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Fenton法预处理垃圾渗滤液的实验研究

北极星环保网来源:科技创新与应用 杨建友2019/11/26 10:36:08我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:垃圾渗滤液 Fenton氧化 垃圾焚烧

北极星环保网讯:采用Fenton法预处理垃圾渗滤液,考察了初始pH值、FeSO4·7H2O投加量、H2O2/Fe2+物质的量比及反应时间对Fenton氧化处理效果的影响。研究的主要结论如下:(1)pH、n(H2O2)/n(Fe2+)、FeSO4·7H2O投加量是影响Fenton氧化处理效果的主要因素,反应时间对其也有一定影响。

这些因素的主次关系为:(1)pH>n(H2O2)/n(Fe2+)>FeSO4·7H2O投加量>反应时间;(2)在pH为3.0、FeSO4·7H2O投加量为1.2mmol/L、H2O2与Fe2+摩尔比为8:1、反应时间为30分钟条件下,COD去除率可达到62.3%。

生活垃圾经环卫系统收集压缩以后运输至垃圾焚烧发电厂垃圾库,垃圾经堆放、压缩、发酵以后产生渗滤液,垃圾渗滤液属原生垃圾渗滤液,我国大部分城市生活垃圾的厨余物多,含水率高、热值低,炉排炉直接焚烧处理垃圾时必须将新鲜垃圾在垃圾库中储存5~7天进行发酵,以达到滤出水份、提高热值,保证后续垃圾焚烧的正常运行和炉膛温度。

垃圾渗滤液会对周围的环境造成严重的影响,如何有效处理垃圾渗滤液成为近年来的研究热点[1-11]。本研究采用Fenton法预处理垃圾渗滤液,对其预处理效果进行研究,为Fenton法应用于垃圾渗滤液预处理提供一些参考。

1 材料及方法

1.1 实验材料与仪器

实验试剂:浓硫酸、氢氧化钠、硫酸亚铁铵、七水合硫酸亚铁、重铬酸钾、硫酸-硫酸银、一水合邻菲咯啉、双氧水、硫酸汞。

实验废水:实验所用的垃圾渗滤液取自泰州市某垃圾焚烧发电厂,通过初步测定,废水的pH值在6.53左右,COD为10200mg/L。颜色呈现黑褐色,并伴有恶臭味。

实验仪器:电子天平、pH计、COD消解器。

1.2 实验方法

取一定量的垃圾渗滤液于500ml的烧杯中,调节pH值,再加入一定量的FeSO4·7H2O和双氧水,搅拌反应一段的时间后,静置30分钟,然后取其上清液测定COD。分别改变反应条件中的初始pH值、FeSO4·7H2O投加量、H2O2/Fe2+物质的量比及反应时间,考察这些条件对处理效果的影响。

2 结果与讨论

2.1 初始pH值的影响

取6份100ml的垃圾渗滤液,加入到6个500ml的烧杯中,分别调节pH值到2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0,再加入5.0ml/L的双氧水和5mmol/L的FeSO4·7H2O,搅拌反应时间设定为1个小时。反应完成后静置30分钟后取其上清液测定COD,实验结果如图1所示。

QQ截图20191126103012.jpg

由图可知,当pH在2~4范围之内,随着pH的增加COD的去除率呈现了上升的趋势,并在pH=4.0时COD去除率为最大。当pH大于4时,随着pH值的增加,COD去除率则逐渐呈下降的趋势。

这是由于在酸性条件下对H2O2的分解和·OH产生比较有利,并且Fe2+的催化效率比较高,但随着pH的升高,会有一部分Fe2+被氧化为Fe3+,而Fe3+的催化效果则不如Fe2+,也降低了·OH的氧化活性,所以对COD的去除效果会下降。由于在pH为3和4时的去除率比较相近,出于对经济性的考虑,最佳pH值为4.0。

2.2 Fe2+投加量的影响

分别取100ml的垃圾渗滤液,加入6个到500ml的烧杯中,调节pH值到4.0,固定双氧水投加量为5.0ml/L,FeSO4·7H2O的投加量分别为5、2.5、1.2、0.8、0.6、0.5mmol/L,搅拌反应时间设定为1个小时。反应完成后,静置30分钟后取其上清液测定COD,实验结果如图2所示。

QQ截图20191126103116.jpg

由图可以看出,当Fe2+浓度在0.5~0.8mmol/L的范围内时,随着FeSO4·7H2O投加量的逐渐增加,COD去出率明显地呈现上升趋势,在0.8mmol/L时COD去除率达到最大,但继续增加投加量时,去除率反而开始缓慢地降低。

这是因为随着Fe2+的增加,催化H2O2产生的·OH也会随之增加,但是当Fe2+投加过量时,多余的Fe2+则会与·OH反应产生Fe3+,并且会消耗掉一部分的双氧水,使其活性降低,影响了COD的去除。因此最佳的FeSO4·7H2O投加量为0.8mmol/L。

延伸阅读:

垃圾渗滤液的5大处理难点!附全国24个经典项目案例!

铁碳微电解-Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液的研究

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