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生活垃圾填埋场渗滤液物化和生化预处理及组合处理工艺研究

李莉  
【摘要】: 随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高,城市生活垃圾量日益增长。卫生填埋方式是我国目前主要的垃圾处理技术,但同样带来了新的二次污染问题:产生的垃圾渗滤液是一种危害较大的高浓度有机废水,含有大量难降解的有机物,氨氮以及重金属等如不妥善处理会对周围环境及地下水造成严重污染。由于垃圾渗滤液的复杂性,单纯的某一种处理技术是不能完全解决问题的,随着新标准的颁布与实施,现有的渗滤液处理设施改造升级以及新建垃圾渗滤液处理设施的工艺优化组合,寻求高效、经济、节能的物化生化组合工艺,满足新的排放标准,成为近几年渗滤液处理行业研究的热点和难点。 论文总结了国内外垃圾渗滤液处理技术的特点、研究成果以及存在的问题,结合渗滤液水质特点以及处理技术的可操作性和经济性的要求选用几种物化(磷酸铵镁沉淀法、电解、电解芬顿法)、生化(水解酸化+二阶段SBBR)预处理技术,并对各处理技术污染物去除效果、动力学模型、工艺参数优化,有机物降解机理等多方面进行了分析研究;在此基础上,考察了三种组合工艺的去除效能。 物化处理技术方面:采用响应面法建立了磷酸铵镁法的氨氮去除率与影响因素的经验模型,并对工艺参数进行了优化,发现不调节pH值(反应pH值稳定9.5左右),同时维持n(Mg):n(N)、n(P):n(N)摩尔比分别为1.40、1.20情况下,能获得较高的氨氮去除率平均值达92.2%,且出水残磷量平均17.92mg/L,将渗滤液原液的C:N:P比由100:56:0.36优化到100:5.51:0.39,有效调整了营养物比例,有利于后续生物处理,进而通过对沉淀物质的XRD和电解扫描检测可知,沉淀物质大部分为磷酸铵镁沉淀。通过对电解和电解芬顿法处理垃圾渗滤的影响因素试验以及对比分析发现,电解法最佳的pH在8.3左右,而电芬顿法的最佳pH范围在4左右;极板间距定为15mm较合适;无需另外投加氯离子,电解芬顿时投加1mmol/L足够支持系统的芬顿反应的进行。保持以上条件,在电流密度为5A/dm2,电解4h时,电解法对COD、氨氮的去除率分别为50%、68%;电解芬顿的去除率分别为62%、42%,可见电解芬顿法可强化电解法对渗滤液中有机物的去除,并对电解芬顿降解过程中的有机物进行了GC-MS分析,发现随着电解时间的增加,有机物种类明显减少,大分子量有机物逐渐被降解,有机物被电解芬顿法降解的难易程度与其含有的官能团结构密切相关,结构稳定性差,键能小的有机物容易被氧化降解。论文还利用线性以及非线性回归方法建立电解和电解芬顿法的CODCr、氨氮降解动力学的经验模型。 生化处理技术方面:常温下水解酸化/一阶/二阶SBBR的优化工艺参数为HRT控制为2.25d/6d/3d,一阶/二阶SBBR的DO浓度调节为2.0/2.5mg/L,序批周期为6.0h,CODCr、氨氮、TN、TP去除率分别为89.64%、87.99%、63.64%、69.02%。低温下优化的工艺参数为HRT控制为3d/4d/8d,一阶/二阶SBBR的DO浓度调节为2.5/3.0mg/L,序批周期为8.0h,CODCr、氨氮、TN、TP去除率分别为77.86%、80.61%、54.22%、65.69%。 组合工艺方面:通过对MAP+水解酸化+SBBR、水解酸化+SBBR+电解芬顿、MAP+电解芬顿三个组合工艺处理垃圾渗滤液对比分析,发现水解酸化+SBBR+电解芬顿工艺具有出水水质较好,运行经济的优势。在水解酸化+SBBR按照优化工艺参数运行,根据响应面法建立的经验公式确定合适的电流密度和电解时间,出水CODCr、BOD5、氨氮、TN、SS、色度分别为22~98mg/L、10 mg/L、5 mg/L、30mg/L、5mg/L、30、重金属均能满足新颁布实施的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889—2008)标准。出水TP在1.8~3.10mg/L波动,需偶尔采用药剂除磷。


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