（环境工程专业论文）fenton试剂氧化—活性炭沸石吸附去除垃圾渗滤液中有机物的试验研究.pdf

桂林理工大学硕 士学位论文 摘要 本研究以桂林市冲口城市生活垃圾填埋场的垃圾渗滤液为研究对象 采用物 化法对其进行处理 运用f e n t o n 试剂氧化一活性炭 沸石吸附法处理垃圾渗滤液 探讨了各种因素对垃圾渗滤液处理效果的影响 确定了处理垃圾渗滤液的最佳工 艺条件 并将处理前后垃圾渗滤液中的有机物进行气相色谱对比分析 在f e n t o n 试剂氧化试验中 对试验的主要控制参数 p h 值 h 0 f e 2 摩尔比 h 0 投加量 反应时间 沉淀时间 进行了探讨 分别确定了最佳值 并通过正交 试验确定了最佳工艺参数 试验结果表明 f e n t o n 试剂最佳工艺条件为 h o 投加 量为2 7 5 舢o l l 1 1 2 0 f e 2 摩尔比为l o b h 值为4 5 反应时间为6 0 m i n 沉淀时 间为9 0 m i n 将经f e n t o n 试剂氧化处理后的渗滤液进行活性炭 沸石吸附处理试验 分别 对活性炭和沸石的主要控制参数 p h 值 投加量 吸附时间 进行研究 确定最 佳值 再对活性炭和沸石的三种组合吸附方式 活性炭 沸石 活性炭一沸石 沸 石一活性炭 进行研究 确定最佳吸附方式及工艺参数 试验结果表明 最佳吸附 方式为活性炭一沸石吸附 最佳工艺参数为 活性炭吸附阶段 d h 值为4 投加量 为9 0 9 l 反应时间2 h 沸石吸附阶段 p h 值为4 投加量为2 2 0 9 l 反应时间 为3 h f e n t o n 试剂氧化一活性炭 沸石吸附处理后 垃圾渗滤液中的c o d 和氨氮达 到国家排放标准 g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限 值 根据试验结果 按照最佳工艺条件处理垃圾渗滤液 采用气相色谱对处理前 f e n t o n 试剂氧化后 活性炭 沸石吸附后渗滤液中的有机物进行测定 对测定结果 进行对比分析表明 氧化阶段对有机污染物有较强的去除效果 氧化作用将大分 子有机污染物转化成小分子有机物质 c o 和h o 吸附阶段对有机污染物的去除有 一定的效果 吸附作用使有机污染物的总量减少 经过f e n t o n 试剂氧化一活性炭 沸石吸附处理后 c o d c r 氨氮 色度 p h 值分 别为8 2 0 5 m g l 2 2 6 5 m g l 5 6 2 5 因此 本工艺可将垃圾渗滤液及时 快速 地进行处理 并达标排放 关键词 垃圾渗滤液 f e n t o n 试剂氧化 活性炭 沸石 吸附 a b s t r a c t c h e m i c a lm e t h o d sw e r eu s e dt o t r e a tl a n d f i l ll e a c h a t ef r o mg u i l i nc h o n g k o u m u n i c i p a ls o l i dw a s t e m s w l a n d f i l l f e n t o nr e a g e n to x i d a t i o n a c t i v a t e dc a r b o n z e o l i t ea d s o r p t i o nm e t h o dw e r eu s e dt ot r e a tl a n d f i l l l e a c h a t e t h i sp a p e rd i s c u s s e d l a n d f i l ll e a c h a t et r e a t m e n te f f e c ti n f l u e n c e db yv a r i o u sf a c t o r s d e t e r m i n e dt h eo p t i m a l t e c h n o l o g i c a ic o n d i t i o n so ft h i sp r o c e s s a n a l y z e dt h eo r g a n i cc o m p o u n d si n l a n d f i l l l e a c h a t ea l o n gw i t ht h ep r o c e s s i nf e n t o nr e a g e n to x i d a t i o np r o c e s s t h em a i nc o n t r o lp a r a m e t e r s p hv a l u e h 2 0 2 f e m o l er a t i o h 2 0 2d o s i n gq u a n t i t y r e a c t i o nt i m e p r e c i p i t a t i o nt i m e i sd i s c u s s e d a n dt h eb e s tv a l u ew a sd e t e r m i n e dr e s p e c t i v e l y o p t i m a lp r o c e s s i n gp a r a m e t e r sw e r e d e t e r m i n e dt h r o u g ha