铁碳微电解—Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液的研究
摘要：本文介绍了广州市兴丰卫生填埋场垃圾渗滤液的处理现状以及利用铁碳微电解-Fenton氧化法预处理垃圾渗透液的反应原理。结合实际工况进行试验，结果显示，微电解处理2h后，在添加6‰浓度双氧水后其对COD的去除率可达32.88%，且色度明显下降。通过测算，该技术方法所用的铁碳材料及药剂成本费用为31.43元/m3。
关键词：铁碳微电解-Fenton氧化法；垃圾渗滤液预处理；污水处理厂
中图分类号：X131.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0119-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.070
Abstract： This essay is an introduction about the current treatment capacity of landfill leachate in Guangzhou Xingfeng Sanitary Landfill， which mainly adopt the iron-carbon micro-electrolysis combining the Fenton oxidation process. The article tries to illustrate the theory and feasibility of this treatment technology by conducting a series of experiments. It turned out that the removal rate of COD reached up to 32.88%， and Chromaticity Color had a marked decline， after two-hour micro-electrolysis process and then the addition of 6‰ hydrogen peroxide. According to calculation in this essay， the overall cost of all the needed materials and reagents is 31.43 yuan/m3.
Key words： Iron-carbon micro-electrolysis-Fenton oxidation process； Pre-treatment of landfill leachate； Sewage treatment
垃圾渗滤液是城市生活垃圾填埋过程中产生的高浓度废水[1] 。近年来，伴随着广州市城市垃圾量以成倍的速度增长，兴丰填埋场垃圾渗滤液的体量也不断与日俱增，已远远超出了其最大处理能力。经政府相关职能部门协调后，每天约有3000m3的垃圾渗滤液外运至中心城区污水处理厂及周边工业污水处理厂作应急处理，但渗滤液掺入比例过高时，会导致活性污泥沉淀性能变差，污水厂出水COD、SS、TN等超标，甚至生化系统都将不能正常运行。为此，本文拟在贴近实际工况的基础上，通过开展垃圾渗滤液预处理的研究，获取一定条件下垃圾渗滤液的处理效果数据及相关参数，以便开展垃圾渗滤液预处理工程的下一步工作。
铁碳微电解技术是采用铁碳填料，利用填料中碳化铁与纯铁之间产生0.9V～1.7V的电位差，进行微电解氧化，在氧化后，再投加一定浓度的双氧水（H2O2）对渗滤液进行强化氧化。由于铁碳填料在微电解氧化反应下产生亚铁离子（Fe2+），使后续芬顿氧化过程（Fe2++H2O2）省去投加亚铁离子的药剂成本，具有一定的成本优势，同时起到强化氧化作用。反应过程中产生的·OH-可去除部分氨氮，以及氧化大多数的有机物，还可将大分子有机物氧化成小分子有机物，大幅度降低废水COD和色度，同时还可使苯类等难分解有机物开环断链，提高污水可生化性，是一种处理高浓度废水的有效方法[2]。
1 材料与方法
1.1 试验方法
考虑到盐酸、硫酸属于易制毒危险化学品，在实际工程中购买和管理难度较大，不利于开展应急项目，因此基于不調整pH值，在铁碳比为1：1，固液比为1：3，曝气量为50L/h的条件下，首先进行2h的铁碳微电解，然后再采用4‰及6‰浓度的双氧水分别强化处理2h，通过平行样检测其对垃圾渗滤液COD和氨氮的处理效果。
1.2 分析方法
