垃圾滲濾液廢水處理工藝探究

劉慧，張銀新

垃圾滲濾液廢水處理工藝探究

劉慧1，張銀新2

（1. 山東藍(lán)城分析測(cè)試有限公司，山東 濟(jì)南 250100； 2. 濟(jì)南靈秀環(huán)保科技有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

垃圾滲濾液廢水具有COD高、氨氮高、色度高等特點(diǎn)，該廢水處理一直制約著我國(guó)生活垃圾填埋場(chǎng)無害化處理的發(fā)展。本文主要通過探究混凝沉淀、UASB、A/O、臭氧催化氧化等工藝的結(jié)合，探索出一條解決滲濾液廢水處理技術(shù)的工藝路線。通過該技術(shù)的探究，實(shí)現(xiàn)滲濾液廢水達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的目標(biāo)，為滲濾液廢水處理提供技術(shù)支持，為實(shí)現(xiàn)垃圾無害化處理提供實(shí)際價(jià)值的應(yīng)用技術(shù)。

垃圾滲濾液；混凝沉淀；臭氧催化；廢水處理

近十幾年來國(guó)內(nèi)外學(xué)者就垃圾滲濾液的處理進(jìn)行了大量的探索和研究，取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)，有的已用于工程實(shí)踐。我國(guó)在垃圾滲濾液的處理研究方面起步較晚，起點(diǎn)較低，有不少失敗的教訓(xùn)，但也獲得了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)[1]。由于滲濾液水質(zhì)水量的復(fù)雜多變性，目前尚無十分完善的處理工藝，大多根據(jù)不同填埋場(chǎng)的具體情況及其他經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求采取有針對(duì)性的處理工藝[2]。

分析垃圾滲濾液特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，滲濾液具有如下幾種特點(diǎn)：（1）濾液的成分復(fù)雜、可變且種類較多。垃圾滲濾液中含有各種典型污染物組分，且其濃度也不斷變化。（2）水質(zhì)、水量變化大。滲濾液的成分和性質(zhì)隨填埋時(shí)間的延長(zhǎng)不斷變化，而可生化性越來越差。（3）NH3-N 含量高。垃圾滲濾液中氨氮濃度很高，且氨氮濃度在一定時(shí)期隨時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)有所升高，主要是因?yàn)橛袡C(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮造成的。（4）微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)[3]。對(duì)于生物處理，垃圾滲濾液中的磷元素總是缺乏的，一般垃圾滲濾液中的 BOD/TP 都大于 300，此值與微生物生長(zhǎng)所需的碳磷比（100∶1）相差甚遠(yuǎn)[4]。（5）鹽分含量高，該滲濾液鹽分含量已經(jīng)超過了10 000 mg/L。

縱觀國(guó)內(nèi)外垃圾滲濾液處理的現(xiàn)狀，目前滲濾液的處理方案主要有場(chǎng)外綜合處理和場(chǎng)內(nèi)單獨(dú)處理兩大類，主要處理工藝有生物處理法、物化法、土地法以及上述方法的結(jié)合。本文通過對(duì)滲濾液廢水處理路線進(jìn)行探究，為今后滲濾液廢水處理提供可行性的思路。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

混凝沉淀裝置、UASB厭氧反應(yīng)裝置、A/O生化處理裝置、臭氧氧化裝置、臭氧發(fā)生器、COD恒溫加熱器、721分光光度計(jì)、玻璃儀器等。

濃硫酸、重鉻酸鉀溶液、硫酸-硫酸銀溶液(Ag2SO4-H2SO4溶液)、試亞鐵靈指示劑、硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液、硫酸汞、納氏試劑、碘化汞、氯化鉀等。

1.2 檢測(cè)方法

pH：玻璃電極法；COD：重鉻酸鉀氧化法；氨氮：納氏試劑比色法；色度：鉑鈷比色法。

1.3 實(shí)驗(yàn)處理工藝路線

本次實(shí)驗(yàn)立足實(shí)際應(yīng)用為前提，采用物化與生化相結(jié)合的技術(shù)路線，具體路線如下所示：廢水—混凝沉淀—UASB厭氧—兩級(jí)A/O生化處理—臭氧氧化工藝—排入市政管網(wǎng)。通過該技術(shù)路線的實(shí)施，能夠確保滲濾液廢水達(dá)標(biāo)排放。

1.4 廢水特點(diǎn)分析

該廢水COD為8 600 mg/L，氨氮1 500 mg/L，pH中性，顏色為黑褐色。該廢水來源于山東某垃圾填埋場(chǎng)。

1.5 廢水處理步驟及方法

（1）取滲濾液廢水5 L放置于混凝沉淀裝置中，加入雙氫螯合物絮凝劑及PAM，PAM加入量為出現(xiàn)大絮體停止，改變雙氫螯合物的添加量，觀察廢水COD、氨氮的變化情況。

