1前言

從20世紀(ji)80年(nian)代(dai)起，光(guang)化學(xue)反應開始應用(yong)于垃(la)圾滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)水的處(chu)(chu)理(li)(li)和(he)研究[1～3]。到90年(nian)代(dai)中(zhong)期開始引起廣泛關注，在(zai)(zai)某些領域已取(qu)得可喜(xi)成績。垃(la)圾滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)水成分十分復(fu)雜，不僅(jin)含有機(ji)污染物(wu)，還(huan)含重金屬(shu)和(he)植(zhi)物(wu)性營養物(wu)，滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)水水質、水量隨填(tian)埋場(chang)(chang)土質、氣候、水文(wen)條件及場(chang)(chang)合的不同而變化，其可處(chu)(chu)理(li)(li)性很難把握。目(mu)前(qian)常用(yong)的生物(wu)處(chu)(chu)理(li)(li)方法(fa)較難滿足排放標準。本文(wen)主要介(jie)紹(shao)了光(guang)化學(xue)處(chu)(chu)理(li)(li)垃(la)圾滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)水的幾(ji)種工(gong)藝的處(chu)(chu)理(li)(li)效果和(he)影響因素。提出(chu)了光(guang)化學(xue)方法(fa)處(chu)(chu)理(li)(li)滲(shen)(shen)濾(lv)(lv)水中(zhong)存在(zai)(zai)的問(wen)題(ti)和(he)今后(hou)的發展趨勢。

2光化學機理

國(guo)內外光(guang)(guang)(guang)(guang)化(hua)(hua)(hua)學水(shui)處理方法(fa)概(gai)括起來分(fen)為以下幾(ji)類：直接光(guang)(guang)(guang)(guang)解，紫外光(guang)(guang)(guang)(guang)/氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)（UV/H2O2、UV/O3、UV/H2O2/O3等(deng)）；均相(xiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)（光(guang)(guang)(guang)(guang)Fenton、UV/Fe(Ⅲ)?OH配合體系）和多(duo)相(xiang)光(guang)(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)（半導(dao)體光(guang)(guang)(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)）。其(qi)共同的(de)(de)(de)特征是通過光(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)作用誘發產生氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)能力極強的(de)(de)(de)（僅(jin)次于氟）活(huo)性自由基（OH?），從而氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)、降(jiang)解甚至礦化(hua)(hua)(hua)有機物(wu)。各種(zhong)工藝產生OH?的(de)(de)(de)反應見表1。表1產生OH?的(de)(de)(de)反應方程式工藝反應式UV照射H2O→OH?+HH2O2/UVH2O2/O3H2O2+hν[/i]→2OH?O3+H2O+hν[/i]→H2O2+O2H2O2+hν[/i]→2OH?Fe(Ⅱ)+H2O2/UV__________________Fe(Ⅲ)+H2O2/UVFe(Ⅱ)+H2O2→Fe(Ⅲ)+OH?+OH-Fe(Ⅲ)+H2O+hν[/i]→Fe(Ⅱ)+H++OH?H2O2+hν[/i]→2OH?__________________________________Fe(Ⅲ)+hν[/i]→Fe(Ⅱ)+OH?Fe(Ⅱ)+H2O2→Fe(Ⅲ)+OH?+OH-Fe(Ⅲ)+H2O+hν[/i]→Fe(Ⅱ)+H++OH?H2+hν[/i]→2OH?TiO2/UVTiO2+hν[/i]→H++e-H2O+H+→OH?+H-O2+e-→O2-→HO2?2HO2?→O2→H2O2H2O2+O2?-→OH?+OH-+O2

3處理結果及影響因素

3.1直接光解(jie)

3.1.1γ射(she)(she)線(xian)日(ri)本(ben)的(de)TakeshiSawat等[1]在20世紀80年代初，用(yong)γ射(she)(she)線(xian)進(jin)行了垃圾滲(shen)濾(lv)水(shui)處理的(de)實驗研究。在室溫曝氣(qi)狀態(tai)下用(yong)60Co射(she)(she)線(xian)對(dui)滲(shen)濾(lv)水(shui)進(jin)行處理，結果發現通(tong)過光(guang)照其(qi)COD和TOC大(da)(da)大(da)(da)降低，BOD5大(da)(da)幅增加，pH值(zhi)變化不大(da)(da)。COD去(qu)除率達45%，BOD5/COD由(you)0.016變為(wei)0.60。

