李楓

摘 要：我國(guó)現(xiàn)階段垃圾分類措施尚不完善，垃圾收集基本為混合收集，含水率高。采用混凝-臭氧催化氧化-曝氣生物濾池-臭氧催化氧化組合工藝，對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液超濾出水進(jìn)行深度處理。結(jié)果表明，該組合工藝對(duì)滲濾液超濾出水中的COD和氨氮均有良好的去除效果，整體去除率分別達(dá)到89%和78%，最終出水中的COD和氨氮平均濃度滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)控制標(biāo)準(zhǔn)》中的排放限值標(biāo)準(zhǔn)，也具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：組合工藝;深度處理;垃圾焚燒;發(fā)電廠;滲濾液尾水

一、材料與方法

（一）實(shí)驗(yàn)材料

（1）實(shí)驗(yàn)用水：某垃圾焚燒發(fā)電廠采用調(diào)節(jié)池-預(yù)處理沉淀池-厭氧反應(yīng)罐-A/O反應(yīng)池-超濾-納濾-反滲透的處理工藝流程。實(shí)驗(yàn)用水為該工藝流程中的超濾出水，主要水質(zhì)指標(biāo)COD為480-520 mg/L，NH4+-N為15-20 mg/L，pH為6.2-6.6，超濾出水呈透明黃褐色，無明顯臭味。（2）實(shí)驗(yàn)裝置：實(shí)驗(yàn)采用混凝-臭氧催化氧化-曝氣生物濾池-臭氧催化氧化工藝，調(diào)節(jié)池和混凝池均為有機(jī)玻璃材料制成，各配有攪拌裝置1套;臭氧催化氧化塔采用316 L不銹鋼加工制成，有效液體容積為2.L，填充催化劑為自制，負(fù)載材料為顆粒活性炭，顆粒直徑為0.3-0.5 cm，活性組分為二氧化錳。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

（1）混凝實(shí)驗(yàn)：混凝實(shí)驗(yàn)研究pH、聚合硫酸鐵（PFS）投加量、聚丙烯酰胺（PAM）投加量對(duì)垃圾滲濾液超濾出水中COD去除率的影響。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：：取250mL垃圾滲濾液超濾出水倒入500mL燒杯內(nèi)，使用1mol/L的NaOH溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的硫酸溶液調(diào)節(jié)水樣pH，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%的PFS溶液，手動(dòng)攪拌1min，后緩慢加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的PAM溶液，手動(dòng)攪拌1min，靜置沉淀30min后，取上層清液進(jìn)行分析測(cè)量。

氧化實(shí)驗(yàn)在臭氧催化氧化塔中進(jìn)行，使用混凝單元的出水作為實(shí)驗(yàn)用水，調(diào)節(jié)pH至7.5左右，先通過間歇實(shí)驗(yàn)確定適宜的臭氧投加濃度，之后通過連續(xù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)研究在該臭氧濃度下，停留時(shí)間對(duì)COD去除率的影響。BAF啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)BAF啟動(dòng)包括掛膜和馴化兩個(gè)階段。在掛膜實(shí)驗(yàn)階段使用取至垃圾焚燒發(fā)電廠的混合污泥作為接種污泥，使用自來水稀釋過的垃圾滲濾液原液作為營(yíng)養(yǎng)液，悶曝72h，每隔24h將污泥及營(yíng)養(yǎng)液排空，更換新的污泥和營(yíng)養(yǎng)液。當(dāng)COD去除效果穩(wěn)定，濾池內(nèi)表面逐漸變得模糊時(shí)，可認(rèn)為掛膜成功。在馴化實(shí)驗(yàn)階段采用逐步馴化的方式，以垃圾滲濾液原液和第一階段臭氧催化氧化反應(yīng)出水的混合水作為實(shí)驗(yàn)用水進(jìn)行馴化實(shí)驗(yàn)，觀察COD去除效果。

二、結(jié)果與討論

（一）混凝實(shí)驗(yàn)

