城市渗滤液处理由芬顿过程:一些变量和动力学的影响

文摘

由于复杂的渗滤液成分,全面渗滤液处理方法已经没有了。此外,渗滤液的不当管理会导致许多环境问题。本研究的目的是应用芬顿过程减少了垃圾渗滤液的主要污染物在科曼莎市。科曼莎填埋场的渗滤液收集和芬顿处理过程。各种参数的影响,包括溶液的pH值、铁^{2 +}和H₂O₂剂量、铁^{2 +}/小时₂O₂摩尔比和反应时间进行了研究。结果表明,随着铁^{2 +}和H₂O₂剂量、铁^{2 +}/小时₂O₂摩尔比、反应时间、鳕鱼、TOC、TSS和颜色增加。最大COD、TOC、TSS和颜色清除了在低pH值(酸碱度:3)。零级动力学数据分析术语,一阶和二阶表达式。一阶动力学模型描述的鳕鱼,TOC,从渗滤液TSS和颜色比其他两个动力学模型。尽管渗滤液处理非常困难,前面的结果看起来相当鼓励应用芬顿氧化的。

1。介绍

在过去的几十年中,工业增长和技术发展导致增加固体废物产量(1]。根据世界卫生组织的研究,在许多国家,如法国,加拿大,美国,挪威,英国,西班牙和意大利,卫生填埋的垃圾被公认为常见,固体废物处置(经济和可接受的方法2- - - - - -4]。垃圾渗滤液是一个复杂的废物,这通常会导致环境的不利影响(5,6]。渗滤液特征取决于固体废物的类型,土壤特性、降雨模式、和垃圾填埋场的时代。非生物降解的和抗性材料的浓度高分子量的腐殖酸和富里酸等出现垃圾填埋场年龄的增加(7]。

由于变量垃圾渗滤液的特点,渗滤液的连贯的方法治疗不发达(8]。固体垃圾渗滤液的有关可能与重金属的存在和非生物降解的有机材料在固体垃圾渗滤液及其对人类和环境的负面影响(3]。应用生物处理过程(如主导治疗)不能删除非生物降解的有机材料和渗滤液处理所需的额外的治疗9]。生物处理过程是适合新鲜渗滤液BOD的比例高₅/鳕鱼但不能应用于治疗年龄渗滤液生物处理发生,和身体的比例₅/鳕鱼很低[10]。

化学处理方法基于氢氧自由基(OH的生产^•(AOP)被称为高级氧化过程_年代)[11,12]。芬顿氧化有机化合物的溶液叫做芬顿反应是一种先进的氧化过程(13]。芬顿反应能够摧毁了大量的有机化合物而不产生有毒的副产品。芬顿过程的另一个主要优势是,氧化、絮凝同时发生,导致去除有机物(14]。

芬顿过程是根据以下机制[3]:(1)菲^{2 +}+ H₂O₂→铁^{3 +}+^•哦+哦⁻,(2)菲^{2 +}+ H₂O₂→铁^{2 +}++ H⁺,(3)^•哦+ H₂O₂→+ H₂啊,(4)^•哦+铁^{2 +}→哦⁻+铁^{3 +},(5)菲^{3 +}+→铁^{2 +}+ O₂H⁺,(6)菲^{2 +}++ H⁺→铁^{3 +}+ H₂O₂,(7) →H₂O₂+ O₂。

氧化氢氧自由基(OH的潜力^•)大于臭氧,最强烈的氧化材料之一(15]。过氧化氢本身并不是一个强有力的因素氧转移和氧化的有机材料是铁的存在更好的执行^{2 +}离子(16]。芬顿过程的最重要的作用是去除耐火材料和有毒的有机化合物,增加耐有机化合物的降解性。芬顿过程已经成功地用于治疗的屠宰场,食品、橄榄油废水,和2,4,6-trichlorophenol从工业废水和垃圾填埋场渗滤液15,17- - - - - -22]。这种方法相对于其他先进的氧化过程是相对便宜,需要更少的时间(23]。