3.1.2UV光UV光處理滲(shen)濾(lv)水(shui)對(dui)COD的(de)(de)(de)(de)去(qu)除率(lv)(lv)(lv)很低，但(dan)對(dui)滲(shen)瀝中的(de)(de)(de)(de)氰(qing)化(hua)物去(qu)除效果較好，去(qu)除率(lv)(lv)(lv)可達90%。KMBR等[4]在(zai)溫度(du)為46。C，水(shui)力停(ting)留時(shi)間HRT=0.28h的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下對(dui)滲(shen)濾(lv)水(shui)（CN-約(yue)4mg/L、COD約(yue)1700mg/L）用(yong)UV光和(he)UV/O3、O3作了對(dui)比實驗，結果表(biao)明(ming)UVUV/O3對(dui)CN-的(de)(de)(de)(de)去(qu)除率(lv)(lv)(lv)均(jun)為90%，而O3氧化(hua)去(qu)除率(lv)(lv)(lv)僅(jin)12%，COD的(de)(de)(de)(de)去(qu)除率(lv)(lv)(lv)約(yue)10%～20%。溫度(du)嚴(yan)重影響CN-的(de)(de)(de)(de)去(qu)除，同樣條(tiao)件下，18。C時(shi)CN-的(de)(de)(de)(de)去(qu)除率(lv)(lv)(lv)（UV光和(he)UV/O3）約(yue)20%。其原因(yin)在(zai)于(yu)氰(qing)化(hua)物在(zai)滲(shen)濾(lv)水(shui)中主(zhu)要以(yi)化(hua)合態存在(zai)，主(zhu)要是氰(qing)化(hua)鐵(tie)，UV光能將氰(qing)化(hua)鐵(tie)從(cong)化(hua)合態變成(cheng)自(zi)由(you)態，且UV光能產生足量的(de)(de)(de)(de)OH?來降解自(zi)由(you)態的(de)(de)(de)(de)氰(qing)。