no r t h o g o n a lt e s t t h et e s tr e s u l t ss h o w e dt h a t t h eo p t i m u m t e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n s f o rf e n t o nr e a g e n t sw e r e2 7 5m m o l l f o rh 2 0 2d o s i n g q u a n t i t y 1 0h 2 0 2 f e m o l er a t i o 4 5f o rp h v a l u e 6 0m i nf o rr e s p o n s et i m e 9 0m i n f o rp r e c i p i t a t i o nt i m e a c t i v a t e dc a r b o n z e o l i t ea d s o r p t i o np r o c e s sw a su s e d a f t e rf e n t o nr e a g e n t o x i d a t i o np r o c e s s t h em a i nc o n t r o lp a r a m e t e r s p hv a l u e d o s i n gq u a n t i t y a d s o r p t i o n t i m e o fa c t i v a t e dc a r b o na n dz e o l i t ew a s r e s e a r c h e da n dd e t e r m i n e dr e s p e c t i v e l y a n d t h e nt h r e ek i n d so fc o m b i n a t i o no fa c t i v a t e dc a r b o na n dz e o l i t e a c t i v a t e dc a r b o n z e o l i t e a c t i v a t e dc a r b o n z e o l i t e z e o l i t e a c t i v a t e dc a r b o n w a sr e s e a r c h e dt od e t e r m i n et h e o p t i m a la d s o r p t i o nm a n n e ra n dt h ep r o c e s sp a r a m e t e r s t h er e s u l t s s h o w e dt h a tt h e 0 p t i m a lc o m b i n a t i o nw a sa c t i v ec a r b o na d s o r p t i o n z e o l i t ea d s o r p t i o n i nt h ea c t i v a t e d c a r b o na d s o r p t i o ns t a g e t h ep r o c e s sp a r a m e t e r sw e r e4f o rp hv a l u e 9 0g lf o rd o s i n g q u a n t i t y a n d2hf o r r e a c t i o nt i m e i nt h e z e o l i t ea d s o r p t i o ns t a g e t h ep r o c e s s p a r a m e t e r sw e r e4 f o rp hv a l u e 2 2 0g l f o rd o s i n gq u a n t i t y a n d3hf o rr e a c t i o nt i m e c o d c fa n da m m o n i an i t r o g e ni nl a n d f i l ll e a c h a t em e tt h en a t i o n a ld i s c h a r g es t a n d a r d g b 16 8 8 9 2 0 0 8 a f t e rt h et r e a t m e n tp r o c e s s a c c o r d i n gt ot h eo p t i m u mt e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n s o r g a n i cc o m p o u n d si n a n d f i i l l e a c h a t ew h i c hb e f o r ea n da f t e rf e n t o nr e a g e n to x i d a t i o na n da f t e ra b o s r p t i o nw e r e m e a s u r e db yg a sc h r o m a t o g r a p h y c o m p a r a t i v ea n a l y s i so nt h ed e t e r m i n a t i o nr e