本研究的目的是研究固体废物芬顿过程的影响从科曼莎垃圾填埋场渗滤液处理(伊朗)。

2。实验

2.1。渗滤液的特点

渗滤液收集的样本市政固体废物填埋场科曼莎市(伊朗)。综述了渗滤液在表的主要特点1。

2.2。化学物质

所有化学试剂均为分析纯(默克公司、德国)和双重蒸馏水是本研究中使用。35%过氧化氢(w / w)和硫酸亚铁(FeSO₄h·7₂O)被用于所有的实验。的FeSO₄解决方案是每天准备的。H₂所以₄和氢氧化钠(1 N)被用于pH值调整。

2.3。实验的程序

在这项研究中,芬顿过程中渗滤液处理的效果是在环境温度在玻璃进行反应堆使用jar装置作为一批反应堆。首先,快速混合(120 rpm)申请30年代,然后搅拌机80 rpm的长时间调整。各种参数的影响,包括溶液的pH值、铁^{2 +}和H₂O₂浓度、铁^{2 +}/小时₂O₂摩尔比和反应时间进行了研究。所有实验1 L烧杯,烧杯被控500毫升渗滤液(24]。

2.4。分析方法

pH值的数量,鳕鱼、TOC、分时系统,分析了颜色和碱度在实验室按照标准方法(25]。pH值、TOC、颜色和碱度的测量使用WTW进行多参数340我,日本岛津公司模型TOC-CSH,分光光度计,分别和滴定方法。关闭回流比色法用于鳕鱼分析。上层清液的COD测量,上层清液在水浴50°C为30分钟去除剩余的H₂O₂在芬顿过程实验(3]。的去除效率进行了计算以下方程:

3所示。结果

3.1。溶液pH值的影响

芬顿过程效率鳕鱼、TOC、TSS和颜色去除溶液pH值的函数是调查(图1)。根据图1在低pH值、鳕鱼、TOC、TSS,和颜色去除效率很低,并且随着pH值,去除效率增加。这一点后,COD、TOC、TSS和颜色都降低了。

溶液的pH值芬顿过程中起着重要的作用。图1显而易见,随着初始pH值从1到3,去除效率迅速增加,在哪里减少。这个实验的结果与这些研究报告的研究人员(6,23,26,27]。他们发现,pH值附近3通常是最佳芬顿氧化。芬顿过程的低效率的形成是由于铁(II) (H₂O)₆]^{2 +}复杂,这与H反应更慢₂O₂比铁(II)(哦)(H₂O)₅]⁺因此产生低哦激进(28]。同样,如果溶液的pH值太高,铁为铁沉淀(哦)₃和H₂O₂分解为氧气,这将降低其浓度的解决方案(29日,30.]。

3.2。反应时间的影响

反应时间对COD、TOC TSS和颜色删除芬顿过程呈现在图2。结果表明,与上升的反应时间,鳕鱼,TOC、TSS和颜色增加。平衡时间鳕鱼、TOC、TSS和颜色删除了,105分钟。平衡时间后,COD、TOC TSS和颜色没有显著变化。

芬顿过程中反应时间是一个重要因素。不同反应时间在各种研究报道。芬顿过程的反应时间之间的各种研究已经波动30分钟和3 h (6,23,27]。在一些研究中,基于electro-Fenton过程,最佳反应时间报道不到30分钟(1]。

3.3。铁的影响^{2 +}浓度

图3显示了铁的影响^{2 +}浓度的鳕鱼、TOC、TSS和颜色芬顿过程中去除。可以看出,芬顿效率鳕鱼、TOC、TSS和颜色删除增加而增加铁^{2 +}浓度。最优菲^{2 +}浓度最大鳕鱼、TOC、TSS和颜色去除为1.6 g / L。进一步增加的铁^{2 +}浓度导致降低COD、TOC、TSS和颜色去除效率。

基于运营成本和有机物去除效率、芬顿试剂的用量将确定。一般来说,去除有机物与增加铁的盐浓度提高。然而,时可能会删除增量边际铁盐的浓度很高。许多研究表明,使用铁的浓度要高得多^{2 +}可能导致哦激进的self-inhibition铁吗^{2 +}离子和减少污染物的降解率:^•哦+铁^{2 +}→铁^{3 +}+哦⁻(30.]。

