垃圾滲濾液預(yù)處理系統(tǒng)的試驗

謝 輝

（梅州市環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 梅州 514000）

垃圾滲濾液預(yù)處理系統(tǒng)的試驗

謝 輝

（梅州市環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 梅州 514000）

針對垃圾滲濾液的特點和現(xiàn)有處理工藝在運行中存在的問題，本文采用曝氣、混凝沉淀方法對滲濾液進行預(yù)處理研究。試驗結(jié)果表明，對原液進行曝氣，投加碳酸鈉、PAC、PAM，對COD、氨氮和總硬度去除效果明顯，降低了滲濾液原液的VOC、SS、鈣、鎂等物質(zhì)，有效緩解后續(xù)設(shè)備堵塞、結(jié)垢，延長設(shè)備運行時間。

滲濾液；曝氣；混凝沉淀；預(yù)處理

目前，國內(nèi)大多數(shù)垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液的處理未能取得理想效果。垃圾滲濾液水質(zhì)極其復(fù)雜，污染物濃度高，而新標準下垃圾滲濾液的處理技術(shù)近來一直是研究的熱點和難點[1-2]。

廣東省梅州市某垃圾填埋場滲濾液采用的處理工藝：調(diào)節(jié)池→MVC蒸發(fā)器→氨處理→達標排放。滲濾液首先經(jīng)精密過濾器去除部分SS及細小的纖維后進入后續(xù)高效自動控制MVC蒸餾裝置，在MVC裝置內(nèi)利用閃蒸原理使?jié)B濾液中的水蒸發(fā)，經(jīng)冷凝后變成蒸餾水排出，由于氨極易和水結(jié)合，蒸餾水中含有氨，需要后段氨處理系統(tǒng)進一步處理才能達標排放，同時部分無法在該溫度下變成氣體脫出蒸發(fā)罐的物質(zhì)得到濃縮，這些濃縮液將在達到一定濃度后排出。該場滲濾液處理設(shè)備及工藝經(jīng)驗收后，運轉(zhuǎn)良好，但由于滲濾液的水質(zhì)非常復(fù)雜且不斷變化，現(xiàn)階段處理設(shè)備連續(xù)運行存在以下難題：（1）板式交換器在長時間運行過程中常存在堵塞現(xiàn)象，需人工拆卸清洗，勞動強度大并且影響系統(tǒng)正常運作。（2）MVC蒸發(fā)主體換熱管結(jié)垢比較嚴重，停機清洗次數(shù)頻繁，清洗時間長，耗藥量大。（3）蒸餾水出水NH3-N偏高，增加離子交換樹脂的壓力，導(dǎo)致離子交換樹脂使用時間減短，樹脂再生頻繁，再生藥消耗過高從而使運行成本增大。這些問題不僅對設(shè)備造成損害，減少設(shè)備工作壽命，增加了系統(tǒng)維護運營成本，而且容易造成系統(tǒng)運轉(zhuǎn)不佳，導(dǎo)致出水水質(zhì)超標現(xiàn)象頻發(fā)，危害環(huán)境。因此，需采取針對性措施來解決該現(xiàn)象。

本試驗針對垃圾滲濾液的特點，以該填埋場滲濾液為原料，探索工藝簡單、流程短、清潔、易于操作且成本低的預(yù)處理技術(shù)，如沉淀法、Fenton等[3-4]，優(yōu)化并選出各步驟的最佳工藝條件，對垃圾滲濾液里存在大量的鈣、鎂等先去除掉，有效緩解后續(xù)設(shè)備堵塞、結(jié)垢，延長設(shè)備運行時間。這就為垃圾填埋場滲濾液處理工程穩(wěn)定可靠運行及不同運行工藝組合的優(yōu)化提供了技術(shù)依據(jù)。

1 試驗水質(zhì)和方法

1.1 試驗廢水水質(zhì)

本試驗所用垃圾滲濾液取自梅州市某垃圾填埋場，廢水外觀黑色，惡臭味，水質(zhì)情況為：COD為2 500～5 000 mg/L，氨氮為900～2 000 mg/L，總硬度為1 000～5 000 mg/L，pH為7～9。

