收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

物化–生物组合工艺处理垃圾填埋场与焚烧厂渗滤液研究

Abdul Hussain Abdul Kareem Abbas  
【摘要】:在中国,城市生活垃圾正在以每年约10%的增长率增长,其处理正在成为中国社会的一个巨大的难题。生活垃圾所含材料多种多样。目前,城市生活垃圾的主要处理方法是焚烧和填埋。填埋后,城市生活垃圾经历了物化和生物的反应。因此,垃圾中有机成分的降解以及雨水渗滤导致了一种叫做“渗滤液”的高浓度污染液体的产生。因为中国的城市生活垃圾很大一部分是高水分含量的食物垃圾,所以城市生活垃圾焚烧厂的设计使生活垃圾在废物坑中停留数天以便于渗滤液在燃烧前排出。不管是产生于填埋场还是焚化厂,这两种渗滤液的共同特征是:高浓度有污染机物(化学需氧量COD)、氨氮、挥发性脂肪酸(VFA)、重金属和其他有毒有害污染物。因此,渗滤液中污染物浓度高、数量和质量变化大,这将污染周围环境,应在排入污水管或直接排入表面水体之前进行处理,使之符合国家相关标准。 一般而言,适合的渗滤液处理方法主要是基于所处理渗滤液的具体特点。渗滤液的处理方法有物理、化学和生物方法。生物难降解的污染物,主要存在于时间较长的渗滤液中,该污染物并不适用于传统的生物处理,而且高氨氮浓度也可能会抑制活性污泥微生物。在最近的几十年里,为有效处理渗滤液以满足地方排放标准,往往需要物理、化学和生物方法相结合。因为用这些方法中任何单独一个很难达到满意的处理效果。 重庆市生活垃圾量达到了约7500 ton/day,其中大部分垃圾都是在两个现代化的垃圾处理厂处理的,分别是长生桥(CSQ)城市生活垃圾填埋场和同兴(TX)城市生活垃圾焚化厂。长生桥填埋场和同兴焚化厂的平均渗滤液产生量分别为500m~3/d和200m~3/d。在本研究中,这两种渗滤液均被表征并应用于一个组合工艺流程中进行处理,并确定每个流程最佳的工艺参数。通过监测有机物和氨氮的去除率来评价工艺的处理效果。 采集和分析长生桥渗滤液样品,并研究渗滤液特性的主要参数。实验结果表明此渗滤液pH值在7.90到8.47之间,可推断该渗滤液与分解产甲烷阶段相对应。COD、BOD5、NH_3–N、TOC、SS和VFA浓度值分别为4000–5000 mg/L,374–1436 mg/L,1330–1500 mg/L,831–946 mg/L,812–979 mg/L和384–782 mg/L。因此,测定结果表明渗滤液污染物浓度很高。该渗滤液的BOD_5/COD的值介于0.09到0.22之间,这表明原渗滤液可生化降解性低。而且,分子量大于100kDa的大分子是长生桥老渗滤液的重要组成,占24.5%,其中往往有高浓度的腐殖质(难降解有机物)。因此,长生桥渗滤液与老渗滤液有此相同的特点,所以生物处理步适应于处理此种垃圾渗滤液。因此,生物处理之前应采用物化处理以去除腐殖质,提高可生化降解性。 在本研究中,研究物化–生物组合工艺去除长生桥垃圾渗滤液中污染物(COD和氨氮),使最终出水水质满足中国垃圾填埋污染国家标准(GB16889–2008)。因此,基于此设计并运行了一个实验室尺度的吹脱、Fenton法、SBR法、混凝和纳滤组合工艺,以处理长生桥垃圾渗滤液,其初始COD浓度为4560mg/L,氨氮浓度为1500 mg/L和BOD_5浓度为933 mg/L。实验结果表明,在pH = 10.5,NaOH浓度为17500 mg/L,空气流量为12.5 L/min,曝气时间为23hr的情况下,吹脱能够有效去除96.7%的氨。吹脱的作用是以75%的比率将分子量大于100 kDa的大分子分解为分子量在10–50 kDa和50–100 kDa的小分子。此外,吹脱分子量为4–10kDa的有机物,由于与气泡的粘附,COD去除率超过60%。Fenton法在最佳条件下进行(pH = 4.0,Fe2+浓度为0.08 mol/L, H2O2/Fe2+ = 10,反应时间为20分钟),COD去除率达到了65.1%,生物降解性(BOD5/COD)从0.18增至0.38。当有机物的分子量主要在2–4 kDa,10–50 kDa,50–100 kDa和100 kDa时,Fenton法具有较高的效率,COD去除率可超过75%。因此,Fenton法能够有效去除分子量适中和较高的可溶性有机物。此后,经Fenton法处理后的污水与原污水以1:3的比例混合,然后进入SBR反应器。