芬顿高级氧化工艺在垃圾渗滤液处理中的应用
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作者:吴俊业
摘要：本文对垃圾渗滤液水质情况进行研究，明确了垃圾渗滤液工艺相关情况、芬顿高级氧化工艺的操作原理，并对渗滤液芬顿氧化工艺流程、各项参数加以分析，旨在合理运用芬顿高级氧化工艺于垃圾渗滤液处理中，充分发挥出这一工艺的最大作用。
关键词：芬顿高级氧化工艺;垃圾渗滤液;处理情况
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）08-0-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.061
Application of fenton advanced oxidation process in landfill leachate treatment
Wu Junye
（Fujian Weidong Environmental Protection Co.， Ltd.， Longyan Fujian 364000，China）
Abstract： This paper studies the water quality of landfill leachate， clarifies the process of landfill leachate process， the operation principle of Fenton advanced oxidation process， and analyzes the process and parameters of leachate Fenton oxidation process. Fenton’s advanced oxidation process maximizes the benefits of this process in landfill leachate treatment.
Key words： Fenton advanced oxidation process; Landfill leachate; Treatment situation
我國垃圾渗滤液的成分多且复杂，通过常规方法处理的效果并不理想。因此，本文采用了芬顿高级氧化工艺对垃圾渗滤液进行处理，该工艺能将大分子污染物、难降解污染物转化为小分子、易于降解的物质，提高水质可生化性，从而达到较好的处理效果。
1 垃圾渗滤液水质情况的研究
垃圾渗滤液的性质变化容易受到较多因素的影响，如：垃圾成分因素、填埋场运行时间因素、气候因素、填埋场作业方式因素、作业技术因素等[1]。需要注意的是，垃圾渗滤液的成分复杂，同时水质中的COD浓度、NH3-N浓度、悬浮物浓度等均非常高。各个城市、区域垃圾填埋场渗滤液量、污染物浓度相比较，均存在较大的差异性。同一填埋场的垃圾渗滤液在不同时期也存在较大差别，可生化性低、氨氮高、碳氮低，均为旧填埋渗滤液的主要特征。
2 垃圾渗滤液工艺相关情况
如果缺乏对渗滤液性质变化的正确认知，则会对垃圾渗滤液处理工艺的设计构成直接影响。20世纪90年代，随着垃圾填埋场污染国家排放标准GB16889-1997的出台，开始出现以生化法为主，物化+生化相结合的工艺，但是很多项目只满足了“97标准”的三级纳管排放标准[2]。较多的填埋场经专用管道/槽车外运处理，旨在将渗滤液排入城市污水管网中，由城市二级污水处理厂进行处理。2008年，《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889-2008）颁布后，采用传统的物化+生化的处理工艺已经不能完全达到标准的要求，同时标准指出，垃圾填埋场垃圾渗滤液均需自行处理后达标排放，禁止再次排入市政污水处理厂。因此，必须对生化出水进行深度处理，深度处理工艺主要以膜分离工艺和高级氧化技术为主，也包括一些非常规的处理工艺。采用纳滤、反渗透处理工艺，很好地解决了其他很多工艺出水难以达标的缺点，出水水质稳定，系统适应性强，但也存在膜容易污染、清洗频繁、膜平均使用寿命较短、膜浓缩液量较大且难处理、系统总溶解性固体物质和难降解有机物容易富集等缺点。
为解决这些问题，目前有采用高级氧化+曝气生物滤池深度处理工艺替代膜处理工艺。为提高难生物降解有机物的处理效果，运用芬顿高级氧化工艺、臭氧氧化工艺以及光催化氧化工艺等，是非常有必要的。由于芬顿高级氧化法具有易于操作、试剂来源容易、处理效果好等优点，在垃圾渗滤液处理工艺中得到广泛运用。
