（环境工程专业论文）垃圾渗滤液的深度氧化处理试验研究.pdf

中文摘要 本研究采用f e n t o n 试剂、超声波和催化电解法处理生化处理后的垃圾渗滤 液( 称原水) 。原水c o d 、b o d 、氨氮、氯离子浓度和色度分别为7 8 9 1 6 0 2 m g l 、 2 9 7 l o o m g l 、4 1 1 5 3 8 ，7m g l 、1 5 4 2 8 - - 1 9 2 3m g l 和1 0 9 5 2 5 2 0 倍。 采用f e n t o n 试剂处理生化处理后的垃圾渗滤液。在初始p h 为4 ，f e s o 。7 h 。0 投加量为1 5 m m o l l ，h 2 0 2 f e s 吼7 h 。0 的投加比控制为4 ：1 ，h 2 0 。投加次数为1 次，反应时间为2 0 分钟，反应后调节p h 为8 o 的反应条件下，c o d 从1 1 0 3m g l 降到2 8 4 m g l ，c o d 去除率为6 9 1 1 ；出水色度为4 4 ，色度去除率为9 7 8 2 。 f e n t o n 氧化机理主要是羟基自由基氧化和铁离子混凝的共同作用，使废水中的 有机物被去除。f e n t o n 试荆对水中氨氮没有去除作用。 采用低频率超声波处理生化处理后的垃圾渗滤液。初始p h 为l l ，超声功 率为1 2 5 0 w l ，反应时间为3 0 分钟，出水c o d 为7 2 8 m g l ，c o d 去除率为1 9 2 ； 出水氨氮为2 4 0 m g l ，氨氮去除率为s o 3 。低频率超声处理对氨氮去除效果较 好，对c o d 的去除作用不大。 采用催化电解法处理生化处理后的垃圾渗滤液。采用镀钌铑镐稀土金属的 钛网阳极板( d s a ) ，电极板上的稀土金属具有催化电解作用。3 c m 的极板间距， 在初始p h 为8 ，催化电解电流密度为8 a d m 2 的条件下，电解1 2 0 分钟后，氨氮 的去除率是1 0 0 ；出水c o d 浓度为6 5 2m g l ，去除率为4 4 9 。 采用f e n t o n 试剂一电解联合处理生化处理后的垃圾渗滤液。当电解电流为 8 a d m 2 时，p h = l o ，电解1 2 0 分钟，c o d 从2 4 8 m g 1 降低到9 3 5m g l ，c o d 去除 率为6 2 3 ，氨氮从4 4 3 m g 1 降低到0m g f l l ，氨氮的去除率为1 0 0 。 对比各种氧化方法，f e n t o n 试剂对c o d 的去除效果最好，而催化电解对氨氮 去除效果最好。处理渗滤液时，可选用f e n t o n 试剂一电解联合处理工艺，能够较 好的处理效果。 关键词：垃圾渗滤液f e n t o n 试剂超声波电解催化深度处理 a b s t r a c t t h ef e n t o n sr e a g e n t ，s o n i c a t i o na n de l e c t r o c h e m i c a lt r e a t m e n ta r eu s e di nt h i s t h e s i st ot r e a tt h ee f f l u e n td i s c h a r g e df r o mb i o l o g i c a lt r e a t m e n tp r o c e s so fl a n d f i l l l e a c h e a t c o d ，b o d ，a m m o n i an i t r o g e n ，c 1 。a n dc h r o m ac o n c e n t r a t i o ni nt h e e f f l u e n t w e r e7 8 9 1 6 0 2 m g l 、2 9 7 1 0 0 m g l 、4 1 1 5 3 8 7 m g l 、1 5 4 2 8 1 9 2 3 m g 几a n d1 0 9 5 2 5 2 0 t i m e s t h e p u r p o s eo f t h i se x p e r i m e n t i st oo p e r a t ef e n t o no x i d a f i o n p r o c e s se f f i c i e n t l y t h eo r g a n i cw a so x i d i z e dw i t ht h e o hf r e er a c i a la n dc o a g u l a t e db yf e ”i o n s w h i c hw e r ep r o v i d e db yf e n t o n sr e a g e n t l e a c h a t eb yf e n t o no x i d a t i o ni so v e r6 9 、 t h et o t a lc o da n dc h r o m ar e m o v a lo f 血e 9 7 8 2 a n dc o da n dc h r o m av a l u eo