在曝气时间为11小时,溶解氧为4mg/L的最佳参数条件下,SBR工艺中BOD_5去除率高达82.4%,COD去除率达到了61.2%。当有机物分子量小于2kDa时,SBR工艺具有较高效率,COD去除率超过了70%。因此,SBR法能有效去除超低分子量的可溶性有机物。在混凝过程中,pH=5.0时,最佳的混凝剂(Fe2(SO4)3)的剂量是800 mg/L,它能将COD降至381 mg/L。当有机物分子量 4 kDa时,混凝有效,且COD去除率超过45%。因此,混凝能够有效去除水中的可溶性有机物,防止膜污染。纳滤膜作为渗滤液处理的最后一步以完善水质。在pH = 8,压力为0.5 MPa,温度为20oC的最佳条件下,COD的有效去除率达到了81.1%,BOD5达到了79.8%。在有机物分子量2 kDa、2–4 kDa、50–100 kDa和100 kDa时,纳滤具有较高效率,COD去除率超过了75%。纳滤对可溶性有机物去除效果良好。最终的出水水质,COD≤72 mg/L、BOD5≤23 mg/L、NH_3–N≤10 mg/L,达到了中国垃圾填埋污染控制标准一级标准(GB16889–2008),这种组合处理方法(吹脱–Fenton法–SBR–混凝–纳滤)的运作成本大约为23.63元/吨。 采集并分析同兴的渗滤液样品,研究垃圾渗滤液的主要物化参数。实验结果表明,该渗滤液pH值相对较低,在5.59–6.10之间,可以推断,该渗滤液对应于酸性分解阶段。其COD、BOD5、NH_3–N、TOC、SS和VFA的浓度值分别为54600–67600、27800–32400、1230–1770、14800–16100、6820–7930、12100–15700 mg/L。由此可知,该渗滤液污染物浓度很高。渗滤液的BOD5/COD值介于0.51–0.54之间,这表明该渗滤液可生化降解性很好。因此,同兴的渗滤液具有新鲜渗滤液的特征,故可以采用生物处理作为其处理的主要工艺。首先,渗滤液用污水稀释,以减少抑制性化合物的浓度。生物处理流程中渗滤液与污水的最佳混合比例为1:6。这样,进水特性如下:pH = 6.5–8.0、COD = 9870–12340 mg/L、BOD5 = 5210–6130 mg/L、NH3–N = 540–685 mg/L。稀释后的渗滤液主要是由分子量小于2kDa的有机物和少数的大分子化合物组成。 在本研究中,考察物化与生物组合工艺去除同兴焚烧厂垃圾渗滤液中污染物(COD和氨氮),使最终出水水质达到国家污水排放标准(GB8978–1996)。因此,设计并运作了一个实验室尺度的厌氧、好氧、混凝和纳滤工艺相组合的处理流程处理该渗滤液废水,该渗滤液初始COD为10180 mg/L,NH3–N为654mg/L,BOD5为5395 mg/L。厌氧反应器去除有机物更有效,在反应时间为20h,水力停留时间为4d的最佳条件下,COD、BOD5和NH3–N的去除率分别为62.0%、49.2%和49.5%。对于分子量为2–10 kDa的有机物,厌氧处理具有较高效率,COD去除率超过79%。而由于小分子量有机物与其他物质的累积形成了大分子有机物,使分子量大于50 kDa的有机物浓度增加。好氧反应器去除有机物质和氨氮更有效,在曝气时间为14 hr,溶解氧为4 mg/L的最佳条件下,COD、BOD5和NH3–N的去除率分别为94.0%、96.9%和89.4%。对于所有的可溶性有机物,好氧处理达到了良好的COD去除效率。对于分子量小于2 kDa的可溶性有机物,最高去除效率达到98.2%,对于分子量为2–4 kDa的可溶性有机物,最低去除率为76.3%。化学混凝对于去除胶体粒子很有益。在pH = 5,Fe2(SO4)3浓度为600mg/L的最佳混凝条件下,COD去除率达40.0%,NH3–N去除率为37.1%。除了那些分子量大于2 kDa的有机物外,混凝对于所有的可溶性有机物具有较好的效果,COD去除率超过45%。因此,混凝能有效去除渗滤液中的可溶性有机物。纳滤膜作为渗滤液处理的最后一步以进一步提高出水水质,在pH = 6,压力为0.4 MPa,温度为20oC的最佳条件下,COD去除效率达到72.5%,BOD5去除率达到了55.6%。纳滤膜主要对于分子量2 kDa、50–100 kDa和100 kDa的有机物有效,COD去除率可超过75%,而对于分子量2 kDa、50–100 kDa和100 kDa的有机物,COD去除率很低(15%)。