s u l t s s h a w e dt h a tt h ee f f e c t i o no fo r g a n i cc o m p o u n d sw a so b v i o u sb yt h ep r o c e s s d u r i n g t h eo x i d a t i o np h a s eo r g a n i cp o l l u t a n t sh a das t r o n g l yr e m o v a le f f i c i e n c y o x i d a t i o n c h a n g e dm a c r o m o l e c u l a ro r g a n i cp o l l u t a n t si n t os m a l l m o l e c u l a ro r g a n i cc o m p o u n d so r c 0 2a n dh 2 0 d u r i n gt h ea d s o r p t i o no x i d a t i o np h a s eo r g a n i cp o l l u t a n t sh a dac e r t a i n l l d e g r e eo fr e m o v a le f f i c i e n c y a m o u n to fo r g a n i cp o l l u t a n t sw e r er e d u c e db ya d s o r p r i o n p r o c e s s a f t e rt h i s p r o c e s s t h et y p e so fo r g a n i cp o l l u t a n t sh a v eb e e nr e d u c e ds i g n i f i c a n t l v a n dt h ec o n c e n t r a t i o no fo r g a n i cc o m p o u n d sh a sb e e nd e c r e a s e d d e a l e dw i t hs y s t e m c o d c r a m m o n i an i t r o g e n c o l o u ra n dp hv a l u ew e r c8 2 0 5 m g l 2 2 6 5 m g l 5a n d 6 2 5 r e s p e c t i v e l y t h e r e f o r e t h et r e a t m e n tp r o c e s so nl a n d f i l ll e a c h a t ec o u l dt r e a t l a n d f i l ll e a c h a t ei nt i m e l a s t l y a n de f f e c t i v e l yu pt os t a n d a r dr e q u i r e m e n t s k e y w o r d l a n d f i l ll e a c h a t e f e n t o nr e a g e n to x i d a t i o n a c t i v a t e dc a r b o n z e o l i t e a d s o r p t i o n i i 桂林理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 随着经济的高速发展 人民生活水平的不断提高 中国城市生活垃圾产量急 剧增加 每人每天可生产1 5 公斤垃圾 目前中国城市生活垃圾累积堆存量已达7 0 亿吨 2 0 1 0 年中国城市垃圾年产量为1 5 2 亿吨 根据国家环保总局预测 2 0 1 5 年 和2 0 2 0 年将达到2 1 亿吨 城市生活垃圾处理常采用的方法有填埋处理 堆肥处理 和焚烧处理三种 填埋处理作为生活垃圾处理的最基本处理方法 也是目前我国 大多数城市解决生活垃圾处理问题的最主要方法 国内有9 0 以上的生活垃圾采用 填埋法进行处理 然而在填埋过程中和填埋场封场后产生的垃圾渗滤液会引发二 次污染问题 垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水 若不经妥善处理而 排放 将会对环境造成严重污染 因此 研究和开发垃圾渗滤液的处理技术和方 法对生态环境及人类的可持续发展有着极其重要的意义 1 1 渗滤液的来源 危害及水质特性 1 1 1 渗滤液的来源及危害 垃圾渗滤液也称渗沥水或浸出液 是指垃圾在堆放和填埋过程中 由于雨水 的淋洗 冲刷以及地表水和地下水的浸泡 通过水解和发酵而过滤出来的污水 垃圾渗滤液的来源主要有以下几个方面乜 引 大气降水的渗入 降水包括降雨和降雪 大气降水具有集中性 短时性和 反复性 占渗滤液总量的大部分 地表水的渗入 包括外部地表径流和地表灌溉 地下潜水的反渗 当垃圾填埋场内垃圾渗滤液的水位低于场外地下水的水 位 且没有设置防渗系统时 地下水就有可能渗入填埋场内 垃圾自身含有的水分 垃圾生化反应产生的水分 垃圾填埋后由微生物对其中的有机物进行厌氧 分解作用而产生的水分 垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水 