化学与环境工程专业-垃圾渗滤液的预处理研究本科毕业论文.doc

目 录
1．前言 1
1．1垃圾渗滤液简介 1
1．2垃圾渗滤液预处理技术的研究现状 4
1．3垃圾渗滤液预处理技术的研究动向 8
1．4本论文研究的主要内容、目的和意义 8
2．材料与方法 9
2．1试验材料与仪器 9
2．2试验设计 10
3．结果与分析 11
3．1微波法预处理垃圾渗滤液 11
3．2光照/H2O2法预处理垃圾渗滤液 13
3．3光照/ Fenton法预处理垃圾渗滤液 14
3．4光照/ Fenton-微波法预处理垃圾渗滤液 16
4．结论与不足 18
4．1结论 18
4．2不足 19
5．参考文献 20
6．致谢 22

化学与环境工程系学士学位论文

垃圾渗滤液的预处理研究

进入新的世纪，中国的环境问题仍然十分突出，已严重地制约我国的经济发展和人民生活水平的提高。其中有毒有机物对环境的污染非常严重，这类污染物具有排放量大、污染面广和难以生物降解等特点。对它们的污染控制一直是环保工作者努力探索的课题，尽管已研究和开发了一系列工艺来处理这些有毒有机污染物，但从总体上来说这些处理工艺还不十分令人满意，不能有效地将这些有毒有机污染物彻底无害化。
垃圾渗滤液就是其中难以解决的一大难题。
1．1垃圾渗滤液简介
1.1.1垃圾渗滤液的产生
随着经济的发展和城市规模的扩大，固体废物的产量与日俱增。由固体废物造成的环境污染问题日益严重。控制固体废物的污染已经成为全球亟待解决的重大问题之一。
城市垃圾是指城市居民在日常生活中所抛弃的家庭垃圾、商业垃圾、道路扫除物及部分建筑垃圾。其量取决于城市发展规模、人口的增长速度及居民的生活水平与习惯等[1]。
随着城市经济的发展和居民生活水平的提高，垃圾的产量逐年增加，同水源污染、大气质量恶化一样，垃圾的处置也是人类所面临的主要问题，垃圾的随意堆放不仅占用大量良田、污染土壤与水流，而且破坏市容环境卫生。因此，垃圾的无害化处理也就迫在眉睫[2]。
城市垃圾须经无害化处理。其处理的方法一般有卫生填埋、焚烧和堆肥等。其中以卫生填埋最为普遍，并且将在今后继续得到广泛应用。垃圾卫生填埋是指采用合理的技术措施，将垃圾分层填入经防渗处理的场地，层层覆土压实，使垃圾在一定的物理化学和生物的条件下发生转化，有机物得到降解，最终使垃圾实现稳定化和无害化。
在垃圾的卫生填埋过程中，由于降水和微生物分解等作用，将产生一种成分复杂的高浓度废水——垃圾渗滤液，它成为垃圾处理的一种主要二次污染源，其成分中，有机污染物居多，其中有致癌物、致畸物和致突变物等，对人体有很大的危害。为防止其对环境造成危害，必须对其采取措施以控制。
从20世纪60年代后期起，美国及其他一些国家相继制定了法律、法规，逐渐发展形成了卫生填埋技术和安全土地填埋技术[3]。目前，美国填埋处置的垃圾量占总量的60%-70%，日本填埋处置的垃圾量占总量的20%以上[4]。可以断定：卫生填埋仍将是国外广泛采用的处理城市生活垃圾的重要方法。
而我国作为一个发展中国家，无论是从技术经济的角度还是从垃圾废物组成的现在来看，卫生填埋都是适合于我国国情的实用垃圾处理技术。近年来，我国已经陆续兴建一批固体废物填埋场，改变了长期以来的无控处置状况，这对解决固体污染控制问题是十分重要的。但是，这些填埋场由于垃圾渗滤液处理不当或处理工艺中存在的问题，造成了二次污染，使垃圾的卫生填埋失去应有的价值和意义[5]。填埋场的污染主要是渗滤液对地下水、地表水的污染以及填埋场气体对大气的污染。目前，国内外尚无十分完善的处理渗滤液的工艺[6]。
垃圾渗滤液的产生来自三方面（大气降水、径流、垃圾中有机物由于微生物的分解作用而形成的水），其中大气降水是其主要来源[6]。垃圾渗滤液的产生受诸多因素的影响，其中包括大气降水、地表径流、垃圾分解过程和地下水渗入等。
1.1.2垃圾渗滤液的水质特征
垃圾渗滤液的性质取决于垃圾成分、填埋时间、气候条件和填埋场设计等多种因素。一般来说具有以下特点[7,8]：
1）水质复杂、危害性大
张兰英等人采用GC-MS-DS联用技术鉴定出垃圾渗滤液中有93种有机化合物，其中22种被列入我国和美国EPA环境优先控制污染物的黑名单。此外，渗滤液中还含有10多种金属和氨氮等，水质成分十分复杂。
2）COD和BOD浓度高
与城市污水相比，渗滤液中COD和BOD浓度极高：CODCr可达90000mg/L，BOD5可达38000mg/L。
3）氨氮含量高
氨氮浓度随填埋时间的延长而升高，最高可达1700mg/L，渗滤液中的氮多以氨氮形式存在，约占TNK 40%-50% 。
4）色度深，有恶臭
5）水质变化大
根据填埋场的年龄，垃圾渗滤液分为两类：一类是填埋时间在5年以下的年轻渗滤液，其特点是BOD5、COD浓度高，可生化性强；另一类是填埋时间在5年以上的年老渗滤液，由于新鲜垃圾逐渐变为陈腐垃圾，其pH值接近中性，COD和BOD5浓度有所降低，BOD5/COD的比值减小，氨氮浓度增加。除填埋时间外，渗滤液水质还受到季节降雨的影响，所以变化规律较难确定。
垃圾渗滤液的水质特征：
l 垃圾本身含有的水分及通过垃圾的雨水溶解了大量的可溶性有机物和无机物。
l 垃圾由于生物、化学和物理作用产生的可溶性生成物。
l 从覆土和周围土壤中进入渗滤液的可溶性物质。
垃圾渗滤液的性质随填埋场的使用年限不同而变化（见表1-1）。这由填埋场的垃圾在稳定化过程中不同阶段的特点而决定的。
表1-1 垃圾渗滤液的性质随填埋场的使用年限不同变化表[1]
使用年限
<5年（年轻）
5-10年（中年）
>10（老年）
BOD5/CODCr
>0.5
0.1-0.5
<0.1
稳定化过程大体分为五个阶段：①最初的调节 ②转化 ③酸性发酵阶段 ④沼气产生 ⑤稳定化。
