（环境工程专业论文）混凝离子交换预处理垃圾渗滤液研究.pdf

摘要 摘要 垃圾渗滤液具有污染物浓度高、水质水量稳定性差的特点，易对生物处理 法造成较大的负荷，影响工艺正常运行。通常在渗滤液生物主处理阶段之前需 增加预处理阶段，物化法因对水质波动适应能力较强，能够有效的改善渗滤液 水质，提高其可生化性，常用于渗滤液预处理阶段。 本文采用混凝离子交换法对九江市修水县生活垃圾填埋场的垃圾渗滤液进 行预处理研究。 混凝研究中，通过对聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合氯化铝铁等进行正交 试验，根据k 值选择氯化铝铁作为本研究所用混凝剂。通过了p a f c 投加量、 渗滤液p h 值、搅拌方式、沉淀时间以及p a m 投加量等单因素试验研究，结果 表明：最佳参数为聚合氯化铝铁投加量7 0 0 m g l ，p a m 投加量2 9 m ，p h 为7 ， 搅拌方式：2 5 0 r m i n1 5 m i n ，5 0 r m i n9 m i n ，沉淀4 0 m i n ；正交试验研究结果表 明：混凝各影响因素对c o d 去除效果的显著性为：p a m 投加量 沉淀时间 p a f c 投加量 渗滤液p h 值；p a f c 的最佳混凝条件为：p a f c 投加量7 0 0 m g l ， p a m 投加量3 m g l ，p h 为7 ，搅拌方式：2 5 0 r m i n1 5 m i n ，5 0 r m i n9 m i n ，沉淀 4 0 m i n ，此时c o d 去除率可达3 4 5 ，氨氮去除率可达11 ，浊度去除率达6 0 ， 渗滤液中铜、镉、铬、铅、锌等重金属离子达到排放标准。 离子交换研究中，以静态试验方式，用d 0 0 1 树脂对混凝后水样中的氨氮进 行离子交换试验，通过d 0 0 1 离子交换树脂用量、p h 值、温度、震荡强度等单 因素试验研究，结果表明：最佳离子交换参数分别为d 0 0 1 投加量l 2 l o o m l ， p h 值为8 ，温度为2 0 - - 一3 0 。c ，震荡强度为2 0 0 r m i n ；正交试验研究结果表明： 影响d 0 0 1 树脂交换氨氮效果的因素显著性为：p h 值 温度 震荡强度，在最 佳p h 值为9 ；温度为3 0 。c ；震荡强度为2 0 0 r m i n 条件下每1 0 0 m l 渗滤液( 氨氮 浓度为2 0 6 8 m g l ) 分别投加1 5 9 、2 9 树脂反应，单位树脂对氨氮的平衡交换量 分别可达到1 0 m g g 、8 5m g g 。对使用后树脂用3 m o l l 盐酸进行洗脱，在震荡 强度为2 0 0 r m i n 时，1 0 m i n 内树脂中氨氮洗脱率可达9 1 以上，5 0 m i n 内氨氮可 完全洗脱。 关键词：垃圾渗滤液；混凝法；离子交换；p a f c ；d 0 0 1 树脂 a b s t r a c t a b s t r a c t l a n d f i l ll e a c h a t eh a sah i g hc o n c e n t r a t i o no fo r g a n i cm a t t e r , h i 曲c o n c e n t r a t i o n s o fa m m o n i a a n dw a t e rc o m p o s i t i o no fl i a b i l i t i e sa n dv o l a t i l e i tm a yg i v eah i g h b u r d u nt ob i o l o g i c a lt r e a t m e n t ，a f f e c t i n gi t sn o r m a lo p e r a t i o n i ti su s u a l l ya d da p r e p r o c e s s i n gs t a g eb e f o r et h em a i ns t a g e so fp r o c e s s i n gi nt h el e a c h a t eo f b i o l o g i c a l w i t ht h ea b i l i t yo fi m p r o v i n gt h el e a c h a t eq u a l i t y , t oi m p r o v ei t sb i o d e g r a d a b i l i t y , p h y s i c o c h e m i c a la l w a y su s e d i nt h el e a c h a t ep r e t r e