f t h e e f f l u e n tc a nb e2 8 4 m g l 、4 4t i m e su n d e rt h ef o l l o w i n go x i d a t i o nc o n d i t i o n s ：r e a c t i o n ： 2 0 m i nr e a c t i o nt i m e ，1 5 m m o l l f e s 0 4 7 h 2 0 ，t h eh 2 0 2 f e s 0 4 7 h 2 0r a t i oo f4 t o1 ，t h eo p t i m u m p h o f 4f o rt h ef e n t o no x i d a t i o n p r o c e s sa n d 8 0f o r t h ec o a g u l a t i o n p r o c e s s u n f o r t u n a t e l y ，t h ef e n t o n sr e a g e n tc a n n o tr e m o v en h 3 - n t h es o n i c a t i a lt r e a t a b i l i t yo fl a n d f i l ll e a c h a t eh a sb e e ni n v e s t i g a t e di nt h i sp a p e r a f t e ru l t r a s o n i c3 0 m i ni na f r e q u e n c yo f 2 0 k h z ，t h e r e s i d u lc o di s7 2 8 m g la n dt h e c o dr e m o v a lr a t ei s19 2 、i t l lt h eo p t i m u mr e a c t i o nc o n d i t i o n sw h e r ea r ep h = 11 a n ds o n i c a t i o ns t r e n g t ho f1 2 5 0 w l t h ea m m o n i an i t r o g e nr e m o v a lr a t ea n dt h e a m m o n i a n i t r o g e nc o n c e n t r a t i o ni nt h eo u t l e t a r e5 0 3 a n d2 4 0 m 【g l r e s p e c t i v e l y c o dr e m o v a lo fl a n d f i l ll e a c h a t ei sn o t g o o d e n o u g h i nl o w f r e q u e n c y u l t r a s o n i c a t i o n at e r n a r yr h z r - r uo x i d e c o a t e dt i t a n i u m ( d s a ) a n o d ef i x e di nal a b - s c a l e e l e c t r o l y s i s r e a c t o rw a su s e dt ot r e a tl a n d d f i l ll e a c h a t ei nt h i s i n v e s t i g a t i o n t h e l a n t h a n o n so nt h es p e c i a lt e r n a r ya n o d eh a v ee l e c t r o l y s i so x i d a t i o nc a t a l y s i su n d e r t h e o p e r a t i n gc o n d i t i o n s o f8 a d i n 2c u r r e n td e n s i t y 、3 c me l e c t r o d eg a pa n dt h e o p t i m u mp h o f8 ，10 0 o ft h ea m m o n i a n i t r o g e ni nt h el e a c h a t ew a s r e m o v e da f t e r e l e c t r o l y s i n gf o r1 2 0 m i n a tt h es a m e t i m e t h ec o dr e m o v a lr a t ei s4 4 9 a n dt h e c o di nt h ee f f l u e n ti s6 5 2 m g l c o m b i n e df e n t o n sr e a g e n ta n de l e c t r o c h m i c a lp r o c e s si sa l s ou s e dt ot r e a tt h e l a n d f i l ll e a c h a t ei nt h i s p a p e r a f