Fenton-混凝法深度处理垃圾渗滤液的动力学研究

第3 5卷第 6期21 0 0年 1 2月

广西大学学报：自然科学版J u n lo a g iUnv ri: tS iE o r a fGu n x ie s y Na c d t

Vo . 5 No. 13 6De . 0l c 2 0

文章编号：0 1 4 5 2 1 )604 -4 10 - 4 (0 0 0 - 60 7 9

F n o .凝法深度处理垃圾 e tn混

渗滤液的动力学研究吴烈善，蒙敏娟，吕凌君(西大学环境学院，西，宁 500 )广广南 30 4

摘要：以南宁市城南垃圾填埋厂生化处理后的垃圾渗滤液为研究对象，采用 F n n混凝法对其处理效果进行 et o研究。探讨了 Fno-凝法对 C D、度及浊度去除率的影响，而得出该处理方法的最佳工艺条件。并在 etn混 O色从此基础上对该反应降解 C D过程的动力学方程进行分析与讨论。研究结果表明，反应动力学方程符合二 O该级反应动力学方程，中 k= 13× 1” (,当反应温度为 2 3 K时， O降解规律为 C D=其 .3 0e一。 9 CD O (t 0 k+0 0 32+C D )其中： Oo一 7×1 L ( m L 0/ 8. 0 ),

关键词：圾渗滤液；力学方程；度处理；etn混凝垃动深 F no一中图分类号：U 3 T 39文献标识码： A

Ki e i s o a d l e c a e t e t d wih n tc fl n f ll a h t r a e t i f nt n o i to c a u a i n p o e s e o x da i n- o g l to r c s

WU Lesa, N nja, V Lnjn i— n ME G Mi- n L i— h u u( o eeo E vrn et n i ei, unx U i rt, ann 304,hn ) C l g f ni m na E gn r g G agi nv syN n i 5 00 C i l o l e n ei g aAb t a t:T t d h e ve flndilla hae,a r s a c s c rid o tt n e t ae t e sr c 0 su y t e b ha i r o a fl e c t e e r h wa a re u o i v si t h g ef cs o pea i o d t n n t e v le c e c fCOD.C l ra

d t r i iy a d isr a to f t fo r t e ng c n i o so her mo a f in y o i i OO n u b d t n t e cin kn t s i e i .The r s ls s we h tt e d g a ai n r a to sa s c nd o d rr a t n a d isr a to c e u t ho d ta h e r d t e cin i e o r e e ci n t e cin o o

c n t n s 1 3× 0 (而 ) 0 s ti . 3 1 e一 0 a 1 6.

Th a e l w o g a a in f f de r d to o COD c n a be x r se a COD= e p e s d s

( t+0 0 32+COD a d tera t n c n tn S7×1 L ( k . 0 一 ) n h e ci o sa ti o 0一/ S to)一 t 9 o 1 a 3 K. 2Ke y wor:L n flLe c ae;k n tc q ai n;a v n e e td;Fe t n c a u ain ds a d l a h t i i eie u to d e e drae n o— o g lto

垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，污染物种类繁多，中有机污染物种类复杂。采用传统的生其其物化学法处理，还是难以达到国家规定的排放标准，因而必须进行深度处理¨ 方可达标排放。。,

F no术是一种常用的化学处理法。其机理主要是当 p et n技 H值较低时在 F n的催化作用下，氧 e过

化氢分解产生 H,基自由基 H再进一步氧化降解水体中的有机污染物，其最终矿化为 C O羟 O使 O、H O及其其他等小分子物质， 进而使有机污染物最终得以降解。 本文以广西区南宁市城南垃圾填埋场的垃圾渗滤液为研究对象，对其水质特点采用 F no一针 etn混凝系统进行深度处理，出该处理方法的最佳工艺条件。并在此基础上对该反应降解 C D过程的动力学得 O方程进行分析与讨论，导出 F n n混凝系统降解 C D动力学方程，污染控制和治理提供理论依推 et一 o O为收稿日期：0 00—8修订日期：0 01-7 2 1 -92; 2 1—10