BOD反映了水中可被微生物分解的有机物总量。BOD值越大，说明水中有机物含量越高。BOD是反映水中有机物含量的最主要水质指标。
COD是指一定条件下，用强氧化剂氧化废水中的有机物质所消耗的氧量。常用氧化剂有重铬酸钾和高锰酸钾。我国规定的废水检验标准采用重铬酸钾作为氧化剂，在H+条件下测定，有时记作CODCr，单位为mg/L。
新近填埋场渗滤液的pH值低，可生化性好，氨氮浓度较低；老年填埋场渗滤液的pH值较高，可生化性较差，氨氮浓度高。
国外的研究表明[9]，由于垃圾填埋场所处的地理环境、垃圾的成分、填埋的时间等复杂因素的影响，各个垃圾填埋场的渗滤液组成是各不相同的。特别由于国内外垃圾的分类、收集等途径的不同，造成国内外渗滤液水质没有一定的可比性。相比较来说，国内垃圾渗滤液的成分更为复杂。城市垃圾渗滤液污染物含量典型值如表1-2。
表1-2 一般垃圾渗滤液的主要成分[10]
项 目
变化范围(mg/L)
项 目
变化范围 (mg/L)
颜色
嗅觉
pH值
总残渣
总硬度
CODCr
BOD5
NH3-N
TP
黄褐色
恶臭
3.7~8.5
2356~35703
3000~10000
1200~45000
200~30000
20~7400
1~70
有机酸
氯化物
Fe
Cu
Ca
Mg
Pb
Cr
Hg
46~24600
189~3262
50~600
0.1~1.43
200~300
50~1500
0.1~2.0
0.01~2.61
0~0.032
1．2垃圾渗滤液预处理技术的研究现状
处理垃圾渗滤液既有与常规废水处理的共性，也有其显著的特性。由于垃圾处理场往往远离城市的污水处理厂，渗滤液的输送将造成较大的经济负担；并且，垃圾渗滤液特有的水质及其变化特点，易对城市污水处理厂造成冲击负荷，甚至破坏城市污水处理厂的正常运行。因而，无论是采用合并处理方案还是单独处理方案，都必须考虑对渗滤液进行初级处理或最终处理。垃圾渗滤液的处理主要有物理化学法和生物法。物理化学法包括活性炭吸附、化学混凝沉淀、密度分离、化学氧化、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等[11]。生物法分为厌氧处理、好氧处理和厌氧好氧组合处理。一般来说，生物法处理设备和运行管理简单、成本低，但是难以适应水质和水量的变化，尤其是当氨氮、COD浓度高时，生物法将受到抑制，对难以降解的有机物则无能为力。是否适用于生物法处理取决于渗滤液可生化性的程度，表1-3列出了评价渗滤液可生化性的参考数据。
表1-3 渗滤液可生化性评价参考数据[12]
BOD5/CODCr
>0.450
0.3-0450
0.2-0.3
<0.2
可生化性
好
较好
较难
不宜
物理化学法则可以在一定程度上弥补生物法的缺陷，但在水处理成本和工艺上尚需进一步优化。垃圾渗滤液腐化味浓，浊度高，COD浓度高，氨氮浓度高，是一种难治理的有机废水。垃圾渗滤液的水质特征决定了其处理工艺和方法应该是物化预处理和生物处理相结合。生物处理为主体，物化处理为预处理或生物处理后的强化处理。若物化预处理阶段能够降低较多的COD，使预处理效果得到强化，能为后续生物处理创造良好的条件，使出水水质达标。目前，垃圾渗滤液的处理多采用预处理—生物处理—后处理的工艺流程，合适的预处理措施可有效地提高渗滤液的可生化性，改善后续工艺的运行环境，从而节约处理费用。为此，对垃圾渗滤液的处理，不仅要考虑工艺方法对渗滤液的处理效果，而且更要考虑该工艺方法对水质、水量变化的适应性。物化法控制条件灵活、调整参数方便可靠，而生物法则对连续变化的渗滤液水质具有较好的适应性，结合两者各自特点，发挥各自所长，物化法和生物处理技术联用将是未来渗滤液处理方式的主流思想。
目前，垃圾渗滤液的治理方法中生化法运用最为广泛。但在实际中采用活性污泥法时遇到了很大困难，原因是填埋场渗滤液含有高有机难降解物质，不利于活性污泥的运行。这就引出一个问题：须对垃圾渗滤液进行预处理，以提高其可生化性，为后续的生物处理创造条件。为此，在短时间内改变渗滤液水质状况，提高它的可生化性，为后续的生物处理提高较好的物质基础就显得非常重要了。
物理化学法预处理垃圾渗滤液中常用的方法有活性炭吸附、化学混凝沉淀、化学氧化等。
1、活性炭吸附法
利用吸附作用进行物质分离已经有很长的历史，常用的吸附剂有活性炭、沸石、粉煤灰及城市垃圾焚烧炉底渣等。在渗滤液处理中，吸附剂主要用于脱除水中难降解的有机物、金属离子和色度等。张兰英等[13]用铝土矿吸附渗滤液，有48.93%的有机物被去除。Fetting等[14]则对用活性炭吸附预处理渗滤液作了研究。活性炭吸附法可以有效地去除渗滤液中的绝大多数有机物，并且适应水量和水质污染负荷的变化，设备简便。但是活性炭吸附过程易受pH值和水温等因素的影响。赵玲等[15]用PAC混凝粉煤灰吸附预处理老龄垃圾渗滤液，当PAC投加量在350mg/L，粉煤灰投加量在8.0g/L时，可将渗滤液中COD的浓度从1987mg/L降到516.2mg/L，COD去除率达74 %，渗滤液颜色由原来的深褐色变成浅灰色，可生化性指数BOD5/CODCr由0.19提高到0.35。于瑞莲等[16]研究了用天然膨润土预处理垃圾渗滤液，结果表明，在用土量20 g/L，pH=7.0，搅拌时间20min，搅拌速度140r/min，静置时间24h的操作条件下，天然膨润土对垃圾渗滤液中COD和色度的去除率分别可达55.4%和52.8%。
2、化学混凝沉淀法