t e r r e a c t i o n12 0 m i n ，t h ec o da n da m m o n i a c o n c e n t r a t i o nw e r ed o w nt o9 3 5m g r ca n d0m g lw h i l et h er e m o v a lr a t ec o da n d a m m o n i a n i t r o g e n w e r e6 2 3 a n d1 0 0 r e s p e c t i v e l y i nt h ee x p e r i m e n t s ，t h ef e n t o n sr e a g e n ti st h eb e s tp r o c e s st or e m o v et h ec o di n t h el e a c h a t e ，w h i l et h eb e s tp r o c e s sf o rr e m o v i n ga m m o n i a n i t r o g e ni se l e c t r o c l - a n i c a l p r o c e s s s ot h eb e s tt r e a t m e n tp r o c e s sf o rt h el e a c h a t ei sc o m b i n e d f e n t o n sr e a g e n t a n de l e c t r o c h m i c a lp r o c e s s ，w h i c hc a nm a k el a n d f i l ll e a c h e a tt om e e tt h en a t i o n a l d i s c h a r g es t a n d a r d 。 k e yw o r d s ： o x i d a t i o n ，c a t a l y s i s l a n d f i l l l e a c h a t e ，f e n t o n sr e a g e n t ，s o h i c a t i o n ，e l e c t r o l y s i s a d v a n c e dt r e a t m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤盎盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：考前 签字日期：j 晔年，月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨连盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权墨童盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：煮鸯 导师签名：辱陡 圜 签字i e i 期：2 年月日签字日期：年 月日 第一章绪论 第一章绪论 i i 垃圾渗滤液的产生及特点 随着国民经济的迅速发展，我国城市居民生活水平目益提高，城市固体废 弃物的总量越来越大、种类也越来越多，且每年正以1 0 左右的速率增加。许多 固体废弃物如不加妥善处理，会对城市及周边地区造成二次污染，对生态环境和 人民生活造成巨大的危害，甚至会殃及子孙后代。所以城市垃圾的无害化处理显 得越来越重要。城市垃圾处理方法主要有焚烧、堆肥和填埋等。其中垃圾卫生填 埋法由于其成本低、技术相对简单、处理迅速等的优点，成为目前国内外应用最 为广泛的垃圾处置方式。我国城市垃圾处理中7 0 以上是采用卫生填埋法口】。 但是采用填埋场处理城市垃圾，人们比较担心的问题是二次污染，处理好垃圾填 埋过程中产生的渗滤液，是防止二次污染最重要的措施。 - 垃圾卫生填埋的机理是利用厌氧发酵的方法，将垃圾中大量有机物通过厌 氧及兼氧微生物的降解作用，转化为二氧化碳、甲烷等气态物质1 3 】。由于城市固 体废物本身含有大量的水分，在进行生物转化过程中就会以渗滤液的形式渗滤出 来，垃圾渗滤液是指在堆放和填埋过程中由于发酵和雨水的淋浴冲刷以及地表水 和地下水的浸泡而滤出的污水 4 1 。其来源可来自降水、地表径流水、地下水入侵、 灌溉水、垃圾分解、液体废弃物混和处理等六个方面。其中降水包括降雨和降雪， 而降雨是垃圾填埋场渗滤液的主要来源，降雨量的大小直接影响垃圾渗滤液的水 量。 垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度废水，含有大量有机物、无机离予以 及重金属离子等物质；垃圾填埋场的渗滤液的性质随着填埋场的气候条件、水文 条件、季节、垃圾的性质及所含水分的变化而发生明显变化。同一填埋场的渗滤 液性质也随着垃圾场的使用时间变化，这种变化反映了固体垃圾的稳定过程，并 可以用五个阶段来概括【5 “。 ( 1 )调整期 垃圾填埋场初期或垃圾填埋作业进行中，水分逐渐积累且尚有氧气存在，厌 氧发酵作用及微生物作用缓慢，本阶段渗滤液较少。 