3．2UV/氧化(hua)劑UV/氧化(hua)劑水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)主要(yao)有UV/O3、UV/H2O2、UV/H2O2+O3幾種(zhong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)酸性條件下（pH=2），NlisunHInce[5]用以上(shang)3種(zhong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)分別在(zai)(zai)(zai)(zai)高壓(ya)汞(gong)(gong)燈(deng)和低壓(ya)汞(gong)(gong)燈(deng)照射下對(dui)(dui)(dui)滲(shen)瀝(li)處(chu)理(li)(li)(li)進行了(le)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)，處(chu)理(li)(li)(li)結果(guo)(guo)見表(biao)(biao)2。表(biao)(biao)23種(zhong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)在(zai)(zai)(zai)(zai)pH=2條件下光照8h后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)滲(shen)濾(lv)水(shui)處(chu)理(li)(li)(li)效果(guo)(guo)(%)燈(deng)源CODTOCTOXUV/H2O2+O3UV/O3UV/H2O2UV/H2O2+O3UV/O3UV/H2O2UV/H2O2+O3UV/O3UV/H2O2高壓(ya)汞(gong)(gong)燈(deng)834757695360854077低壓(ya)汞(gong)(gong)燈(deng)89545970424315032WenzelA等(deng)[6]用一種(zhong)光薄膜反(fan)(fan)應(ying)器(qi)在(zai)(zai)(zai)(zai)pH=8.1時對(dui)(dui)(dui)滲(shen)濾(lv)水(shui)進行處(chu)理(li)(li)(li)，UV/H2O2的(de)(de)(de)(de)(de)TOC去(qu)除(chu)率（初始TOC濃度(du)430mg/L）在(zai)(zai)(zai)(zai)反(fan)(fan)應(ying)時間為(wei)(wei)(wei)1h和8h后(hou)分別為(wei)(wei)(wei)16%和89%。對(dui)(dui)(dui)滲(shen)濾(lv)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)有毒(du)污(wu)染物(wu)，UV/O3被認為(wei)(wei)(wei)是最有效的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)(li)方式，UV/O3對(dui)(dui)(dui)羥基類化(hua)合(he)物(wu)和多(duo)環碳(tan)氫化(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)率幾乎為(wei)(wei)(wei)100%，對(dui)(dui)(dui)多(duo)氯聯(lian)苯（PCB）的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)率為(wei)(wei)(wei)23%～96%。在(zai)(zai)(zai)(zai)pH=7.5時，ShinyaEchigo等(deng)[7]對(dui)(dui)(dui)用O3/VUV、O3/H2O2、VUV、H2O2/VUV4種(zhong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)對(dui)(dui)(dui)滲(shen)濾(lv)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)TCEP（(ClCH2CH2O)3PO4）分解(jie)作了(le)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)。其中(zhong)(zhong)(zhong)O3/H2O2工(gong)(gong)(gong)藝(yi)最佳，依次為(wei)(wei)(wei)O3/H2O2、O3/VUV、H2O2/VUV、VUV。對(dui)(dui)(dui)TOC的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)結果(guo)(guo)相似，也是O3/H2O2工(gong)(gong)(gong)藝(yi)效果(guo)(guo)最好，這(zhe)主要(yao)是因為(wei)(wei)(wei)滲(shen)濾(lv)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)含量(liang)高的(de)(de)(de)(de)(de)NO3-（260mg/L），干擾了(le)OH?的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)，使VUV工(gong)(gong)(gong)藝(yi)處(chu)理(li)(li)(li)效果(guo)(guo)差。生(sheng)產(chan)性研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)方面，SteensenM[8]對(dui)(dui)(dui)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)H2O2/UV工(gong)(gong)(gong)藝(yi)處(chu)理(li)(li)(li)滲(shen)濾(lv)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)能耗和能量(liang)作了(le)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)。在(zai)(zai)(zai)(zai)pH值2.0～4.0、溫度(du)30OC、H2O2濃度(du)大(da)于(yu)(yu)500mg/L時，用低壓(ya)汞(gong)(gong)燈(deng)和中(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)汞(gong)(gong)燈(deng)連續實驗，當COD去(qu)除(chu)率為(wei)(wei)(wei)50%時，H2O2消耗量(liang)為(wei)(wei)(wei)2g（H2O2）/g（COD），低于(yu)(yu)化(hua)學(xue)計算值2.1g（H2O2）/g（COD），這(zhe)表(biao)(biao)明溶(rong)解(jie)氧參(can)與了(le)氧化(hua)反(fan)(fan)應(ying)。H2O2濃度(du)維持在(zai)(zai)(zai)(zai)500mg/L，O2濃度(du)大(da)于(yu)(yu)5mg/L，額外(wai)增加氧不能增加COD的(de)(de)(de)(de)(de)降解(jie)率。低壓(ya)汞(gong)(gong)燈(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)能量(liang)消耗在(zai)(zai)(zai)(zai)100～200(W.h)/g（COD），中(zhong)(zhong)(zhong)壓(ya)燈(deng)為(wei)(wei)(wei)400～700(W.h)/g（COD）。

3.3光(guang)Fenton工藝到目前為(wei)止，光(guang)Fenton工藝被認為(wei)是處理(li)垃圾(ji)滲濾(lv)水效果(guo)最(zui)好的(de)光(guang)化(hua)學方法。Soo-m?Kim[9～10]實驗認為(wei)取得最(zui)好效果(guo)的(de)最(zui)佳條(tiao)件是：Fe(Ⅱ)濃(nong)度大約1.0×10-3mol/L，pH=3，摩爾比(bi)率H2O2:COD=1:1。在(zai)少(shao)于0.6kg（COD）/(m3?h)的(de)體積負荷情況下，COD降(jiang)解率高于70%。影響光(guang)Fenton反應處理(li)垃圾(ji)滲濾(lv)水的(de)因素很多，如(ru)UV強(qiang)度、H2O2、Fe(Ⅲ)增加(jia)量、有機負荷、pH值等(deng)。

3.3.1pH值光(guang)Fenton反應pH在(zai)(zai)3、8.2時，COD去除率(lv)分別為70%、20%；在(zai)(zai)pH=5.5時，COD的降(jiang)解顯(xian)著減少(shao)，其主要原因在(zai)(zai)于鐵鹽沉(chen)淀物的形成阻止了UV光(guang)的輻射。