1.2 主要儀器和試劑

儀器：攪拌器、微波密封消解COD快速測定儀、紫外分光光度計等。

實驗所用試劑：10%Na2CO3溶液、5%聚合氯化鋁溶液、0.2%聚丙烯酰胺溶液，測COD、氨氮、總硬度的相關(guān)藥品。

1.3 試驗工藝流程（見圖1）

圖1 試驗工藝流程

1.4 試驗方法

（1）先測定垃圾滲濾液原液pH、COD、氨氮和總硬度。

（2）將滲濾液原液曝氣一段時間后，測定滲濾液pH、COD、氨氮和總硬度。

分別取500 mL曝氣后的滲濾液于1 L燒杯中，試驗1中先加入5%PAC，再加0.2%PAM，在加藥后進行2 min快速攪拌，攪拌速度為100 r/min，再進行20 min慢速攪拌，攪拌速度為20 r/min。反應(yīng)后靜置30 min，觀察絮凝體的大小、密實度，并測定上層清液的水質(zhì)。試驗2和3中先加入10%碳酸鈉溶液，后加5%PAC再加0.2%PAM，在加藥后進行2 min快速攪拌，攪拌速度為100 r/min，再進行20 min慢速攪拌，攪拌速度為20 r/min。反應(yīng)后靜置30 min，觀察絮凝體的大小、密實度，并測定上層清液的水質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗一

表1 不同條件下垃圾滲濾液中COD、氨氮、總硬度的去除效果（試驗一）

由表1分析可知，對垃圾滲濾液原液曝氣10 h，COD去除率26.74%，pH值有所上升，氨氮去除率為65%，說明曝氣對滲濾液原液中氨氮的去除效果是穩(wěn)定有效的。之后進行小試，根據(jù)常用工藝投加量，逐次加量觀察燒杯沉淀現(xiàn)象，比較各加藥量的數(shù)據(jù)。小試2中PAC從100 ppm加到700 ppm，10%碳酸鈉1 mL，小試3中投加PAC由200 ppm至1 400 ppm，10%碳酸鈉2 mL，燒杯中絮凝效果開始不明顯，隨著加藥量增多，絮體變大凝聚，沉降性變好，小試3中PAC從100 ppm加到1 400 ppm時，絮凝效果依然不明顯，最后4 000 ppm，PAM加到12 ppm，大量絮凝物沉淀下來。其中投加碳酸鈉的燒杯中絮凝物細密緊湊，沉淀界面較明顯；未投加碳酸鈉的燒杯中絮凝體較松散，沉淀層與上層液體積比基本為1:1。

試驗數(shù)據(jù)表明，投加PAC和PAM對COD有一定的去除效果，隨著絮凝劑量增多，COD去除率呈上升趨勢。投加PAC和PAM對氨氮也具有一定去除效果，且當未投加碳酸鈉的樣品中滴加更多PAC和PAM，投加碳酸鈉后對氨氮的去除效果也要略好于未投加碳酸鈉的樣品，說明碳酸鈉對氨氮去除有一定促進作用，這可能跟碳酸鈉調(diào)節(jié)環(huán)境中pH值有關(guān)。對于硬度而言，碳酸鈉藥量加到1 mL和2 mL，從試驗數(shù)據(jù)分析，PAC、PAM、碳酸鈉均對水樣硬度環(huán)境有明顯的改善，其中小試1因投加PAC和PAM量均高于小試2和3許多，其總硬度較原液下降69%，說明絮凝劑對水樣中鈣、鎂鹽有較好的吸附絮凝作用，而當PAC、PAM加藥量不夠，且碳酸鈉量較少時，其硬度軟化反應(yīng)不完全，導(dǎo)致硬度濃度比小試3高。

2.2 試驗二

為繼續(xù)考量曝氣時間和加藥條件對水質(zhì)影響，再次采樣對原液曝氣時間增加至17 h。

表2 不同條件下對垃圾滲濾液中COD、氨氮、總硬度的去除效果（試驗二）

由表2分析可知，對垃圾滲濾液原液曝氣17 h后，COD去除24%左右，pH9.6左右；氨氮去除率80%，比對原液曝氣10 h的效率提升了15%，說明曝氣時間延長對氨氮去除有較大積極作用。小試條件根據(jù)小試1、2、3結(jié)果，加大了碳酸鈉的投加量，且考慮PAC、PAM同樣投加量碳酸鈉對水樣影響，PAC、PAM投加量固定為2 mL和0.15 mL。

