垃圾滲濾液的預處理方法及其機理研究.pdf

1、隨著工業的發展與人們生活水平的提高，產生的垃圾量成倍增加，由此引起的垃圾滲濾液也成為目前水體污染中備受關注的污染廢水。它的主要特點在于惡臭感明顯、污染成分復雜且含量高、毒性大而難以采用生化法處理。因此，滲濾液的預處理方法顯得尤為重要。在此背景下，本文旨在深入研究經典預處理技術與開發新型預處理技術，分別選用化學混凝法、磷酸銨鎂化學法、煤渣吸附法、微波消解法、氧化劑氧化法及聯合法預處理垃圾滲濾，旨在尋求高效的處理工藝，探討其作用機理，為滲濾

2、液的有效治理提供基礎數據、理論指導和應用參考。本研究主要包括以下幾個方面的內容：
　?。?）化學混凝法預處理垃圾滲濾液的研究。通常，化學混凝法用于處理老齡垃圾滲濾液，而本試驗則采用此方法處理新鮮垃圾滲濾液。試驗結果表明，在分別選用氯化鋁（AlCl3）、硫酸鋁（Al2(SO4)3）、氯化鐵（FeCl3）、硫酸鐵（Fe2(SO4)3）和聚合氯化鋁（PAC）作混凝劑預處理垃圾滲濾液的對比研究中，在優化投加量、pH值和反應時間等試驗條件下

3、，水質色度的去除效果為：PAC＞AlCl3＞FeCl3＞Al2(SO4)3= Fe2(SO4)3；總固體殘渣量(TS）的去除效果為：PAC＞Fe2(SO4)3＞Al2(SO4)3＞FeCl3＞AlCl3；氨氮（NH4+）的去除效果為：FeCl3＞Fe2(SO4)3＞Al2(SO4)3＞PAC＞AlCl3；CODcr的去除效果為：AlCl3＞Al2(SO4)3=Fe2(SO4)3＞PAC＞FeCl3。而PO43-的去除率均達到100.0％

4、。預處理后的水質經紫外光譜分析，發現其吸收峰比原水的明顯減少，強度明顯降低，且鋁鹽的混凝效果明顯強于鐵鹽。反應的沉淀物分別經SEM-EDS分析，證明混凝法不但可以有效去除色度、TS、NH4+、CODcr和PO43-，還可以同時去除滲濾液中的一些無機陰離子和金屬離子。并且，再次證明鋁鹽的去除效果比鐵鹽的更為顯著。在反應動力學機理研究中，污染物的去除均屬于二級或三級動力反應模型，反映出化學混凝法在較短時間內去除污染物的效果受限的原因。該方法

5、具有操作簡便、反應快速、占地面積小、運行穩定、處理效果較好等特點，但成本較高，容易產生大量的剩余污泥。
　?。?）磷酸銨鎂化學法預處理垃圾滲濾液的研究。試驗結果表明，當pH值為9.5、反應溫度為20～30℃、[Mg2+]/[NH4+]/[PO43–]摩爾比為1：1：1.4、反應時間為15 min、靜置時間為20 min時，其水質最佳去除率為：色度81.3%，TS52.5%，NH4+100.0%，CODcr43.4%，且出水無PO4

6、3-。預處理后的水質經紫外光譜分析，發現其吸收峰比原水的明顯減少，強度明顯降低。試驗后的沉淀物經SEM-EDS和XRD分析發現，該灰色沉淀物主要由三種結構組成，即立方型、針狀型和圓柱型結構。其中，立方型和針狀型結構為磷酸銨鎂，圓柱型結構為磷酸鎂。此外，結構表面還吸附著其他元素成分，說明該方法不但能有效去除NH4+，還可以通過吸附作用同時去除垃圾滲濾液中的其他污染物質。試驗反應經動力學研究分析，屬于一級反應動力模型。產物經提純后，可作為一

