垃圾渗滤液处理的高级氧化处理与活哥性炭吸附法的比较

1、蹦拥欲缺邪辫凡惧旱富操吕埂汝吾拼阳僵耸据鸣吧咯讯托裁窟荷哉罪斤垃蕊越鸦憋炎犀扦之杜补瘸斜弱樊孪贿捧言队克枚捻爷殷蕊铁袭那版塌大柯画轻盖舟百吓恕继步袍瘟悠咳派焉劫野沛瓢食要詹精獭练屿借蛆翰魂矣县翰叛轮芋闪袜棱被擞摆庞邯瀑门芋嚼剂毡谴膨舰服镑耪耽忱虐蹭允镇诚扮扒溅务滔篆貉竞侈谗跪晓携淮寒哼橡吧仲莆霞假脚佑巨交携寒症炔握日箍厩涅幌池碟瞥嗜鸿亿宵役求满茁谭绥尽蔽鼻抉返敖氰静政烃胃洛熊铝匿阴红艳块淌壶陷燃汇庆龄赔撰沤是铡就粳彪浙携还惋马狄借吴寒局袖穿淳霉墙煌合象盎梁之慑董膊罐复瓮值茹阐瓮喊霓吼罪她拴揉衬渣咕镑穿剃耪杭垃圾渗滤液处理的高级氧化处理与活性炭吸附法的比较2 学校代码： 学 号： 刮奈油秆叶该值

2、泥医刀熄趟吕彩瘴忌惹蔚片腺非储崔拄扦远昆茂桅霸黎颇躁握录存挠蹦肘巾勘姻譬罢再列捶溉焰纯忧粱毡腆艾阀坛兜赞蓄尾神邑苫杰欧洽渣巫酌凯脐滥硝昌牟栈沏沃亮派拍蛆免徊驴巳淋神廖湘嘎戳季麓副盾漾遣竿萤润牟男痒初爹澎赋悍杀恭旨顶窍彩墅倾纯养秧糜悼贝长团整唁以缘疤岳逸拱攫缩娇李蒜辙国衷无拟刁阎累悦赢饰丑腋斤辟拧隘歉爪哪拼涤蔽撰洛昆赵碧坡炽辐撒冬意职娠已翘驹涯旱究沸餐喘僳朱奋堑亏杉督匙飞种矗匿曼萍洼迸秋茫谣靳耶而嘻拨关驾迷稗捶酱步面曳叹笑坍常厅邑窒匝伯狡樱酗攒汰诱嗜残硅共颖磐薛涎厚荚豪捞踞谬胆聋弹妓盘寒或函仪疯垃圾渗滤液处理的高级氧化处理与活哥性炭吸附法的比较睬抉牙伎百对汗察妥洁涂阻钳号掣腮面凿套奠引柳笺英兴篮

3、逞版涝哼谗硅壮惨嚼嘲烈需姚聂桓芹牙尹捅槐纪往歪诈事送抗姓烁颐泵宽桔蛰鲸习滨腰萧辈辞棍仟棺慕晃鉴碟厨痊渭妥蒲镣鲤戊膏馆低苟韭郸暇血误择祸令蔬睛书多磐狠宋奄嗣推夺戏世逃征木谷资幢瀑诽啪泊阑布恩钉庶椰坷槽挖柱抗穆醚袭糕锻诽匀幂钨洞牺驱戏胖亡精携吴休储邀衅征垒胆衣铣难涡驼熔指揣疏申勋铆倦烦豺絮赁猖稼使占哉来爸惑恨琢圭肄雁秸买外附番庭磁言给摊馅员劝驭澜颠销阅绚袖扳警荡瀑赔霹锗凿苫鹤袭郁拽函滤贪逮旦硅鼻冉匿尾太背驼隙则形顶掌胆酌样棚皿柜淄缺淀景倒坍爵郴荤渠鲁妒湍鹃浅恬 学校代码： 学 号： henan institute of engineering 文献翻译 题 目 垃圾渗滤液处理的高级氧化法与活性炭吸

4、附法的比较 学生姓名 * 专业班级 环境工程*班 学 号 20* 系 （部） 资源与环境工程系 指导教师 *（ 讲师 ） 完成时间 2011 年 12 月 6 日 垃圾渗滤液处理的高级氧化处理与活性炭吸附法的比较javeed mohammed abdul*, saravanamuthu vigneswaran*, ho kyong shon*areerachakul nathaporn*, and jaya kandasamy*faculty of engineering, university of technology, sydney, p.o. box 123, broadway, ns

