营养盐加速生活垃圾降解及渗滤液催化氧化处理实验研究

作     者：陈玉婷 

作者单位：吉林建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋宝军

授予年度：2018年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：营养盐 垃圾渗滤液 催化氧化 催化剂 

摘      要：城市生活垃圾的降解速率,直接关系到填埋场稳定化进程和对土地的占用周期,是垃圾卫生填埋处理技术中很重要的参数。垃圾卫生填埋处理使得垃圾渗滤液也随之产生。由于垃圾渗滤液具有难降解有机物浓度高、成分复杂、产生量大、可生化性差、毒性大等的特点,导致垃圾渗滤液的处理具有很大难度,且很难达到排放标准。当前用于难降解有机废水处理的催化剂有很多种,但普遍存在成本高、处理效果有限的问题。本文研究了通过向厌氧填埋的生活垃圾中添加不同量的营养元素,分析营养元素对生活垃圾降解速率的影响。此外还研究了催化剂催化氧化垃圾渗滤液的影响因素。制作了氧化亚铜、氧化石墨烯、氧化亚铜/氧化石墨烯复合型催化剂三种不同催化剂,选出了处理效果最佳的催化剂并确定了催化剂的最佳投加量,最佳反应时间,并对处理效果最好的催化剂进行表征分析。这些研究成果对增加垃圾填埋场容量,增加垃圾填埋场的使用年限都具有重要的意义。而且为提高垃圾渗滤液处理效果、降低垃圾渗滤液处理成本有重要的社会意义和经济意义。在城市生活垃圾的降解速率影响因素实验研究中,通过向厌氧填埋的生活垃圾中添加不同量的氯化钾、磷酸二氢钾、氯化铵、复合维生素等营养元素,研究营养元素对生活垃圾降解速率的影响。实验结果表明,这些营养元素均能够加速生活垃圾的降解速率,混合添加氯化钾和复合维生素对提高垃圾降解速率的效果最好。在这几种微生物所需的营养物质中,向生活垃圾中加入0.5mol/L氯化钾+0.5mol/L复合维生素对加速生活垃圾降解速率的效果最好,同不添加营养元素填埋的垃圾堆体相比,添加0.5mol/L氯化钾+0.5mol/L复合维生素可使垃圾层在180天内多沉降17.87cm。催化剂催化氧化垃圾渗滤液实验研究结果表明,氧化亚铜、氧化石墨烯、氧化亚铜/氧化石墨烯复合型催化剂三种催化剂在处理垃圾渗滤液时,氧化亚铜/氧化石墨烯复合型催化剂对垃圾渗滤液COD去除率最佳。通过改变催化剂投加量和反应时间可以优化催化剂效果。通过进一步的实验研究发现:使用氧化亚铜/氧化石墨烯复合型催化剂时,当投加量为催化剂质量/渗滤液COD质量为0.7,反应时间为1h时为催化剂催化氧化处理垃圾渗滤液的最佳反应条件。在此反应条件下垃圾渗滤液COD的去除率可达93.33%左右,处理难降解废水效果明显。实验中以氧化亚铜/氧化石墨烯复合型催化剂催化氧化处理垃圾渗滤液时BOD/COD最高能达到0.84,通过前期催化氧化处理后的废水可生化性增强,后续处理可以使用生物法。这样大大节约了处理成本,对降低垃圾渗滤液的处理成本有重大社会意义及经济意义。对处理效果最好的氧化亚铜/氧化石墨烯复合型催化剂进行表征分析可以看出氧化亚铜和氧化石墨烯复合后,其表面粗糙,比表面积增大,从SEM表征图中可以看到有晶体物质生成,能吸附更多的污染物质。使污染物的去除率更高。从EPMA表征图中可以看出,新合成的催化剂元素组成与复合前的元素组合基本吻合;从氧化亚铜/氧化石墨烯复合催化剂的成分分析表中可以看出其纯度高,无杂质生成,所以该新型复合型催化性能好。