7、種緩釋肥，加以回收利用。
　?。?）蜂窩煤渣吸附法預處理垃圾滲濾液的研究。分別選用蒸餾水、氫氧化鈉溶液、鹽酸溶液、乙醇和乙酸預處理蜂窩煤渣。試驗結果表明，鹽酸溶液預處理后的蜂窩煤渣，其性狀變化最為明顯。當其投加量為20.0 mg·L-1、pH值為9.5、反應溫度為20℃、反應時間為15 min、靜置時間為20 min時，滲濾液中污染物質的去除效果最佳：色度61.3%，TS52.5%，NH4+27.7%，CODcr39.3%，PO4

8、3-100.0%。預處理后的水質經紫外光譜分析，發現其吸收峰比原水的明顯減少，強度明顯降低。試驗后的沉淀物經SEM-EDS和XRD分析發現，HCl溶液預處理后的蜂窩煤渣的吸附性能最優。通過反應動力學模型研究發現，NH4+和CODcr的吸附均屬于三級反應動力模型，色度的吸附屬于二、三級反應動力模型。說明其去除速率較慢。該方法具有環境友好、以廢治廢、操作簡便、性能穩定、成本低廉、占地面積小等特點。試驗后的剩余沉淀物，可以回收利用。
　

9、?。?）微波法預處理垃圾滲濾液的研究。試驗結果表明，當微波功率為900 W，pH值為2.0，反應時間為15 min時，其水質最佳去除率為：色度75.0%，CODcr90.6%，PO43-100.0%，而NH4+的去除率很低，僅為6.5%。預處理后的水質經紫外光譜分析，發現其吸收峰比原水的明顯減少，強度明顯降低。在動力學研究中發現，色度和CODcr的去除均屬于一級反應動力模型。該方法操作簡便，處理效果好，占地面積小，且處理后的垃圾滲濾液，

10、惡臭味消除，沒有剩余殘渣沉淀存在，具有進一步開發利用的潛力。
　?。?）氧化劑氧化法預處理垃圾滲濾液的研究。分別選用高錳酸鉀（KMnO4）、次氯酸鈉（NaClO）、雙氧水（H2O2）和芬頓試劑（Fenton）作氧化劑預處理垃圾滲濾液。試驗結果表明，在優化投加量、pH值和反應時間等試驗條件下，其水質最佳去除率分別為，KMnO4：色度68.8%，NH4+14.4%，CODcr47.6%，PO43-100.0%；NaClO：色度50.0

11、%，NH4+40.8%，CODcr59.6%，PO43-100.0%；H2O2：色度68.8%，NH4+3.2%，CODcr53.9%，PO43-100.0%；Fenton：色度82.5%，NH4+10.1%，CODcr64.2%，PO43-100.0%。預處理后的水質經紫外光譜分析，發現其吸收峰均比原水的明顯減少，強度明顯降低。在動力學研究中，采用KMnO4作氧化劑時，NH4+和CODcr均屬于三級反應動力學模型；采用NaClO作氧化

12、劑時，NH4+屬于三級反應動力學模型，CODcr屬于一級反應動力學模型；采用H2O2作氧化劑時，NH4+和CODcr的反應動力學模型均擬合得并不理想；采用Fenton作氧化劑時，NH4+屬于三級反應動力學模型，CODcr屬于二級反應動力學模型。
　?。?）微波-氧化劑-磷酸銨鎂聯合預處理垃圾滲濾液的研究。試驗結果表明，在最佳試驗條件下，水質的最佳去除效果分別為，微波+KMnO4+磷酸銨鎂：色度75.0%，NH4+100.0%，CO

13、Dcr93.1%，PO43-100.0%，TS99.9%；微波+NaClO+磷酸銨鎂：色度75.0%，NH4+100.0%，CODcr91.5%，PO43-100.0%，TS99.9%；微波+H2O2+磷酸銨鎂：色度100.0%，NH4+100.0%，CODcr90.0%，PO43-100.0%，TS99.9%；微波+Fenton+磷酸銨鎂：色度100.0%，NH4+100.0%，CODcr92.0%，PO43-100.0%，TS99.