垃圾滲濾液廢水處理工藝探究

程國(guó)強(qiáng)

（無棣縣公用事業(yè)服務(wù)中心，山東 濱州 251900）

目前我國(guó)滲濾液廢水處理主流工藝為：生化處理+超濾+反滲透、DTRO濃縮、直接蒸發(fā)、DTRO+蒸發(fā)。第一種工藝中由于滲濾液廢水鹽及有機(jī)物含量較高，容易造成膜阻塞及穿透，并且在運(yùn)行過程中有濃水產(chǎn)生，長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致廢水鹽分富集，系統(tǒng)癱瘓；第二種工藝中DTRO濃縮，能夠短期內(nèi)解決廢水達(dá)標(biāo)排放的目的，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，DTRO產(chǎn)生的濃水造成廢水中鹽及有機(jī)物富集，造成后續(xù)系統(tǒng)無法長(zhǎng)期運(yùn)行；第三、四種工藝在運(yùn)行過程中需要大量蒸汽或者天然氣，一般填埋場(chǎng)設(shè)置在郊區(qū)，無法實(shí)現(xiàn)，且在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的鹽。

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)滲濾液廢水處理技術(shù)的弊端，本文主要探究非膜法滲濾液廢水處理工藝，該工藝實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 31962—2015）中A等級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，其中特征污染物COD≤500 mg·L-1。

通過本技術(shù)的實(shí)施，有望決絕垃圾填埋場(chǎng)廢水處理的難題，并且該技術(shù)可以進(jìn)行有效復(fù)制，推廣價(jià)值極高，工業(yè)化應(yīng)用推廣意義較大，能夠有效地解決我省乃至全國(guó)滲濾液廢水“無路”處理的技術(shù)難題。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

A/O生化模擬裝置、芬頓氧化模擬裝置、COD檢測(cè)儀、721分光光度計(jì)、曝氣裝置、攪拌裝置、各種玻璃儀器。

重鉻酸鉀、硫酸、硫酸銀、硫酸亞鐵銨、納氏試劑、酒石酸鉀鈉等藥劑，所有藥劑均為分析純。

1.2 分析方法

COD：重鉻酸鉀氧化法；

氨氮：納氏試劑比色法。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟與方法

1）取5 000 mL垃圾滲濾液，中和pH值后放入一級(jí)A/O生化模擬裝置中，通過改變生化反應(yīng)時(shí)間，觀察垃圾滲濾液廢水中COD及氨氮的變化趨勢(shì)；

2）將一級(jí)A/O生化后廢水放入芬頓氧化裝置中，通過改變芬頓氧化試劑的量及反應(yīng)時(shí)間，觀察廢水COD的變化趨勢(shì)；

3）將芬頓氧化后廢水放入二級(jí)A/O生化模擬裝置中，通過改變生化反應(yīng)時(shí)間，觀察垃圾滲濾液廢水中COD及氨氮的變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 一級(jí)A/O生化實(shí)驗(yàn)

調(diào)節(jié)滲濾液廢水pH為7.5～8，將廢水放置于A/O生物反應(yīng)器中，控制A/O生物反應(yīng)器中溫度為30 ℃左右，溶解氧控制到2～3 mg·L-1，污泥質(zhì)量濃度MLSS為2 800～3 500 mg·L-1，SV30在30%左右，觀察反應(yīng)器中COD與氨氮隨著時(shí)間的變化曲線，具體實(shí)驗(yàn)情況如圖1、圖2下所示。

由圖1、圖2可以看出，隨著時(shí)間的變化，廢水中COD及氨氮逐漸降低，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為48 h左右時(shí)，廢水中氨氮和COD趨于穩(wěn)定狀態(tài)。通過上述實(shí)驗(yàn)可以看出，廢水中COD在菌膠團(tuán)作用下，將廢水中有機(jī)物進(jìn)行吸附，并消耗其廢水中的有機(jī)物作為自身微生物生長(zhǎng)所需要的碳源，最終以二氧化碳的形式釋放出去。在硝化及反硝化的作用下，廢水中氨氮首先通過硝化菌轉(zhuǎn)化為硝酸鹽及亞硝酸鹽，通過廢水的回流作用，將廢水打入A池中，A池中反硝化微生物將廢水中硝酸鹽及亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)忉尫懦鋈?，從而?shí)現(xiàn)廢水COD及氨氮都降低的目的。

圖1 一級(jí)A/O的COD隨時(shí)間變化曲線

圖2 一級(jí)A/O的氨氮隨時(shí)間變化曲線

從圖中可以看出，最佳的反應(yīng)時(shí)間為48 h，此時(shí)廢水中COD達(dá)到1 300 mg·L-1左右，氨氮達(dá)到650 mg·L-1左右。

2.2 芬頓氧化實(shí)驗(yàn)

將一級(jí)A/O反應(yīng)后廢水放入芬頓氧化塔中進(jìn)行反應(yīng)，控制廢水pH為3左右，為提高廢水的反應(yīng)效率，反應(yīng)塔采用循環(huán)泵進(jìn)行流化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)廢水反應(yīng)更加充分的目的。通過改變硫化亞鐵及雙氧水的含量，觀察廢水中COD及氨氮的變化曲線，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3、圖4所示。

