潘 軍，李晶晶，董澤琴

(1.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計院， 貴陽 550081;2.貴州師范大學(xué)地理與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 貴陽 550001)

垃圾滲濾液中含有大量腐殖酸、氨氮、“三致”有機(jī)物和重金屬，這種廢水具有成分復(fù)雜、毒性強(qiáng)，有機(jī)物、氨氮含量高，可生化性差，微生物營養(yǎng)元素比例嚴(yán)重失調(diào)，對生態(tài)環(huán)境危害很大，水質(zhì)狀況隨“場齡”發(fā)生很大的變化等特點，國內(nèi)外專家學(xué)者對垃圾滲濾液的理化特性和處理技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究，垃圾滲濾液的無害化處理一直是個世界性的難題[1－3]。

高級氧化技術(shù)(advanced oxidation processes，AOPs)因其能夠產(chǎn)生極強(qiáng)氧化性的·OH自由基而被認(rèn)為是處理有機(jī)污染物的一種重要替代方法，F(xiàn)enton法的氧化機(jī)理[4]是因為Fenton試劑具有很強(qiáng)的氧化能力，其中含有Fe2+和H2O2，H2O2被亞鐵離子催化分解生成羥基自由基(·OH)，并引發(fā)更多的其他自由基，·OH與有機(jī)物RH反應(yīng)生成游離基R·，R·進(jìn)一步氧化生成CO2和H2O，從而使廢水的COD大大降低。Fenton法作為高級氧化技術(shù)的一種，由于它操作簡便、費(fèi)用低廉而受到人們的重視。本文以實際的垃圾滲濾液為研究對象，考察Fenton試劑氧化法處理垃圾滲濾液的效果及影響因素。

1 實驗材料和測定方法

1.1 實驗用水

實驗用水取自貴州省某市的垃圾填埋場，該市人口在100萬人左右，滲濾液取自填埋場進(jìn)入調(diào)節(jié)池的出水口，滲濾液顏色呈黑褐色，有惡臭味，水質(zhì)如表1所示:

表1 垃圾填埋場垃圾滲濾液水質(zhì)

1.2 實驗儀器和藥品

YHNH－100A型COD快速測定儀(江蘇姜堰銀河儀器有限公司)，紫外可見分UV1601型光光度計(日本島津)，78－1型磁力攪拌器。

30% 的 H2O2，F(xiàn)eSO4·7H2O，NaOH，H2SO4，HgI2等均為分析純，來自中國醫(yī)藥(集團(tuán))上?；瘜W(xué)試劑公司和貴陽瑞晟化玻有限公司。

1.3 測試方法

量取100 ml垃圾滲濾液于200 ml的燒杯中，在BDS－307A型酸度計上用H2SO4或NaOH調(diào)節(jié)pH到一定值，再向溶液中加入一定量的FeSO4·7H2O和H2O2，迅速混合，控制反應(yīng)溫度為25±2℃，置于磁力攪拌器上反應(yīng)一定時間后取出，調(diào)節(jié)其pH至8以上，靜置一段時間后，取上清液測其COD和氨氮值。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH對處理效果的影響

控制實驗參數(shù) n(H2O2)∶n(Fe2+)=4∶1，反應(yīng)時間設(shè)定為 1h，調(diào)節(jié) pH=3、4、5、6、7，反應(yīng) 1h 后調(diào)節(jié)其pH至8以上，靜置一段時間后，取上清液測其COD值，結(jié)果如表2、圖1所示。

表2 不同pH條件下垃圾滲濾液COD和氨氮處理效果

圖1 不同pH條件下對COD去除率的影響

從圖1可以看出，當(dāng)pH=4時，反應(yīng)的COD去除效果明顯，去除率達(dá)到69.7%，但是隨著pH的增大，去除效率在不斷的下降。Fenton試劑主要是通過·OH自由基的氧化能力來處理污染物。Fenton試劑產(chǎn)生的Fe2+與H2O2反應(yīng)產(chǎn)生·OH自由基，從而提高H2O2的分解速率。廢水的pH過高和過低都會對COD的去除效果產(chǎn)生影響。當(dāng)pH過高時，過量的OH－使溶液中的Fe2+以氫氧化物的形式沉淀而失去催化能力，并且抑制了·OH的產(chǎn)生，同時使得H2O2的氧化電勢會降低，影響污染物的處理效果;當(dāng)pH過低時，H+濃度會增高，F(xiàn)e3+不能快速的被還原為 Fe2+，催化反應(yīng)受阻。Fe2+、Fe3+的絡(luò)合平衡體系會受到pH值變化的影響，從而影響Fenton試劑的氧化能力[5]。

