臭氧催化氧化技术在垃圾渗滤液深度处理中的应用研究

魏敦庆 周恩慧

摘要：本文研究了臭氧氧化及不同催化剂作用下臭氧氧化对垃圾渗滤液生化出水中COD的去除效果，结果表明：臭氧氧化可有效去除垃圾渗滤液生化出水中COD，臭氧投加量为8.33mg/（L·min），氧化2h的COD去除率在50%～60%之间，氧化时间为4h时可使COD达出水标准，但成本较高;使用C颗粒做催化剂，同样试验条件下COD去除效率可达到65%～70%之间，反应效率明显提升。

关键词：臭氧催化氧化;垃圾渗滤液;深度处理

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）07-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.047

Abstract：The removal of COD from biochemical effluent of landfill leachate by ozonation and ozonation with different catalysts was studied. The results show that ozonation can effectively remove COD from biochemical effluent of landfill leachate.The dosage of ozone is 8.33mg/（L.min）. The removal rate of COD in two hours of oxidation is between 50% and 60%. When the oxidation time is 4 hours， COD can reach the effluent standard， but the cost is high.。Using C particles as catalyst， the COD removal efficiency can reach 65%～70% under the same experimental conditions， and the reaction efficiency can be significantly improved.

Key words：Ozone catalytic oxidation;Landfill leachate;Advanced treatment

垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨水和其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水。由于垃圾渗滤液成分复杂导致其处理难度大，在目前主流工艺中，常采用“生化+膜处理”法进行处理，虽然可使出水达标，但存在膜处理产生的浓缩液处理难度更大、成本高等缺点。为此，本文对臭氧催化氧化技术在垃圾渗滤液生化段出水的应用进行探索，探究臭氧催化氧化技术对垃圾渗滤液生化段出水的处理特征，形成基础参数，为臭氧催化氧化技术在工程上应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验装置及条件

试验装置使用的臭氧发生器型号为ZWT-3G，气源为99.5%氧气瓶。柱状反应器的有效容积为4L，通过循环泵循环废水，在循环管道上装有射流曝气器，将臭氧发生器产生的臭氧加入废水中，氧化废水，通过循环延长氧化时间，剩余的臭氧通过柱状反应器上方的溢流口冒出，在吸收瓶中吸收。在柱状反应器中间可以在支撑板上放置不同的催化剂，对臭氧氧化起催化作用。前期试验表明，气体流速为1.5L/min，臭氧投加量为8.33mg/（L·min）时臭氧氧化特征明显优于其他条件，本文以此作为臭氧发生条件。

1.2 试验用水

试验用水取自某垃圾填埋场垃圾渗滤液处理厂的生化段出水，具有可生化性差、总氮以硝酸盐氮和有机氮为主、可生化利用碳源缺乏等特点，COD为400～900mg/L，BOD5为20～50mg/L，总氮为60～150mg/L，氨氮为15～30mg/L。

1.3 分析方法

COD：重铬酸钾法;BOD5：稀释与接种法;NH4+-N含量：纳氏试剂分光光度法;TN含量：紫外分光光度法;臭氧含量：滴定分析法。

2 结果与讨论

2.1 臭氧氧化对垃圾渗滤液生化出水中COD的去除特征

垃圾渗滤液生化出水体积4L（同一批垃圾渗滤液生化出水）条件下，臭氧氧化8h过程垃圾渗滤液生化出水COD变化情况，为避免试验偶然性，试验在相同条件下进行两次。取样时间分别为氧化进行至0、30、60、120、240、360和480min。

两次试验结果COD去除率接近，取平均值分析，表明气体流量为1.5L/min，臭氧投加量为8.33mg/（L·min）时，臭氧氧化对COD有稳定的去除特征。由图2可知，试验所用垃圾渗滤液生化出水COD浓度为416.3mg/L，COD去除速率随氧化时间的延长而减小，氧化4h后COD去除速率明显减小;氧化进行至4h时，出水平均COD浓度为96.9mg/L，达《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB16889-2008表2标准。

2.2 臭氧利用率

在臭氧氧化试验过程中，每半个小时更换吸收瓶，并对吸收瓶中吸收的臭氧含量进行检测，结合臭氧发生器同样条件下的臭氧产生量可计算出臭氧利用率。反应0～30min臭氧利用率为56.60%，30～60min臭氧利用率为33.15%，60～90min臭氧利用率为32.45%，90～120min臭氧利用率为31.81%。臭氧氧化2h总利用率为38.50%，表明该条件下臭氧总体利用率较低。

臭氧利用率低的主要原因为：臭氧本身以气体方式进入垃圾渗滤液生化出水，利用率受臭氧溶解性和反应速率的限制。

2.3 臭氧催化氧化对垃圾渗滤液生化出水中COD的去除特征

为了提高臭氧利用率，在柱状反应器中的支撑板上分别加入A、B和C颗粒催化剂进行臭氧催化氧化，并设立无催化剂的臭氧氧化为对照组。臭氧催化氧化和对照组的总反应时间为2h，气体流速1.5L/min，循环流速347L/h，试验用水水量为4L。

试验结果如图3所示，反应2h内，不同催化剂对COD去除效果影响不同，C颗粒催化剂对臭氧氧化用于处理垃圾渗滤液生化出水COD有较强催化作用，C颗粒催化剂臭氧催化氧化的COD去除率为65.70%，比无催化剂的臭氧氧化高13.68%。

3 结论

臭氧氧化可有效去除垃圾渗滤液生化出水中COD，投加量为8.33mg/（L·min），2h氧化条件下，COD去除效率在50%～60%之间，氧化时间为4h时可使COD达出水标准，但成本较高。氧化处理2h对应的臭氧总利用率仅为38.50%，故需寻找提升臭氧氧化效率的方法。C催化劑对臭氧氧化用于处理垃圾渗滤液生化出水COD有较强催化作用，COD去除率从没催化剂的52.10%提高到65.78%。

研究也发现，不同臭氧投加量下氨氮及总氮去除特征均较差，后续研究及实际应用中，应探索生物降解法联合使用，以达到更好的处理效果。

参考文献

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收稿日期：2019-03-02

作者简介：魏敦庆（1990-），男，汉族，本科学历，助理工程师，研究方向为污水处理技术。