由圖3可以看出，隨著芬頓藥劑量的增加，廢水中COD逐步降低，當(dāng)芬頓藥劑與廢水比例為0.7%左右時(shí)，廢水中的COD基本沒有變化。由圖4可以看出，雖然氨氮隨著芬頓藥劑的變化有部分變化，但是變化基本不大，且無規(guī)律性可言，去除效率也不明顯，故可以判定芬頓氧化對(duì)廢水中的氨氮無去除效果。

圖3 芬頓試劑添加量與COD變化曲線

圖4 芬頓試劑添加量與氨氮關(guān)系曲線

芬頓在氧化過程中會(huì)產(chǎn)生大量的羥基自由基，這些羥基自由基具有非常強(qiáng)的氧化效果，在酸性條件下能夠?qū)U水中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，釋放到大氣環(huán)境中，從而實(shí)現(xiàn)降低COD的目的，隨著試劑量的增加，大分子物質(zhì)已基本被氧化成小分子物質(zhì)，所以才會(huì)出現(xiàn)芬頓試劑與廢水比例達(dá)到0.7時(shí)，廢水中COD基本無變化的情況發(fā)生。由于氨根離子不能夠與羥基自由基進(jìn)行有效的反應(yīng)，故在廢水處理過程中氨氮基本無變化。

2.3 二級(jí)A/O生化實(shí)驗(yàn)

芬頓后廢水pH調(diào)整為7.5～8，將廢水放置于二級(jí)A/O生物反應(yīng)器中，控制A/O生物反應(yīng)器中溫度為30 ℃左右，溶解氧控制到2～3 mg·L-1，污泥質(zhì)量濃度MLSS為2 800～3 500 mg·L-1，SV30在30%左右，觀察反應(yīng)器中COD與氨氮隨著時(shí)間的變化曲線，具體實(shí)驗(yàn)情況如圖5、圖6所示。

由圖5、圖6可以看出，隨著時(shí)間的變化，廢水中COD及氨氮逐漸降低，當(dāng)二級(jí)反應(yīng)時(shí)間為48 h左右時(shí)，廢水中氨氮和COD趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 二級(jí)A/O的COD隨時(shí)間變化曲線

圖6 二級(jí)A/O的氨氮隨時(shí)間變化曲線

從圖中可以看出，最佳的反應(yīng)時(shí)間為48 h，此時(shí)廢水中COD達(dá)到350 mg·L-1左右，氨氮達(dá)到100 mg·L-1左右。

2.4 次氯酸鈉催化氧化實(shí)驗(yàn)

對(duì)二級(jí)A/O生化處理后廢水進(jìn)行次氯酸鈉催化氧化實(shí)驗(yàn)，采用二氧化鈦?zhàn)鳛榇呋瘎?，催化劑添加量?0 mg·L-1，通過改變次氯酸鈉的添加量觀察廢水中氨氮及COD的變化曲線，然后在最佳次氯酸鈉添加量的條件下，通過改反應(yīng)時(shí)間，觀察廢水中氨氮及COD的變化曲線，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7、圖8所示。

圖7反應(yīng)時(shí)間控制在5 h，由圖7可以看出，隨著次氯酸鈉添加量的增加，廢水中的COD及氨氮能夠被有效降解，在次氯酸鈉添加量達(dá)到1 000 mg·L-1左右時(shí)，此時(shí)廢水中的氨氮及COD趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖7 次氯酸鈉添加量與COD、氨氮變化曲線

由圖 8可以看出，當(dāng)次氯酸鈉添加量為1 000 mg·L-1時(shí)，廢水中的氨氮及COD隨著時(shí)間的變化先降低后趨于穩(wěn)定，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為3 h時(shí)降解速率最大，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為5 h時(shí)，降解效率最高。

圖8 反應(yīng)時(shí)間與COD、氨氮變化曲線

由于次氯酸根（OCl-）的O—Cl鍵具有很強(qiáng)的氧化能力，能夠?qū)U水中的有機(jī)物有效氧化，變?yōu)槎趸己退瑥亩鴮?shí)現(xiàn)COD降解的目的。在次氯酸根（OCl-）的強(qiáng)氧化作用下，廢水中的銨根離子先氧化為一氯胺、二氯胺和三氯胺，隨著次氯酸鈉添加量的增加，廢水中的一氯胺、二氯胺和三氯胺被轉(zhuǎn)化為氮?dú)忉尫懦鰜恚瑥亩鴮?shí)現(xiàn)廢水氨氮降解的目的。此時(shí)處理后廢水中的COD能夠達(dá)到180 mg·L-1，氨氮能夠達(dá)到35 mg·L-1。

3 結(jié) 論

1）通過上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，采用一級(jí)A/O+芬頓氧化+二級(jí)A/O+次氯酸鈉氧化處理工藝對(duì)垃圾滲濾液廢水處理效果較明顯。

2）采用一級(jí)A/O處理后廢水COD去除率能夠達(dá)到65%，氨氮去除率能夠達(dá)到68%。

3）采用芬頓氧化能夠有效地去除廢水中有機(jī)物，降低COD，但是對(duì)氨氮基本無效果。

4）采用二級(jí)A/O處理后廢水COD去除率能夠達(dá)到21%，氨氮去除率能夠達(dá)到85%。

5）次氯酸鈉處理后廢水中的COD能夠達(dá)到180 mg·L-1，氨氮能夠達(dá)到35 mg·L-1。