由此,纳滤膜对于可溶性有机物去除效果很好。最终出水水质,COD≤38 mg/L,BOD5≤12 mg/L,NH3–N≤8 mg/L,符合中国污水排放标准一级标准(GB8978–1996)。这种组合处理工艺(厌氧–好氧–混凝–纳滤)的运行费用大约为17.72元/吨。 综上所述,这两种组合工艺能够有效降低垃圾渗滤液中的污染物浓度。经处理后的最终出水可以直接排入水体,并不影响水生生态环境的健康,或者可以考虑作为非饮用水使用。据观察,与其他国家相似的组合工艺相比,这两种渗滤液的工艺显示出了较高的处理水平。还可以断定,这两种处理方法是有效的,并且,与应用于中国的其他渗滤液处理系统相比,花费相对较低。这使得这两种方法成为具有竞争力和吸引力、且经济的处理方法。所以,两种渗滤液所选择的处理流程,对于实际处理垃圾填埋场和焚烧厂排出的渗滤液具有很好的推广价值和积极的指导意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 林日庆;;垃圾填埋场渗滤液水质特征分析[J];福建化工;2005年03期
2 袁志宇;谭美;;城市垃圾渗滤液处理方法探讨[J];中国水运(学术版);2006年09期
3 魏云梅;赵由才;;垃圾渗滤液处理技术研究进展[J];有色冶金设计与研究;2007年Z1期
4 关法强;赵于鹏;;回灌+DTRO工艺在垃圾渗滤液处理中的应用[J];价值工程;2010年03期
5 刘欣环;谭惠强;;粪便水及垃圾渗滤液处理方式与技术分析[J];黑龙江科技信息;2003年02期
6 孙自良;城市垃圾渗滤液处理技术和方法的探讨[J];有色金属设计;2005年01期
7 边炳鑫;赵由才;周正;李帅;;矿化垃圾生物反应床处理渗滤液技术[J];环境工程;2007年01期
8 褚衍洋;徐迪民;;回灌+铁促电化学氧化工艺处理垃圾渗滤液研究[J];环境科学与技术;2007年05期
9 王声东;秦峰;余毅;施至理;刘庄泉;;小型生活垃圾填埋场渗滤液处理工程设计[J];给水排水;2009年02期
10 陈伟洲;;泉州市垃圾填埋场渗滤液处理站工艺调试及运行[J];经营管理者;2009年14期
11 黄春;;两级DTRO工艺处理寒区垃圾渗滤液的应用[J];低温建筑技术;2010年02期
12 范晓远;马梦娟;;垃圾渗滤液处理技术及工艺探讨[J];吉林农业;2011年07期
13 姚小丽;秦侠;雷蕾;苏静芝;;城市垃圾填埋场渗滤液处理工艺综述[J];四川环境;2007年04期
14 刘赫;董滨;宋玉;楼紫阳;李鸿江;;混凝技术在渗滤液处理中的作用[J];有色冶金设计与研究;2008年01期
15 李春秋;蒋海涛;王罗春;;垃圾渗滤液除氨脱氮新工艺初探[J];环境保护科学;2010年05期
16 卜琳;赵庆良;;SBR处理垃圾渗滤液中溶解性有机物降解特性[J];水工业市场;2011年08期
17 栾新胜;;鸡西市宝川垃圾处理厂渗滤液处理技术探讨[J];黑龙江科技信息;2009年23期
18 吴磊;付丹丹;纪东城;;应城市垃圾填埋场工程设计[J];湖北造纸;2009年04期
19 阴蔼华;;生活垃圾填埋场渗滤液处理站改造可行性的初步调研[J];中国建材科技;2010年04期
20 楼紫阳;李鸿江;赵由才;;渗滤液难降解物质物化性质研究[J];环境化学;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 辛美静;赵宇;杨学权;蔡玉良;;水泥厂处置城市垃圾时渗滤液的处理[A];中国水泥协会环保和资源综合利用专业委员会成立大会会议文集[C];2011年
2 刘丹;韩智勇;李启彬;李贵芝;尹朝阳;陈馨;;准好氧矿化垃圾生物反应床处理高浓度渗滤液的研究[A];生物质能源开发应用与固废污染控制——四川省环境科学学会固体废物处理专业委员会2010年度学术交流会论文集[C];2010年
3 蒋平;程胜高;;城市生活垃圾填埋场渗滤液处理方法探究——以鞍山市垃圾填埋场为例[A];中国矿物岩石地球化学学会第12届学术年会论文集[C];2009年
4 谢冰;梁少博;张晓君;;陈垃圾生物反应器渗滤液处理的微生物机理研究(英文)[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