本试验的水质分析方法采用国家环境保护总局编制的《水与废水监测分析方法（第四版）》中规定的方法进行，主要监测指标及方法：COD，重铬酸钾法；NH3-N，纳氏试剂光度法[3]。
1.3 试验材料与设备
垃圾渗滤液：来自广州兴丰垃圾填埋场（2016年5-9月），水样外观呈黑色、恶臭，COD为6000 ～10000 mg/L，氨氮浓度高达2500～3500 mg/L，pH为6～9。
其他材料：铁碳微电解填料、工业级双氧水。
主要仪器设备：电子分析天平、曝气装置、玻璃棒、pH计等。
2 结果与讨论
试验现场样品显示：原水为深灰色浑浊液，出水颜色变为橙黄色，有一定的污泥量产生。结果如图1所示。
根据处理前后样品检出的COD值，可以看出，垃圾渗滤液经微电解处理2h后，在6‰浓度双氧水条件下芬顿氧化2h，COD由6438mg/L降为4321mg/L，去除率可达到32.88%。详见表1。
根据试验结果，该技术对COD的去除率可达32.88%，对氨氮（NH4+）的去除效果最高为5.03%。
3 成本分析
本次铁碳微电解-Fenton氧化法小试试验成本包括材料、药剂等费用，不包括项目设备投资折旧、人工及污泥处理处置费用等。经计算，垃圾渗滤液的直接成本为31.43元/m3，详见表2。
4 结语
（1）铁碳填料催化微电解技术[4]作为高浓度废水处理技术之一，微电解处理2h后，在6‰浓度双氧水条件下，其对COD的去除率为32.88%，对氨氮去除效果则为5.03%。COD去除效果和色度下降明显。
（2）通过小试测算铁碳材料及药剂费为31.43元/m3。
（3）小试试验结果显示，铁碳微电解-Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液下一阶段的研究方向在于提高氨氮去除率以及减少污泥产量。
参考文献
[1]吴莉娜，涂楠楠，程继坤等.垃圾渗滤液水质特性和处理技术研究[J].科学技术与工程，2014，（31）：136-143.
[2]张帅，赵志伟，彭伟等.铁碳微电解技术在水处理中的应用[J].化学与生物工程，2016，33（12）：14-18.
[3]国家环境保护总局，《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.100.
[4]卜琳. 垃圾渗滤液溶解性有机物在生化—物化处理中的降解规律[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.
收稿日期：2018-04-09
作者简介：熊春晖（1984-），男，工程硕士，给水排水工程师，研究方向为生活污水、垃圾渗滤液处理。
关键词：铁碳微电解-Fenton氧化法；垃圾渗滤液预处理；污水处理厂
中图分类号：X131.2 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0119-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.070
Abstract： This essay is an introduction about the current treatment capacity of landfill leachate in Guangzhou Xingfeng Sanitary Landfill， which mainly adopt the iron-carbon micro-electrolysis combining the Fenton oxidation process. The article tries to illustrate the theory and feasibility of this treatment technology by conducting a series of experiments. It turned out that the removal rate of COD reached up to 32.88%， and Chromaticity Color had a marked decline， after two-hour micro-electrolysis process and then the addition of 6‰ hydrogen peroxide. According to calculation in this essay， the overall cost of all the needed materials and reagents is 31.43 yuan/m3.