3.3.2H2O2H2O2輸(shu)入量為0、25%、50%、100%、150%，測定結果顯示：在25%時，COD的降(jiang)解約(yue)是理論期望值的2倍，主要原因在于Fe(Ⅲ)OH的光(guang)解和UV光(guang)直接作用于污染物分子上。不加(jia)H2O2也能取(qu)得25%的COD去(qu)除率，主要是Fe(Ⅱ)作用的結果。H2O2增(zeng)加(jia)到(dao)100%時，COD去(qu)除率沒(mei)有明顯增(zeng)加(jia)。

3.3.3Fe(Ⅱ)增加量(liang)為取(qu)(qu)得(de)最優Fe(Ⅱ)量(liang)，實(shi)驗比(bi)(bi)較了摩爾(er)比(bi)(bi)，H2O2:Fe(Ⅱ)=1:0、100:1、50:1和25:1的COD去(qu)除(chu)效(xiao)果(guo)。結果(guo)表明，在H2O2:Fe(Ⅱ)=∞和50:1之間時，Fe(Ⅱ)增加導致COD去(qu)除(chu)率(lv)顯著增加，增加Fe(Ⅱ)超(chao)過此范圍，不(bu)影響去(qu)除(chu)率(lv)。不(bu)增加Fe(Ⅱ)也(ye)能取(qu)(qu)得(de)35%的去(qu)除(chu)率(lv)主要是H2O2作用的結果(guo)。

3.3.4有機負荷(he)(he)在(zai)停留時(shi)間為(wei)(wei)1、2、3、4h和不(bu)同的COD體積(ji)負荷(he)(he)情(qing)況下實(shi)驗，結果(guo)表明：體積(ji)負荷(he)(he)為(wei)(wei)0.6kg/（m3?h）時(shi)，COD去除(chu)率為(wei)(wei)70%，最(zui)大的COD去除(chu)率為(wei)(wei)80%，相應的體積(ji)負荷(he)(he)為(wei)(wei)0.29kg/（m3/h），最(zui)小(xiao)去除(chu)率為(wei)(wei)43%，相應的體積(ji)負荷(he)(he)為(wei)(wei)1.15kg/（m3/h）。

3.3.5溶(rong)解(jie)氧在[TOC]0=110mg/L、[H2O2]0=0.03mol/L、[Fe(Ⅱ)]0=0.36mol/L、pH=3、T[/i]=20。C時，分別(bie)用(yong)N2和O2進行(xing)實驗，1h后發現，充(chong)氧條件(jian)下TOC去除率為72%，充(chong)氮條件(jian)下TOC去除率為54%。

3.3.6能(neng)耗實(shi)(shi)驗表明(ming)，與H2O2/UVC相比較(jiao)(jiao)，光(guang)Feton反應(ying)能(neng)耗小。去(qu)除1kgCOD時(shi)，Fe(Ⅱ)/H2O2/UVA較(jiao)(jiao)之節約32%的能(neng)量(liang)，Fe(Ⅲ)OX/H2O2/UVA工(gong)藝(yi)較(jiao)(jiao)之節約47%的能(neng)量(liang)。3.3.7光(guang)照(zhao)(zhao)強度在摩(mo)爾比H2O2：COD=1：1，Fe(Ⅱ)濃度為(wei)1.2×10-3mol/L，能(neng)量(liang)輸(shu)(shu)出分(fen)別為(wei)0、80、160kW/m3時(shi)進行實(shi)(shi)驗。結果表明(ming)，光(guang)照(zhao)(zhao)2h后，0能(neng)量(liang)輸(shu)(shu)入(ru)時(shi)，TOC去(qu)除率為(wei)17%；能(neng)量(liang)輸(shu)(shu)入(ru)80kW/m3時(shi)，增(zeng)加3倍；能(neng)量(liang)輸(shu)(shu)入(ru)160kW/m3時(shi)，增(zeng)加倍數更大(da)。3.4UV/TiO2工(gong)藝(yi)BekboletM等(deng)[11]用2種不同的催(cui)化劑（HombikatUV100和DegussaP25）進行預處理填埋場滲濾水實(shi)(shi)驗研(yan)究(jiu)。