该论文受到教育部天南大合作项目“废水与微污染水处理刨新技术研究”课题的资助 第一章绪论 ( 2 )过渡期 本阶段水分达到饱和容量，垃圾渗滤液中的微生物逐渐由好氧性转为兼氧性 及厌氧性；由厌氧和缺氧情况下电子受体自0 2 转变成n 0 3 - - 及s 0 4 卜，此阶段 尚无甲烷形成。 ( 3 )酸形成期 由于垃圾渗滤液的兼性和专性厌氧微生物的水解酸化作用，垃圾中的有机物 迅速分解为脂肪酸，而含n 、p 的有机化合物经氨化和磷酸盐化转化为氨氮和磷 酸盐，同时一些金属( f e , l v l n ) 也会与有机酸发生络合作用，致使渗滤液呈深褐 色，在此期间产生的渗滤液c o d 。，极高，b o d 5 c o d 。为0 4 o 6 ，可生化性好， 而且颜色也相当深，是属于初期渗滤液。 ( 4 )甲烷形成期 在酸形成期间，如果有机酸未随渗滤液流出填埋场，则进入甲烷形成期，在 这期间有机物甲烷菌分解转化为c i - h 、c 0 2 ，同时产氢产乙酸菌的存在，也会 产生些氢气。c 0 2 溶解于水形成h c 0 3 、c 0 3 。、h 2 c 0 3 等不同形态的碳酸化 合物，p h 值则由于重碳酸盐的缓冲系统而维持在6 8 ，同时也给甲烷菌提供了 较好的生存条件，由于有机酸的急速分解，渗滤液的c o d 。，、b o d 5 浓度会急剧 降低，b o d 5 c o d 。也降为0 1 0 t 0 1 左右，渗滤液的可生化性变差，此时渗滤液 为后期渗滤液。 ( 5 )成熟期 此时垃圾渗滤液中可利用的有机成分已大量减少，细菌的生物稳定作用趋于 停止，并停止产生气体，渗滤液中剩余腐殖质易和重金属离子发生络合作用，所 以渗滤液的颜色还是很深，氧气及氯化物也随之增加，自然环境状况逐渐恢复。 因此在垃圾填埋的稳定过程中存在两个主要作用，一是固体垃圾中有机物 分解，形成可溶性或可挥发性的产物，进入渗滤液或大气，而最终离开了垃圾填 埋场。另一作用是稳定的腐殖质的合成，这些腐殖质有可能留在垃圾中，也可能 进入渗滤液。这两个作用的综合结果，使渗滤液中离子有机物增高。所以渗滤液 通常可据填埋场的“年龄”分为两大类，一类是“年轻”填埋场( 五年以下) 的 渗滤液，其特点是c o d 。，和b o d 5 浓度高，c o d 。，最高可达8 0 0 0 0 m g l ，b o d 5 最高可达3 5 0 0 0 m g l ，b o d s c o d 。，比值一般为o 5 0 7 ，可生化性良好。金属 含量较高，例如铁的浓度高达2 0 5 0 m g l ，铅的浓度可高达1 2 3 m g l ，锌的浓度 可高达1 3 0 m g l ，钙的浓度可高达4 3 0 0 m g l ，并且营养元素比例失调，d h 值也 较低。另一类是“老”的垃圾填埋场( 五年以上) 的渗滤液，其特点是b o d ；、 c o d 。较低，b o d j c o d 。也明显降低，氨氮浓度较高，p h 值升高，金属离子浓 度有所降低。同时渗滤液的量与垃圾的密度也十分有关，垃圾密度大则渗滤液的 第一章绪论 水量也大，通常是年降水量的1 5 5 0 ，并且当其流量达到高峰时，其浓度往往 也是最大的。 1 2 垃圾渗滤液处理技术研究和发展 1 2 1 垃圾渗滤液与城市污水合并处理 将垃圾填埋场渗滤液直接排入污水处理厂与城市污水合并处理，是一种简 单的处理方法。垃圾渗滤液中的c o d 。，、b o d s 都很高，并且含有很多难降解有 机物。与城市污水共同处理时，可将其稀释而弗不会造成对城市污水处理系统的 正常运转的影响。据加拿大科研机构分析巴当渗滤液c o d 。，= z 4 0 0 0 m g l ，流量 占城市污水处理厂总流量约2 左右时，污水厂的运行管理和处理效果不受影响。 当渗滤液c o d 。为3 5 0 0 m g l 左右而流量不超过城市污水厂流量的4 0 时，城市 污水厂的处理效果也不受影响。城市污水厂的剩余污泥可回填至垃圾填埋场，因 为其中微生物含量较高有助于缩短垃圾填埋厂的稳定过程。但垃圾填埋场往往远 离城市，和城市污水处理管路有相当的距离，渗滤液与城市污水的合并困难较大， 基建费用较高，并且运行管理操作复杂，所以垃圾填埋渗滤液与城市污水综合处 理往往难以实现。 1 2 2 土地处理方式 土地处理法是人类最早的污水处理法，在土地法处理垃圾渗滤液中以渗滤 液回灌法最为典型。该法是将收集到的渗滤液回流至填埋区域，利用填埋场自身 形成的稳定系统，使渗滤液滤经覆土层和垃圾层，发生一系列生物、化学和物理 作用而被降解和截留，同时使渗滤液由于蒸发作用而减量。垃圾表面有相当数量 的菌胶团，吸附降解水中的有机物。北英格兰的s e a m e rc a r l 垃圾填埋场1 8 j ，有一 部分采用渗滤液再循环，2 0 个月后再循环区渗滤液的c o d 、金属浓度均有较大 幅度下降，氨氮浓度变化较小。唐山市垃圾填埋场运用渗滤液回流再渗滤处理法 【9 】，将雨后垃圾渗滤液收集后，经沉淀调节池处理后，喷灌回流至填埋场。同时 沉淀调节池中的污泥排放时也可与渗滤液一并回流至填埋场，不但可以消除污泥 二次污染，还可以加速垃圾有机物的分解稳定。 但采用土地处理方法，对渗滤液中的污染物质去除效果不稳定，缺乏各种 必要的参数和规范。