組合工藝處理填埋場垃圾滲濾液及其DOM效能與機(jī)理研究.pdf

1、針對填埋場滲濾液污染物濃度高、毒性大、生物降解性差及難達(dá)排放要求等問題,比較分析多種物化及生化工藝,選取適合重慶長生橋垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)的組合工藝--吹脫-Fenton-SBR-混凝,探討該組合工藝對滲濾液的去除效果,重點考察組合工藝中主要工藝段Fenton和SBR對滲濾液及其溶解性有機(jī)物(DOM)的去除效果及機(jī)理,同時對整個組合工藝各處理單元去除滲濾液及其DOM特性進(jìn)行了分析。
　　 試驗對填埋場滲濾液常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)及其季節(jié)性

2、差異進(jìn)行分析,重點研究滲濾液DOM的組成成分及季節(jié)性差異；并運用超濾膜法分析DOM及其組份的分子量分布,同時進(jìn)行了元素特性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),試驗用滲濾液水質(zhì)與文獻(xiàn)報道的5-10年填埋齡滲濾液水質(zhì)相似,具有相對較低的COD和VFA濃度,較高的氨氦濃度和pH值,較差的可生化性；冬季,滲濾液水質(zhì)好于其他季節(jié),但BOD5/COD值最小,僅為0.09,夏季滲濾液各污染物指標(biāo)均最高,同時BOD5/COD值也較高,為0.37；滲濾液DOM含量較高,其C

3、OD濃度為總COD濃度的78.4％,DOM三組份HA、FA和HyI分別占DOM總量的10.4％、41.8％和48.4％,并且春夏秋冬四季中,三組份占總DOM的比例均呈現(xiàn)HA＜FA＜HyI的趨勢；DOM中以分子量＜2kDa和＞100kDa的有機(jī)物為主,該兩區(qū)間DOM占總DOM的75％以上,同時,DOM三組份平均分子量大小呈現(xiàn)出HA＞FA＞HyI的趨勢:通過元素分析發(fā)現(xiàn),HyI中含有較多脂肪族官能團(tuán)物質(zhì),HA和FA含有較多的芳環(huán)結(jié)構(gòu)有機(jī)物。

4、
　　 在滲濾液組合處理工藝篩選試驗中,對比分析氨吹脫和磷酸銨鎂沉淀法去除滲濾液氨氦的效果,確定吹脫法為滲濾液氨氮的去除工藝。當(dāng)pH值為11、曝氣量為40L/min以及吹脫時間為13h時,吹脫對滲濾液原液氨氮去除率可達(dá)90％以上；由于Fenton試劑反應(yīng)同時具有氧化反應(yīng)和絮凝反應(yīng)的特性,同時試驗證明Fenton試劑對滲濾液原液COD的去除效果優(yōu)于混凝,因而確定Fenton試劑反應(yīng)放置在吹脫工藝之后,以提高滲濾液可生化性；在分析了

5、生物處理工藝--SBR處理滲濾液的實用性和可行性后,確定SBR工藝為滲濾液組合處理工藝的生物處理單元；最終確定填埋場滲濾液組合處理工藝為:吹脫-Fenton-SBR-混凝。
　　 在Fenton處理滲濾液及其DOM特性研究中,考察了反應(yīng)時間、Ph值、Fe2+摩爾投加量與H2O2/Fe2+摩爾比對Fenton試劑反應(yīng)去除滲濾液DOM的影響,確定Fenton試劑反應(yīng)最佳條件為攪拌時間20min,pH值為4,Fe2+投加量為0.08m