a t m e n ts t a g e t h i st h e s i ss t u d i e so nt h ep r e t r e a t m e n to ft h ej i u j i a n gx i u s h u i ，a nl a n d f i l l l e a c h a t eb yc o a g u l a t i o n - - i o ne x c h a n g em e t h o d i nc o a g u l a t i o nt e s t s ，w ec h o s ep a f cf r o mp a c ，p f c ，p a f ca st h et e s to f c o a g u l a n t su s e d c o n s i d e r i n gt h a tt h ee f f e c to fp hv a l u e ，d o s e so fp a f s ，s e t t i n g t i m e ，s t i r r i n ga n dc o a g u l a n td o s a g e ，t h e b e s tc o n d i t i o ni s d o s a g e o fp a f c 7 0 0 m g l ，d o s a g e o fp a m2 m g l ，p h7a n dt h em i x e dm e t h o d ：2 5 0 r m i n 1 5 m i n ，5 0 r m i n9 m i n ，p r e c i p i t a t i o n 4 0m i n t h ee x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u tb y o r t h o g o n a lm e t h o d e a c hc o a g u l a t i o n f a c t o ro nt h ec o dr e m o v a le f f i c i e n c y s i g n i f i c a n t l y ：d o s a g eo fp a m s e t t l i n gt i m e d o s a g e o fc o a g u l a n t s e w a g ep hv a l u e t h eo r t h o g o n a lt e s td e t e r m i n et h eo p t i m u mc o a g u l a t i o no ff e r r i cc h l o r i d e ：d o s a g eo f c o a g u l a n t7 0 0 m g l ，d o s a g eo fp a m3 m g la n dp h7 ，t h em i x i n gm e t h o d ：2 5 0 r m i n 1 5 m i n5 0 r m i n9 m i n ，p r e c i p i t a t i o n4 0 m i n ，t h i st i m ec o dr e m o v a l3 4 5 a m m o n i a r e m o v a l11 t u r b i d i t yr e m o v a lr a t eo f6 0 c o p p e r , c a d m i u m ，c h r o m i u m ，l e a d ，z i n c a n do t h e rh e a v ym e t a li o n si nt h el e a c h a t eg e tt h ee m i s s i o ns t a n d a r d s i ni o ne x c h a n g ee x p e r i m e n t ，u s ed 0 01r e s i ni o ne x c h a n g et h ea m m o n i ai nt h e w a t e rs a m p l e sa f t e rc o a g u l a t i o nb ys i n g l ef a c t o re x p e r i m e n t st os t u d yt h ei m p a c to f d o s a g eo fi o ne x c h a n g er e s i n ，p h ，t e m p e r a t u r e ，s h o c ks t r e n g t h ，t ot h ei o ne x c h a n g e e f f e c t d e t e r m i n e db yo r t h o g o n