3.4。H的影响₂O₂剂量

H的影响₂O₂剂量COD、TOC、TSS和颜色如图4。结果表明,COD的去除效率,TOC, TSS和颜色逐渐增加的H₂O₂浓度波动从500 mg / L到3000 mg / L,然后慢慢减少。这是观察到最大鳕鱼、TOC、TSS和颜色清除了在H₂O₂3000 mg / L的浓度。

垃圾填埋场渗滤液是由一个复杂的有机物的混合物。在氧化过程中,有机质的分解导致更多的污染物去除。这个过程一直持续到形成的最终副产品氧化反应主要是短链有机酸和难以被进一步氧化13]。H的存在₂O₂在高量可以作为清道夫哦自由基,从而减少芬顿过程的动力学速率(31日]。此外,由于分解的H₂O₂和生产氢气,应用H₂O₂超过最优值是生成的铁泥的浮选引起的。同时,额外的H₂O₂导致下游流程和问题将防止废水生物处理(3,32]。

3.5。铁的影响^{2 +}/小时₂O₂摩尔比

铁的影响^{2 +}/小时₂O₂摩尔比率的鳕鱼、TOC、TSS和颜色去除不同的铁^{2 +}/小时₂O₂摩尔比率在1到2范围内呈现在图5。可以看出,COD、TOC、TSS和颜色取消增加的铁^{2 +}/小时₂O₂摩尔比1.88之后,这个比例下降。

铁和过氧化氢在芬顿过程中,两个主要化学物质,确定操作成本和效率。芬顿试剂的优惠金额的确定非常重要。结果表明,去除效率的增加可以提高H₂O₂/铁^{2 +}摩尔比,进一步增加H₂O₂/铁^{2 +}删除摩尔比率产生低效率的改善。这个事实是由于芬顿反应机制提出的其他研究人员(27]。如果H₂O₂/铁^{2 +}摩尔比率很低,反应速率遵循第二pseudoorder的化学计量比2铁(II)H₂O₂。但是,当H₂O₂/铁^{2 +}摩尔比的增加,对零阶反应动力学出路。然而,在高H₂O₂/铁^{2 +}摩尔比,反应机制发生了变化,成为独立的过氧化氢(29日]。

3.6。渗滤液处理芬顿过程的动力学研究

反应速率在反应堆必须特别决心完整描述和设计的反应堆系统及其直接影响反应堆的大小。因此,研究反应动力学预测污染物的去除率是非常重要的处理过程的设计和建模33]。

芬顿的动力学测定COD, TSS、TOC、和颜色去除反应需要估计所需的时间鳕鱼、TSS、TOC和颜色。动力学分析是由合适的时间进程性能数据为零,第一,和pseudo-second-order动力学方程如表所示2。

在哪里转换的速度,,,是反应速率系数,是时间,和的初始和最终浓度组成的液体,分别。对数据进行适当的解释与一阶动力学模型(更高),提出的模型能成功地模拟鳕鱼、TSS、TOC和颜色去除芬顿过程。这结果显示高角之间的关系,TSS、TOC和颜色去除效率和它的初始浓度。在研究由古埃德等人Yasar et al,在合成染料的去除芬顿过程,反应速率与一阶动力学模型描述17,34]。鳕鱼的影响,TSS、TOC和颜色去除芬顿过程如图所示6。

根据图6,每个污染物去除的线性关系确认事实,鳕鱼的动力学,除TSS、TOC和颜色随时间指数律的信徒。

芬顿过程的结果表明,应用程序是科曼莎市垃圾填埋场渗滤液处理不足,但渗滤液特性可以极大地提高了芬顿过程。芬顿过程的最重要的作用是去除有机物和有毒的有机化合物,增加耐有机化合物的降解性。因此这个过程可以被用作生物预处理治疗。芬顿过程的主要缺点是,它需要处理剩余污泥产量。

确认

金融支持本研究提供的科曼莎大学医学科学研究项目。还升值是由于社会发展和健康促进研究中心支持本研究的批准。

引用

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