（2）取3 L混凝沉淀后廢水進(jìn)入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器，采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)厭氧反應(yīng)器pH為7~8，溫度控制在35 ℃左右，觀察厭氧反應(yīng)器中COD隨著時(shí)間的變化曲線。

（3）取厭氧后廢水3 L進(jìn)入兩級(jí)A/O好氧反應(yīng)器中，反應(yīng)器溫度控制在30~35 ℃，采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)廢水pH為7.5~8.5，DO控制在2.5~3.5 mg/L，觀察A/O反應(yīng)器中COD、氨氮隨著時(shí)間的變化曲線。

（4）取好氧反應(yīng)后廢水2 L進(jìn)入臭氧氧化裝置中，采用臭氧發(fā)生器對(duì)廢水進(jìn)行氧化，其中臭氧發(fā)生器的產(chǎn)生量為0.5 g/h。觀察廢水中COD、色度隨著時(shí)間的變化曲線。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 雙氫螯合物添加量對(duì)廢水COD去除效果的影響

通過改變雙氫螯合物的添加量，觀察廢水COD的去除效果，具體結(jié)果如圖1所示。

圖1 雙氫螯合物添加量與COD之間關(guān)系

由上圖可以看出，隨著雙氫螯合物絮凝劑的添加，廢水COD先降低后升高。當(dāng)雙氫螯合物添加量達(dá)到400 mg/L時(shí)，廢水中COD達(dá)到最低值，此時(shí)COD在6 600 mg/L左右波動(dòng)。

通過上述圖標(biāo)可以看出，雙氫螯合物對(duì)滲濾液廢水具有一定的預(yù)處理效果，能夠有效地降低廢水COD的濃度，最高去除率達(dá)到23%。當(dāng)雙氫螯合物添加量不足400 mg/L時(shí)，廢水COD的去除以絮凝為主，隨著雙氫螯合物的增加，滲濾液中不溶性物質(zhì)已經(jīng)基本絮凝出來，殘留的雙氫螯合物造成COD的增加，故雙氫螯合物添加量在400 mg/L左右時(shí)為最佳添加量。

2.2 UASB厭氧反應(yīng)對(duì)廢水COD去除效果的影響

控制厭氧溫度在35 ℃左右，滲濾液pH為7~8，觀察厭氧過程中氣泡的產(chǎn)生量及隨著時(shí)間的變化，滲濾液中COD的變化曲線如圖2所示。

圖2 UASB厭氧反應(yīng)時(shí)間與COD之間關(guān)系

由圖2可以看出，UASB厭氧反應(yīng)器能夠有效地去除廢水中的COD，其中COD去除率能夠達(dá)到40%以上。當(dāng)厭氧反應(yīng)時(shí)間為80 h時(shí)，此時(shí)滲濾液廢水厭氧最充分，COD能夠降到4 300 mg/L左右，并且UASB厭氧反應(yīng)過程中，氣泡產(chǎn)生量也比較均勻。為此可以判定，該滲濾液適合采用UASB厭氧反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，能夠大大減少?gòu)U水中有機(jī)物負(fù)荷。通過厭氧過程中水解、酸化的作用，將滲濾液中大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，通過甲烷菌的作用，將滲濾液中有機(jī)物轉(zhuǎn)化成甲烷，以氣泡的形式釋放到大氣中。

2.3 兩級(jí)A/O對(duì)廢水COD、氨氮去除效果的影響

圖3 一級(jí)A/O生化時(shí)間與COD之間關(guān)系

圖4 一級(jí)A/O生化時(shí)間與氨氮之間關(guān)系

圖5 二級(jí)A/O生化時(shí)間與COD之間關(guān)系

圖6 二級(jí)A/O生化時(shí)間與氨氮之間關(guān)系

由圖3、圖4、圖5、圖6可以看出，通過兩級(jí)A/O系統(tǒng)能夠有效地去除滲濾液中氨氮及COD。通過圖3、圖4可以看出，反應(yīng)時(shí)間為80 h時(shí)，一級(jí)A/O反應(yīng)后廢水COD能夠達(dá)到780 mg/L，氨氮能夠達(dá)到420 mg/L，一級(jí)A/O反應(yīng)COD去除率達(dá)到83%，氨氮去除率達(dá)到72%。通過一級(jí)A/O反應(yīng)后，COD和氨氮雖然能夠大幅度降低，但是COD及氨氮無法達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。