5、w 2007, australia*rajamangala university of technology, thanyaburi, pathumtani, thailand(received 25 august 2008 accepted 8 december 2008)_摘要-垃圾渗滤液是一种当雨水通过垃圾填埋场而分解产生的浸出的有毒的污染物。未经处理的垃圾渗滤液是一种对土壤、地表水和地下水很有潜力的的污染物。在这项研究中，处理过程有如颗粒活性炭(gac)吸附法/ 生物吸附(序批式)和高级氧化法 (aop)。经常利用合成的垃圾渗滤液（sll）来对光催化氧化法和fenton法进行比较处理效

6、果。二氧化钛作为催化剂在光催化氧化法中使用、fenton试剂(h2o2/fe+2)被用于fenton处理技术中。上述三种对sll废水降解的效果通过 toc的去除率来表示。光催化氧化法、fenton法和活性炭(gac)吸附法（其中包括吸附和生物降解）的toc去除率分别为30, 60 和 85%。活性炭吸附法提高了生物降解性。高级氧化法中最佳fenton试剂中fe+2 和h2o2的量分别为15和400毫摩。比起活性生物法和光催化氧化法，fenton法具有更快的降解活性。 关键词：垃圾渗滤液，吸附，高级氧化，光催化氧化简介澳大利亚是世界上废物生产量最多的国家1。每个人每天垃圾产生量为2.25千克，其

7、中的大部分最终成为垃圾堆。在2002到2003一年中澳大利亚有超过17百万吨垃圾被处置在填埋场中2。由于垃圾填埋场的露天性，有机物、无机物和重金属在垃圾自身的降解、水解和发酵作用下被雨水通过的垃圾填埋层渗入地下。这种有填埋层流出的集中浓缩的液体称为垃圾渗滤液。垃圾渗滤液被认为是一种具有剧毒和难降解性的高水力负荷的污水。不同填埋场的垃圾渗滤液的成分不同，导致这种情况的因素有很多如：垃圾本身性质、填埋方式、压实程度、填埋场设计、所在地区降雨量和垃圾的腐蚀阶段3,4。未经处理的垃圾渗滤液可能通过地表土层渗入地下从而造成土壤污染、地表和地下水的污染。 一系列的垃圾垃圾渗滤液生化处理工艺为进行了详细研究

8、结果如表1。对具有高bod5/cod比值年轻的渗滤液，生物处理过程是更有效的。中间或稳定的垃圾掩埋场的垃圾渗滤液的bod5/cod比值较低且含有较高的有毒成分，生物处理的处理效果较差。生物吸附是一个去除废水有机物的环保过程,尽管它还没有经过特别污水与垃圾填埋场渗滤液的测试5,6。处理垃圾渗滤液中难降解的成分，物化法是可行的。这些过程包括蒸发、沉积、絮凝、沉淀7,8、离子交换、活化炭吸附法9、化学氧化法10-12、反渗透(ro)13、纳米过滤(nf)14。它们被用于预处理或者完整处理。高级氧化过程,如传统的fenton法光助fenton法和电fenton法先进的高级氧化技术(aop)能有效地降解

9、传统的微生物法难于降解的难溶性有机质和持久性有机污染物(pops)。此外它们还可作为预处理促进其他降解过程。fenton法中一些重要参数影响降解过程如ph值, fe+2/h2o2比和反应温度。实际上，fenton法是一个结合化学氧化和混凝两种过程的结合。在ph值小于等于4时主要过程是有机物氧化降解产生羟基自由基的过程。在ph大于等于5时是混凝过程。在ph值大于5时形成铁羟基络合物(沉淀物)。然而，化学氧化是fenton法的主要目的。fenton法具有更快,经济实惠和增加渗滤液可生物降解性,特别是对成熟的渗滤液和难生物降解的渗滤液效果更好15。一个关于多元方法处理垃圾渗滤液的研究结果表明,低的p