a lt e s tf a c t o r so fd 0 0 1r e s i nt oe x c h a n g et h ea m m o n i a e f f e c ti ss i g n i f i c a n t ：p h t e m p e r a t u r e s h o c ks t r e n g t h ，t h eo p t i m u mp hv a l u ei s9 ； t e m p e r a t u r ei s3 0 ；p e r1 0 0m lo f l e a c h a t es h o c k e di n2 0 0 r m i nc o n d i t i o n s ( 2 0 6 8 m g l ) a m m o n i ac o n c e n t r a t i o nw e r ed o s a g eo f1 5 9 ，2 9r e s i nr e a c t i o nu n i tr e s i ne x c h a n g e c a p a c i t yo fa m m o n i ab a l a n c eu pt o lo m g g ，8 5m e c g 3 m o l lh y d r o c h l o r i ca c i do n i i a b s t r a c t t h eu s eo fr e s i ne l u t i o n ，2 0 0 r m i ni ns h o c ks t r e n g t h ，t h er e s i nw i t h i n 10m i no f a m m o n i ae l u t i o nr a t eo fu pt o91 m o r et h a n5 0 m i nw i t h i nt h ea m m o n i ac a nb e c o m p l e t e l ye l u t e d k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ；c o a g u l a t i o n ；i o ne x c h a n g e ；p a f c ；d 0 0 1 第1 章综述 第1 章综述 改革开放以来，随着我国经济水平的增长，城镇化脚步加快，人口的增加 以及物质生活水平提高，城市生活垃圾也随之逐年递增，最近1 0 年以来我国垃 圾产量仅城市垃圾累计积存量已超过6 0 亿吨( 此数据还未包括农村生产和生活 垃圾) ，目前我国城市垃圾产量接近2 亿t a ，约占世界生活垃圾总产量的四 分之一【2 | ，人均生活垃圾产量达到1 5 k dp j 。 生活垃圾中的污染物质在填埋过程中受到外部压力、土壤中微生物的降解 作用、垃圾腐败产生的水分，并与外部水源汇集形成垃圾渗滤液1 4 j 。垃圾渗滤液 高c o d 浓度、高重金属离子浓度以及高氨氮浓度特点使其处理往往难以达标【5 j ， 同时渗滤液中含有少量生物毒害性大的化合物【6 j 使生物中毒导致生物处理法效 果受到影响。目前稳定高效的新渗滤液处理工艺仍然缺乏，旧的处理工艺有待 革新。因此，本渗滤液预处理方法的研究为推动当前渗滤液处理工艺的有积极 意义。 1 1 垃圾渗滤液概述 1 1 1 垃圾渗滤液来源 垃圾渗滤液来源可归纳为以下几方面【7 j ： 1 直接降水。直接降水包含了雨水和雪水，其在垃圾渗滤液中占有最大比 例。降水时间、频率以及强度等降水特性对渗滤液的产量及污染物的浓度具有 较大的影响。而降雪则通过其降雪量、融化比等特性对渗滤液产量的产生影响。 2 地表径流。地表径流来自于垃圾填埋场地表周边山坡上的水流，其对渗 滤液的产量的影响程度受到垃圾填埋场四周地势情况、填埋方式及填埋材料的 防渗能力、填埋场排水设施建设情况等因素的影响。 3 地下水。当填埋场周边地下水的水位高于垃圾填埋层底层时，地下水因 二者之间高差的存在具有流入填埋场内的趋势，地下水与固废垃圾的接触时间、 接触方式以及水流流向直接影响了垃圾渗滤液的产生情况。 4 垃圾中水分。在垃圾填埋过程中，也存在一部分水分随垃圾( 厨余垃圾、 污泥等) 进入填埋场内【8 | 。尤其是污泥填埋时，因其含水率高，在填埋过程中， 第1 章综述 污泥所含水分总有相当一部分变为垃圾渗滤液从填埋场排出。此外，垃圾中的 水分还有填埋层中的微生物降解有机垃圾时生成的有机物降解水9 1 ，微生物种 类、垃圾p h 、填埋层温度等对降解水产量具有影响。 5 覆土材料中的水分。覆土材料对渗滤液产量的影响主要受到材料自身性 质及其吸水能力的影响。 1 1 2 渗滤液水质特征 受所埋垃圾组分、填埋方式以及填埋时间等因素的影响，垃圾渗滤液水质 存在各种差异。