O3H2O2组合工艺深度处理垃圾渗滤液的试验研究*

胡兆吉 胡义亮 陈建新 孙 洋 罗 曌

(1.南昌大学资源环境与化工学院，江西 南昌 330031； 2.鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室，江西 南昌 330031)

O3H2O2组合工艺深度处理垃圾渗滤液的试验研究*

胡兆吉1,2胡义亮1陈建新1,2孙 洋1罗 曌1

(1.南昌大学资源环境与化工学院，江西 南昌 330031； 2.鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室，江西 南昌 330031)

采用O3/H2O2组合工艺对垃圾渗滤液二级出水进行深度处理，比较了单独O3工艺、单独H2O2工艺和O3/H2O2组合工艺的处理效果，研究了反应时间、pH和H2O2投加量对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响。结果表明，采用O3/H2O2组合工艺时，在反应时间为30min、pH为8.0、H2O2投加量为1.0g/L的条件下，处理效果最佳，COD、UV254和色度去除率分别达到69.9%、74.5%、91.0%。经O3/H2O2组合工艺处理后，垃圾渗滤液的可生化性也大幅度提高。

垃圾渗滤液 高级氧化O3/H2O2组合工艺 可生化性

垃圾卫生填埋因具有经济优势而仍然是目前城市生活垃圾处理中使用最广泛的方法，但会产生大量垃圾渗滤液[1-4]。2008年，我国颁布并实施了《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)，对垃圾渗滤液排放提出了更严格的要求。只经过生物处理的垃圾渗滤液，可生化性极低，无法达到GB 16889—2008的排放标准[5],[6]104，因此需要对垃圾渗滤液进行深度处理。

高级氧化工艺由于具有强氧化能力，不仅对垃圾渗滤液中难降解有机物具有高效降解能力，而且能大幅度提高垃圾渗滤液的可生化性[7-8]。O3/H2O2组合工艺，由于O3与H2O2相互作用能够促进具有强氧化性的·OH产生，从而可提高对垃圾渗滤液中大分子难降解有机物的氧化能力。该组合工艺具有处理效果好、反应迅速、易于控制、无二次污染等优点。目前，关于O3/H2O2组合工艺深度处理垃圾渗滤液的研究较少，且所得结论并不完全一致[6]105,[9-10],[11]322。

本研究采用O3/H2O2组合工艺深度处理南昌某垃圾填埋场垃圾渗滤液二级生化出水，比较了单独O3工艺、单独H2O2工艺和O3/H2O2组合工艺的处理效果，研究了反应时间、pH、H2O2投加量等因素对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响，为进一步优化和完善O3/H2O2组合工艺用于垃圾渗滤液的深度处理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验装置

图1为O3/H2O2组合工艺深度处理垃圾渗滤液的试验装置示意图。其中，反应器内径为50 mm，有效容积为750 mL。H2O2与原水在混合水箱混合后泵入反应器，O3发生器产生的O3通过反应器底部的微孔曝气头进入反应器与垃圾渗滤液反应，试验温度保持(25±1) ℃。

图1 试验装置Fig.1 Experiment set-up

1.2 试验用水

试验用垃圾渗滤液取自南昌某垃圾填埋场，并经过二级生化处理，COD质量浓度为800～1 000 mg/L，BOD5质量浓度为4～15 mg/L，BOD5/COD为0.005～0.015，pH为4.4～4.6，颜色为褐色。

1.3 分析方法

pH用PHS-3C型pH计测定；COD用YHCA-100A型COD快速测定仪测定；BOD5用SHP-160型智能生化培养箱培养，870型直读BOD5测定仪测定；UV254用UV2300型紫外—可见分光光度计测定；色度用紫外—可见分光光度计在200～700 nm进行波长扫描，用峰面积进行表征[12]；O3浓度采用碘量法测定[13]。

2 结果与讨论

2.1 单独O3工艺、单独H2O2工艺与O3/H2O2组合工艺的比较

控制O3质量浓度为56.9 mg/L、H2O2投加量为1.0 g/L，调节pH为8.0，反应60 min后，单独O3工艺、单独H2O2工艺和O3/H2O2组合工艺对COD、UV254和色度的处理效果如图2所示。

由图2可知，O3/H2O2组合工艺对垃圾渗滤液COD、UV254的去除率均明显高于单独O3工艺和单独H2O2工艺。O3/H2O2组合工艺对垃圾渗滤液色度的去除率远高于单独H2O2工艺，但与单独O3工艺相差不大。由此可见，O3和H2O2之间产生了协同作用，H2O2的存在可以促进O3产生更高浓度的·OH，从而促进有机物的氧化。在反应时间为60 min 时，O3/H2O2组合工艺对垃圾渗滤液COD、UV254、色度的去除率分别达到74.4%、79.4%、99.0%。因此，下面考察反应时间、pH、H2O2投加量等因素对O3/H2O2组合工艺深度处理垃圾渗滤液的影响。