其性质取决于垃圾成分 垃 圾的粒径 压实程度 现场的气候 水文条件和填埋时间等因素 垃圾渗滤液中 含有许多有毒有害物质 有机物浓度高 水量变化大 1 吨的渗滤液中所含的污染 物浓度相当于i o o d 屯城市污水的浓度h 小 若填埋场的垃圾渗滤液未经处理而排放 就会对土壤 地下水 地表水 大气和周围的生态系统产生长期的恶劣影响 并 进一步通过食物链的放大作用影响人体健康 其污染可延续少则几年 多则几十 桂林理工大学硕士学位论文 年乃至上百年 因此 妥善处理好垃圾渗滤液显得极其重要 1 1 2 渗滤液水质特性 1 垃圾渗滤液是高浓度有机废水 c o d 和b o d 5 浓度高 渗滤液中c o d 和b o d 5 最高分别可达9 0 0 0 0 m g l 3 8 0 0 0 m g l 甚至更高 垃圾渗滤液中有机物浓度较高 成分复杂 可检测出来的 有机污染物有几十种 据资料介绍抽1 垃圾渗滤液中含有9 3 中有机化合物 其中有 2 2 种被列入中国和美国的e p a 环境优先控制污染物 黑名单 刘田盯3 等采用g c m s 连用技术对深圳市某已封场的生活垃圾填埋场渗滤液中的有机污染物进行检测 匹配度大于5 0 的有机污染物有7 2 种 其中 酚类8 种 胺类9 种 醇类1 3 种 杂环 类1 2 种 酯类5 种 酮类1 4 种 烷烃烯烃类5 种 芳烃类4 种 羧酸类2 种 醛类1 种 酚类物质的相对含量较高 超过了5 0 酚类物质中含量最高的是双酚a 可达4 4 检出的有机物中 我国环境优先控制污染物2 种 美国e p a 优先控制污染物1 种 环 境内分泌干扰物2 种 垃圾渗滤液中溶解性有机物 d i s s o l v e do r g a n i cm a t t e r d o m 是指不被 0 4 5 帅滤膜所截留的水溶性有机物 来源于垃圾中有机质的生物降解 新鲜渗滤 液中的d o m 占8 0 以上 老龄渗滤液中的d o m 一般在6 0 左右呻1 根据d o m 性质的不同 可分为腐殖酸 h u m i ca c i d s h a 富罩酸 f u l v i ca c i d s f a 和亲水组分 h y d r o p h i1i co r g a n i cm a t t e r h y i 三部分 其中腐殖酸与富里酸统称腐殖质 h u m i cs u b s t a n c e s h s 在垃圾渗滤液d o m 中 一般包含了6 0 左右的腐殖质 腐殖质广泛存在于水体 土壤等环境中 是一类组成和结构十分复杂的有机高分 子混合物 其分子量可以从几百到上百万呻1 是公认的渗滤液有机碳中的难降解部 分 不同地区 不同来源 不同填埋龄的渗滤液中d o m 的组成也不同 填埋初期 渗滤液中短链可挥发性脂肪酸占可溶性有机物的9 0 主要以乙酸 丙酸和丁酸为 主 其次是带多羧基和芳香族羧基的灰黄酶酸 当填埋场相对稳定时 挥发性脂 肪酸组分减少 次黄酶酸组分增大 训 渗滤液中挥发性有机物具有一定的毒性 梅明 1 等采用顶空固相微萃取和g c m s 技术对湖北某垃圾填埋场年轻渗滤液中挥 发性有机物进行分析指出 渗滤液中挥发性有机物主要有铜 酚 醇三类 占被 检出有机物的6 8 此外还有少量的脂类物质 持久性有机物多具有疏水性 一般 在渗滤液中含量不高 包括内分泌干扰物 e c d s 多氯联苯 p c b s 和多环芳烃 p a h s 等 随着填埋时间的增加 持久性有机物的含量将会有所上升n 羽 2 营养元素比例失调 主要是c n p 的比例失调 垃圾渗滤液中氨氮含量高 并且随填埋时间的延长而升高 氨氮含量最高 可达1 7 0 0 m g l 一般的垃圾渗滤液中的b o d 5 p 大都大于3 0 0 垃圾渗滤液 中的氮主要以有机氮和无机氮两种形式存在 无机氮占主要部分 无机氮以氨氮 2 桂林理工大学硕士学位论文 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的形式存在 渗滤液中的氮多以氨氮的形式存在 约占总 氮的7 0 8 0 所以去除氨氮是处理氮的重点 渗滤液中氨氮主要是由生活垃圾 中蛋白质类含氮物质的生物降解所产生的 氨氮在填埋场的厌氧环境下很难进一 步发生生化反应 随着填埋时间的延长 氨氮浓度逐渐增加 填埋后期的氨氮浓 度可以达到填埋初期的几十倍 在填埋的后期 高浓度氨氮是导致渗滤液难处理 的重要原因 氨氮严重超标 磷元素过低 营养元素比例失衡 加之生物脱氮所 需的碳源严重不足 难以进行反硝化 渗滤液可尘化性变差 给生物处理尤其是 好氧尘物处理工艺带来了极大的困难 若人工添加碳源和磷元素 将会大大增加 处理成本 因此 建议在采用生物法处理前须将氨氮浓度降至5 0 m g l 以下n 引 经研究证实 垃圾渗滤液中高浓度的氨氮会降低脱氢酶的活性 从而抑制微 生物的活性 1 王艳捷n 引等通过厌氧毒性试验 a t a 研究了 中老龄 垃圾渗滤液 的氨氮对厌氧微生物的毒性抑制作用 结果表明 中老龄 垃圾渗滤液中氨氮使 厌氧污泥产甲烷活性下降3 6 7 3 金属含量较高 垃圾渗滤液中含有十多种重金属离子 浓度与所填埋的垃圾类型 时间密切 相关 垃圾渗滤液中主要含有f e z n c u c d c r a s h g p b m n n i 等金属 离子 其中铁和锌在酸性发酵阶段较高 