而且还要考虑清淤、收割和更新植物以及防治病虫害的问题。 第一章绪论 同时易对周围水源造成污染；循环后的渗滤液也必需经过处理才能排放：在温度 较低的季节，蒸发量较少，填埋场中生物活性弱，循环渗滤液的处理效果较差【 1 2 3 生物处理方法 1 2 3 1 好氧生物处理 活性污泥法作为传统生物废水处理的工艺得到最广泛的应用。美国和德国的 几个活性污泥法污水处理厂的运行结果表明，活性污泥法可以获得较好的垃圾渗 滤液处理效果。如美国宾州f a l lt o w n s h i p 污水处理厂【1 ，其垃圾渗滤液的c o d c ， 为6 0 0 0 1 2 0 0 0 m g f l ，b o d 5 为3 0 0 0 8 0 0 0 m g l ，氨氮为2 0 0 2 0 0 0 m g l ，曝气池 污泥浓度( m l v s s ) 为6 0 0 0 1 2 0 0 0 m g l ，是一般污泥浓度的3 - 6 倍。经过处理 后的垃圾渗滤液最终出水b o d 5 为1 0 0 3 0 0m g l ，去除率达9 7 。但在高污泥 浓度条件下，其泥水分离采用一般的二沉池也是难以实现的。 也有采用低氧好氧活性污泥法或s b r 法等改进的活性污泥流程，其具有能 维持较高运转负荷，耗时短等特点，比常规活性污泥法更有效。同济大学采用低 氧好氧活性污泥法处理模拟渗滤液【1 。进水c o d c ，、b o d 、s s 分别为6 4 6 6 m g l 、 3 5 0 2 m g l 、2 3 9 6 m g l 时，经过处理后c o d c ，小于3 0 0 m g l ，b o d 小于5 0 m g l ， s s 小于l o o m g l 。两段法处理渗滤液中的氮、磷去除效果也较高，磷的平均去 除率达到9 6 5 ，氮的平均去除率也为6 7 5 。 与活性污泥法相e e ，生物膜上能生长世代较长的微生物，促进对垃圾渗滤液 的处理效果。u w e l a n d e r l l 3 1 等用悬浮载体生物膜反应器在1 0 2 6 下处理垃圾渗 滤液，t n 可去除9 0 左右，同时去除2 0 左右的c o d c ，。j e h e n d e r s o n t l 4 等用 生物转盘( r b c ) 和间歇式反应器( s b r ) 处理垃圾渗滤液，在负荷为4 5 9 ( m 3 d 1 ， h r t = 0 3 d ，t = 1 8 2 0 时，渗滤液经r b c 处理n h 3 - n 去除率9 8 以上。 曝气稳定塘在土地有富余的地区，是最经济的垃圾渗滤液生物处理方法。英 国在b r y np o s t e gl a n d f i l l 投资建立了座1 0 0 0 m 3 的曝气氧化塘f 1 5 j ，最小水力停 留时间1 0 d ，氧化塘出水沉淀后进入城市下水道。此系统运行后，f m 为 o 0 5 0 3 k g b o d 5 ( k g m l s s d ) ，水量变化范围0 1 5 0 m 3 d ，出水b o d 5 平均为 2 4 m g l ，出水c o d 平均达7 2 0m 以。 p i r b a z a r i f l 6 1 等人曾经尝试采用膜生物活性炭工艺对垃圾渗滤液进行处理研 究，向生物反应器中投加粉末活性炭，并最终形成了生物活性炭颗粒，再对生物 反应器的出水进行膜分离，通过吸附、生物降解和膜过滤的共同作用，达到了较 好的处理效果，该工艺对t o c 的去除率可以达到9 5 9 8 ，对特殊有机物的去除 第一章绪论 也超过9 7 。 1 2 3 2 厌氧生物处理 加拿大h a l i f a x h i g h w a y l o l 【i1 填埋场采用厌氧生物滤池处理垃圾渗滤液，进 水c o d c ，为1 2 8 5 0 m g l ，b o d c o d 为o 7 ，p h 为5 6 ，将此渗滤液经石灰水调 节p h 达到7 8 ，沉淀1 h 后进厌氧滤池，当负荷为4k g c o d ( m a m 时，c o d 出 水达1 0 0 0m w l 以上。加拿大的t o r o t o 大学等也在室温条件下成功的采用厌氧滤 池分别处理年龄为1 5 年和8 年的渗滤液，当负荷为1 2 6 1 4 5 k g c o d ( m 3 - d ) ， h r t 为2 4 9 6 h ，c o d 出水在1 4 0 0m g l 以下。由此可见，厌氧生物滤池可以处 理垃圾渗滤液并达到一定的去除效果，但须保持较低负荷才能得到理想的处理效 果。 英国的水研究中心报导用上向流厌氧污泥床( u a s b ) 处理c o d 1 0 0 0 0 m 。g l 的渗滤液【1 8 】，当负荷为3 6 1 9 7k g c o d ( m 3d ) ，温度为3 0 ，c o d 和b o d s 的 去除率各为8 2 和8 5 ，它们的负荷比厌氧滤池要大的多。 沈耀良【l 蜘采用厌氧折流板反应器处理垃圾渗滤混合液可获得明显的水解酸 化作用，提高废水的可生化性，促进好氧段运行的稳定性。