混凝法是化学沉淀法中最重要的一种方法，常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁和聚合氯化铝等。混凝沉降工艺用于城市垃圾填埋场渗滤液的处理，许多研究者都对此进行了深入的研究。程洁红等[17]以重庆城市垃圾填埋场渗滤液为研究对象，采用Fenton法进行催化后，再投加聚合铁进行混凝沉淀处理，结果表明，该法可较大幅度去除废水中的CODCr，为后续生化处理提供条件。一般混凝剂最佳投加量为1-15g/L，沉降受pH值影响较大，CODCr的去除率一般为50%-70%。沈耀良等人[18]采用聚合氯化铝作混凝剂，焦炭作吸附剂，可以有效去除渗滤液中的COD和重金属离子，当聚合氯化铝的用量为400mg/L，焦炭为8-10g/L时，COD去除率为58.9%。徐冰峰等人[19]对用聚铁预处理垃圾渗滤液进行研究，结果表明，采用聚铁对垃圾渗滤液进行二次混凝—沉淀预处理，其渗滤液的浊度去除率达72.67%，CODCr的去除率达64.60%。
3、化学氧化法
氧化法预处理可使带有苯环、羟基、-CO2H及-SO3H等取代基的有机物氧化分解，有效去除COD和NH3-N，减少废水的污染负荷，提高废水的可生化性，有利于后续的生化处理。氧化法有Fenton氧化法、湿式催化氧化法、电解氧化法、臭氧O3氧化法、H2O2氧化法、光化学氧化法、辐射法、电催化氧化法、微波氧化法等。Fenton氧化法中Fenton试剂是Fe2+和H2O2的结合，Fe2+和H2O2反应生成具有高反应活性的羟自由基（·OH），可将降解的有机物氧化，具有反应迅速，温度、压力等条件缓和，且无二次污染等优点。采用Fenton预处理工序能去除污水中约60%的COD，从而减轻后续厌氧工序和好氧工序的生产负荷[20]。用电解氧化技术对垃圾渗滤液进行预处理，具有效果好，费用低和操作方便等优点。电解氧化基本原理可分为两个部分，即直接氧化和间接氧化。杨云军等人[21]采用连续式电解槽对垃圾渗滤液进行预处理研究。在考察了不同的电流密度、进水pH值、Cl-质量浓度等对电解效果的影响，从而确定了最佳操作条件。结果表明，连续式电解法对中等COD质量浓度的垃圾渗滤液（COD质量浓度为2000～10000mg/L）有较好的处理效果，可有效去除废水中的COD，氨氮和重金属，且对难降解的污染物（如苯胺、苯酚等）有良好的去除作用。该法提高了水质的可生化性，强化了后续生化处理，为中试及工业化工程设计应用提供了参考。一些研究者[22-24]利用H2O2预处理垃圾渗滤液，COD的去除率均在80%左右。由此可见H2O2预处理垃圾渗滤液对去除其中的COD十分有效。微波作为电磁波，具有独特的加热方式，微波加热是利用介质的介电损耗而发热，在极短的时间内使介质分子达到极化状态，加剧分子的运动与碰撞。由于电磁能量是以波的形式辐射到介质内部，内外同时加热，所以体系受热均匀。由于微波加热无滞后效应，可大大加快反应速度，缩短反应周期，同时微波具有反应灵敏、加热均匀的特点。微波的这种热效应对废水中有机物的氧化分解具有较大的促进作用。当微波这种高频率的电磁波辐照废水中的有机物时，有机物吸收微波能量，快速升温，并使极性分子处于一种快速振动的状态，从而减弱了分子中化学键的强度，降低了反应的活化能，加速了氧化分解反应的进程[25]。目前，微波技术处理废水中的污染物的方式有两种：一类是静态处理方式，包括先把污染物吸附在吸波材料上再置于微波场中接受辐射使污染物降解和将污染物溶液直接置于微波场中接受辐射，使污染物降解；另一类是动态处理方式，即将污染物溶液动态地连续地送入微波场中，在催化剂或没有催化剂的条件下将污染物降解[26]。宫福强等人[27]通过改变微波功率、进水流量和做空白试验、稳定试验等验证了微波法处理高浓度有机废水的可行性和可靠性。由于我国长久以来对环境保护的漠视，工业、农业以及生活消费所造成的废水、废气、固体废物肆意排放、堆放对环境造成严重污染，生态环境遭到严重破坏，严重影响了人类正常生活。20世纪80年代以来，国家逐渐重视到环境保护的重要性并加大了对环境保护事业的投资。微波技术在环境方面的应用尝试在我国也随即快速发展起来。
微波在污染物治理工程、环境监测与分析、清洁生产与绿色工艺等方面的技术研究取得了可喜的成绩。
1．3垃圾渗滤液预处理技术的研究动向
在垃圾渗滤液预处理的研究中，多侧重于用混凝法和吸附法对其中的NH3-N进行处理的研究，而对用氧化法去除COD提高其生物降解性进行探究的并不多见。
高级氧化工艺（Advanced Oxidation Processes，简称AOPs）是20世纪80年代开始形成的处理有毒污染物技术，它的特点是通过反应产生羟基自由基（·OH），该自由基具有极强的氧化性，通过自由基反应能够将有机污染物有效地分解，甚至彻底地转化为无害无机物，如二氧化碳和水等。由于高级氧化工艺具有氧化性强、操作条件易于控制的优点，因此引起世界各国的重视，并相继开展了该方向的研究与开发工作。
1．4本论文研究的主要内容、目的和意义
本试验运用高级氧化技术中的化学氧化法（H2O2法）、微波法和光照/Fenton法对黄石市西塞垃圾填埋场的垃圾渗滤液进行预处理，以期寻求一种经济、灵活的预处理工艺用于改善垃圾渗滤液的可生化性，使活性污泥法能有效地处理该类废水，并将处理效果相互之间进行了对比比较。虽黄石市西塞垃圾填埋场03年投入运行使用，但由于其中含有工业垃圾成分，使垃圾渗滤液中含有的可溶性的有害物质多，单独使用生物处理效果并不理想。
本文探讨了投加H2O2及使用微波法、光照/Fenton法和光照/Fenton法—微波法后对垃圾渗滤液可生化性的改变，在理论上，可以进一步完善高级氧化工艺的基础研究和垃圾渗滤液预处理的内容；在实践上，为选择垃圾渗滤液预处理工艺提供科学参考。