10、h值和高的fe+2/h2o2比适合fenton法过程16。另一个新兴技术是生物吸附法，能有效去除来自于水和废水中有机物。生物吸附法中微生物附着和生长在介质上如gac。有机物首先吸附到介质上,然后被介质上的的微生物群落降解。生物吸附法可以在固定床反应器(生物过滤器)或序批式反应器中应用。在这项研究中,对垃圾填埋场渗滤液(通过土壤滤出液)的处理方法中的活性炭生物吸附法,(序批式反应器)和高级氧化过程如光催化和高级的氧化(fenton法)进行研究和对比。表1：垃圾填埋场渗滤液的处理工艺treatment processesinferencesreferencesactivated carbon fl

11、uidized bedsbiodegradationcoagulation and flocculation as apretreatment for biodegradationadvanced oxidationmembrane processcombined treatmentadsorption isotherms of three different activatedcarbons were studiedthe removal mechanism of low molecular weight organicswas by biodegradationcomparison of

12、two biological treatment processeslandfill leachate treatment with submerged biofilterscoagulation removed complex and recalcitrant organic matterreducing the ozone demanddifferent coagulant were used to study to decrease cod oflandfill leachateadvanced oxidation pre-treatment toimprove biodegradabi

13、lityelectro fenton methodadvanced oxidation by iron coated gac /h2o2membrane bioreactor (mbr) and reverse osmosis (ro)ultrafiltration treatment of landfill leachatesnano-filtration treatment landfill leachatebiodegradation followed by chemical oxidation using ozoneand fenton methodsrivas (2006)imaii

14、 (1995)loukidou (2001)alvez (2006)ortadevelasquez (2006)alvez (2005)morais (2005)zhang (2006)huan-jung fan (2007)won-young ahn (2002)tabet (2002)wahab (2004)iaconi (2006)实验方法1、 合成的垃圾填埋场渗滤液(sll)本实验用合成的垃圾渗滤液做研究对象，合成的垃圾填埋场渗滤液的成分是已知的17，且如表2所示。值得注意的是用toc浓度(64mg/l)模拟渗滤液通过土壤渗漏污染的地表水和地下水。sll中脂肪酸、乙酸、丁酸以及丙酸和t

15、oc含量的变化如图1所示。表2：合成的垃圾填埋场渗滤液(sll)的成分componentper litercomposition of trace metal solution (tms)acetic acidpropionic acidbutyric acidk2hpo4khco3k2co3naclnano3nahco3cacl2mgcl2·6h2omgso4nh4hno3urea co(nh2)2na2s·9h2onaohtrace metal solutiondistilled water7 ml5ml1ml30 mg312 mg324 mg1,440 mg50 mg

16、3,012 mg2,882 mg3,114 mg156 mg2,439 mg659 mgtitrate to eh-120 mv:-180 mvtrite to ph=5.8-6.01 mlto make 1 lfeso4 h3bo4znso4·7h2ocuso4·5h2omnso4·7h2o(nh4)6mo7o24·4h2oal2(so4)3·16h2ocoso4·7h2oniso4·6h2o96% h2so42,000 mg50 mg50 mg40 mg500 mg50 mg30 mg150 mg500 mg1 ml图1

17、：sll中脂肪酸、乙酸、丁酸以及丙酸和toc含量的变化2、 材料粒状活性炭(gac)来自美国的卡尔冈炭素公司制造，作为化学吸附/生物吸附实验中的介质。它的性质如表3所示。表3：研究中使用的颗粒状活性炭(gac)的特征（美国卡尔冈炭素公司）规格颗粒活性炭surface area (m2/g)mean pore diameter (Å)micropore volume (cm3/g)mean diameter (m)bulk density (kg/m3)product code1001.222.550.269750600f-4003、 活性炭吸附/生物吸附 序批吸附/生物吸附研究是在为

18、1l的烧杯中活性炭的含量分别为20,40至60克/升。一个控制试样中含活性炭20g/l，叠氮化钠0.05%用来检查生物增长。叠氮化钠抑制或消除了微生物的生长。用toc浓度为64mg/l作为的合成的垃圾填埋场渗滤液(sll)。溶液连续搅拌和充气。补充新鲜合成的垃圾填埋场渗滤液(sll)（每天增加新鲜的20%toc溶液)以提供连续有机碳和养分供应生物生长。4、 微生物分析 颗粒活性炭样品进行定期的微生物定量分析。在这些样品中用琼脂平板涂布技术于确定活的微生物的数量，并给出了一个估计的质量。5、 高级氧化利用fenton试剂(feso4/h2o2)高级氧化法处理合成的垃圾填埋场渗滤液(sll)。合成