铁浓度可达2 0 0 0 m l 左右 锌浓度 可达1 3 0 m g l 左右 铅浓度可达1 2 3 m g l 钙浓度甚至达至u 4 3 0 0m l 渗滤 液中的金属除少部分与悬浮物结合外 大部分与可溶性有机物相结合 增加了其 迁移性 重金属在渗滤液中的化学形态非常复杂 大致可分为无机络合态 有机 络合态 游离态三种 前两种是其在渗滤液中存在的主要形态 游离态重金属含 量低于3 0 n 引 p h 值的变化会影响重会属的含量 在p h 较低时 金属含量增加 高 浓度的重金属离子会对微生物产生毒害作用d 1 有研究证实u 5 1 中老龄垃圾渗滤液 中的重金属使厌氧污泥产甲烷活性下降i 4 4 对厌氧污泥活性的抑制作用较难恢 复 重金属能够和微生物细胞中的蛋白质相结合 使其变性 造成微生物生长代 谢停止 因此 在生物处理前需进行预处理将这部分重金属去除 随着填埋时间 的延长 渗滤液的p h 值逐渐向弱碱性转化 此时重金属离子形成碳酸盐或氢氧化 物沉淀 并且垃圾在降解过程中所形成的大分子腐殖质 也有利于重金属离子形 成稳定螯合物 重金属浓度开始下降n 引 一般来说 若填埋场只接收生活垃圾 那么其渗滤液中的重金属含量较少 对渗滤液的处理影响不大口 4 水质变化大 垃圾渗滤液中的污染物种类繁多 浓度变化范围大 一般来说 渗滤液的p h 值在4 9 之间 c o d 在2 0 0 0 6 2 0 0 0 m g l 范围内 最高可达9 0 0 0 0 m g l 氨氮在2 0 0 4 0 0 0 m g l 之间 最后封场可达1 0 0 0 0 m g l 以上 早期渗滤液b o d c o d 一般为0 4 o 7 5 随着场龄的增加 b o d c o d 可降到o 1 以下 重金属浓度和市政污水中重金 3 桂林理工大学硕士学位论文 属的浓度基本一致 渗滤液的水质受到以下几个因素的影响 垃圾成分 不同的城市人们的生活水平不用 所产生的生活垃圾不用 因此 垃圾渗滤 液中的主要污染物及浓度也就不同 填埋方式 不同填埋工艺 填埋密度和深度影响着垃圾与污水的接触时间及垃圾的降解 速度瞄1 例如 一般填埋场采用垃圾分层填埋的方式 新鲜垃圾产生的年轻渗滤液 携带经上层酸化阶段所产生的v f a 进入下层产甲烷阶段的垃圾后被降解 从而使年 轻渗滤液呈现老龄渗滤液的特征n 引 因此 要结合填埋场填埋工艺的情况判断渗 滤液的性质 填埋时间 对于同一填埋场来说 渗滤液的性质会随填埋场使用时间的延长而变化 根 据渗滤液水质特性 一般填埋时问小于5 年的为年轻渗滤液 5 1 0 年为中龄渗滤 液 1 0 年以上为老龄渗滤液 kj e l d s e n 等将填埋场的内部状态分为五个阶段 最 初好氧阶段 厌氧酸化阶段 最初产甲烷阶段 稳定产甲烷阶段 好氧一腐殖阶段 n 引 填埋初期 填埋场处于酸化阶段 渗滤液的p h 值较低 c o d b o d 浓度高 v f a 含量较高 氨氮浓度较低 金属离子浓度较高 可生化相对较好 随着填埋时问 的延长 酸化阶段转化为产甲烷阶段 渗滤液p h 值升高 c o d b o d i 浓度降低 v f a 含量降低 氨氮浓度升高 重金属含量降低 可生化性变差 渗滤液中最常见的 内分泌干扰素双酚a 随填埋时间的延长浓度逐渐下降n 7 1 地理环境 季节 垃圾渗滤液的主要来源是降水 雪 因此 渗滤液的水量随季节的变化而 变化 在不同的月份 渗滤液水量可以相差几十倍 旱季和雨季的水量可以相差 数百倍 在降雨量大的夏季 渗滤液在填埋场内部所停留的时间减少 可使渗滤 液停留在酸化阶段便流出 使老龄渗滤液表现出年轻渗滤液的特性n 副 钙 镁 硫酸盐 磷酸盐 氯化物 苯 甲苯 二甲苯 乙苯等随季节的变化甚于随填埋 时问的变化n 7 1 5 色度高 垃圾渗滤液的色度较高 一般呈褐色 墨绿色或者黑色 并伴有极重的腐败 臭味 腐殖质是造成渗滤液色度的主要物质 6 致病微生物种群多 垃圾渗滤液中含有大量微生物种群 有杆菌 大肠杆菌 大肠链球菌等致病 菌 随着填埋时间和渗滤液中的化学成分不同而发生变化n 耵 4 桂林理工大学硕士学位论文 1 2 渗滤液物化处理方法及我国研究现状 我国的垃圾填埋发展较晚 上世纪9 0 年代初期丌始 渗滤液处理方法主要参 照城市污水的处理方法 9 0 年代后期 主要采用生化 物化相结合的处理方法n 引 2 0 0 8 年 国家环保部发布了 生活垃圾填埋场污染控制标准 g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 新标准的污染物控制指标比旧标准增加了1 1 项 排放限制不分级 除氨氮以外其 它指标高于或等于旧标准的一级排放指标 新标准规定自从2 0 11 年7 月l 同起 现 有全部生活垃圾填埋场自行处理生活垃圾渗滤液并达到排放浓度限值啪1 垃圾渗滤液的处理方法包括 物化法 生物法 物化 生物联合处理法 土地 法等 现就渗滤液可采用的处理方法进行探讨 并介绍国内外处理工艺的研究现 状及趋势 1 2 1 物化法 随着填埋时间的增加 老龄渗滤液中的c o d c r 浓度呈下降趋势 但氨氮浓度却 随之越来越大 营养元素比例失调 使得垃圾渗滤液的可生化性变差 因此 老 龄垃圾渗滤液宜采用物化法处理 目前 处理渗滤液的物化法主要有高级氧化 吸附 混凝沉淀 膜技术 吹脱和蒸发法等 1 2 1 1 高级氧化法 