过氧化氢（H2O2）又称双氧水，是一个经典的化工产品，工业上早在19世纪中叶便已有生产[28]。随着社会需求的增长，尤其是生态环境保护的日益重要，过氧化氢（H2O2）已经成为一种重要的化学品，令人瞩目的是，它已经从试验试剂变成工业试剂，是一种极好的氧化剂，而且是一个绿色氧化剂。
微波在环境化学与工程中的应用的报道虽不算多，但涉及的领域较多，包括用于土壤净化，污油回收，SO2和NOx治理，光合作用模拟，有机污染物氧化降解和放射性废料陶化处理等。
过氧化氢（H2O2）与催化剂Fe2+构成的氧化体系通常称为Fenton试剂。它是100多年前由H．J．H．Fenton发明的一种不需要高温和高压而且工艺设备简单的化学氧化水处理技术。近年来的研究表明，Fenton的氧化机理是由于酸性条件下过氧化氢（H2O2）被催化分解所产生的反应活性很高的羟基自由基（·OH）所致。Fenton试剂氧化一般在pH值为3.5下进行，在该pH值时其自由基生成速率最大[28]。Kim等人采用Fenton试剂作为垃圾渗滤液的预处理技术，使废水经过Fenton预处理后COD去除率达到68.1%，色度由原来的深褐色转为淡黄色（色度去除率达92%），同时BOD/COD比值得到明显提高，为后续的生物处理打下良好的基础。
用单一的氧化处理工艺，难以取得理想的效果，为此往往需要将单一的氧化工艺联合起来，以产生高浓度的（·OH）自由基，从而提高氧化能力。本试验探究了光照/Fenton法—微波法氧化工艺的联合使用对垃圾渗滤液的预处理效果。
2．材料与方法
2．1试验材料与仪器
表2-1 试验所用主要仪器设备详单
仪 器 设 备 名 称
型 号
生 产 厂 家
电热恒温鼓风干燥箱
SKFG-01
湖北省黄石市医疗器械厂
电子分析天平
AB204-N
Mettler-Toledo Group
SUPER PUMP
RS-8801
中山市日胜电器制品有限公司
COD恒温加热器
JH-12
青岛崂山电子仪器总厂有限公司
自镇流荧光高压汞灯
GYZ-250
兰溪电光源有限公司
格兰仕微波/烧烤炉
WD900
顺德市格兰仕电器实业有限公司
架盘药物天平
JYT-5
上海医用激光仪器厂
广泛试纸
pH:1-14
上海经济区试剂公司
本试验所用水样采自湖北黄石西塞垃圾填埋场渗滤液调节池，废水外观呈深褐色，有明显的恶臭味，pH值为8。
试验所用仪器设备和主要药剂详见表2-1和表2-2。
表2-2 试验所用主要药剂详单
药 剂 名 称
规 格
产 地
H2O2
FeSO4·7H2O
HgS04
K2Cr2O7
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
H2SO4 ρ＝1.84g/mL
Ag2SO4
NaOH
C12H8N2·H2O
人造沸石
AR 30%
AR
AR
GR
AR
AR
AR
AR
AR
AR
国药集团化学试剂有限公司
中国江苏金坛市试剂厂
贵州省铜仁化学试剂厂
天津市科密欧化学试剂开发中心
天津石英钟厂霸州市化工分厂
信阳市化学试剂厂
天津市科密欧化学试剂有限公司
天津市广成化学试剂有限公司
天津市福晨化学试剂厂
上海三浦化工有限公司
2．2试验设计
用微波辐射加热、光照/ H2O2、光照/Fenton试剂、光照/Fenton试剂与微波联合使用等方法对垃圾渗滤液进行预处理。
2.2.1微波法预处理垃圾渗滤液
用顺德市格兰仕电器实业有限公司制造的型号为WD900格兰仕微波/烧烤炉对垃圾渗滤液进行预处理。
取250 mL原水于1000 mL烧杯中根据以下的时间和微波辐射强度进行处理。
微波辐照时间设定为0.5、1、2、4、6min；
微波辐射强度为高（900W）、中（540W）、低（180W）；
采用完全组合设计，共15个处理。
记录微波后水样体积的变化，然后测定处理水的CODCr值，计算CODCr去除率。
2.2.2光照/H2O2法预处理垃圾渗滤液
取250 mL原水于1000 mL烧杯中，用250WGYT自镇流荧光高压汞灯按以下要求进行处理。
光强（以液面距光源的高度表示）固定为0.1m
H2O2/COD质量比为0.5，1，2；
光照时间为5、10、20、30min；
采用完全组合设计，共12个处理。
观察水样色度的变化，并测定处理水的CODCr值，计算CODCr去除率。
2.2.3光照/ Fenton试剂法预处理垃圾渗滤液
取250 mL原水于1000 mL烧杯中，用H2SO4或NaOH调节pH=3，边搅拌边加入FeSO4·7H2O固体=0.4%，H2O2的投加量由H2O2/ FeSO4·7H2O固体的比值（质量比）决定。
光照同时进行曝气，曝气时间为1h（即反应时间）；
H2O2/ FeSO4·7H2O固体的比值（质量比）设定为：0.5、1、2、3、4；
沉淀后取上清液测CODCr值。
2.2.4光照/ Fenton-微波法预处理垃圾渗滤液
取250 mL原水于1000 mL烧杯中，用H2SO4或NaOH调节pH=3，边搅拌边加入FeSO4·7H2O固体=0.4%，H2O2的投加量由H2O2/ FeSO4·7H2O固体的比值（质量比）决定。
光照同时进行曝气，曝气时间为1h（即反应时间）；
H2O2/ FeSO4·7H2O固体的比值（质量比）设定为：0.5、1、2、3、4；
微波辐射加热强度为高（900W），时间为6 min；
冷却至室温后记录水样体积变化，待沉淀后，取上清液测CODCr值。
2.2.5测定方法
CODCr和pH值分别用标准重铬酸钾法和广泛试纸进行测定。
3．结果与分析
3．1微波法预处理垃圾渗滤液
用250 mL量筒量取250 mL原水于1000 mL烧杯中，分别在高（900W）、中（540W）、低（180W）下加热0.5、1、2、4、6min后取出，自然冷却至室温，然后测定处理水的CODCr值。试验结果见表3-1。

