垃圾渗滤液的物化法处理工艺研究

摘要

随着经济的发展，我国城市垃圾的增长速度很快，卫生填埋被认为是最适合我国处理大量固体废弃物的方法，因此，垃圾渗滤液的处理研究变得十分必要。本文通过对其成分特点和处理技术的介绍，认为吸附、膜技术，化学氧化和生物工艺是用于处理垃圾渗滤液的主要方法，同时指出了现阶段垃圾渗滤液处理技术中所存在的问题和将来的发展趋势。因为单一的处理工艺往往很难使渗滤液达标排放，本文旨在寻找一种比较高效、低成本的物化联合法用于渗滤液的预处理以减轻其后续处理工艺的负荷。试验以氨氮，COD，总磷，色度和生化性为进出水指标，并进行了除氮工艺的经济技术比较。此次论文选取了微波技术，Fenton，NaClO，KMnO4，H2O2和Na2HPO4·12H2O，MgCl2·6H2O为实验药品对垃圾渗滤液的处理效果进行了深入研究，分别通过控制pH值，加药量和反应时间找到了这几种药品的最佳试验条件，并进行了经济效益评估。
　　 通过实验结果可知，单独微波工艺在功率为700W，辐射10min后，渗滤液中COD，氨氮，磷和色度去除率分别为37.66％，96.14％，40.00％和80.00％，BOD5/COD由0.16增加到0.43；化学药剂的处理效率，以对有机物的降解能力排序依次为Fenton>NaClO>磷酸氨镁>KMnO4>H2O2，各自对COD的去除率最高分别达到了63.62％，59.53％，56.87％，46.34％，21.60％。微波工艺和磷酸氨镁沉淀原理对渗滤液中氨氮去除率都很高。
　　 综合各单因素试验结果，选取了Fenton，NaClO，KMnO4，H2O2四种化学药剂与微波联合对渗滤液进行进一步探讨，在最优作用方式下，渗滤液先微波再氧化，氨氮去除率增加显著，微波后的渗滤液在pH为5，反应温度T=50℃，NaClO投加量为24mL·L-1时COD，氨氮，磷和色度去除率分别为98.63％，99.67％，97.25％和98.00％，BOD5/COD上升到了0.8。总处理效率：微波-NaClO>微波-Fenton>微波-KMnO4>微波-H2O2，微波-H2O2工艺的处理效率最低，在pH为3，反应温度T=50℃，H2O2投加量为9mL·L-1时COD，氨氮，磷和色度去除率分别为69.23％，99.30％，91.50％和97.00％，BOD5/COD上升到了0.7。微波-Fenton处理效率低于微波-NaClO工艺，主要取决于微波后滤液中的小表观分子质量增加导致氧化剂的氧化混凝偏重发生了变化，其次受反应后pH值变化的影响。动力学研究表明微波诱导氧化剂处理高浓度废水工艺大致符合一级动力学或二级动力学规律。经济效益分析微波加Fenton处理废水大致为每立方米4.5元，在四种联合工艺中成本最低。
　　 实验原理分析认为在微波联合氧化剂工艺中因加入了微波技术，利用微波的“热效应”和“非热效应”，渗滤液中大分子量物质降解成了小表观分子量物质，从而提高了渗滤液的生化性能，同时后续氧化工艺的效率也得到了提高；实验中所用的Na2HPO4·12H2O和MgCl2·6H2O药品遵循了磷酸氨镁沉淀原理，通过投加磷酸盐和镁盐，使氨形成MgNH4PO4沉淀而被去除，同时通过混凝沉淀去除了部分有机物。