化学氧化是利用强氧化剂将溶液中的有机物氧化成小分子碳氢化合物或完全 氧化成c o 和h o 在污水处理中 常用到的氧化剂有次氯酸钠 高锰酸钾 臭氧等 由于垃圾渗滤液有机浓度高 水质变化大等特点 国内外研究中常采用高级氧化 技术对其进行处理 高级氧化技术 a d v a n c e do x i d a t i o np r o c e s s e s a o p s 是指 氧化剂在一定条件下 生成具有强氧化能力的羟基自由基 将污染物氧化成c 0 2 h o 和无毒物质瞳 该技术具有高效 适用范围广 无二次污染等特点 在处理老 龄渗滤液的研究中越来越受到重视 a o p s 包括f e n t o n 试剂氧化 湿式催化氧化 光催化氧化 超临界水氧化 电化学氧化 超声波氧化等 1 f e n t o n 试剂氧化法 f e n t o n 氧化法在渗滤液处理中应用广泛 处理效果较好 f e n t o n 试剂主要用 于去除难降解有机物 减少毒性 提高可生化性 研究发现晗引 经f e n t o n 试剂处 理的渗滤液中d o m 各组分含量和表观分子量都发生较大变化 渗滤液中h a 和f a 是 d o m 的主要组分 处理后 两者在d o m 中所占的质量分数有所提高 反应f i g h a 中以 4 k 有机物为主 f a 和h y l 以 4 k 有机物为主 反应后三组分均以 f a h y l 趋势 另外 其对色度和气味的去 5 桂林理工大学硕士学位论文 除也有较好的效果 f e n t o n 氧化法的优点是反应迅速 温度压力条件缓和 无二 次污染且试剂价格较低廉 1 陈经涛等k 运用f e n t o n 氧化法对垃圾渗滤液进行预 处理试验研究 b o d c o d 明显增大 c o d c 可降至初始值的5 6 6 1 去除效果较好 提高了垃圾渗滤液的生物可降解性 李军等乜引运用f e n t o n 氧化 混凝法处理垃圾渗 滤液 通过对北京市六里屯垃圾处理填埋场 经u a s b a o 工艺处理后的渗滤液进 行试验研究 出水后c o d n 氨氮含量分别为1 3 5 0 1 5 0 0 m g l 2 8 0 4 2 0 m g l 采 用f e n t o n 氧化 混凝法作后续处理工艺 考察不同条件下污染物的去除效果 试验 结果表明 f e n t o n 氧化 混凝法对c o d 氨氮和浊度的去除率分别为8 0 7 5 5 9 和8 2 因此 采用f e n t o n 试剂对垃圾渗滤液进行预处理 深度处理都具有良好的 应用前景 2 湿式催化氧化法 湿式催化氧化法 c a t a l y t i cw e ta i ro x i d a t i o n c w a o 是指在高温 高压条 件下 利用氧气或富氧气体做氧化剂 经催化剂的催化作用 将废水中有机物及 含n s 等的有毒物质氧化成c 0 2 h 0 n s o 的一种处理技术 适用于生物法无法 处理的高浓度难降解有机废水 该技术的关键在于开发高活性催化剂 以降低反 应温度 减少反应时间 从而降低设备投资和运行费用啪1 孙佩石等 1 采用湿式 氧化技术对c o d c 浓度为1 3 3 7 7 1 9 5 5 0 m g l 氨氮浓度为1 7 3 0 1 9 l o m g l 的垃圾渗 滤液进行小型工业试验研究 在温度为2 7 0 压力9 m p a 催化时间4 0 6 0 m i n 的 条件下 c o d 和氨氮的去除率均可达至u 9 9 以上 且脱色除臭效果良好 3 光催化氧化法 光催化氧化法 p h o t oc a t a l y t i co x i d a t i o n p c o 是指利用光照某些光催 化剂 如t i0 2 z n o c d s 等 诱发产生强氧化性羟基自由基 使污染物被氧化降解 以无毒 活性高 稳定性好等特点成为最常用的一种光催化剂啪1 并且无二次污 染 其粉末可回收利用 王里奥等啪1 采用z n o t i o 半导体催化剂处理生活垃圾渗滤 液 结果表明 光强越大 光照时间长 催化效果好 偏酸 偏碱均有利于光催 化反应 z n o t i o 催化氧化对渗滤液的处理效果好 可用于渗滤液深度处理 赵珊 等汹1 采用紫外光催化氧化法处理渗滤液 考察各因素对降解渗滤液中有机物和色 度的影响 分别对原水和u a s b 出水进行试验研究 c o d c 去除率和色度去除率分别 为3 1 8 8 9 1 0 6 和6 3 5 6 9 3 8 0 9 6 4 超临界水氧化法 超临界水氧化法 s u p e r c r i t i c a lw a t e ro x i d a t i o n s c w o 是利用水在超临 界状态下具有极强的氧化性这一性质 氧化水中有机物为小分子化合物 在超临 界水中 无机物尤其是盐类的溶解度很小 可以在反应过程中沉淀 因此 利用 此法处理垃圾渗滤液时 可以在氧化有机物的同时将无机物分离 李贵贤等口妇采 用超临界水氧化法对西安某垃圾填埋场渗滤液进行处理 最佳条件下 c 0 f l c 去除 6 桂林理工大学硕士学位论文 率达9 8 4 3 氨氮去除率达9 6 6 1 马承愚等 钉采用超临界水氧化法对高浓度渗 滤液进行中试试验研究 结果表明 温度4 0 0 c 压力2 6 m p a 反应时阳j 2 5 0 s 时 c o d e 去除率可达至w j 9 9 