5 戴淑萍;谢冰;;处理渗滤液的不同填料生物滤池微生物群落结构分析[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
6 吴济华;;四川省城市生活垃圾卫生填埋场的渗滤液处理回顾[A];四川省水污染控制工程学术交流会论文集[C];2009年
7 魏云梅;赵由才;;垃圾渗滤液处理技术研究进展[A];第二届固体废物处理技术与工程设计全国学术会议专辑[C];2007年
8 邵亮;徐成斌;;垃圾填埋场渗滤液处理技术及其研究进展[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2007年
9 李建中;田靓;;渗滤液处理后的污泥处理与处置[A];2011全国给水排水技术信息网年会暨技术交流会论文集[C];2011年
10 张俊;蒋国龙;;垃圾填埋场渗滤液的生物处理[A];第三届浙江中西部科技论坛论文集(第一卷)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 Abdul Hussain Abdul Kareem Abbas;物化–生物组合工艺处理垃圾填埋场与焚烧厂渗滤液研究[D];重庆大学;2010年
2 朱娜;生活垃圾填埋场渗滤液在黄土层渗漏过程中的复合生态毒理效应研究[D];山西大学;2013年
3 刘晶静;基于渗滤液沉积物的甲烷氧化反硝化耦合微生物学机理研究[D];浙江大学;2012年
4 郭立;高盐渗滤液COD降解优势菌的筛选及相关基因消减文库的构建[D];天津大学;2010年
5 孙洪军;生物反应器填埋场沉降特性的试验研究与数值模拟[D];东北大学;2011年
6 孙晓杰;加速新鲜垃圾稳定化的回灌工艺研究[D];同济大学;2007年
7 兰吉武;填埋场渗滤液产生、运移及水位雍高机理和控制[D];浙江大学;2012年
8 韩智勇;厌氧—准好氧联合型生物反应器填埋场稳定化规律及运行策略研究[D];西南交通大学;2011年
9 李文兵;填埋场中铁的迁移转化对脱氮的影响和机理[D];浙江大学;2012年
10 史昕龙;生活垃圾高效转运与污染控制技术研究[D];华东理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯艳秋;垃圾对渗滤液中污染物的吸附与释放研究[D];吉林大学;2013年
2 陆雪琴;中转站渗滤液季节性变化特征及生物气循环回曝预处理[D];上海大学;2013年
3 王金磊;垃圾渗滤液回灌的最佳物理吸附条件研究[D];大连海事大学;2014年
4 叶彬;垃圾转运站渗滤液生化调节与快速处理技术中试研究[D];清华大学;2011年
5 陈小亮;水化反应在渗滤液深度处理中的应用研究[D];上海交通大学;2012年
6 任旭;利用填埋气体去除渗滤液中成垢离子的化学机理研究[D];西南交通大学;2013年
7 冀肖雪;崇阳县卫生填埋场渗滤液处理优化设计[D];华中科技大学;2011年
8 魏彦丹;垃圾填埋场渗滤液无害化处理实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2012年
9 张贺;垃圾填埋场渗滤液处理技术研究[D];华中师范大学;2014年
10 岳强;垃圾填埋场中渗滤液运移数值分析[D];大连理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 姚伊乐;渗滤液处置步履蹒跚[N];中国环境报;2010年
2 赵成新;长沙固体废弃物渗滤液难题“一招”解[N];湖南日报;2007年
3 本报记者 刘宇男;长宁:环境优美“五个一样”[N];四川日报;2011年
4 姬钢 朱小燕 杨顺生;垃圾渗滤液处理欠账追踪[N];中国环境报;2006年
5 本报记者 刘伟;渗滤液处理,还需几道“滤层”?[N];中国建设报;2005年
6 通讯员贾伶;又一民生工程动工[N];柳州日报;2009年
7 记者 姜平;技术国内领先 国标清水排放[N];珠海特区报;2010年
8 记者 王远洋 通讯员 程佳祺 本报评论员;最毒垃圾水 将能养活鱼[N];蚌埠日报;2010年
9 胡菊芹;一体化模式造就精品项目[N];科技日报;2008年
10 记者 江洪作 通讯员 黎小兰 张广松;灵山生活垃圾卫生填埋场完成投资4800多万元[N];钦州日报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978