基金项目：家高技术研究发展计划 ( 6 )目 (0 9 A 6 4 6;国 83项

20 A 0 A 1 )广西自然科学基金资助项目(科自 02 0 0桂 781)通讯联系人：烈善 (9 6 )男，西桂林人，西大学教授；— al ws gue u e。吴 16一，广广 Em i: l x.d .n@

第 6期

吴烈善等：etn混凝法深度处理垃圾渗滤液的动力学研究 F no一

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据。

1实验材料与方法 1 1实验材料 .

实验用水：实验废水取至南宁市城南垃圾填埋场的垃圾渗滤液，经过氨吹脱、氧、氧生物处其厌好理，废水外观仍呈黄褐色，较浓恶臭味。其 C D为 3 0~4 0 mg L浊度 1 0~2 0 N U;氮但有 O 0 5/; 5 0 T氨10mg L p 2 /; H值 7~。 8

实验仪器：微波密封消解 C D速测仪、 O六联动搅拌器。1 2实验方法 .

量取一定体积的垃圾渗滤液于烧杯中， N O用 a H和 H s 节 p值， 0调 H加入一定量的 F S H O eO 7 和 H: 搅拌反应一段时间后。再凋节 p O, H值，加入适量的混凝剂 P S与 P M, F A进行反应后静置。

2结果与讨论通过前期研究已经确定了 F no . etn混凝法处理垃圾渗滤液的工艺条件。根据反应条件以及垃圾渗滤液的水质特点，论文设定该反应为均相等温恒容系统，运用积分法拟合动力学方程。目前，力本并动学方程建立的方法包括微分法和积分法。其中单一反应动力学方程的积分法步骤为：①根据反应推测一个动力学方程的形式；通过积分、②数学运算后，在某一特定坐标图上标绘，到该动力学方程的浓得度 (~时间 ( ) C) t的关系直线；将实验所得的数据标绘出，③如也能得到与上述结果相拟合的直线，表则示所推测的动力学方程可取。否则另提动力学方程加以检验。反应速率常数 k是用在单位空间 (体积 )单位时间内物料 (应物或产物 )量来表示。其中均相反应的速率取决于物料的浓度与温度，、反数而这种关系的定量表达式即为动力学方程。2 1反应速率常数 k .

由于垃圾渗滤液中有机物众多且组成复杂，加 F no一凝反应的物质也较多。因此，设该反参 et混 n假

应符合

二级反应动力学微分方程，结果用 C D来表示，其 O如式 ( ) 1所示：一

, C D):一 (OU

:k[ O:, C D]

() 1

式中，为反应时间， n k为反应速率常数，L ( t 1。 t mi;/ S o) o设 t 0时， O= C D=C D;=t, O O。t时 C D=C D。解微分方程 ( )化简，出该反应的拟二级反应 O 1并得动力学方程，式 ( )如 2所示：—

COD—,

】

一—— CODo

1

k t,

( 2)

…

式中， O 反应时间 t C D为时刻下的 C D,m/ C D为反应初始 C D,/。 O g L; O o O mg L

因而，通过测定不同反应时问下的一组 C D值，式 ( ) ( )知， O籍 1与 2可做 1一 1~的直线， ￡ 其直线的斜率即为该 C D降解反应的反应速率常数。 O 当反应温度为 2 3K时，定在 F no .凝法处理条件下不同反应时间的 C D值， 9测 et混 n O并将其按上述方法做 1一 1~f 曲线，结果如表和图所示。表 1不同反应时间下的 C OD (9 23 K)Ta 1 CO D fdi e e e to tm e b. o f r nt r ac jn i i