6 同时检测到此过程中排放的气体含有n 0 气体 陶雪文等 口踟采用超临界水氧化技术处理垃圾渗滤液 原水c o d 浓度为1 5 5 5 7 5 8 6 m g 几 t n 浓度为1 8 3 4 4 1 6 6 m g l t o c 浓度为9 4 7 1 7 8 8 m g l 在温度为3 9 0 4 4 0o c 压力 2 4 m p a 反应时间1 6 3 3 6 o s 时 c o d c r t n t o c 去除率分别可达到9 0 5 7 6 8 脱色除臭效果好 可生化性有所提高 5 电化学氧化法 电化学氧化法 e l e c t r o c h e m i c a lo x i d a t i o n e c o 是利用阳极的直接氧化 作用和溶液中间接氧化作用产生的强氧化性物质 使有机物和无机物氧化降解成 无害物质 甚至彻底氧化成c o n 和h 0 国外对该技术已有较多研究 国内仍处于探 索阶段 f i k r e tk a r g i 等阳1 用电化学氧化法去除渗滤液中c o d 的同时收集氢气 研 究运用铝电极 直流电压为4 v 时 c o d 去除率达至i j 7 7 氢气产量为1 2 7 7 m l d 刘 珊等 剐采用电化学氧化法预处理垃圾渗滤液 阳极为s n o n t i 阴极为不锈钢 极 板问距5 唧 在电流密度7 5 a d m 2 电解1 2 0 m i n 氯化钠投加量为2 9 l o o m l 的条件 下 c o d c 和氨氮的去除率分别为6 8 9 和7 0 4 杨继东等m 3 采用电化学氧化法对 垃圾渗滤液进行预处理 阳极为钛涂钌铱 阴极为不锈钢 极板间距1 5 姗 在电 流密度6 0 n 伪 c m 2 电解1 2 0 m i n 条件下 c o d 去除率为4 8 6 氨氮去除率为5 3 6 预处理效果较好j 可生化性由0 1 5 提高到0 3 8 6 超声波氧化法 超声波氧化法是利用超声辐射 使液相中产生空化气泡 在声压作用下气泡 瞬间崩溃 此时在微小的区域内形成高温高压 水被分解成 h o 和 0 活性自由基 自由基进一步将有机物氧化去除 该技术具有高效 简便 少污染的特点 晏 飞来等汹1 采用超声波一t i o 光催化处理渗滤液 采用2 9 2 5 w 超声波辐射3 m i n 再用 2 5 0 w 高压汞灯照射3 m i n 在p h 值为l l t i o 粉末投加量为2 9 l 的条件下 c o d 的去 除率为5 0 氨氮的去除率为7 5 7 臭氧氧化法 臭氧是一种高效氧化剂 在氧化过程中能产生 h 0 和 o 活性自由基 可有效 氧化分解有机物 臭氧氧化法具有高效 无二次污染等特点 郑可等m 1 采用臭氧 氧化法处理垃圾渗滤液 渗滤液经反渗透膜处理后浓缩 结果表明 在臭氧投加 量为5 9 h 温度3 0 c p h 值为8 反应时间9 0 m i n 的条件下 c o d 去除率为6 7 腐 植酸的去除率为8 6 色度去除9 8 可生化性大大提高 从0 0 0 8 提高到o 2 6 王 利平等n 们采用臭氧氧化法处理垃圾渗滤液 在投加载铜活性炭催化剂的条件下处 理渗滤液 臭氧流量为5 2 m g m i n p h 值为3 投加1 5 0 9 l 催化剂 室温下反应 1 2 0 m i n c o d 和氨氦的去除率分别为8 1 9 9 9 0 4 桂林理工大学硕士学位论文 1 2 1 2 吸附法 吸附法主要是利用多孔性的固体物质 称吸附剂 使水体中一种或多种物质 被吸附在固体表面而去除 目前 广泛应用于渗滤液处理中的吸附剂有活性炭 沸石 硅藻土 膨润土 树脂等 德国最先将颗粒活性炭柱用于处理垃圾渗滤液 渗滤液浓度为9 4 0 m g l c o d 的去除率为9 1 h e d i a m a d o p o u l o s h 2 1 改变粉末活性 炭的投加量 0 2 一 o m g l 吸附c o d 浓度为5 6 9 0 m g l 的垃圾渗滤液 c o d 的去除率 为9 5 沸石对氨氮有较好的吸附效果 赵丹等研究改性斜发钠型沸石对氨氮的吸 附能力 考察了初始浓度 p h 值和竞争阳离子对沸石吸附能力的影响 并进行吸 附动力学研究 研究结果表明 钠型沸石对氨氮的吸附符合l 型和f 型吸附等温线 吸附性随p h 值的升高而降低 k m 9 2 c a 2 等阳离子的竞争对抑制沸石对氨氮的吸 附 钠型沸石对氨氮的吸附速率是内扩散步骤 很多研究者将一些废弃物再利用 做成吸附剂用于渗滤液的处理中 如用于 保温材料的岩棉 用量大 经一次使用过即废弃 商平等n 3 1 将废弃的玄武岩棉用 7 的聚合硫酸铁溶液浸泡 再用超声波改性后预处理垃圾渗滤液 改性后的岩棉 对c o d 和浊度的去除率分别达到7 5 2 和9 8 7 5 s i ml a nc h i n g 等 钔利用活化后的 咖啡渣做吸附剂 吸附渗滤液中的总f e 和p 0 1 一p 总f e 去除的最佳p h 值为1 3 p q p 去除的最佳p h 值为 1 1 投加量为l o g l o o m l p h 值为8 1 时 总f e 和p 0 一p 的 去除率分别为7 7 和8 4 一些吸附剂在c o d 的去除方面有较好的效果 如米糠对c o d 的去除率为7 0 n 副 油棕壳对c o d 的去除率为5 0 m 1 泥灰对c o d 的去除率可达到 6 9 h 