通過圖4、圖5可以看出，隨著二級(jí)生化時(shí)間的延長(zhǎng)，廢水中COD降低，但是降低幅度較小，當(dāng)生化時(shí)間為40 h時(shí)，廢水中COD已經(jīng)低于500 mg/L，且此時(shí)氨氮含量也在35 mg/L左右。隨著時(shí)間的增加，廢水中氨氮和COD基本不在變化。

通過上圖可以看出，采用兩級(jí)A/O的模式，能夠有效地去除廢水中的COD及氨氮，其中一級(jí)A/O處理系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果較明顯，二級(jí)A/O對(duì)氨氮的去除效果較明顯。

2.3 臭氧氧化對(duì)廢水COD、色度去除效果的影響

通過圖7、圖8可以看出，隨著臭氧氧化時(shí)間的增加，廢水中COD變化不明顯，未出現(xiàn)大幅度增加或者減少的情況，但是隨著臭氧氧化時(shí)間的增加，廢水中的色度卻大幅度地減少，臭氧氧化時(shí)間達(dá)到20 h時(shí)，色度去除率能夠達(dá)到90%以上。通過以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，滲濾液廢水通過兩級(jí)A/O處理后，廢水中殘留的一些物質(zhì)均是難生化處理的有機(jī)污染物，該部分物質(zhì)結(jié)構(gòu)成分較穩(wěn)定，采用臭氧氧化短期內(nèi)無法被氧化掉，但是其發(fā)色基團(tuán)很容易被臭氧氧化，色度能夠有效地去除[5]。

圖7 臭氧氧化與COD之間關(guān)系

圖8 臭氧氧化與色度之間關(guān)系

3 結(jié) 論

（1）通過該實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用混凝沉淀—UASB厭氧—兩級(jí)A/O生化處理—臭氧氧化工藝能夠有效地對(duì)滲濾液廢水進(jìn)行處理，處理后廢水能夠達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

（2）采用雙氫螯合物能夠有效地對(duì)滲濾液廢水進(jìn)行預(yù)處理，雙氫螯合物添加量為400 mg/L時(shí)，COD去除率達(dá)到23%，此添加量為最合適添加量。

（3）采用UASB厭氧反應(yīng)技術(shù)能夠有效地去除廢水中COD，COD去除率達(dá)到40%以上，厭氧反應(yīng)時(shí)間80 h為最佳反應(yīng)時(shí)間。

（4）采用兩級(jí)A/O生化反應(yīng)，能夠有效地去除廢水中的COD及氨氮，處理后廢水COD及氨氮能夠達(dá)到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求。一級(jí)A/O生化最佳時(shí)間為80 h，二級(jí)A/O生化最佳時(shí)間為40 h。

（5）采用臭氧氧化反應(yīng)，最佳反應(yīng)時(shí)間為20 h，此時(shí)色度去除率達(dá)到90%以上。

[1] 王二林，劉奎義，王維斌，等.多級(jí)生化/物化工藝處理垃圾滲濾液[J].中國(guó)給水排水，2004，20（12）：79-81.

[2] 周杉，凌偲，李典，等.A2/O/A2/O/MBR工藝處理老齡垃圾滲濾液[J].中國(guó)給水排水，2015，31（4）：92-94.

[3] 李丹丹，鄭懷禮，潘云霞.絮凝對(duì)垃圾滲濾液毒性去除的影響[J].水處理技術(shù)，2008，34（2）：70-73.

[4] 王文杰，胡立芳，聶志媛. 垃圾滲濾液中砷的微波消解—石墨爐原子吸收光譜測(cè)定方法研究[J].環(huán)境污染與防治，2019，41（12）：1413- 1416.

[5] 侯仰超.垃圾滲濾液的處置及資源化利用現(xiàn)狀[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2018（11）:101.

Study on Treatment Process of Landfill Leachate Wastewater

1,2

(1.Shandong Lancheng Analysis and Testing Co., Ltd., Shandong Jinan 250353, China;2.Jinan Lingxiu Environmental Protection Technology Co., Ltd., Shandong Jinan 250353, China）

Landfill leachate wastewater has the characteristics of high COD, high ammonia nitrogen and high colority. The landfill leachate wastewater treatment has been restricting the development of domestic waste landfill harmless treatment. In this paper, a new technology of leachate treatment by the combination of coagulation sedimentation, UASB, A/O and ozone catalytic oxidation was explored. Based on this technology, the goal that treated waste water can meetwas achieved. The new technology can provide technical support for the treatment of leachate wastewater.

landfill leachate; coagulation sedimentation; ozone catalytic oxidation; sewage treatment

2020-02-01

劉 慧（1988-），女，工程師，碩士，山東省濟(jì)南市人，研究方向：環(huán)境檢測(cè)與分析技術(shù)。

張銀新（1986-），男，工程師，碩士，研究方向：水污染治理。

X703

A

1004-0935（2020）05-0492-04