2.2 時間對處理效果的影響

控制實驗參數(shù)n(H2O2)∶n(Fe2+)=4∶1。反應(yīng) pH 設(shè)定為 4，反應(yīng)時間為:0.5、1、1.5、2、2.5 h，反應(yīng)1 h后調(diào)節(jié)其pH至8以上，靜置一段時間后，取上清液測其COD值，結(jié)果如表3、圖2所示。

表3 不同時間條件下垃圾滲濾液COD和氨氮處理效果

圖2 反應(yīng)時間對COD去除率的影響

從圖2可以得到，COD去除效率隨著反應(yīng)時間的增加而增大，時間在0.5～1 h之間的去除率變化最大，反應(yīng)時間1 h之后，COD去除率的上升趨勢平緩，所以選定1 h為最佳反應(yīng)時間。

2.3 雙氧水用量對處理效果的影響

控制實驗參數(shù)時間設(shè)定為1 h、pH設(shè)定為4，n(H2O2)∶n(Fe2+)=2、4、6、8、10，其中固定 Fe2+的量為 174 mg，改變 H2O2的用量:0.125、0.25、0.375、0.5、0.625 ml，反應(yīng) 1h 后調(diào)節(jié)其 pH 至 8 以上，靜置一段時間后，取上清液測其COD值，結(jié)果如表4、圖3所示。

表4 雙氧水用量變化的處理效果

圖3 H2O2添加量對COD去除率的影響

從圖3中得知，當(dāng)n(H2O2)∶n(Fe2+)=4∶1時COD去除效果較好，達(dá)到63.7%。固定Fe2+的量，增加H2O2的投加量，COD去除率不僅沒有無限增大，反而還會下降。這主要是因為，當(dāng)H2O2投加量較低時，產(chǎn)生的·OH自由基較少，導(dǎo)致COD去除率較低;當(dāng)H2O2投加量逐漸增大，COD去除率會提高;當(dāng)投加的H2O2過量后，在反應(yīng)開始階段H2O2就將Fe2+迅速地氧化為Fe3+，抑制了·OH的生成。過量的H2O2破壞已經(jīng)生成的·OH自由基，造成H2O2分解后并沒有產(chǎn)生預(yù)想的效果[6]。

2.4 Fe2+用量對處理效果的影響

控制實驗參數(shù)時間設(shè)定為1 h、pH設(shè)定為4，n(H2O2)∶n(Fe2+)=2、4、6、8、10，其中固定H2O2的量為 0.25 ml，改變 Fe2+的用量:348、174、116、87、69.6 mg，反應(yīng) 1h 后調(diào)節(jié)其 pH 至 8 以上，靜置一段時間后，取上清液測其COD值，結(jié)果如表5、圖4所示。

表5 Fe2+量變化的處理效果

圖4 Fe2+添加量對COD去除率的影響

由圖4可知，當(dāng)n(H2O2)∶n(Fe2+)=2時，H2O2的用量為2.5 ml/L，F(xiàn)e2+的用量為3.48 g/L。此時的處理效果比其它比例的都好，達(dá)到了70.8%。隨著Fe2+投加量的減少，COD去除率在不斷地下降。開始的時候，投加的Fe2+過量，過量的Fe2+導(dǎo)致H2O2快速分解產(chǎn)生·OH自由基，造成·OH自由基之間快速反應(yīng)，抑制了·OH自由基對有機(jī)物物質(zhì)的降解作用;當(dāng)Fe2+的投加量過低時，H2O2的分解速度極慢，分解產(chǎn)生·OH自由基的產(chǎn)生量和產(chǎn)生速度都會降低，降解過程受到抑制[7]。

2.5 氨氮去除率

氨氮的去除率較低可能是由多種情況共同影響產(chǎn)生的:Fenton法的pH值較低，影響了銨離子平衡體系。產(chǎn)生的羥基自由基在氧化過程中，首先與C－H鍵接觸發(fā)生反應(yīng)，對于氨氮的氧化也會產(chǎn)生影響。具體的氧化機(jī)理還要通過進(jìn)一步的研究來取得。

3 結(jié)論

Fenton試劑處理垃圾滲濾液取得了良好的效果，可將原水的COD從2 853 mg/L降到832 mg/L，去除率達(dá)到70.8%。通過實驗確定反應(yīng)的最佳條件為:初始pH為4，反應(yīng)時間為1 h，H2O2加入量為2.5 ml/L，F(xiàn)eSO4·7H2O 加入量為3.48 g/L。Fenton試劑法對氨氮的去除效果不明顯，尚值得進(jìn)一步深入研究。

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