混合液的b o d 5 c o d 为0 2 0 6 6 5 ，经过反应器处理后，出水的b o d 5 c o d 为o 3 7 4 ) 6 8 ，并且进水的 b o d s c o d 越低，其提高幅度越大。 同好氧方法相比，厌氧生物处理有几个优点：( 1 ) 好氧方法需消耗能量( 空 气压缩机、转刷等) ，而厌氧处理却可产生能量( 甲烷气体) 。c o d 越高，好氧 方法耗能越多，厌氧方法产能越多；( 2 ) 厌氧处理时有机物转化成污泥的比例 ( o 1 k g m l s s k g c o d c ，) 远小于好氧处理的比例( o 5 k g m l s s k g c o d c r ) 2 0 l ，因 此污泥处理和处置的费用大为降低；( 3 ) 厌氧处理时污泥的生长量小，对无机营 养元素的要求远小于好氧处理，因此适合于处理磷含量比较低的垃圾渗滤液。( 4 ) 厌氧处理的有机物负荷高，占地面积小。 1 2 3 - 3 厌氯一好氧联合处理 在现行的渗滤液处理工艺中，大多采用厌氧一好氧组合处理系统。实践表明， 采用该工艺既经济合理，处理效率又较高，不仅可以较有效的去除c o d 。，和 b o d ，还可较好的去除氮和磷等。 广州市环境卫生研究所对广州市大田山垃圾填埋厂渗滤液进行厌氧一气浮好 氧试验，进水水质c o d c r 为8 0 0 0 m g l ，b o d 5 为5 0 0 0m g 几，s s 为7 0 0m 叽， p h 为7 5 ，处理后水质c o d c ，为1 0 0 0 m g l ，b o d 5 为6 0m e c l ，s s 为5 0 0 m g l ， p h 为6 5 7 5 a b o r z a c c o n i 等用u a s b + r b c 组合工艺处理高浓度垃圾渗滤液 第一章绪论 ( c o d c ，1 8 5 0 0 m g l ，b o d s l 0 5 0 0 m g l ，n h 3 - n 1 5 0 0 m g l 等) ，经过厌氧阶段 ( u a s b ) 处理，c o d c f4 0 0 0m g ，l 以下。再经过好氧阶段( r b c ) 处理，出水 c o d c 。降到1 2 0 0 m g l 左右。整个系统的污泥产量仅是用好氧处理时的一半。王 宝贞1 2 1 3 等人采用a ( 缺氧活性污泥) b ( a o 淹没式生物膜) 复合工艺处理苏州七 子山填埋场的渗滤液，c o d c 。，n h 3 - n 和t n 去除率分别为9 4 2 、9 5 1 和7 3 9 ， 使得其出水c o d 浓度可在1 0 0 0m p d l 以下。 李征 2 2 】采用u a s b - - 好氧膜生物炭反应器( m b a c ) 联合处理工艺对垃圾渗 滤液进行处理，在进水c o d 。为5 0 0 - 3 0 0 0 m g l 、b o d 53 0 0 - 1 9 0 0 m g l 、氨氮 1 4 6 5 7 1 0 7 1 5 m g l ，水力停留时间为1 9 3 0 h 的条件下，组合工艺出水c o d 。，降 为1 4 6 8 8 0 m g l 、b o d 5 为7 8 1 4 2 m e c l 、氨氮为5 5 6 2 0 m g l 。出水不稳定，没 有达到国家排放标准。 虽然以上各种生物工艺处理垃圾渗滤液的c o d 和b o d 去除率较高，但由于 垃圾渗滤液中难生物降解的物质较多，经过处理后的出水c o d 浓度仍较高，大 部分那均在1 0 0 0m g l 以上，不能达到国家污水排放标准要求。因此需要进一步 研究新型处理工艺，使渗滤液达到国家排放标准。 1 2 4 物理化学处理方法 由于垃圾渗滤液常含有较高浓度的c o d e r 、b o d 、氨氮及各种重金属离子 等，可生化性较差，在进行渗滤液处理时，需要辅助于物理化学法对渗滤液进行 预处理以改善废水的可生化性或将生化处理后剩余的难降解有机物和高浓度氨 氮通过物化方法除去以达到排放标准。常用的物化方法有吸附法、絮凝沉淀法、 氧化还原法等。 混凝沉淀法是向废水中投加混凝剂。使废水中的悬浮物和胶体物聚集形成絮 凝体，再加以分离的方法。去除原理为胶体的压缩双电层、吸附架桥和网捕等作 用。常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁、聚合铁和聚合铝等。清华大学的赵宗升【2 3 1 将生化处理后的垃圾渗滤液出水用聚铁进行混凝沉淀，投药量为2 m l l 时，渗滤 液的c o d 自5 9 7 m g l 降至8 0 m g l 以下，c o d 去除率达到8 6 5 以上。熊忠 2 4 】 采用混凝预处理垃圾渗滤液，当p h 为5 ，p a c 浓度为3 0 0 m l ，混凝处理的效 果最佳。对c o d c r 、b o d 的去除率分别达到4 1 6 和5 0 3 。许多研究者也对 垃圾渗滤液的混凝沉淀处理进行了试验研究，一般采用混凝剂投加量为1 1 5 克 升，c o d 的去除率一般在5 0 7 0 ，对重金属的去除率较高，一般在9 0 左右： 对色度、浊度和悬浮物的去除也有很好的效果。 