表3－1 微波法对垃圾渗滤液的预处理效果
辐照强度W
辐照时间min
处理前CODCr 值
(mg/L)
处理后CODCr值(mg/L)
去除率%
900W
0.5
1529.6
1596.8
—
1
1529.6
1595.8
—
2
1529.6
1657.8
—
4
1529.6
1619.7
—
6
1297.7
1312.8
—
540
0.5
1529.6
1596.3
—
1
1529.6
1602.2
—
2
1297.7
1311.8
—
4
1297.7
1235.2
4.8
6
1297.7
1289.9
0.6
180
0.5
—
—
—
1
1297.7
1278.0
1.5
2
1445.9
1445.9
0
4
1445.9
1457.6
—
6
1445.9
1366.6
5.5
可以看出：微波法预处理垃圾渗滤液对CODCr去除的效果并不理想，可能的原因有两个方面：一方面，由于垃圾渗滤液成分复杂，是一种含有多种难降解有机污染物的高浓度废水，氧化比较困难，而典型的CODCr监测方法—K2Cr2O7回流氧化技术，只能氧化降解一定范围内的有机物[29]，用微波辐照处理后，由于微波使渗滤液中极性分子产生高速旋转而产生热效应，同时改变体系的热力学函数、降低反应的活化能和分子的化学键强度，从而促进难降解有机污染物向易降解有机污染物的转化[30]，此时，K2Cr2O7回流氧化技术能氧化的有机物增多，导致垃圾渗滤液COD增高，但处理后垃圾渗滤液的生物降解性得到了提高。
另一方面，垃圾渗滤液在进行微波加热过程中，由于垃圾渗滤液的蒸发造成处理后体积减小，相当于对垃圾渗滤液进行了浓缩，虽然进行了体积校正，但仍存在一定的误差，因此也会导致微波处理后CODCr去除率较低。
3．2光照/H2O2法预处理垃圾渗滤液
分别取250 mL原水于1000 mL烧杯中，H2O2的量按H2O2/COD质量比为0.5，1，2加入，在光照强度（以液面距光源的高度表示）为0.1m下，试验反应时间为5、10、20、30min，反应后取上清液测定CODCr值，结果见表3-2和图3-1。
表3-2 光照/H2O2法对垃圾渗滤液的预处理效果
光照时间min
H2O2/COD质量比
处理前CODCr值