图2 单独O3工艺、单独H2O2工艺和O3/H2O2组合工艺的比较Fig.2 Comparison of single O3 process,single H2O2 process and O3/H2O2 combined process

2.2 反应时间对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响

控制O3质量浓度为56.9 mg/L、H2O2投加量为1.0 g/L，调节pH为8.0，COD、UV254和色度的去除率随反应时间的变化如图3所示。

由图3可知，随反应时间的延长，COD、UV254和色度的去除率先是快速上升，而后趋于稳定。其中，色度最先达到稳定，其去除率在10 min时就已达到了82.0%，此后随着时间的延长基本保持不变，60min时去除率为99.0%；UV254的去除率在20 min时达到72.3%，60 min时也仅增加到79.4%；COD达到稳定所需的反应时间最长，30 min后才达到稳定，去除率在70.0%以上。因此，综合考虑对不同污染指标的去除效果以及经济成本，30 min为最佳反应时间，此时COD、UV254和色度的去除率分别为69.9%、74.5%、91.0%。

图3 反应时间对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响Fig.3 Effect of reaction time on the removal rate by O3/H2O2 combined process

2.3 pH对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响

控制O3质量浓度为56.9 mg/L、H2O2投加量为1.0 g/L、反应时间为60 min，调节pH分别为4.5、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0，考察pH对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响，结果如图4所示。

图4 pH对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响Fig.4 Effect of pH on the removal rate by O3/H2O2 combined process

2.4 H2O2投加量对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响

控制O3质量浓度为56.9 mg/L，调节pH为8.0，考察H2O2投加量分别为0、0.5、1.0、1.5、2.0 g/L时对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响，得到30 min时COD、UV254和色度的处理效果，如图5所示。

图5 H2O2投加量对O3/H2O2组合工艺处理效果的影响Fig.5 Effect of H2O2 dosage on the removal rate by O3/H2O2 combined process

从图5可以发现，H2O2投加量为0 g/L时，COD去除率为30.7%；投加H2O2能够大幅度提高COD去除率，当H2O2投加量增加到1.0 g/L时，COD去除率达到最高，为69.9%，之后继续增加H2O2投加量，COD去除率略有降低：与TIZAOUI等[11]323的研究结果类似。这是因为适量的H2O2是O3产生·OH的引发剂，而当其过量时则变成了抑制剂。H2O2投加量对UV254和色度的去除率影响不大。因此，H2O2投加量的确定主要考虑对COD去除率的影响，应为1.0 g/L。

2.5 O3/H2O2组合工艺处理后可生化性的分析

在O3质量浓度为56.9 mg/L、H2O2投加量为1.0 g/L、pH为8.0的条件下，O3/H2O2组合工艺处理垃圾渗滤液后，对BOD5进行检测，分析处理后的可生化性(BOD5/COD)，结果如图6所示。

由图6可以看出，经O3/H2O2组合工艺处理后，垃圾渗滤液的可生化性大幅度提高，30 min后BOD5/COD由初始的0.01提高到了0.28，增幅显著，之后变化不大，能较好的满足可生化性要求。由此，也进一步说明了反应时间选30 min比较合理。

图6 可生化性分析Fig.6 Analysis of biodegradability

3 结 论

O3/H2O2组合工艺对垃圾渗滤液的处理效果远好于单独O3工艺和单独H2O2工艺。O3/H2O2组合工艺的反应时间、pH和H2O2投加量优化结果为反应时间30 min、pH 8.0、H2O2投加量1.0 g/L，此时COD、UV254和色度的去除率分别为69.9%、74.5%、91.0%。经O3/H2O2组合工艺处理后，垃圾渗滤液的可生化性也大幅度提高，能较好的满足可生化性要求。

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ExperimentalstudyontheadvancedtreatmentforlandfillleachatebyO3/H2O2combinedprocess

HUZhaoji1,2,HUYiliang1,CHENJianxin1,2,SUNYang1,LUOZhao1.

(1.SchoolofResourcesEnvironmental&ChemicalEngineering,NanchangUniversity,NanchangJiangxi330031;2.KeyLaboratoryofPoyangLakeEnvironmentandResourceUtilization,MinistryofEducation,NanchangJiangxi330031)

The second grade effluent water of landfill leachate was deeply treated by O3/H2O2combined process. Single O3process,single H2O2process and O3/H2O2combined process were compared. The effects of reaction time,pH and H2O2dosage were investigated. Results demonstrated that the optimum process tended to be O3/H2O2combined process with reaction time of 30 min,pH of 8.0 and H2O2dosage of 1.0 g/L. Under the optimum process,the removal rates of COD,UV254and chromaticity reached 69.9%,74.5% and 91.0%,respectively. After the treatment,biodegradability also raised.

landfill leachate; advanced oxidation; O3/H2O2combined process; biodegradability

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.02.009

2016-06-24)

胡兆吉，男，1962年生，博士，教授，主要从事新型高效节能环保装备的开发研究。

*江西省科技厅重大科技攻关课题(No.20143ACG700015)；江西省教育厅科技落地项目(No.KJLD12017)。