Key words： Iron-carbon micro-electrolysis-Fenton oxidation process； Pre-treatment of landfill leachate； Sewage treatment
垃圾渗滤液是城市生活垃圾填埋过程中产生的高浓度废水[1] 。近年来，伴随着广州市城市垃圾量以成倍的速度增长，兴丰填埋场垃圾渗滤液的体量也不断与日俱增，已远远超出了其最大处理能力。经政府相关职能部门协调后，每天约有3000m3的垃圾渗滤液外运至中心城区污水处理厂及周边工业污水处理厂作应急处理，但渗滤液掺入比例过高时，会导致活性污泥沉淀性能变差，污水厂出水COD、SS、TN等超标，甚至生化系统都将不能正常运行。为此，本文拟在贴近实际工况的基础上，通过开展垃圾渗滤液预处理的研究，获取一定条件下垃圾渗滤液的处理效果数据及相关参数，以便开展垃圾渗滤液预处理工程的下一步工作。
铁碳微电解技术是采用铁碳填料，利用填料中碳化铁与纯铁之间产生0.9V～1.7V的电位差，进行微电解氧化，在氧化后，再投加一定浓度的双氧水（H2O2）对渗滤液进行强化氧化。由于铁碳填料在微电解氧化反应下产生亚铁离子（Fe2+），使后续芬顿氧化过程（Fe2++H2O2）省去投加亚铁离子的药剂成本，具有一定的成本优势，同时起到强化氧化作用。反应过程中产生的·OH-可去除部分氨氮，以及氧化大多数的有机物，还可将大分子有机物氧化成小分子有机物，大幅度降低废水COD和色度，同时还可使苯类等难分解有机物开环断链，提高污水可生化性，是一种处理高浓度废水的有效方法[2]。
1 材料与方法
1.1 试验方法
考虑到盐酸、硫酸属于易制毒危险化学品，在实际工程中购买和管理难度较大，不利于开展应急项目，因此基于不調整pH值，在铁碳比为1：1，固液比为1：3，曝气量为50L/h的条件下，首先进行2h的铁碳微电解，然后再采用4‰及6‰浓度的双氧水分别强化处理2h，通过平行样检测其对垃圾渗滤液COD和氨氮的处理效果。
1.2 分析方法
本试验的水质分析方法采用国家环境保护总局编制的《水与废水监测分析方法（第四版）》中规定的方法进行，主要监测指标及方法：COD，重铬酸钾法；NH3-N，纳氏试剂光度法[3]。
1.3 试验材料与设备
垃圾渗滤液：来自广州兴丰垃圾填埋场（2016年5-9月），水样外观呈黑色、恶臭，COD为6000 ～10000 mg/L，氨氮浓度高达2500～3500 mg/L，pH为6～9。
其他材料：铁碳微电解填料、工业级双氧水。
主要仪器设备：电子分析天平、曝气装置、玻璃棒、pH计等。
2 结果与讨论
试验现场样品显示：原水为深灰色浑浊液，出水颜色变为橙黄色，有一定的污泥量产生。结果如图1所示。
根据处理前后样品检出的COD值，可以看出，垃圾渗滤液经微电解处理2h后，在6‰浓度双氧水条件下芬顿氧化2h，COD由6438mg/L降为4321mg/L，去除率可达到32.88%。详见表1。
根据试验结果，该技术对COD的去除率可达32.88%，对氨氮（NH4+）的去除效果最高为5.03%。
3 成本分析
本次铁碳微电解-Fenton氧化法小试试验成本包括材料、药剂等费用，不包括项目设备投资折旧、人工及污泥处理处置费用等。经计算，垃圾渗滤液的直接成本为31.43元/m3，详见表2。
4 结语
（1）铁碳填料催化微电解技术[4]作为高浓度废水处理技术之一，微电解处理2h后，在6‰浓度双氧水条件下，其对COD的去除率为32.88%，对氨氮去除效果则为5.03%。COD去除效果和色度下降明显。
（2）通过小试测算铁碳材料及药剂费为31.43元/m3。
（3）小试试验结果显示，铁碳微电解-Fenton氧化法预处理垃圾渗滤液下一阶段的研究方向在于提高氨氮去除率以及减少污泥产量。
参考文献
[1]吴莉娜，涂楠楠，程继坤等.垃圾渗滤液水质特性和处理技术研究[J].科学技术与工程，2014，（31）：136-143.
[2]张帅，赵志伟，彭伟等.铁碳微电解技术在水处理中的应用[J].化学与生物工程，2016，33（12）：14-18.
[3]国家环境保护总局，《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法（第四版）[M].北京：中国环境科学出版社，2002.100.
[4]卜琳. 垃圾渗滤液溶解性有机物在生化—物化处理中的降解规律[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.
收稿日期：2018-04-09
作者简介：熊春晖（1984-），男，工程硕士，给水排水工程师，研究方向为生活污水、垃圾渗滤液处理。
