L、H2O2投加量22.5mL/L、微波功率800w、微波作用時間8min和水樣濃度5736 mg/L，此工況所得滲濾液CODCr去除率為69％。
　　 催化劑改性研究表明，圓形顆粒的流動性較好

6、，改性催化劑以A物質為摻和劑，(摻和比40％)混入Fe-O/CeO2催化劑中，攪拌均勻并擠壓成型為直徑4.5mm的球形顆粒，風干后在350℃條件下焙燒4h制得。改性催化劑的平均孔徑為0.56nm，孔道主要以微孔為主。用改性催化劑處理滲濾液，出水CODCr濃度和氨氮濃度分別為257 mg/L和99.2 mg/L，處理效能分別為94.9％和94.7％。出水氨氮、CODCr濃度均滿足城市污水的三級排放標準。
　　 單目標物質催化劑的機

7、理分析表明，以空氣為氧化劑時，Ni-O/CeO2催化劑的催化效能高于以Fe-O/CeO2催化劑的催化效能；以H2O2為氧化劑以Fe-O/CeO2催化劑的催化效能高于Ni-O/CeO2催化劑的催化效能；微波催化氧化反應與常溫常壓催化氧化反應和水浴催化氧化反應相比大大縮短了反應時間、提高了反應效率。
　　 改性催化劑的微波催化氧化處理滲濾液的機理分析表明，對富含顆粒態(tài)有機物的滲濾液，微波催化氧化能在短時間內達到很好的預處理效果，而對

8、溶解態(tài)有機物為主的滲濾液，滲濾液經處理后出水能達到城市污水三級排放要求。分子量分級和GC-MS試驗表明，滲濾液中有機物的種類隨著反應時間逐級快速遞減，但有機物的去除并不是按一定比例進行，而是隨分子量不同而有所不同；滲濾液的微波催化氧化反應在低溫條件下進行的是有機物與H2O2的直接反應，微波作用加快其反應速率；高溫條件下則以“芬頓”反應為主，“芬頓”反應過程中，小分子物質既是優(yōu)先進行反應的物質也是最難去除的物質；固態(tài)顆粒物的存在既消耗了微