由图 1可知，线斜率为 7× 0-直 5直线的方程为 y=7×1~+。。 3 2即 1 0 . 0,

1一

=

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第3 5卷

7×1~+0 0 32, 0 .0 由于横坐标代表反应时间 t所以在 2 3K下， O降解规律与时间的关系式， 9 CD为： C D O= ( 7×1一+0 0 32+C D )。 0 . 0 O 0~ () 3

将反应时间作为变量代入式 ( ) 3计算出不同反应时间下的推测 C D值， O从而得出拟合 C D降解 O曲线。再将拟合 C D降解曲线与实际 C D降解曲线进行拟合，图 2所示。 O O如

,- 、

0 0 U、

∞

星\-\

: 1

0 0U

0

凸

00≥、√

t r i| n a

t|m i n

图 1反应速率常数的回归曲线Fi .1 Re e son c v h onsa g grs i ur e oft e c t nt ofr aei n at e to

r e

图 2拟合曲线与实际 C OD降解曲线对比Fi.2 C o pa io be we n fte u ve g m r s n t e t d c r i and prm a y c r e i r uv

由图 2可知两曲线拟合度较高，明该动力学模型能够较好地预测该反应条件下 F no .凝法对说 etn混渗滤液 C D的去除效果。因此， O该反应动力学方程符合二级反应动力学方程，并且在 2 3K下其反应 9速率常数 k= L ( m 1。 7X1 0/ S o)2 2活化能 .般情况下，反应速率常数 k与绝对温度之间的关系可用 Are is验方程表示， r n经 h u即一

0p ) e(, X一一

( 4 )

式中，。 k为指前因子 L ( m L,/ S o )决定反应物系的本质；。 E为化学反应活化能 Jt L R为摩尔常数，/ o; o 般取值 8 34J ( o ) . 1/ m l K。将 A reis r nu方程两边同时取自然对数可得： h—

Ik n

一Ik n。表 2不同反应温度下的反应常数Ta 2 Re ton c b. ac i onsantofdif e e pe a ur t f r ntt m rt e

() 5

由式 ( )知， n 6可一lk与 1 T成线性关系，/ 因此可以通过测定不同反应温度下的反应速

率常数来确定活化能。 分别在 2 8K和 2 8K下， 8 9测定在 F no一 et n混凝法处理条件下不同反应时间的 C D,上 O按述方法用积分法计算出不同反应温度下的反应常数，结果如表 2所示。

由(知用n l作则得活能合线直的率=鲁直的式 ), -对/图可到化拟直，线斜。一，截 5如l T可 k该线距 b=lk结果如图 3所示。 n。,

第 6期

吴烈善等：e t一凝法深度处理垃圾渗滤液的动力学研究 Fno混 n

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一

I nk

图 3活化能求解回归曲线Fi . g 3 R e r s i ur e oft o t faci ato e r g e son c v he c nsanto tv i n ne gy

由图 3可得活化能回归直线的斜率 a=1 6 . 8截距 b:一 7 8 2根据式 ( ) ( )别计算活 97 9 7, 5 .5, 6和 7分化能。频率因子

k。与。。:一 E。=一口=一( 9 6 . 8 一17 9 7 )×8 3 4= 14k/ L .1 6 J m。,b= Ik j n0: e= e 敛= 1 33× 1 0筋.

() 6() 7

,

所以，动力学方程符合二级反应动力学方程一r C D)=一 (O1 3× 1 2 xe一 .3 05 (

=k[ O,中反应常数为= C D]其

3结

语= k[ O ,中 k= 1 3 C D]其 . 3ב

①运用 F no .凝法对南宁市城南垃圾填埋厂经生化处理后的垃圾渗滤液进行深度处理，究 et混 n研表明该反应系统的动力学方程符合二级反应动力学方程一1 2e一 05 (

②通过研究发现 Fno .法能较好降解 C D, et混凝 n O并且在 23K下其 C D降解规律与时间的关系 9 O为： OD C= (￡+0 0 32+C o )。,中 k= . 0 OD -其 7×1一/ S o) 0 L ( m 1一。

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(责任编辑

张晓云 )

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