A/O-混凝-BDD組合工藝處理垃圾滲濾液的研究：Ⅰ．參數(shù)優(yōu)化

單迎春，王慶瑋，潘偉一，等

摘要：目的：垃圾滲濾液污染性高且難處理。為了解決已有工藝在不同程度上存在的流程長、處理效果差、成本高等問題，探索利用組合工藝“A/O-混凝-BDD”處理垃圾滲濾液的方法，以期縮短工藝流程，提升處理效果。方法：以深圳某垃圾填埋場調(diào)節(jié)池的垃圾滲濾液作為實驗水樣，研究組合工藝“A/O-混凝-BDD”對垃圾滲濾液中有機物和氨氮的處理效果，并優(yōu)化各段工藝的運行參數(shù)。垃圾滲濾液中pH、CODcr、氨氮、總氮、總磷等常規(guī)指標(biāo)分析方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（國家環(huán)保局，2002年）。TOC采用總有機碳/總氮分析儀進行測定，測定方法為燃燒氧化法、非分散紅外吸收法。1）A/O工藝：通過調(diào)節(jié)進水泵的流量，研究不同水力停留時間（4.0，6.4，8.0和10.7 d）對系統(tǒng)去除主要污染物（CODcr、氨氮、TN和TP）的影響；研究回流比為3.0和3.5時系統(tǒng)的運行效果。2）混凝工藝：研究3種常用混凝劑（氯化鐵、聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵）對滲濾液A/O工藝出水的處理效果；選用混凝效果最好的混凝劑優(yōu)化其反應(yīng)最優(yōu) pH（4.0，5.0，5.5，6.0和7.0）和最佳添加劑量（0.2，0.4和0.6 g/L）。3）BDD工藝：研究不同 pH條件和不同電流密度條件下，TOC和氨氮降解效果。結(jié)果：1）A/O工藝：隨著HRT增加，CODcr的去除率由54.9%增加至65.2%，氨氮去除率由48.7%增加至 78.7%，總氮的去除率由 38.1%增加至64.5%，總磷的去除效果也逐步增加，HRT為10.7 d時，平均去除率為52.4%；當(dāng)回流比由3.0增加到3.5時，系統(tǒng)出水CODcr含量基本上保持不變，氨氮去除率由78.7%增加至 84.3%，總氮去除率由 65.4%增加至 74.3%，回流比為3.0和3.5時，總磷去除率分別為53.0%和52.4%。2）混凝工藝：氯化鐵對A/O工藝出水處理效果顯著好于聚合氯化鋁（PAC）和聚合硫酸鐵（PFS）。氯化鐵不同添加量對TOC和色度的去除可以分為兩個階段：當(dāng)添加量在0.2～1.4 g/L時，TOC和色度去除率隨添加量呈線性增長；當(dāng)添加量在1.8～2.9 g/L范圍內(nèi)逐漸增加時，對TOC和色度的去除增長緩慢；隨著pH降低，TOC和色度的去除率逐步升高，并在pH為5.5時去除率達(dá)到最大。pH為5.5時，當(dāng)添加量為0.4 g/L時，出水TOC和色度均降至最低。3）BDD工藝：pH對TOC降解效果影響不大，當(dāng)pH從4.8增加到9.0時，氨氮的降解速率逐步增加；當(dāng)pH進一步增加到10.0時，氨氮的降解速率沒有明顯增加。電流密度對TOC降解效果沒影響，隨著電流密度增加氨氮降解速度變快。4）各工藝段對污染物去除的效果：組合工藝的進水CODcr平均濃度為13375 mg/L，經(jīng)過A/O、混凝和BDD 3段處理后，出水CODcr平均濃度分別為5427，1075和60 mg/L；組合工藝進水TOC平均濃度為6893 mg/L，經(jīng)過組合工藝處理后出水TOC平均濃度分別為3413，235和12 mg/L；組合工藝進水氨氮平均濃度為1889 mg/L，經(jīng)過各工藝段處理后出水平均濃度分別為296，249和0 mg/L。結(jié)論：1）系統(tǒng)HRT從4.0 d增加到10.7 d時，可以提高CODcr、TN、氨氮和TP的去除率；回流比從3.0增加到 3.5時，系統(tǒng)出水 CODcr和總磷的濃度基本上不變，而對總氮和氨氮去除效果均增強。HRT為10.7 d，回流比為3.5時，A/O工藝對CODcr去除率為58.4%，對氨氮和總氮去除率分別為84.3%和74.3%，對總磷去除率為52.4%。2）氯化鐵對滲濾液A/O工藝出水處理效果顯著好于聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵。在最優(yōu)條件（pH為5.5，添加量為0.4 g/L）下，氯化鐵對CODcr、TOC和氨氮的去除率分別為80.4%，93.1%和15.9%。3）BDD電化學(xué)實驗表明：由于氨氮去除主要靠活性氯的形成，因此堿性條件有利于氨氮降解；而酸性條件下次氯酸不穩(wěn)定易形成氯氣揮發(fā)出去，不利于反應(yīng)。電流密度越大，氨氮降解速率越快。在電流密度為60 mA/cm2，電極距離為1 cm，電極面積為4 cm2，A/V比為4 m-1時，氨氮經(jīng)過2 h的降解即可完全去除，經(jīng)過18 h的降解TOC和CODcr含量分別為12和60 mg/L，低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。4）組合工藝對滲濾液CODcr、TOC和氨氮去除率分別為 99.5%，99.8%和100.0%，出水CODcr、TOC和氨氮含量分別為60，12和0 mg/L，均低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。組合工藝中A/O工藝對垃圾滲濾液中有機物（CODcr或TOC）和氨氮去除貢獻最大，混凝工藝主要去除有機物（CODcr或TOC），而BDD對有機物達(dá)標(biāo)排放起著不可或缺的作用。

來源出版物：北京大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,2017,53(3)：497-506

入選年份：2017