(mg/L)
处理后CODCr值(mg/L)
去除率%
5
0.5
1445.9
1434.1
0.8
1
1445.9
1414.5
2.2
2
1723.3
1555.6
9.7
10
0.5
1723.3
1321.6
23.3
1
1723.3
1756.9
—
2
1723.3
1681.0
2.5
20
0.5
1723.3
1754.5
—
1
1723.3
1664.6
3.4
2
1723.3
1676.4
2.7
30
0.5
1728.7
1638.6
5.2
1
1728.7
1662.1
3.9
2
1728.7
1626.8
5.9
图3-1为用光照/H2O2法处理垃圾渗滤液的试验结果，可以看出，在光照强度均为0.1m的条件下，试验反应时间为5min、10min、20min、30min中，H2O2/COD质量比为0.5，反应时间为10min的条件下，COD去除率最高，为23.3%，其次是光照5min，H2O2/COD质量比为0.5时的去除效果，COD去除率为9.7%，其他处理效果均不太理想。同时我们还可以看出，延长光照时间和增大H2O2的投加量对垃圾渗滤液的COD去除效果没有明显的改善。
究其原因，有两个：一是H2O2容易分解为H2O和O2从水中逸出，从而影响处理效果；二是由于反应过程中未进行搅拌，而垃圾渗滤液的色度较大，因此光照仅对表层水起到作用；另外，不进行搅拌还会导致H2O2不能和垃圾渗滤液均匀混合，这样就使得某些反应区域H2O2不足而某些反应区域H2O2过量，而这些残留在垃圾渗滤液中的H2O2会使COD的测定结果偏大，直接影响了COD的去除率。