通常，可将其归纳为以下6 点： 1 高有机物含量，有机物组成复杂； 渗滤液中的有机物浓度往往高达几千乃至几万m g l ，这一特点在水解发酵 阶段尤其突出，此时p h 接近7 ，b o d 5 与c o d 的比值在o 5 0 6 之间。同时， 渗滤液中有机物的组成也具有多样性。目前，许多研究人员【1 0 】、 i l l 、 1 2 1 都试验分 析了渗滤液不同成分有机物所占比例，根据结果发现渗滤液中有机污染物种类 众多，含量最多的为烷烃、芳烃类有机物，此外还含有少量酸类、酮类、酚类、 酰胺类、醛类等。 2 金属含量高； 垃圾渗滤液中根据填埋组分的不同可能含有几十种金属离子【1 3 】，尤其是我 国固废垃圾填埋前未经过严格的筛选，生活、生产垃圾集中填埋。其变化特点 为早期水解发酵阶段金属离子浓度较高，铁、钙、镁离子的浓度往往超过 1 0 0 0 m g l 。 3 水质变化大； 垃圾渗滤液的水质与垃圾种类、质量、填埋量、填埋时间的长短以及填埋 场构造有关，其中影响最大的为填埋场的构造。 4 n h 3 - n 含量高； 随着填埋时间的增长，垃圾渗滤液中氨氮浓度随之上升，有时甚至能达到 1 2 0 0 0 m g l ，微生物的活性在氨氮浓度过高时将受到抑制，生物处理效果将下降 1 4 1 ，晚期垃圾渗滤液中的高浓度n h 3 - n 处理是渗滤液处理的主要难题之一。 5 营养元素比列失调； 垃圾渗滤液中p 元素含量较低，与生物法处理污水的最佳营养比 b o d 5 ：n ：p = 1 0 0 ：5 ：i 相比，一般渗滤液中b o d 5 p 高于3 0 0 ，使微生物营养比例失 第1 章综述 调。 6 其它特征； 生化处理后的渗滤液中仍具有一定浓度的c o d ，且其中以难降解有机物为 主，水质可生化性差，必须通过合适的深度处理将之去除。 常见渗滤液污染物组分见表1 1 。 表1 1 常见渗滤液污染物组分 单位：m g l ( p h 、大肠菌群数除外) t a b l e1 1c o m m o nl e a c h a t ep o l l u t a n t sc o m p o n e n t u n i t ：m g l ( e x c e p tf o rp h 、c o l i f o r mc o u n t s ) 1 2 渗滤液水质影响因素 渗滤液性质的影响因素 1 5 】、【1 6 主要有垃圾组成、填埋方法、填埋时间、场地 气象、运行条件等。 1 2 1 垃圾组成的影响 填埋垃圾的组分对垃圾填埋渗滤液水质影响很大，渗滤液中c o d 。，、b o d 5 浓度主要来自于生活垃圾中的厨余垃圾部分，同时，电池、废金属材料等垃圾 会提高渗滤液中的重金属浓度。由于垃圾收集方式及来源的不同，不同地区的 垃圾组分也各具特点，造成不同地区渗滤液中的c o d 。，、b o d s 在数干毫克每升 至数万毫克每升之间变化。例如广州填埋场的b o d 5 为4 0 0 - - 2 0 0 0m g l ，而台 北的为6 0 0 0 - - 2 8 0 0 0m g l 。 1 2 2 填埋方法的影响 垃圾的填埋有好氧、兼氧以及厌氧三种方法【1 7 。好氧填埋垃圾主要发生好 氧降解，有机物降解迅速彻底，准好氧填埋与好氧填埋相似，场内主要为好氧 第1 章综述 区域，存在部分厌氧区发生硝化反硝化反应，对氨氮的去除优于好氧填埋，而 厌氧填埋有机物降解速度慢、耗时长，且有机质分解后主要进入渗滤液中【18 1 。 1 2 3 填埋时间的影响 通常我们根据填埋时间将渗滤液分为两类【l9 】：5 年以下填埋时间的垃圾渗滤 液为“年轻”渗滤液，此阶段渗滤液水质p h 较低，有机物、重金属浓度高，渗 滤液可生化性良好；填埋时间1 0 年以上的垃圾渗滤液为“老年”渗滤液，此时 渗滤液水质p h 接近中性偏碱，有机物、重金属浓度下降，氨氮含量上升。表1 2 中为c h i n a 2 0 】等人对渗滤液水质随填埋时间变化情况的研究结果。 表1 2 渗滤液水质随时间的变化情况 t a b l e1 2l e a c h a t eq u a l i t yc h a n g e sa td i f f e r e n tt i m e s 1 2 4 场地气象的影响 渗滤液水质易受到填埋场地气象的影响。微生物活性在一定范围内随温度 升高而提高，渗滤液中物质浓度也随之增加；雨季降雨量增大，将稀释渗滤液， 使其物质浓度降低，但渗滤液产量将会增大。 1 2 5 运行条件的影响 填埋场渗滤液水质受到其运行条件包括填埋环境的调节、回灌渗滤液、覆 土填埋等操作的影响。比如回灌渗滤液能够使填埋层内缺失成分得到补充，不 但提高了微生物与垃圾层中有机物接触机会，加速了填埋场稳定化；还能使渗 滤液中的有机物被填埋层内的微生物分解，达到污染物减量化的目的【2 1 1 。 