吸附法：在废水处理中1 2 5j ，主要是利用多孔性的固体物质，使废水中的一种 第一章绪论 或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。具有吸附能力的多孔固体物质称为 吸附剂，而废水中被吸附的物质则被称为吸附质。吸附过程包括物理吸附、化学 吸附、离子交换。在废水的吸附中这三个过程均存在，是不可分的。常用吸附剂 有活性炭、粉煤灰、铝土矿等物质。吸附剂均有如下特征：( 1 ) 吸附剂具有巨大 的比表面积。比表面积越大，其吸附量越大。( 2 ) 吸附剂内部有发达的孔隙，且 微孔在孔隙中占有很大比重，如活性炭中的微孔表面积占总面积的9 5 以上。( 3 ) 在吸附剂上有含有一些官能团，可对废水中的某些物质具有离子交换作用。如活 性炭表面的非结晶部位上形成一些含氧官能团c h o 、o h 、c = o 等，它们通常 是活性炭吸附的活性中心，具有微弱极性，使废水中极性物质竞争表面的活性位 置，而非极性溶质吸附量降低。于瑞莲【2 6 】采用天然膨润土2 0 9 l 吸附去除垃圾渗 滤液中5 0 以上的c o d 和色度。张兰英等用铝土矿吸附渗滤液，有4 8 9 3 的 有机物被去除。隋智慧等人田谰混凝与吸附联合的方法，对北京安定垃圾卫生填 埋场进行了预处理的研究，结果表明，该方法对废水c o d c r 的去除率稳定在7 0 左右，且受水质变化的影响不大。沈耀良f 2 8 】等人采用p a c 混凝一焦炭吸附的 联合处理方法，对垃圾渗滤液进行处理，对c o d 和各种金属离子均有很好的去 除效果。 吸附法对于渗滤液的绝大多数有机物都有可能去除，且适应水量和水质污染 负荷的变化，设备简便。但活性炭吸附过程易受p h 值，水温等因素的影响。 化学氧化还原处理方法：利用强氧化剂将废水中的有机物氧化分解为小分子 的碳氢化合物或将有机物完全矿化为c 0 2 和h 2 0 。f e n t o n 试剂是目前应用较多 的一种催化氧化法。它利用羟基自由基的强氧化性对废水中的有机物进行氧化处 理和试剂中的铁离子进行混凝沉淀。武汉大学张辉等人1 2 9 利用强氧化药剂f e n t o n 试剂对垃圾渗滤进行处理，对于老化的垃圾填埋厂的渗滤液，当药剂投加量大约 为o 1 m o l l 时，其c o d 的去除可达6 7 5 以上。哈尔滨工业大学的王鹏1 3 0 】等采 用f e n t o n 试剂处理渗滤液中的难降解有机物时，投加2 0 0 m g l h 2 0 2 和 3 0 0 m g l f e ”，能去除废水中的7 0 有机物，并且f e n t o n 试剂对色度有很好的去 除效果。 在以上的处理中，混凝、活性炭吸附和f e n t o n 试剂对有机物的去除作用不 同，研究表明 3 1 ；3 2 1 混凝处理对大分子有机物处理效果较好，对分子量大于5 0 0 的 有机物去除率为5 9 7 3 。对分子量小于5 0 0 的有机物去除率小于1 8 。而f e n t o n 试剂对大分子有机物和小分子有机物均有去除作用，对分子量大于5 0 0 的有机物 去除率为7 2 8 9 ，对分子量小于5 0 0 的有机物去除率小于4 3 。而活性炭对分 子量小于5 0 0 的有机物吸附性好，所以采用混凝一吸附f e n t o n 试剂联合处理中， 难混凝去除的有机物可以被氧化去除，而对难氧化的有机物可被活性炭吸附，将 第一章绪论 这三个工艺串联连接可最终将垃圾渗滤液终的c o d c r 降到5 0 m g l 。 孟玢【3 3 】在对生物处理后垃圾渗滤液处理研究中，采用混凝一吸附- - f e n t o n 试 剂处理方法。混凝阶段，投加聚合硫酸铁+ p a m2 5 m l ：混凝后出水投加活性 炭，活性炭的投加量为6 9 l ；吸附反应后出水投加f e n t o n 试剂，f e s 0 4 7 h 2 0 的 投加量为3 7 5m m o l l ，投加比h 2 0 2 f e s 0 4 7 h 2 0 为2 ：l ，即h 2 0 2 的投加量为 8 5 5 m f l 。c o d c r 去除率为9 6 、色度去除率为9 8 6 即c o d e r 由原水盼 1 4 5 5 1 7 m g l 降至5 8 0 7 m g l 、色度由原水的】8 0 0 ( 倍) 降至2 5 倍，对有机物的 氧化处理作用很好。但以上的物化处理有一些缺点：对废水中的氨氮处理效果差； 吸附处理中活性炭吸附1 2 h ，时间过长：在f e n t o n 试剂氧化中药剂投加量大，不 经济。 现今去除高氨氮有机废水中的除氨氮多采用氨氮吹脱法。张乐【3 4 j 采用静态烧 杯吹脱试验中，控制反应条件为：气水比为4 0 0 ，初始p h 值为1 1 ，温度保持在 3 5 。c ，吹脱4 h 之后，氨氮去除率可达到6 8 ，出水氨氮浓度为2 3 6 m g l - 2 0 0 m g l 左右。由实践表明采用氨氮吹脱效果不理想，如不收集溢出的氨气有也会对环境 产生二次污染。 在针对垃圾渗滤液的难去除性，世界上许多国家开始采用高效的物化方法直 接对其进行处理，从而直接达到出水标准。 