光照/H2O2系统中H2O2的分解机理为：
H2O2 hv 2 HO·
HO· + H2O2 HOO·+ H2O
HOO· + H2O2 HO· + H2O +O2
3．3光照/ Fenton法预处理垃圾渗滤液
由于光照/ H2O2法处理垃圾渗滤液的效果不太理想，因此，本论文进一步用Fenton试剂代替H2O2进行试验以考察对垃圾渗滤液的预处理效果。
各取250 mL原水于1000 mL烧杯中，用H2SO4或NaOH调节pH=3，边搅拌边加入FeSO4·7H2O固体=0.4%[17]，H2O2的投加量由FeSO4·7H2O固体的比值0.5、1、2、3、4决定。光照并曝气为1h（即反应时间）；反应结束后让水样静置沉淀，取上清液测其CODCr值。其结果见表3-3和图3-2。

表3-3 光照/ Fenton法对垃圾渗滤液的预处理效果
H2O2/ FeSO4·7H2O固体质量比
处理前CODCr 值
(mg/L)
处理后CODCr 值
(mg/L)
去除率
%
0.5
1198.4
785.6
34.4
1
1638.9
1035
36.8
2
1627.9
807.8
50.4
3
1627.9
673.2
58.6
4
1198.4
609.2
49.2

图3-2为光照/ Fenton法预处理垃圾渗滤液的试验结果，可以看出，采用光照/ Fenton法预处理垃圾渗滤液对垃圾渗滤液COD去除有一定效果。因为光和亚铁离子对H2O2的催化具有协同效应，使H2O2的分解速率远大于亚铁离子或光照催化H2O2分解速率的简单加和。这主要是由于铁的某些羟基配合物可发生光敏化反应生成（HO·）等自由基所致[28]。反应方程式如下：
Fe(OH)2+ hv Fe2+ +HO·
H2O2/ FeSO4·7H2O固体的比值对COD去除率有很大影响，在比值为3.0时，COD去除率最高，为58.6%。当比值在3.0以下时，COD去除率随着比值的增大而增大；当比值超过3.0时COD的去除率开始下降。由于Fenton法去除有机物的实质是羟基自由基（·OH）与有机物发生反应，破坏大分子芳香族化合物的芳香环形成小分子脂肪族化合物，这样测得的COD值偏高，因此COD去除率有所下降，但可消除芳香族化合物的生物毒性，提高废水的生物降解性能[31]同时处理过程中有曝气，这一处理有搅拌的作用，并引入了氧气，氧的引入对处理有机物是有效的，可以节约H2O2的用量，降低处理成本。因此，采用光照/ Fenton法预处理垃圾渗滤液时，H2O2/ FeSO4·7H2O固体质量比可确定为3.0。
3．4光照/ Fenton-微波法预处理垃圾渗滤液
取250 mL原水于1000 mL烧杯中，用H2SO4或NaOH调节pH=3，边搅拌边加入FeSO4·7H2O固体=0.4%[17]，H2O2的投加量由H2O2/ FeSO4·7H2O固体的比值0.5、1、2、3、4决定。光照并曝气1h（即反应时间）；然后再置于微波炉中在微波辐射加热强度为高（900W）时间为6 min条件下反应；水样冷却后记录水样体积变化，待沉淀后取上清液测其CODCr值。结果见表3-4和图3-3。
表3-4 光照/ Fenton-微波法对垃圾渗滤液的预处理效果
微波功率
和
微波时间
H2O2/ FeSO4·7H2O固体质量比
处理前CODCr值(mg/L)
处理后CODCr值(mg/L)