1 3 渗滤液的危害 垃圾渗滤液组分复杂、有机污染物、氨氮、重金属浓度高等特点决定了它的 高污染性，若不经处理而直接排放，将会对周边地表水和地下水、大气、土壤等 4 第1 章综述 方面造成污染，直接或间接危及人类身体健康。具体危害可归纳为以下几点： ( 1 ) 恶臭污染 垃圾渗滤液中的含氮有机物在渗滤液溶解氧不足时，将会转化为多种恶臭 物质，如甲烷、硫醇、氨、硫化氢等，使渗滤液释放大量臭味污染周边环境。 ( 2 ) 需氧有机物的污染 渗滤液中含有大量需氧有机物，它在受到水中微生物降解过程中，水中溶 解氧被大量消耗。刘掣2 2 】等通过试验分析得出渗滤液中含有6 3 种主要污染性有 机物，其中有6 种被确认为具有致癌致突变的能力。 ( 3 ) 病源微生物的污染 渗滤液中含有大量病源微生物，受病源微生物污染后的水体致病微生物激 增。同时垃圾渗滤液是含有大量病源微生物与病毒的液体，未经处理外排至周 边水体或土壤中，可能间接对人体造成伤害。 ( 4 ) 地下水的污染 垃圾渗滤液作为一种高浓度有机废水若防渗措施失效，将造成周边地下水 源的污染。赵勇胜仁3 j 等人通过对吉林、长春、北京等地的生活垃圾填埋场所在 地的地下水水质分析研究发现，这些地区地下水在垃圾填埋场建立后均受到不 同程度的污染，其主要污染物有：s 0 4 2 、c 1 、总硬度、溶解性总固体、n 0 3 。、 锰、铁、酚等。而污染后的地下水难以进行人工修复。 ( 5 ) 土壤的污染 垃圾堆放的过程中，其内部含有的部分污染物质由垃圾渗滤液带出，随着 垃圾渗滤液渗入周边土壤中【2 4 1 。渗滤液中的污染物在土层中发生一系列物理、 化学和生物反应，改变土壤性质、同时通过土壤孔隙水发生迁移。 1 4 国内外垃圾渗滤液处理技术综述 国内渗滤液处理的发展大可分为3 个阶段门1 ：2 0 世纪末，由于我国对渗滤液 研究进展缓慢以及污水处理技术匮乏，通常将渗滤液当做普通城市生活污水处 理；2 0 世纪9 0 年代中后期，针对渗滤液具有氨氮浓度、有机物浓度高的特点， 增加了脱氮技术，将处理工艺大致划分为脱氮处理、厌氧处理、好氧处理三个步 骤 2 5 】；2 1 世纪初期，随着填埋法处理城市垃圾的技术的推广加速，由于渗滤液水 质远超出城市污水，因而不能直接进入城市污水管网，一般选择远离城区的地 第1 章综述 方作为渗滤液处理场地。 目前渗滤液的处理可归纳为三大类：生物法、物化法以及土地处理法。目 前渗滤液的处理流程，一般可依次分为物化法前处理阶段、生物法主处理阶 段以及土地法后处理阶段。 1 4 1 生物法 生物处理法是使污染物质参与到微生物新陈代谢中被分解转化，从而减少 污染物，其多用于主处理阶段。根据其最终电子受体的不同可归纳为好氧、 厌氧、好氧厌氧组合处理三类。 1 4 1 1 好氧处理 年轻垃圾渗滤液可生化性良好，应用好氧生物处理法能够满足出水水质要 求。国内外对该类方法的应用具有大量成功案例此。 目前，活性污泥法因其技术成熟、成本较低的优点在渗滤液处理中使用的 最广泛。如美国f a l lt o w n s h i p 污水处理厂【2 8 1 ，其垃圾渗滤液为早期渗滤液，渗 滤液中有机物浓度能达到1 0 0 0 0m g l 以上，曝气池m l v s s 比一般污泥浓度高 出2 5 倍。其垃圾渗滤液经活性污泥法处理后出水b o d 5 减少9 7 。通过该研 究数据可知，通过调整活性污泥的质量浓度，使f m 达到最佳范围，垃圾渗滤 液采用活性污泥法能够得到较理想的处理效果。 沈欢2 9 1 等人对预处理后的垃圾渗滤液采用膜生物反应器进一步处理，分析 出水水质可知，膜生物反应器可将c o d 。，的含量降至原水的1 5 ，- - 3 0 ，水中氨 氮基本除尽。 1 4 1 2 厌氧处理 厌氧处理具有低能耗、低运行成本等优点，同时能够负荷高浓度有机物污 水，对无机营养元素需求低，污泥产量小。对于处理高浓度的有机废水，厌氧 生物处理比好氧处理具有更大优势。 杨静等删分别对渗滤原水和稀释水采用u a s b 处理，通过分析出水结果发 现，系统对水质变化适应能力强，水质变化时c o d 。，去除率能快速恢复稳定， 一般在1 2 周内时c o d 。，去除率恢复至8 0 ，而且抗冲击能力强，其出水可生化 性提高适于好氧法进一步处理。 孙洪伟等人【3 l 】采用u a s b s b r 组合工艺在低温条件下处理垃圾渗滤液。在 第l 章综述 进水c o d 平均为1 1 9 5 0 2 m g l ，氨氮为9 8 2 7 m g l 的条件下，经u a s b s b r 处 理后c o d 、氨氮分别降至3 9 0 1 m g l 、2 9 m g l ，去除率分别达到9 6 7 、9 9 7 。 