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常温下生活垃圾渗滤液处理工艺研究

袁志宇  
【摘要】:随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高,城市生活垃圾的产量急剧增加。目前,国内外城市生活垃圾主要以卫生填埋法为主,我国城市生活垃圾超过90%采用填埋法处理。垃圾渗滤液是生活垃圾堆放和填埋过程中产生的二次污染物,是一种污染性很强的高浓度有机废水。作为一种高浓度、多组分、流量不均匀、水质变化大的污水,经研究发现,渗滤液中含有多种毒性物质和致癌物质,如果在自然条件下降解,需要15年的时间,其COD、BOD值才能达到国家排放标准。生活垃圾渗滤液若不妥善处理而直接进入环境,将对环境造成严重污染。渗滤液处理是世界上公认的难题,生活垃圾渗滤液问题已经严重影响我国生活垃圾处理事业的健康发展。 中、高温条件下对处理生活垃圾渗滤液的处理已取得较好的效果并已经进行工业化应用,而常、低温条件下的处理效果并不理想。本课题对生活垃圾渗滤液性质进行分析的同时,采用常温下调节池预处理+氨吹脱+UASB+SBR+混凝过滤工艺处理生活垃圾渗滤液。该工艺运行稳定、成本较低,渗滤液经该工艺处理后尾水能达到排放到城市下水道的三级排放标准。 通过对各处理单元的优化试验,以及耦合各单元处理生活垃圾渗滤液效果的分析,主要得出以下结论: (1)通过小试及吹脱试验,确定了常温下氨吹脱工艺用于处理生活垃圾渗滤液的最佳工艺参数:投加石灰粉10g/L,控制pH值在10.5~11之间,吹脱时间8h。 (2)试验及理论分析得出影响氨吹脱效率的因素主要为:pH值、吹脱时间和进气量,氨氮浓度对吹脱去除氨氮效率影响不大。 (3)惰性载体PAC的加入可使试验组UASB反应器的启动时间比对比组UASB缩短1/3,有机负荷提高60%,反应器运行的稳定性可显著提高;UASB反应器有机负荷由于PAC的加入得到提高主要原因在于反应器中颗粒污泥的活性的提高,而非生物总量增加。 (4)影响UASB反应器处理高浓度废水最重要的因素是温度,温度的变化对反应器内的颗粒污泥活性影响极为敏感,处理效果受短期的温度波动影响不大。试验结果表明:UASB反应器的有机负荷因PAC投加达到25kgCOD/(m3·d),运行温度在15℃以上,处理高浓度废水可获得比较好的处理效果。 (5)实验组UASB反应器因PAC的投加使其颗粒污泥粒径相对较大,生物活性较高;整个试验周期内,2#反应器污泥的最大比产甲烷活性比1#反应器的要高,两者最大相差40%以上。 (6)较低的pH值有利于颗粒污泥结构的维持,质子转移活性得到增加,细菌细胞表面的酸度也得到降低。 (7)反应器的启动受容积负荷影响较大,以VFA为基准的容积负荷的提高较佳,且VFA值宜保持在300mg/L以下。 (8)以缺氧/好氧/缺氧/好氧、进水在两个缺氧段前按2:1分批投加的运行模式处理生活垃圾渗滤液,在排出比为1/3、进水pH=8.0时,废水NH3-N、TN去除效果良好。在进水水质COD=2759mg/L、NH3-N=685mg/L、TN=710mg/L时,COD、NH3-N、TN的去除率分别达71.7%、92.4%和69.8%。 (9)选取运行模式、排出比、进水pH值三个影响因素对反应器进行单因素影响试验,确定了影响反应器运行的各因素最佳值为:运行模式为缺氧/好氧/缺氧/好氧加分批进水、排出比1/3、进水pH值为8.0,在这些条件下反应器处理废水效果良好。 (10)以硫酸亚铁、硫酸铝、三氯化铁和聚合氯化铝四种混凝剂为因素进行混凝沉淀正交试验(四因素、四水平),得出在去除渗滤液COD方面,三氯化铁的去除效果优于硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝。实验中发现铁盐形成矾花的沉降性能要优于铝盐。 (11)以三氯化铁为混凝剂,进行以三氯化铁投加量、初始pH浓度、助凝剂投加量为因素的三水平三因素的正交试验,结果表明三因素对混凝沉淀效果的影响大小依次为:初始pH混凝剂的投加量PAM的投加量;根据确定主次因素的正交试验,进行的单因素试验确定各因素的最佳取值为:pH=5,混凝剂投加量500mg/L,聚丙烯酰胺(PAM)的投加量4mg/L。 (12)通过正交试验将陶瓷滤料和石英砂作为滤料过滤处理经生化处理后的生活垃圾渗滤液,结果表明,二者对COD和浊度的去除均不能得到理想的结果,说明经生化处理后的生活垃圾渗滤液直接过滤不能明显降低其污染程度,主要是因为生活垃圾渗滤液经生化处理后,悬浮物质较少,且体积稍大的悬浮物经SBR工艺处理后被进一步打碎,生化处理过程中产生的气泡也不利于过滤处理。在正交试验选定的条件下,陶瓷滤料处理经生化处理后的生活垃圾渗滤液的最优方案为:滤料粒径1.6~2.0mm、滤层厚度700mm、滤速6 m/h;石英砂处理经生化处理后的生活垃圾渗滤液的最优方案为:滤料粒径1.25~1.6mm、滤层厚度800mm、滤速4 m/h。对比二者的试验结果,过滤性能方面陶瓷滤料优于石英砂滤料。 (13)氨吹脱+UASB+SBR+过滤+混凝工艺对处理生活垃圾渗滤液具有较好的适应性,尾水可达三级排放标准,可作为生活垃圾渗滤液处理的推荐工艺。


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