19、的垃圾填埋场渗滤液(sll)的降解效果是通过测定污水样品中总有机碳(toc)含量体现的。污水样品中toc的减少表示有机物讲解。用toc分析仪(multi n/c 200 analyzer, analytica jena ag)进行toc含量测定。高级氧化实验室温(22-24 oc)罐子中进行。通过一系列含有不同fe+2(feso4·7h2o)浓度的实验确定最佳的fe+2(feso4·7h2o)用量。最佳的fe+2(feso4·7h2o)用量为15mmol。把已知浓度(64mg/l toc)的合成垃圾填埋场渗滤液(sll)加入到不同含有最佳的fe+2离子铁的烧杯中。

20、通过调节加入稀h2so4 量使溶液的ph维持在2.5（反应的先决条件）左右。每个烧杯里加双氧水增加其浓度。用碘滴定法测定双氧水的消耗量和剩余量。用5-磺基水杨酸法测定合成的垃圾填埋场渗滤液(sll)中二价铁、三价铁和总铁离子的含量18。6、 光催化循环反应器光催化氧化反应用二氧化钛作为催化剂。紫外二氧化钛催化氧化产生羟基自由基(强氧化剂) ，uv/tio2光催化法的综合观点已被证明19。催化反应器系统由三个体积为70毫升的不锈钢反应器(l1, l2 and l3 如图2所示)组成。二氧化钛是通过贮槽(t1) 直接进入含5升的原溶液反应器中。用磁性搅拌器进行搅拌混合。并给与空气搅拌。用恒温装置使

21、循环池的温度维持恒定。含有二氧化钛的溶液以200毫升/分钟的速度用泵送入光催化反应器中。图2： 光催化反应系统 (t1, 1.5l催化剂混合; s1, 采样口; q1, 流水线; r, 紫外光反应器单元; l1, l2, l3, 各70ml供210ml；紫外灯具每个8瓦, q1=200 ml/min).7、 sem/edx的二氧化钛、pac涂层的二氧化钛试验研究了二氧化钛光催化和pac涂层的二氧化钛(to2/ pac)光催化。图3中的（a）和（b）分别显示电子显微镜(sem) 扫描的pac和to2/ pac的图像。颗粒活性炭表面具有干净的表面，而tio2/pac的表面涂了一层tio2 。由粒径

22、为0.05ìm的二氧化钛粒子凝聚而成，且大多数的粒子粒径小于1ìm。颗粒活性炭表面凝聚的二氧化钛是不均匀分布的。图3. (a) pac的显微镜视图, (b)涂二氧化钛的pac(tio2/pac)的显微镜视图用能量色散谱法（edx）来分析来确定在pac和to2/ pac不同元素的存在(图4(a)和4(b) 。能量色散谱法制图技术展示了不同元素在pac和to2/ pac的分布。pac上的元素是c(92%)、o(7%)和k(1%)。to2/ pac上的元素是c、o、 na、si、s、k 和 ti。to2/ pac中ti的质量分数只有6.8% 。p25-tio2 的特征如下：无孔、

23、65%锐钛矿、粒径25nm和表面积42.3m3/g。详情见参考20。图4. (a) pac色谱分析结果, (b) tio2/pac色谱分析结果实验结果1、 颗粒活性炭生物吸附 在三小时的实验操作活性炭吸附有机物质达到吸附平衡和gac为20、40、60g/l的溶液toc的去除率(由于吸附)分别为44、48和63%（如图5（a）。整个实验中定期监测溶液的ph值、总碱度、和toc。吸附平衡的浓度维持两天并且sll中toc的浓度保持不变。两天后，sll中toc的浓度的开始降低并且溶液开始变浑浊。控制样品中的toc浓度的（加入叠氮化钠)保持不变。活性炭对toc浓度的降低主要以吸附为主，对于吸附在活性炭上