6、ol/L以及H2O2/Fe2+摩爾比為10。經(jīng)過反應(yīng),出水滲濾液COD平均濃度得到有效降低,為1320mg/L,并且BOD5/COD值由原來的0.2提高為0.56.其次,試驗發(fā)現(xiàn)Fenton試劑氧化作用對COD去除率貢獻(xiàn)大于絮凝作用,達(dá)到50％以上,并且,氧化作用對有機(jī)物的去除率隨pH值和Fe2+摩爾投加量的增加而減弱,隨著H202/Fe2+摩爾比的增加而增強(qiáng),絮凝作用對有機(jī)物的去除率隨著pH值和Fe2+摩爾投加量的增加而加強(qiáng),隨著H2

7、O2/Fe2+(摩爾比)的增加而減弱。Fenton試劑對滲濾液DOM的COD和DOC去除率均在50％以上,對UV254的去除率達(dá)到84.5％；同時發(fā)現(xiàn),Fenton試劑反應(yīng)對DOM組份HA、FA各分子量分布區(qū)間有機(jī)物去除效果較好,對HyI去除能力較差；經(jīng)Fenton試劑后,滲濾液DOM組份構(gòu)成發(fā)生變化,反應(yīng)前以組份HA和FA為主,反應(yīng)后則以FA和HyI為主,且Fenton試劑反應(yīng)對滲濾液DOM三組份去除能力總體上呈現(xiàn)HA＞FA＞HyI的

8、趨勢。
　　 在SBR處理滲濾液及其DOM特性研究中,考察了曝氣時間和溶解氧濃度對SBR工藝處理滲濾液DOM的影響,確定SBR工藝反應(yīng)條件為:反應(yīng)周期12h,污泥濃度4000～5000mg/L之間,HRT4d,SRT為15～20d,經(jīng)過反應(yīng),SBR工藝對滲濾液COD去除率為61.2％。其次,SBR工藝對滲濾液DOM的COD、DOC及UV254去除率分別為57.2％、41.8％以及54.1％,尤其對分子量＜2kDa區(qū)間的DOM去除

9、率達(dá)到71.1％。在活性污泥去除滲濾液DOM機(jī)理試驗中發(fā)現(xiàn),單級活性污泥對商業(yè)腐植酸C-HA的去除率為67％～84％,兩級活性污泥中第一級活性污泥系統(tǒng)吸附去除C-HA的效果優(yōu)于第二級；并且,C-HA通過污泥吸附方式進(jìn)入泥相,并以剩余污泥方式從系統(tǒng)排出；在活性污泥吸附滲濾液DOM組份HA試驗中,發(fā)現(xiàn)吸附作用主要發(fā)生在3h以前,且HA吸附去除效率隨污泥濃度的增加而增大,對C-HA、滲濾液DOM及其組份的去除效能為:商業(yè)HA＞HA＞DOM＞F

10、A＞HyI。
　　 組合工藝吹脫-Fenton-SBR-混凝對滲濾液的處理效果較好,其COD、BOD5和氨氮平均總?cè)コ史謩e為93.0％、87.8％和98.0％,組合工藝對DOM的COD去除率達(dá)到91.9％,但出水中DOM含量所占比例較大。各工藝單元對不同分子量區(qū)間污染物處理能力不同:吹脫主要去除＞100kDa分子量區(qū)間的污染物,其COD去除率達(dá)到74.6％；Fenton試劑反應(yīng)對＞4kDa區(qū)間的COD去除率均在70％以上,SB

11、R工藝對4～2kDa及＞2kDa分子量區(qū)間的COD去除率分別為84.8％和55.5％,混凝工藝也能有效去除＞4kDa的大分子量有機(jī)物。同時,組合工藝對DOM組份HA和FA的去除率優(yōu)于HyI,三組份去除率分別為97.1％、95.8％和71.1％；經(jīng)組合工藝處理,滲濾液DOM三組份HA、FA和HyI在紫外光吸收波長范圍內(nèi)的吸收強(qiáng)度均得到降低,同時發(fā)生吸收峰藍(lán)移現(xiàn)象；通過特殊吸光度值分析發(fā)現(xiàn),工藝出水腐殖化程度較高,分子結(jié)構(gòu)變得相對簡單；另外