该进水条件下，缺氧u a s b 反应器的最大c o d 去除速率达到1 2 3 9k g ( m 3 d ) 。 该组合工艺同时具有高效厌氧降解有机物反应以及高效缺氧反硝化的双重功效 能力。在冬季低水温环境中，s b r 反应器仍然能够使硝化和反硝化反应彻底进 行，保证出水达标，使深度脱氮的目的得到实现。 1 4 1 3 好氧与厌氧组合处理 目前，将好氧工艺与厌氧工艺以一定的顺序组合共同处理渗滤液的方法被普 遍认同。实践表明 3 2 】，渗滤液通过厌氧处理先降低渗滤液有机物浓度提高其可生 化性，再进入好氧处理系统中处理，出水水质稳定且能够达到国家排放标准。 周文龙等人例针对垃圾渗滤液的水质特征，采用厌氧好氧接触厌氧好氧 f e m o n 氧化b a f 池联用处理渗滤液。处理前水质为氨氮3 0 0 m g l ，c o d1 3 0 0 m g l ，运行结果表明，该工艺运行出水稳定，系统对c o d 的去除率可达9 3 ，氨氮 的去除率可达9 8 ，出水c o d 1 0 0m g l 、氨氮 2 5m g l 、色度 4 0 倍、悬浮物 p a f c 投加量 渗滤液p h 值。 通过直观分析表中的极差值可知，所选因素对渗滤液氨氮的去除效果影 响的主次关系为：p a f c 投加量 渗滤液p h 值 p a m 投加量 沉淀时间。 通过直观分析表中的极差值可知，所选因素对渗滤液浊度的去除效果影 响的主次关系为：p a f c 投加量 渗滤液p h 值 p a m 投加量 沉淀时间。 混凝阶段以去除渗滤液c o d 为主，将c o d 去除率作为分析指标，根据 正交直观分析表，可得混凝最佳条件为：p a f c 投加7 0 0 m g l ；渗滤液p h 值为7 ； 第4 章垃圾渗滤液混凝处理结果与讨论 p a m 投加量3m g l ；沉淀时间4 0 m i n 。 4 5 最佳条件验证 以5 0 0 m l 烧杯量取2 0 0 m l 渗滤液水样，取p a f c 投加量为7 0 0m g l ，p a m 投加量3m g l ，p h 调至7 ，搅拌方式：高速2 5 0 r m i n 搅拌1 5 m i n ，低速5 0 r m i n 搅拌9 m i n ，搅拌完成后静置4 0 m i n 。c o d 去除率可达3 4 5 ，氨氮去除率达1 1 ， 浊度去除率达6 0 。 混凝后垃圾渗滤液水质情况见表4 1 2 。 表4 1 2 混凝后渗滤液水质情况 t a b l e 4 12c h a r a c t e r i s t i c so fc o a g u l a t e dl e a c h a t e 指标数值 9 1 7 m g l 2 0 5 4m g l o 0 5 4m g l 0 0 0 5m e f l 0 0 6 2m e f l 0 0 3 6m g l o 0 0 7m g l 4 6 本章小结 通过试验可以得到以下结论： 1 、通过对p a c 、p a f c 、p f c 三种混凝剂进行正交试验可以得出，对于九 江修水生活垃圾填埋场所产生的垃圾渗滤液，选用p a f c 能够得到较佳的混凝效 果。 2 、通过单因素实验可以看出，选用p a f c 作为混凝剂处理修水生活垃圾填 埋场所产生的垃圾渗滤液时，c o d 去除率可达2 4 ，浊度去除率可达4 0 以上， 混凝法对氨氮的去除率较低，在1 0 左右。 3 、通过正交试验可以得出，p a f c 投加量、渗滤液p h 、p a m 投加量、沉淀 时问四个因素影响c o d 去除效果的主次关系为：p a m 投加量 沉淀时间 p a f c 投加量 渗滤液p h 值，经过验证试验得到混凝的最佳条件为：聚合氯化铝铁投 耽氮 u d n b 姗戆吼 q 劢陆 ( 第4 章垃圾渗滤液混凝处理结果与讨论 加量为7 0 0m g l ，p a m 投加量3m g l ，p h 为7 ，搅拌方式：高速2 5 0 r m i n 搅拌 1 5 分钟，低速5 0 r m i n 搅拌9 分钟，沉淀时间4 0 分钟。c o d 去除率可达3 4 5 ， 氨氮去除率达1 1 ，浊度去除率达6 0 ，混凝阶段主要去除物为c o d 及浊度。 第5 章垃圾渗滤液离子交换处理结果与讨论 第5 章垃圾渗滤液离子交换处理结果与讨论 5 1 离子交换方案设计 目前离子交换试验方法有静态试验法以及动态试验法，根据实验室条件以 及试验时间，本试验采用静态试验方法。 离子交换试验步骤： 1 、树脂筛选：先对所选择的d 0 0 1 强酸性阳离子交换树脂以及0 0 1x7 进行 预处理，再通过静态离子交换试验从两者之间选择一种对氨氮脱除率较高的树 脂，用于后续试验； 2 、根据离子交换影响因素，进行单因素试验，分析离子交换后水质，选取 最佳离子交换条件； 3 、选择影响离子交换效果的各因素以及该因素条件下的水平，进行正交试 验，通过分析离子交换后水质得到各因素对离子交换效果影响的主次关系，并 得到该因素的最佳选择范围。 