超臨界水氧化處理垃圾滲濾液的響應面法優化
摘要:在間歇式反應釜上采用超臨界水氧化法處理垃圾滲濾液.運用中心組合設計研究了反應溫度(400~500℃)、壓力(24~28MPa)、反應時間(5~10min)和氧化系數(1.5~2.5),以及它們的交互作用對COD、氨氮去除率的影響,同時通過響應面法分析擬合出COD、氨氮去除率的二次回歸方程,得到最優工藝條件.結果表明,各因素對COD去除率的影響主次作用排序為:反應壓力>溫度>氧化系數>反應時間;各因素對氨氮去除率的影響主次作用排序為:反應溫度>壓力>氧化系數>反應時間,而影響因素之間的交互作用對兩者去除效果的影響卻不明顯.所得擬合方程對COD、氨氮去除率的預測誤差分別小于±4%、±9%.擬合方程所得最佳實驗條件為:時間5min、溫度496.05℃、壓力27.69MPa、氧化系數2.44,此時COD的去除率可以達到98.31%、氨氮去除率可以達到95.69%.
關鍵詞:垃圾滲濾液,超臨界水氧化,響應面法
垃圾滲濾液是垃圾在堆放和填埋過程中由于壓實、發酵等物理、生物、化學作用,以及降水和其他外部來水的滲流作用,產生的一種高濃度的包含有機和無機成分的液體.垃圾滲濾液水質復雜,含多環芳烴、鄰苯二甲酸酯、農藥和鹵代芳香族化合物等多種有毒有機化合物,同時含有鉻、鉛、鎳、汞等多種重金屬.垃圾滲濾液是一種難以處理的特殊廢水,現存的處理方法如物化法、生物法、回灌法、土地處理等均不能達到預期的效果,亟待開發出更好的處理技術.超臨界水氧化技術是20世紀80年代發展起來的一種廢水處理技術.由于水在超臨界狀態下特殊的物理化學性質,氧氣和有機物在超臨界水中發生均相的化學反應,反應速率大大提高,廢水中的有機物降解為CO2和H2O等小分子化合物,而有機物中的S、P等雜原子則轉變為硫酸鹽、磷酸鹽等.SCWO具有去除率高、反應徹底、處理效果好、無二次污染等優點.近年來,國內外已有利用超臨界水氧化法處理垃圾滲濾液的研究,發現COD、NH+4-N的去除率分別大于90%和94%,由此可知,超臨界水氧化是非常高效的處理垃圾滲濾液的方法.

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