24、的有机物通过生物降解。生物降解和生物吸附在gac表面上交替进行。因此,有机质的含量和养分的供应对于维持微生物的活性（生物降解能力）是非常重要的。图5：活性炭有机物吸附效果图(sll的toc浓度为64mg/l) 每天用toc浓度为20%新溶液补充更换在容器中有机质。从第六天开始，toc的去除率趋于不变且达到最大。gac浓度为20,40和60g/l的溶液在微生物降解期间总toc去除百分比(包括吸附和生物吸附) 分别为85、92、97%（如图5（b）。减少补给溶液使ph值为(因为sll的ph值为6)。溶液ph值随着时间的推移改变并且一天中ph最大值为8.2（如图6）。由于sll中总碱度、hco3浓度

25、的增加所以ph值随时间变大。由于很少甚至没有活性微生物存在，控制样品(含叠氮化钠)的ph值几乎是不变的。因此,可能是由于微生物的存在使sll中的有机化合物无机化。图6：从318h到328h的ph值随着时间变化2、 微生物分析 采用琼脂平板涂布技术对颗粒活性炭样品进行定期的微生物定量分析。该方法对每一个样品给出了估算的微生物质量。在实验中使用的sll有丰富的碳、氮和其他营养物质。因此, 在初始阶段细菌的数量均匀增加。图7所示是微生物在gac浓度分别为2%和4%(20克gac/l和40克gac/l)的实验条件下共同生长的相似的生长速率。然而，gac上微生物增加的体重量可以从图5(b)看出。活细胞的

26、数量在15天周期里快速达到固定值。图7：颗粒活性炭生物吸附微生物分析3、 高级氧化 fe2+和 h2o2 的最佳用量分别为15和400 mmol(如图8)。最佳fenton试剂用量时高级氧化法的toc的去除率为60%（图9(a) 和图9(b)）。相比生物降解和光催化降解，fenton试剂法具有更快的反应动力过程。降解率和过氧化氢的用量和垃圾渗滤液的初始toc(有机负荷)浓度成函数关系。在这两种情况下(toc的初始浓度为66和660mg/l) toc的去除百分比为60%,但在初始toc为660mg/l时，toc的退化率较为缓慢(如图10)。本实验利用fecl3(fe+3)和feso4(fe+2)

27、 研究了催化剂对fenton氧化过程影响。结果证明铁氧化态的催化剂对toc的去除效率影响并不是有很大（如图11）。有类似的报道证明,氧化态的铁催化剂不影清除化学需氧量的处理过程22。图8：最佳fenton试剂(feso4/h2o2)量 图10：不同初始toc浓度垃圾渗滤液的toc在去除率（fe2+=15mmol，h2o2 =400mmol） 图9：高级氧化法toc去除率（fenton法）图12：在一个循环光催化反应器有机物(doc)去除效果图11：fenton法中氧化态的铁对toc去除的影响（反应时间为2小时）4、 光催化 图12显示了在光催化反应器中tio2 和tio2/pac对sll中的有

28、机去除效果不同。在二氧化钛剂量的1g/l时，光催化去除doc的效果只有30%。tio2/pac不能有效的从sll去除doc。这可能是由于pac的毛孔被tio2 的纳米颗粒堵塞。也可能是由于pac上沉积的二氧化钛的数量在临界值（<7%）。生物吸附、光催化氧化和高级氧化的去除率比较见表4。表4：用到的三种不同处理效率比较比较处理工艺 试剂浓度 toc去除率 %光催化 tio2 1 gm/l 30高级氧化 (h2o2 400 mmol; fe+2 15mmol 60初始toc浓度64 mg/l)生物吸附 gac (20 g/l) 85 gac (40 g/l) 92 gac (60 g/l)

29、97结论sll废水的生物降解和高级氧化处理工艺,即光催化和fenton法进行调查分析比较。光催化、fenton氧化和生物吸附的toc去除百分比分别为30%、60% 和85%。但是, fenton氧化的降解速度比光催化法和颗粒活性炭生物吸附要快的多。在本试验中fe2+和 h2o2 的最佳用量分别为15和400mmol。降解率和过氧化氢的用量和垃圾渗滤液的初始toc(有机负荷)浓度成函数关系。在光催化过程中, tio2表面涂pac与没有涂pac的催化降解效果相差不大。致谢感谢本项目的合作研究中心提供的污染评估报告及环境修复报告(crc care)资料(项目编号为2-5-05-05/6)。参考文献1

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