4 、分别用l m o l l 的稀盐酸以及l m o l l 的柠檬酸对吸附饱和的树脂进行洗 脱，根据氨氮的洗脱率选择效果较优者作为树脂洗脱剂，通过单因素试验研究 所选洗脱剂洗脱效果受洗脱剂浓度、温度、搅拌强度的影响，确定最佳洗脱条 件。 5 2 树脂预处理 新出厂的树脂通常含有大量杂质以及为洗脱的离子，若不进行预处理将会 降低树脂的交换容量，同时，通过树脂的预处理能够获得实验所需型号的树脂。 本试验所用树脂均通过以下预处理步骤转为氢型后备用。 ( 1 ) 纯水处理 将新树脂用蒸馏水清洗至出水无色后放入纯水中浸泡2 4 小时 ( 2 ) 酸洗处理 向容器中加入约等于被处理树脂体积2 倍的5 浓度h c l 溶液，浸泡6 小时， 然后倒尽酸液，用超纯水洗至接近中性，此时树脂转为氢型。 4 0 第5 章垃圾渗滤液离子交换处理结果与讨论 5 3 树脂的筛选 本试验以d 0 0 1 、0 0 1 7 树脂对渗滤液中氨氮处理效果为分析指标，将预处 理后树脂于1 0 5 干燥至恒重，向4 个已装有2 0 0 m l 渗滤液的2 5 0 m l 锥形瓶中分 别加入o 8 9 树脂，分别在溶液p h 为2 及6 两种情况下在恒温( 2 5 。c ) 振荡器中 以1 5 0 r m i n 转速震荡3 小时，分别在1 0 、2 0 、3 0 、4 0 、5 0 、6 0 、1 2 0 、1 8 0 m i n 时取样测此时氨氮浓度。根据氨氮的交换量以及氨氮去除率【7 0 1 选择其中一种树 脂作为单因素实验的树脂。 表5 1 不同树脂对氨氮的去除效果 t a b l e 5 1e f f e c to fd i f f e r e n tr e s i nt on h 4 - nr e m o v a le f f e c t 原水氨氮浓度：2 0 5 4 m g l 、p h = 3 树脂种类d 0 0 1 树脂0 0 1 7 树脂 上清液氨氮浓上清液氨氮浓 时间( m i n ) 氨氮去除率眦氨氮去除率 度m g l j度m g l - 1 1 01 8 9 27 92 0 4 10 6 2 01 8 2 411 22 0 1 41 9 3 01 7 5 71 4 52 0 02 6 4 01 7 1 61 6 51 9 5 95 1 5 01 6 4 91 9 71 9 5 95 1 6 01 6 3 52 0 41 9 5 95 1 1 2 0 1 6 3 52 0 41 9 5 95 1 1 8 01 6 3 52 0 41 9 5 95 1 原水氨氮浓度：2 0 5 4 m g l 、p h = 6 时间( m i n )上清液氨氮浓度m g l 。1 氨氮去除率 上清液氨氮浓上清液氨氮浓 时间( r a i n ) 度m g l 1 氨氮去除率氨氮去除率 度m g l 1 1 01 7 8 41 3 12 0 4 10 6 2 01 5 5 42 4 32 0 40 7 3 01 5 2 72 5 72 0 2 71 3 4 01 4 7 32 8 32 0 02 6 第5 章垃圾渗滤液离子交换处理结果与讨论 表5 1 不同树脂对氨氮的去除效果( 续表) t a b l e 5 1e f f e c to fd i f f e r e n tr e s i nt on i - 1 4 一nr e m o v a le f f e c t ( r e n e w a lt a b l e ) 原水氨氮浓度：2 0 5 4 m g l 、p h = 6 树脂种类d 0 0 1 树脂0 0 1 7 树脂 上清液氨氮浓上清液氨氮浓 时间( m i n ) 氨氮去除率瞄氨氮去除率眦 6 m g l - 11 宣m g l - 1 5 01 4 5 92 9 01 9 8 63 3 6 01 4 5 92 9 01 9 4 65 3 1 2 0 1 4 5 92 9 o1 9 4 6 5 3 l8 01 4 5 92 9 01 9 4 65 3 根据表5 1 可得图5 1 、5 2 。 