（1）pH對(duì)混凝實(shí)驗(yàn)的影響：控制PFS溶液的投加量為1mL，PAM的投加量為0.2mL，取7份250mL的滲濾液超濾出水，考察pH對(duì)混凝實(shí)驗(yàn)的影響。結(jié)果表明，pH分別為5、5.5、6、6.5、7、7.5、8時(shí)，COD去除率分別為32.1%、34.3%、38.9%、47.4%、38.8%、37.9%、36.4%。隨著pH的升高，COD的去除率呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。在pH為6.5時(shí)，COD去除率達(dá)到最高。在偏酸性或偏堿性的條件下，COD去除率均有明顯下降，因此確定混凝實(shí)驗(yàn)適宜的p H為6.5。（2）PFS投加量對(duì)混凝效果的影響控制原水p H為6.5，PAM的投加量為0.2mL，考察PFS投加量對(duì)混凝效果的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，當(dāng)PFS的投加量從0.5mL增加至1mL時(shí)，COD去除率從37.9%上升至50.54%;繼續(xù)增大PFS的投加量至1.5mL時(shí)，COD去除率明顯下降;當(dāng)PFS投加量達(dá)到2mL時(shí)，COD去除率低于30%。隨著PFS投加量的增大，經(jīng)過混凝靜置沉淀后，上層清液的pH從6.11下降至2.41，混凝過程中出現(xiàn)的pH下降現(xiàn)象與A.Amokrane等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。

（二）臭氧催化氧化實(shí)驗(yàn)

（1）臭氧投加濃度實(shí)驗(yàn)中，臭氧通過臭氧發(fā)生器產(chǎn)生，氣源為工業(yè)氧氣，臭氧濃度指的是每L氧氣中所含有的臭氧量。確定最佳臭氧投加濃度的實(shí)驗(yàn)為間歇實(shí)驗(yàn)，即先將臭氧氧化塔中打滿混凝單元的出水，研究在不同臭氧投加濃度下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，COD去除率隨時(shí)間的變化情況，結(jié)果見圖2所以。

由圖3可知，臭氧催化氧化反應(yīng)對(duì)COD的去除率均隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸變大，隨后進(jìn)入平臺(tái)期。臭氧投加濃度越大，臭氧催化氧化效果越好，COD去除率越高。但是當(dāng)臭氧投加質(zhì)量濃度提高至99mg/L時(shí)，COD去除率變化不明顯。該現(xiàn)象原因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)增加臭氧投加量，溶解于水中的臭氧濃度增加，有利于生成更多的羥基自由基，從而提高臭氧催化氧化反應(yīng)降解和去除水中有機(jī)物的能力。當(dāng)進(jìn)一步增加臭氧投加量時(shí)，溶于水中的臭氧濃度趨于飽和，無法繼續(xù)增加羥基自由基的產(chǎn)生量，因此對(duì)COD的去除率沒有明顯的提升。

（三）處理成本

實(shí)驗(yàn)采用的組合工藝的運(yùn)行費(fèi)用主要包括藥劑成本和電耗，所需的藥劑費(fèi)用為3.82元/t。臭氧發(fā)生器使用空氣作為氣源時(shí)，需要配備吸附干燥機(jī)和PSA制氧機(jī)，整套臭氧發(fā)生裝置的電耗約為8kW·h/kg。電費(fèi)按0.65元/（kW·h）計(jì)，折合成本約0.3元/t。該組合工藝的綜合處理費(fèi)用約為8.07元/t。

三、結(jié)束語

該組合工藝對(duì)垃圾焚燒廠滲濾液超濾出水中的COD和氨氮均有較好的去除效果，整體運(yùn)行穩(wěn)定，最終出水平均COD、氨氮可分別控制在60、4 mg/L以下，滿足《生活垃圾填埋場(chǎng)控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）表3中COD和氨氮濃度的排放限值標(biāo)準(zhǔn)。（2）該組合工藝的綜合處理費(fèi)用約為8.07元/t?？捎糜诶贌l(fā)電廠現(xiàn)有滲濾液處理工藝的提標(biāo)改造，并對(duì)其他難生物降解廢水的處理具備一定參考意義。

參考文獻(xiàn)

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