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难降解垃圾渗滤液的物化处理技术

来源: 作者: 发布时间:2014-04-09  

填埋法是城市生活垃圾处理的主要方法,全世界高达95%的生活垃圾是用这种方法处理和处置的。生活垃圾中的有机废弃物进入填埋场后,进行物化和生物降解反应。在微生物的作用下,一部分被转化为简单的有机、无机形态,此过程为矿质化作用;另一部分包括难降解态的部分则转化为垃圾层中的有机组分——腐殖质,此过程为腐殖化作用。由于雨水、地表水及地下水渗入填埋场,再加上垃圾的生物化学和化学降解作用,产生了一种含有高浓度悬浮物和高浓度有机或无机成分的液体,即渗滤液。

在垃圾降解的产酸阶段,挥发性脂肪酸(VFA)大量产生,生化耗氧量与化学耗氧量(BOD/COD)之比为0.40.5,故年轻的渗滤液易用生化法处理。但在垃圾降解的产甲烷阶段,渗滤液中VFA含量下降,pH升高,腐殖质占主要成分。成熟渗滤中BOD/COD小于0.1,且含有大量有毒物质,难用生化法处理。

尽管渗滤液的特性与垃圾种类、降解程度、场址水文状况、气候变化、填埋场年龄、运行方式等有关,但成熟渗滤液的共同特征是氨氮(30005000 mg/L)和COD500020000 mg/L)含量高,且BOD/COD小于0.1。即使垃圾填埋场封场后的50年内,仍将产生高浓度的渗滤液。如果操作不适,必将污染周围地下水,危害人体健康。

为了减少垃圾渗滤液的产生和符合各国排放标准的需要,全世界都在致力于这方面的研究,渗滤液回灌、人工湿地、生化法和物化法等不断取得新进展。

本文主要综述了难降解垃圾渗滤液的物化方法,包括原理、适用条件、运行效果和优缺点等,为实际工作的开展提供参考和借鉴。

1  物化法

1.1  混凝沉淀法

混凝沉淀法是水处理的一个重要方法,主要用以去除水中细小的悬浮物和胶体。在渗滤液处理工艺中,它的作用主要用于渗滤液中的悬浮物、不溶性COD、脱色以及重金属的去除,对氨氮也有一定去除效果。

混凝沉淀法主要通过调节pH和投加混凝剂的手段,完成压缩双电层、吸附架桥和网捕3种作用使微粒凝结。混凝沉淀法作为渗滤液处理的关键技术,既可以作为前处理技术,减轻后处理设施的负荷,又可作为后处理技术,成为整个工艺的保障技术。

在高浓度的成熟垃圾渗滤液中用FeCl3作混凝剂去除重金属,研究表明,碱性条件下重金属的去除效果远远好于酸性条件。

用混凝沉淀法去除有毒垃圾渗滤液中难降解有机物的研究,指出在COD初始质量浓度4100 mg/L的渗滤液中,投加相同量的混凝剂(0.035 mol/LFeAl),前者COD的去除率为55%,后者COD的去除率为42%,表明氯化铁的混凝效果好于明矾。

1.2  化学沉淀法

化学沉淀法是向废水中投加某种化学物质,使它和其中某些溶解物质产生反应,生成难溶盐沉淀。在垃圾渗滤液处理工艺中,它的作用主要是通过生成磷酸铵镁和氢氧化物沉淀而去除渗滤液中氨氮和重金属。使用最多的化学物质是鸟粪石 (MAP)和石灰石。

用鸟粪石对垃圾填埋场渗滤液中的氨氮进行化学沉淀。结果表明,COD、氨氮初始质量浓度分别为40242240 mg/L的渗滤液经过该技术处理后,COD去除率为50%,氨氮去除率为90%。其中化学反应方程式是:

MgCl2·6H2O + Na2HPO4 + NH4+ ↔ MgNH4PO4·6H2O↓ + 2NaCl + H+  pKs = 12.6 (25 )

Mg2+NH4+ PO43−=111pH=9.0、反应时间=15 min时,氨氮初始质量浓度为5618 mg/L的渗滤液,其氨氮去除率为98%

化学沉淀法的缺点是外加药剂价格贵,生成的污泥中重金属含量高,需进一步处置。

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