3 芬顿高级氧化工艺的操作原理
过氧化氢（H2O2） 与二价铁离子（Fe2+）反应生成氧化性极强的羟基自由基（HO·），羟基自由基是一种重要的活性氧，从分子式上看是由氢氧根（OH-）失去一个电子形成。羟基自由基具有极强的得电子能力也就是氧化能力，氧化电位2.8V，是自然界中仅次于氟的氧化剂，能把难生物降解的大分子有机物氧化成可生物降解的小分子有机物，保证生化处理效果，并把部分有机物氧化成二氧化碳和水[3]。同时二价铁离子可以被氧化成3价铁离子（Fe3+），调节pH值后，生成氢氧化铁（Fe（OH）3），有一定的絮凝、网捕作用，经混凝沉淀后达到处理水的目的。
芬顿反应过程：
这种工艺和其他工艺结合在处理制药废水、农药废水及垃圾渗滤液中应用，均可达到较好的处理效果，满足相关排放标准。
4 渗滤液芬顿氧化工艺流程、各项参数的分析
4.1 前端生化系统的应用
前端生化系统，主要由高效厌氧反应池、生化反应池构成，可将大部分有机物、氨氮物去除。污水经厌氧污泥床底流入，直接和污泥接触，通过厌氧微生物分解有机物。生化反应池分成缺氧段、好氧段，利用硝化和反硝化反应去除氨氮和有机物。如果氨氮浓度较高，可适量补充碳源，以提高氨氮的去除率[4] 。
4.2 芬顿氧化深度处理系统的应用 经过前端的厌氧和好氧后，大部分可降解有机物和氨氮得到去除，但还是达不到相关排放要求。难降解有机物，需要通过强制氧化来去除 [5]。芬顿氧化深度处理系统由芬顿氧化、BAF生物滤池构成。采用芬顿氧化深度处理系统，能夠将难降解的有机物转变为可降解的有机物，并且保证废水可生化性，利用BAF生物滤池进一步去除有机物和氨氮，使废水达到排放要求。芬顿高级氧化溶液中的pH、H2O2/的比值和量、反应时间、温度等，均对芬顿氧化构成直接的影响。
（1）pH值：pH一般为3.0左右的条件下，能达到较好的芬顿氧化效果，主要原因是pH过低，很难被还原为，发挥的催化反应，pH过高对HO·生成构成抑制，同时促使溶液中的铁离子形成沉淀，丧失催化方面的能力，针对这些情况，应在氧化处理前，把pH控制在4～5左右。（2）芬顿实际投加量、配比：H2O2增加使羟基自由基随之增加，但H2O2超量，过氧化氢又是·OH捕捉剂，会减少·OH，且对BAF系统产生不良影响[6]。Fe2+投量过高会提高药剂投入量，导致出水色度发生变化，也不利于·OH的产生，经研究表明，该比值和投加量与处理的有机物种类有关，不同有机物最佳的Fe2+投量与过氧化氢投加量是不同的，各项目需要经过小试后在实际运行中加以调整;（3）反应时间：一般情况下，在反应开始阶段，COD的去除率随时间的延长而增大，垃圾渗滤液一般在2～3小时后，COD的去除率接近较大值，而后基本维持稳定;（4）反应温度：温度高一些，有利于提高反应速度，但太高，H2O2容易分解，提高了药剂的耗量，目前，较少有通过加热方式提高水温来提高反应速率的。
5 结语
垃圾渗滤液中存在高浓度的氨氮和不易降解的有机物。氨氮，可经A/O硝化反硝化、BAF去除，但大分子有机物、难降解有机物，通过一般的方法处理，处理效果方面差强人意。针对这一情况，本研究采用了芬顿高级氧化工艺处理垃圾渗滤液，去除有机污染物的同时也提高了废水生化性，建议在垃圾渗滤液处理中应用这一工艺。
参考文献
[1]刘占孟，徐礼春，赵杰峰等.新型高级氧化技术处理垃圾渗滤液的研究进展[J].水处理技术，2018（1）：7-12.
[2]唐国卿.臭氧高级氧化应用于垃圾渗滤液NF浓缩液工程中总氮的去除的案例[J].环境与发展，2017，29（10）：79-80.
[3]李晓艳，苏现伐，皮运清等.US/Oxone/Co^2+氧化工艺处理垃圾渗滤液的研究[J].河南师范大学学报（自然版），2017（45）：33.
[4]胡兆吉，孙洋，陈建新等.UV/O3高级氧化工艺深度处理垃圾渗滤液的研究[J].工业水处理，2017，37（11）：47-50.
[5]赵雷，张栋.臭氧高级氧化技术在垃圾渗滤液领域的应用研究[J].再生资源与循环经济，2017，10（7）：40-43.
[6]郭若男，白倩倩，翦英豪等.基于·OH和·SO4-～-高级氧化技术处理垃圾渗滤液的研究进展[J].山东化工，2017，46（19）：67-68.
收稿日期：2019-03-22
作者简介：吴俊业（1976-），男，汉族，本科学历，工程师，研究方向为环保工艺设计。
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