哈尔滨建筑大学的王林等人网利用深度氧化处理技术( a o t s ) 处理垃圾渗 滤液，通过分别利用光催化氧化、臭氧固定床催化氧化及复合式紫外催化氧化等 都可以达到对垃圾渗滤液良好的去除效果。但由于渗滤液色度的采用的紫外光波 长短，其光辐射距离短，采用其对渗滤液处理时所需要的反应器复杂，有效反应 的容积较小。 湖南大学的袁维芳等人采用反渗透膜方法深度处理城市垃圾填埋场渗滤液 口q ，将经过投药混凝沉淀的渗滤液进行反渗透处理，出水c o d 的去除达到近 1 0 0 ，经处理后得出水各项水质指标完全在国家排放标准一级以下，从而达到 了非常好的净化。由于反渗透膜的孔径小，所需要的反渗透压力高，渗滤液中残 存的大分子有机物对膜孔径的堵塞现象经常发生，需要定期清洗膜，所以其运行 管理复杂，在生产中使用有一定的局限性。 台湾的l i c h o u n g c h a n g 【3 7 】采用电解氧化处理垃圾渗滤液，采用锡铂一钌 合金电极，电解电流密度为1 5 a d m 2 ，投加氯离子7 5 0 0 m g l ，电解2 4 0 分钟后， 可将c o d 为4 5 0 0 m g l ，氨氮为2 5 0 0 m g l 的渗滤液降解到c o d 为3 6 4 m g l ，氨 氮完全被去除。 利用高效的物化方法虽然可以对垃圾渗滤液也有较好的处理，但由于物化方 法投资大，工艺复杂，运行费用高，管理难度大，在我国现有的条件下并不经济 第一章绪论 可行，所以一般作为生物处理的一种补充，从而使处理出水达到国家的排放要求。 1 3 研究目的及主要内容 本试验研究是对垃圾渗滤液的深度处理，其中渗滤液是取自天津市双口垃圾 填埋场的生物处理出水。天津市双口垃圾填埋场于2 0 0 1 年投入运行，填埋场建 有日处理量最高可达1 2 0 0 m 3 的垃圾渗滤液处理设备工艺，其工艺组成为常温 u a s b 反应器组合d a t i a t 好氧生物反应器。在垃圾渗滤液进液c o d 为 2 0 0 0 - 1 2 0 0 0 m g l ，进液b o d 为1 0 0 0 7 0 0 0 m g l ，氨氮为5 0 0 7 0 0 m g l 的条件下， 该套工艺出水c o d 为1 0 0 0 , - 1 5 0 0 m g l 、b o d 低于1 0 0 m g l 、氨氮浓度低于 5 5 0 m g l 。虽然c o d 平均去除率达9 1 3 ，但其出水c o d 浓度仍较高，远远不 能达到国家污水排放标准要求。特别是在冬季，由于低温条件下u a s b 和s b r 的处理效率明显下降，平均c o d 出水高于2 0 0 0 m g l 、氨氮去除率低于3 0 ，反 应器几乎没有去除效果。因此为满足污水处理排放标准，需要对渗滤液进行深度 处理。 根据孟玢u ”试验知道f e n t o n 试剂对有机物去除有较好的效果：但由于其耗 药量大，反应时间长，所以本试验主要研究在达到较好处理效果的同时，降低耗 药量，减少反应时间。 文献说明采用超声波和电解处理对废水中的有机物和氨氮的去除均有很好 的去除效果。所以也采用这两种处理方法进行试验研究。 本论文旨在于通过实际垃圾渗滤液处理试验，研究以下几个方面的问题： 1 采用f e n t o n 试剂、超声波和电解法处理生化后的垃圾渗滤液，研究最佳 反应条件，反应机理和各个影响因素。 2 ，采用以上方式联合处理渗滤液，从而进一步降低出水c o d 、氨氮浓度， 力争减造价，达到排放的标准。 第二章试验装置和试验方法 第二章试验装置和试验方法 2 1 试验装置和试验方法 试验均为实验室的烧杯实验，根据不同实验方法，实验装置各有不同。 2 1 1 试验装置 2 1 1 1f e n t o n 试剂氧化处理试验装置 氧化试验的主要设备为7 7 9 0 5 0 2 型p h i p p s b i r d 六联搅拌器在不同的试 验系列中控制不同反应时间和反应条件。 2 i i 2 超声处理试验装置 超声处理试验装置参见图2 1 。 本试验采用j y 9 8 一i i i 型超声波细胞粉碎机进行垃圾渗滤液的超声处理，其中 超声频率为2 0 k h z ，超声程序为间歇式，即超声5s ，间歇5s ：再超声5 s ，再 间歇5 s ；照此程序，直到总反应时间达到为止。 2 1 1 3 催化电解处理试验装置 催化电解试验装置参见图2 - 2 。 1 - 超声波箱2 - 超声波探头3 - 废水容器 1 ，电源2 - 电极板3 - 电解槽 4 - 超声波转换器 4 电磁搅拌器 图2 - 1 超声波处理试验装置图 图2 - 2 电解试验装置图 试验采用的电解槽为透明有机玻璃制，尺寸为l b h = 2 0 0 m m 7 5 丌1 m 1 5 5 m m ，有效容积为2 3 2 5 升；阴极电极板采用不锈钢板制成，宽度为7 5 m m ，阳 一 第二章试验装置和试验方法 极板采用网状镀钌铑镐稀有金属的钛板制成，阳极总厚度为l m m ，阳极宽度为 7 5 r a m ，。电源采用0 3 0 v ，0 3 a 的d h l 7 1 5 - 5 型双路稳压稳流电源。 2 1 2 试验方法 2 1 2 1 试剂 过氧化氢( 3 0 )分析纯天津东方化工厂 水合硫酸亚铁分析纯天津市双船化学试剂厂