試驗數(shù)據(jù)表明，曝氣延長對COD去除效果影響不大，且當PAC、PAM投加量一定時，各小試COD數(shù)據(jù)接近，說明PAC、PAM投加量對COD的去除占主導(dǎo)作用，碳酸鈉對COD影響不大，所以要考慮COD去除時可適當提高絮凝劑投加量。而氨氮的去除與曝氣時間長短關(guān)系緊密，而小試中PAC、PAM投加量一致時，投加碳酸鈉的量對氨氮去除有一定促進作用，這一現(xiàn)象與對原液曝氣10 h結(jié)果相似，說明碳酸鈉的存在對pH改變可能會使氨氮在水樣中的存在形式發(fā)生變化。至于總硬度去除，PAC、PAM、碳酸鈉均對總硬度減少有重要作用，小試4與小試1相比，因PAC和PAM投加量減半，總硬度相比之下也只減少到2 100 mg/L左右，遠不如小試1的效果，也不如投加了少量碳酸鈉和少量PAC、PAM的小試2、3，而小試5相比小試1，PAC、PAM也僅是小試1的一半，因為投加了5 mL碳酸鈉溶液，能將總硬度減至520 mg/L，說明足量的碳酸鈉效果明顯，小試6繼續(xù)加大碳酸鈉投加量，總硬度可降至265 mg/L以下。

3 結(jié)論

（1）將滲濾液先進行曝氣，曝氣17 h，COD、氨氮去除率分別達24%、80%。

（2）投加PAC和PAM對COD、氨氮和總硬度去除效果明顯，如果配以一定量的碳酸鈉，對水的軟化反應(yīng)更是起到促進作用，大大減少水中鈣、鎂離子濃度。

（3）根據(jù)試驗結(jié)果，在原處理工藝MVC蒸發(fā)器主體前端增加一套預(yù)處理系統(tǒng)，先對原液進行曝氣，加入碳酸鈉、PAC、PAM，經(jīng)沉淀后，加酸回調(diào)pH，可去除大部分COD、氨氮和總硬度，COD去除率40%～50%，氨氮去除率67%～80%，總硬度去除率80%～88%。降低滲濾液原液的VOC、SS、鈣、鎂等物質(zhì)，有效緩解后續(xù)設(shè)備堵塞、結(jié)垢，延長設(shè)備運行時間。再經(jīng)蒸發(fā)，蒸餾水出水中NH3-N含量大大降低，從而減少離子交換的使用再生頻率和耗藥量，而且在酸性條件下，能有效緩解設(shè)備結(jié)垢，延長設(shè)備運行時間，降低清洗頻率。最終，出水可達到《生活垃圾填埋場污染物控制標準》（GB16889-2008）相關(guān)要求。

1 董春松，樊耀波，李 剛，等.我國垃圾滲濾液的特點和處理技術(shù)探討[J].中國給水排水，2005，（12）：27-31.

2 代晉國，宋乾武，張 玥，等.新標準下我國垃圾滲濾液處理技術(shù)的發(fā)展方向[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報，2011，（3）：270-274.

3 張道斌，呂玉娟，張 暉.化學(xué)沉淀法去除垃圾滲濾液中氨氮的試驗研究[J].環(huán)境化學(xué)，2007，（1）：62-65.

4 趙冰清，陳 勝，孫德智，等.Fenton工藝深度處理垃圾滲濾液中難降解有機物[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，（8）：1285-1288.

Experimental Study on Landfill Leachate Pretreatment System

Xie Hui
(Meizhou Institute of Environmental Sciences, Meizhou 514000, China)

Aiming at the characteristics of leachate treatment process and the existing problems in the operation, Experiment researched about the pretreatment of the landfill leachate by the treatment of aeration and coagulation. The results indicated that, by the aeration of liquid, adding sodium carbonate, PAC and PAM, the removal effect of COD, ammonia nitrogen and total hardness is obvious, and VOC, SS, calcium, magnesium and other substances in the leachate can be effectively reduced, thereby alleviating the subsequent equipment scaling and clogging, prolonging the equipment running time.

landfill leachate; aeration; coagulation; pretreatment

X703

A

1008-9500(2017)05-0011-03

2017-03-22

謝輝（1985-），男，廣東梅州人，碩士研究生，從事環(huán)境治理工作。