摹 褂 塑 稍 祗 燎 0 2 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 02 0 0 离子交换时问m i n 图5 1p h 为2 时两种树脂对氨氮的去除效果 f i 9 5 1 e f f e c to ft h et w or e s i n st on h 4 - nr e m o v a le f f e c ta tp h = 2 4 2 挖 倡 他 惶 8 6 4 2 o 第5 章垃圾渗滤液离子交换处理结果与讨论 02 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 02 0 0 离子交换时间r a i n 图5 2p h 为6 时两种树脂对氨氮的去除效果 f i 9 5 2e f f e c to f t h et w or e s i n st on h d nr e m o v a le f f e c ta tp h = 6 由表5 1 以及图5 1 、5 2 可得，同种条件下，d 0 0 1 树脂对渗滤液中氨氮的 去除效率要远高于0 0 1 7 树脂，且树脂在p h 为6 时要高于p h 为2 时，此时 d 0 0 1 树脂对氨氮的平衡交换量可达1 4 9 m g g ，对氨氮的去除率为2 9 ，0 0 1 7 树脂对氨氮的平衡交换量仅有2 1 6 m g g ，氨氮去除率仅5 3 。0 0 1 7 树脂对渗 滤液处理效果差的原因是因为，渗滤液中有机物浓度高、水质复杂，凝胶型树 脂在该类水质中易受到污染导致交换性能下降，而大孔型树脂的特殊结构使其 具有较强的抗污染能力，同时交换速率大大的提高。因此，后续试验采用d 0 0 1 树脂进行研究。 5 4d 0 0 1 树脂单因素试验 作为一个复杂的反应过程，离子交换受到多方面因素的共同作用，根据实 验室条件，本次实验采用静态实验方式研究树脂用量、p h 值、搅拌强度、温度 四个因素对d 0 0 1 树脂交换吸附渗滤液中氨氮的影响，得出最佳交换条件。 5 4 1d 0 0 1 树脂用量对交换效果的影响 在实际应用中，受到外界多方面因素的影响，交换树脂的投加量与被交换 4 3 ；孙筋孔役加侣侣他们o 0 ：o 零、褂錾求繇城 第5 章垃圾渗滤液离子交换处理结果与讨论 物质之间往往不是简单的线性关系，合理的投加量能够降低运行成本，避免树 脂的浪费。 用5 个2 5 0 m l 具塞锥形瓶分别量取渗滤液水样1 0 0 m l ，将水样p h 值调至6 ， 分别加入d 0 0 1 树脂1 、2 、3 、4 、5 9 ，控制温度在2 5 。c ，将锥形瓶放入恒温振 荡器以2 0 0 r m i n 振荡2 h 后取上清液测量其氨氮浓度，根据氨氮的交换量以及氨 氮去除率选择最佳投加量。 试验结果见表5 2 。 表5 2d 0 0 1 树脂用量对氨氮的去除效果 t a b l e 5 2e f f e c to f d 0 0 1r e s i nd o s et on h d nr e m o v a le f f e c t 根据表5 2 可得图5 3 、5 4 。 暑 志s 铡 萋e 4 23 树脂投加量1 9 图5 3d 0 0 1 树脂用量对氨氮交换量的影响 f i 9 5 3e f f e c to fd 0 01r e s i nd o s et on i - - 1 4 - nr e m o v a le f f e c t 第5 章垃圾渗滤液离子交换处理结果与讨论 2 3 树脂用量g 图5 4d 0 0 1 树脂用量对氨氮去除率的影响 f i 9 5 4e f f e c to fd 0 01r e s i nd o s et on h 4 一nr e m o v a le f f e c t 根据表5 2 、图5 3 及图5 4 可看出，氨氮的去除率随着树脂投加量的增大 而增加，氨氮的交换量随着树脂用量的增大而下降，在树脂用量2 9 以下时氨氮 去除率增速较快，当树脂用量超过2 9 时，氨氮去除率增速下降，同时单位树脂 的交换量下降较大，这是由于随着渗滤液中氨氮浓度下降使得其在树脂表面的 浓度差减小，导致交换动力降低是树脂的交换能力减弱。同时，当投加量为2 9 时，水中剩余氨氮浓度为5 5 4 m g l ，考虑后续生化处理阶段以及深度处理对氨 氮的去除，最终出水能达到g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 的氨氮相关排放标准，为节约成本， 同时获得较好的氨氮去除效率，采用每1 0 0 m l 渗滤液投加1 2 9d 0 0 1 树脂为最 佳投加量。实际应用中，可根据后续生化处理工艺所需的c n 比来调整树脂投 加量以满足生化处理工艺营养要求。 5 4 2p h 值对交换效果的影响 由于交换树脂的活性基团可分为强酸、弱酸、强碱及弱碱性，其在水体中 的电离必然受到水体p h 值的影响，合适的p h 值范围能够使树脂的交换能力大 大的提升。 用6 个2 5 0 m l 具塞锥形瓶分别量取渗滤液水样10 0 m l ，加入d 0 0 1 树脂2 9 用l m o l l 稀盐酸和1 m o l l 氢氧化钠溶液将水样p h 值分别调至3 、4 、5 、6 、7 、 4 5 跎碍弛m他已“睨弱；“鸵 摹、瓣