3.4.1間隙(xi)反應器實驗用(yong)5g/LDegussaP25作催(cui)化劑(ji)(ji)時(shi)(shi)，加入TiO2，TOC去除(chu)(chu)率(lv)為(wei)3%；調節pH為(wei)3，TOC去除(chu)(chu)率(lv)為(wei)43%。使用(yong)HombikatUV100作催(cui)化劑(ji)(ji)，加入TiO2，TOC去除(chu)(chu)率(lv)為(wei)23%；再調節pH為(wei)3，則(ze)TOC去除(chu)(chu)率(lv)為(wei)68%。可(ke)見HombikatUV100的吸附性(xing)(xing)能大約是DegussaP25的5倍。然而5h光照后2種材料的TOC去除(chu)(chu)率(lv)幾乎相(xiang)同，但BOD5變化很小，可(ke)能是可(ke)生物降解物質也被(bei)吸附。同時(shi)(shi)實驗表明，pH=5時(shi)(shi)，吸附性(xing)(xing)能最，pH=3和(he)8時(shi)(shi)吸附性(xing)(xing)能略低之(zhi)，pH=11時(shi)(shi)吸附性(xing)(xing)能最差(cha)。

3.4.2用薄膜固定床反應器進行實驗（連續流系統(tong)）

3.4.2.1pH值影(ying)響(xiang)在(zai)pH=3、5、7、9、11時(shi)(shi)進行實驗，實驗表明pH=3、5、7時(shi)(shi)，TOC去除(chu)(chu)率依次(ci)為43.1%、49.5%和51.2%，而(er)COD去除(chu)(chu)率分(fen)別(bie)為36.3%、78.1%、56.2%。pH=9、11時(shi)(shi)TOC和COD的去除(chu)(chu)率均低于20%。3.4.2.2滲濾(lv)水初始濃度的影(ying)響(xiang)在(zai)62.3～273.5mg/L范圍內實驗，TOC最(zui)大去除(chu)(chu)率發生在(zai)62.3mg/L；而(er)COD的最(zui)大去除(chu)(chu)率發生在(zai)初始濃度為213mg/L時(shi)(shi)。

3.4.2.3光(guang)(guang)強(qiang)度的(de)(de)影響在(zai)同樣的(de)(de)實(shi)驗(yan)條件下（pH=3、Q[/i]=1.5L/h、COD=150mg/L）用同樣的(de)(de)滲濾水在(zai)光(guang)(guang)強(qiang)為0、50、100W/m2時(shi)，進行(xing)對比實(shi)驗(yan)，發現50W/m2時(shi)，去(qu)除(chu)的(de)(de)TOC（ΔTOC）為22.9mg/L，僅稍低于100W/m2的(de)(de)ΔTOC（26.8mg/L）。沒有光(guang)(guang)照時(shi)，去(qu)除(chu)的(de)(de)COD僅為7.1mg/L。

3.4.2.4增(zeng)加氧化(hua)劑(ji)的(de)(de)影響實驗表明，增(zeng)加氧化(hua)劑(ji)H2O2和(he)Na2S2O8對處(chu)理(li)(li)沒有(you)明顯(xian)的(de)(de)好處(chu)，在(zai)pH=7增(zeng)加0.5或1mmol/LH2O2時，甚至導致抑制作用。4存在(zai)的(de)(de)問題和(he)發展(zhan)趨勢光化(hua)學(xue)具(ju)有(you)較強的(de)(de)降解能力、無污染和(he)少污染、操作方(fang)便等優點，在(zai)垃圾滲濾水處(chu)理(li)(li)領域具(ju)有(you)廣闊的(de)(de)前景。但光化(hua)學(xue)處(chu)理(li)(li)滲濾水仍(reng)處(chu)在(zai)初(chu)級(ji)階段，存在(zai)的(de)(de)問題很(hen)多(duo)，如反應裝置簡陋、不能充分利用太陽能、不能滿足大規模處(chu)理(li)(li)、處(chu)理(li)(li)成(cheng)本高等。今后的(de)(de)發展(zhan)應立足于減少能耗、充分利用太陽能、新催化(hua)劑(ji)的(de)(de)開發和(he)光化(hua)學(xue)與(yu)其他工藝（如生物處(chu)理(li)(li)）相(xiang)結合的(de)(de)處(chu)理(li)(li)研(yan)究。

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