7 1 一般吸附剂在处理渗滤液时不是单独使用 往往是与其它物化方法联合或 作为生物载体添加到反应器中 p o h e n gl i m 等n 砌将米糠和粉末活性炭分别添加到 s b r 中 比较二者对c o d 氨氮 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的去除效果 结果米糠的 效果更佳 这些非传统的价格低廉的吸附剂 即去除了渗滤液中有毒有害物质又 实现了废弃物的资源化 膜技术法 近十年 膜处理技术作为一种处理方法开始广泛应用于垃圾渗滤液处理 膜 分离是一种物理分离方法 分为微滤 m f 超滤 o f 纳滤 n f 和反渗透 r o 微滤可去除悬浮物或胶体物质 常用于其它几种膜技术之前或与其它物化法 联合使用 w p i a t k i e w i c z 等m 1 在试验中用m f 初过滤渗滤液 c o d 的去除率在 2 5 3 5 之间 超滤可将粒径大于0 0 2i lm 的颗粒物及大分子有机物分离出来 超滤的作用相 8 桂林理工大学硕士学位论文 当于沉淀池 并且正在逐渐取代传统的沉淀池 目前 超滤常用于生物处理工艺 之后 j b o h d z i e w i c z 等咖3 研究表明u f 阶段对有机物的去除率为5 0 纳滤可截留粒径大于l n m 的粒子 纳滤膜可截留大部分有机物 对无机献和高 价重会属也有一定的截留率 纳滤技术的优点是运行管理方便 操作压力较低 但是 膜的孔径小易导致堵塞 因此对水质预处理的要求较高 反渗透能截留溶解态有机物和无机物 在国外早已广泛应用于渗滤液处理中 s r e n o u 等 将r 0 技术应用于渗滤液处理中 有机物的去除率为9 9 无机物的去 除率为9 5 在垃圾渗滤液的处理过程中 膜技术一般作为深度处理工艺出现 常见的工 艺组合有厌氧 m b r n f 厌氧 好氧 混凝沉淀 n f 厌氧 好氧 u f n f 等 国内有不 少垃圾填埋场采用膜技术处理渗滤液 如柳州垃圾填埋场 常州垃圾填埋场 深 圳平湖一期渗滤液工程也采用了膜技术 采用物化 生化 膜技术的工艺流程 羽 1 2 1 4 混凝沉淀法 化学混凝法是向废水中投加混凝剂 使废水中可溶性物质与混凝剂发生反应 产生难溶于水的沉淀物 同时吸附水中的悬浮物或胶体杂物 达到污染物与废水 分离的目的 此法一般用于预处理或后续处理 通常和其它工艺串联使用嘲1 常 用的混凝剂可归纳为两类 一类是无机盐类 分为铝盐和铁盐 其中铝盐应用较 广 一类是有机类混凝剂 普遍使用的是聚丙烯酰胺嘲1 李润宣等 1 采用p a c 聚合 氯化铝混凝沉降法处理渗滤液 对不同用量的p a c 对渗滤液的处理效果进行考察 p a c 的最佳用量为3 0 9 l c o d c r 去除率为3 6 4 5 脱色率为8 4 浊度和电导率也 有一定程度的降低 一般认为混凝沉淀对老龄渗滤液中的憎水有机物和高分子芳 香族化合物的去除十分有效嘞 5 7 化学沉淀法是向氨氮废水中投加m 9 2 和p o 扣与n h 反应生成难溶盐 m g n h p 矾 6 h 0 m a p 通过重力沉淀使m p 与废水分离以去除氨氮 c l a u d i od i i a c o n i 等旧1 研究m a p 去除老龄垃圾渗滤液中氨氮的效果 p h 值为9 o m 9 2 m 3 n h 4 的比为2 1 l 时 氨氮的去除率为9 5 试验得到的磷酸铵镁中含有的重金属 含量低于土壤中的含量 因此磷酸铵镁可以作为肥料使用 1 2 1 5 吹脱法 吹脱法是一种去除氨氮的方法 渗滤液中含有高浓度的氨氮 利用其实际浓 度或加碱生成的氨与平衡浓度之间的差异将易挥发的氨吹脱到气相中去 该法消 耗大量的氢氧化钠和酸 吹脱到大气中的氨易造成二次污染咖1 i o z t u r k 等 删和 9 桂林理工大学硕士学位论文 a c s i i v a 等m 分别运用吹脱法去除氨氮 去除率分别达n 8 5 和9 9 5 1 2 1 6 蒸发法 蒸发法处理垃圾渗滤液时 水从渗滤液中蒸发出去 大部分污染物残留在浓 缩液中 蒸发法的冷凝温度范围窄 沸点和水非常接近的物质会冷凝存在于冷凝 液中 无机物 大部分挥发性比水弱的有机物和重金属都会保留在浓缩液中 部 分挥发性有机酸 挥发性烃类和氨等会排出系统 根据垃圾渗滤液水质和填埋气 体的产量的不同 蒸发法可分为热泵蒸发 闪蒸蒸发 浸没燃烧蒸发和强制循环 蒸发晦引 现代化的填埋场可利用填埋气体释放的能量供给蒸发所需的能量 渗滤 液经浓缩 干化后可装袋填埋 彻底解决渗滤液排放问题 目前 蒸发工艺在潮 州锡岗生活垃圾填埋场和广州从化潭口生活废弃物处理场的渗滤液处理工程中已 成功应用 1 2 i 7 物理一化学联合处理工艺 由于垃圾渗滤液成分相当复杂 采用单一的物化法很难达到处理标准 因此 不少学者对物理一化学联合处理工艺进行研究 并将组合工艺作为垃圾填埋场渗滤 液的处理工艺或工艺中的一部分 于霞等 3 1 用混凝一活性炭一过氧化氢工艺处理垃圾渗滤液 最佳工艺组合条件 下 c o d u v 2 5 4 u v 4 1 0 和u v 4 3 6 的去除率分别为8 9 8 2 9 0 和9 1 成一知等旧1 研究了混凝一紫外催化氧化法对垃圾渗滤液的处理效果 考察了多个因素对有机物 去除率的影响 在最佳工艺条件下 c o d c r 去除率达到9 7 6 处理费用为2 2