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城市生活垃圾渗滤液具有水质水量变化大、可生化性差等特点,对于垃圾渗滤液的处理主要以传统的生物法为主,但是难以达到日益严格的排放标准,催化湿式氧化技术对难降解有机物的去除效果明显,能够高效、快速的处理垃圾渗滤液。 论文以北京市某垃圾转运站渗滤液为目标,以活性炭为催化剂或载体进行催化湿式过氧化氢氧化法处理垃圾渗滤液的实验研究。研究过程以COD去除率、氨氮去除率为考察指标,考虑不同反应条件以及不同催化剂对处理效果的影响。 首先,采用活性炭为催化剂进行催化湿式过氧化氢氧化处理垃圾渗滤液的研究。进行单因素实验的最佳反应条件为:反应温度为200℃,反应时间120min,过氧化氢氧化剂的添加当量比(H2O2用量与渗滤液COD理论需氧量的当量比(摩尔比))为1.8,活性炭的添加量为4g/L,渗滤液的初始pH为7。此时反应出水的COD去除率达到了85.02%,氨氮去除率达到52%。 其次,为了提升活性炭的催化效率,增加其表面的含氧官能团以及比表面积,将活性炭进行改性处理,采用不同浓度的硫酸、盐酸、硝酸进行改性,同时考虑改性时间的不同对催化效率的影响,最终选择了2mol/L硫酸浸渍改性4h的活性炭催化效果最佳。进行湿式氧化反应条件的优化,设计L45(16)的正交试验,最终选择正交最优组合为:反应温度200℃,反应时间120min,催化剂添加量2g/L,H2O2/COD当量比为1.8,初始pH为4。其中,反应温度以及氧化剂添加量为显著性影响因素。在此条件下采用改性活性炭进行湿式氧化,COD去除率达到85.61%,氨氮去除率为40.01%。 最后,将活性炭作为载体进行Cu负载型催化剂的制备,实验以硝酸铜为活性组分,采用过量浸渍的方式制备。考虑焙烧温度、焙烧时间以及浸渍液浓度对催化剂的催化效率的影响。当焙烧温度为400℃,焙烧时间为2h时,浸渍液浓度达到0.4mol/L,催化效率好于其他条件。考虑显著性影响因素的反应温度以及氧化剂添加量,采用最优催化剂进行催化湿式氧化实验,当反应温度为180℃,氧化剂H2O2/COD当量比为1.8时,COD的去除率达到了86.84%,氨氮去除率仅为38.16%。 对活性炭、改性活性炭以及Cu负载型活性炭进行催化湿式氧化实验,其COD去除率分别为81.21%,83.79%和85.85%,Cu负载型活性炭的催化效果最好。 同时,对各反应出水进行三维荧光光谱以及紫外可见光谱分析,研究渗滤液处理前后的DOM成分及其光谱特性、含量变化,发现催化湿式过氧化氢氧化(catalytic wet peroxide oxidation,CWPO)对于腐殖酸的去除效果较好,对共轭体系有机物等也有一定的去除效果。