基于催化湿法氧化（cwao）降解垃圾渗滤液的研究

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1、北京化工大学博士学位论文催化湿法氧化（CWAO）降解垃圾渗滤液的研究姓名：李海生申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：刘鸿亮20040923———————塑塑塑型型趔L——j已书舳墙北京化工大学博士学位论文原创造性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文l中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。淼2004鬻9奏收日期：年月2j曰摘要催化湿

2、法氧化(CwAO)降解垃圾渗滤液的研究摘要垃圾渗滤液是一种危害较大的高浓度有机废水，对周边环境及填埋场场底土层污染严重，且污染持续时间长，容易造成严重的二次污染问题，因而对渗滤液进行有效的收集和处理已成为城市环境中急待解决的问题。目前垃圾渗滤液处理方法主要包括生物法和物化法。当垃圾渗滤液的BOD5／COD的值大于O．3时，渗滤液的可生化性较好，可以采用生物处理法；对BOD5／COD比值较小(0．07．0．2)、难以生物处理的垃圾渗滤液，以及生物法很难去除的相对毒性较大的有机成分，物化法处理效果更好，且运行周期短，但其处理成本相对较高，因此，

3、寻求一种不受垃圾渗滤液水质特性限制的处理方法，成为国内外垃圾渗滤液处理技术的研究热点问题之一。本论文采用Co／Bi复氧化物作为催化剂，氧气作为氧化剂，利用催化湿法氧化技术降解垃圾渗滤液中的高浓度有机物和氨氮，以期建立催化湿法氧化降解垃圾渗滤液的工艺条件。研究结果表明，在影响催化湿法氧化降解效率的因素中，反应温度、催化剂的活性是影响催化湿法氧化降解效率的主要因素，在最佳反应条件下，可将CODcr浓度和氨氮浓度分别高达40000mg／L和500mg／L以上的垃圾渗滤液降解到CODc，和氨氮分别为<150mg／L和<10mg／L的程度；此外，本论

4、文还讨论了垃圾渗滤液降解的动力学规律，建立了垃圾渗滤液降解的动力学模型，初步探讨了垃圾渗滤液有机物和氨氮降解的机理，并对Co／Bi催化剂进行了回收和再生研究。影响催化湿法氧化降解垃圾渗滤液效率的因素中，随着温度、氧分压、催化剂用量的增加，垃圾渗滤液TOC的去除率均呈现上升趋势，其中温度和催化剂用量的影响更为明显。不同温度条件下，氧分压对催化反应的影响结果显示在高温状态下，氧分压的影响并不显著，因为加快反应速率的贡献主要来自于温度的增加。随着反应液浓度的增加，有机质降解的反应速率增加，而有机质的去除率降低。降解反应过程中，有机物降解与pH变化

5、之间的对应关系表明：温度越低，pH值达到最低点的时间越长，最低点pH值越小，pH值达到平衡时的值也北京化工大学博士学位论文越小，表明温度越低，降解反应越慢，因而下降到最小pH所用时间越长；温度越低，降解的选择性越差，有机酸生成较多，因而最低点和最终砖I值越小。在研究温度、氧分压、反应液浓度、催化剂等因素对催化湿法氧化降解垃圾渗滤液的影响及其规律基础上。建立了垃圾渗滤蔽降解动力学指数经验模型，并根据模型推断反应温度不变情况下，催化剂是影响反应速率和效率的重要因素，并可以通过改变催化剂的用量或改进催化剂的性能和种类来提高反应的效率，该结论对进一

6、步降低催化湿法氧化反应条件具有重要的指导意义。利用GC．MS检测催化湿法氧化降解垃圾渗滤液过程中有机中问产物的种类以及相对含量，其中以有机酸为主要有机物，约占88％以上。催化剂表面有机物降解的机理分析表明，一种反应机理为气相中的02活化后直接夺取有机污染物的氢，产生自由基，并引发催化反应，最终生成C02和I-120；另一种反应机理为活化后的有机物直接进攻催化剂的晶格氧，并且使得过渡金属由高价态变为低价念．反应气中的02再将低价态的金属氧化为高价态，实现催化剂自身的氧化还原循环。采用催化湿法氧化降解垃圾渗滤液，不仅可以去除高浓度的有机物，还具

7、有较强的脱氮作用。随着反应温度的升高，催化湿法氧化对NH3一N的降解能力逐渐增强，220、240、260、280*(2条件下NH，-N降解规律符合一级动力学反应。升温全过程(20℃．300。C)中NH3-N浓度变化经历了先升后降的两个阶段，并且在220℃时达到最大值。GC．MS检测结果表明，在第一阶段，垃圾渗滤液中几种含氮有机物困催化氧化而生成NH3-N{第二阶段，NH3-N逐渐被氧化降解。在2604C、催化剂用量为0．59的条件下．Co／Bi催化剂的回收率为9709±0．74％。利用XRD、BET分析方法对新鲜制备、一次回收、一次再生、二

8、次回收的催化剂进行表征结果表明，催化剂的活性为新鲜制备>一次再生>二次回收>一次回收。利用上述催化剂在不同的温度条件下处理垃圾渗滤液，在280、300。C条件下，一次回收、一次再