去除率
%

0.5
1198.4
747.7
37.6

1
1198.4
513.3
42.8
900W 6 min
2
1564.4
818.5
47.7

3
1198.4
510.6
57.4

4
1198.4
456.9
61.9
图3-3为光照/ Fenton-微波法预处理垃圾渗滤液的试验结果，由图可以看出，用光照/Fenton-微波法对黄石市西塞垃圾填埋场渗滤液进行预处理，随着H2O2/ FeSO4·7H2O固体的质量比的增大，COD去除率也呈上升的趋势，在比值2.0-3.0的时候COD去除率变化最快。比值大于3.0和小于2.0的区域内，COD去除率曲线变化趋势较平缓。由于水吸收微波能力很强，在微波辐射作用下，水会吸收微波能并在升温后蒸发，而将易挥发的有机污染物蒸馏带出，导致COD值减小，去除率较好。当pH=3，FeSO4·7H2O固体的投加量为0.4%，光照和曝气时间为1小时，微波功率为900W，微波辐射时间为6min，H2O2/ FeSO4·7H2O固体的质量比为4时，COD的去除率可高达61.8%，同时处理后渗滤液的颜色也由原来的深褐色变成浅黄色。

由此可见，用光照/Fenton-微波法对黄石市西塞垃圾填埋场渗滤液进行预处理，对COD去除有非常明显的效果。
对光照/Fenton法和光照/Fenton-微波法预处理垃圾渗滤液的结果进行比较（图3－4），可以看出，用光照/Fenton法和光照/Fenton-微波法对黄石市西塞垃圾填埋场渗滤液进行预处理，光照/Fenton-微波法的效果更为明显，在H2O2/ FeSO4·7H2O固体的质量比为4时，光照/Fenton法对COD去除率只有49.2%，而光照/Fenton-微波法对COD去除率有61.9%。由此可见，在光照/Fenton法中引入微波后，H2O2得到了较好的利用，降解作用明显增强，COD去除效果更佳。垃圾渗滤液中多含有多环芳烃、杂环芳烃、饱和脂肪族羧基化合物、醛、酚等有机大分子物质[32]，尽管Fenton试剂的氧化性极强，但只能将部分化合物氧化或偶合成其他可生化性较高的化合物，而COD的去除率却不高；对于多环芳烃类这类分子量大，结构复杂，化学性能稳定的有机物极少能被Fenton试剂氧化，在采用Fenton后用微波辐照进行处理，部分难降解的大分子有机物分解为易于生物降解的小分子有机物，从而提高了渗滤液的生物降解性，为后续的生物处理奠定了良好的基础。

4．结论与不足
4．1结论
（1）单独使用微波法来预处理垃圾渗滤液，对COD去除效果并不理想，但处理后垃圾渗滤液的生物降解性得到了提高。
（2）光照/H2O2法预处理垃圾渗滤液，当光照强度（以液面距光源的高度表示）为0.1m，H2O2/COD质量比为0.5，反应时间为10min时，COD去除率最高仅为23.3%，这是由于在无催化剂催 H2O2产生（·OH）自由基的速度较慢，且反应过程中未进行搅拌，使H2O2不能和垃圾渗滤液均匀混合，对COD去除也不能达到令人满意的效果。
（3）光照/Fenton法对COD的去除效果较好。当pH=3， FeSO4·7H2O固体=0.4%， H2O2/ FeSO4·7H2O固体的比值为3，光照并曝气1h（即反应时间）时，COD去除率达到58.6%。
（4）光照/Fenton-微波法是本试验所用的预处理效果最好的方法。当pH=3，FeSO4·7H2O固体的投加量为0.4%，光照和曝气时间为1小时，微波功率为900W，微波辐射时间为6 min，H2O2/ FeSO4·7H2O固体的质量比为4时，COD的去除率可高达61.8%，同时处理后渗滤液的颜色也由原来的深褐色变成浅黄色。
（5）垃圾渗滤液中含有的可溶性的有害物质多，单独使用生物处理效果并不理想，而先用氧化法进行预处理再用生物法处理将会改善渗滤液的处理效果。
4．2不足
本研究虽然取得了一些成果，但由于时间的关系，有些方面的工作还需要深化、完善。例如，测定水样的BOD5值，以确定BOD5/CODCr的比值，进一步探讨对垃圾渗滤液可生化性的改变。

5．参考文献
[1] 赵庆良,李伟光.特种废水处理技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2003,12.
[2] 杨国清.固体废物处理工程[M].北京:科学出版社,2000.
[3] Christensen T.H, et al .Landfill of waste. Leachate of London and Ne