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垃圾渗滤液膜滤浓缩液处理技术
作者:佚名 文章来源:南京蓝污环保 点击数: 更新时间:2015-1-4
 

据统计,目前90%以上的垃圾渗滤液均采用MBR+NF/RO的处理工艺,该法在实现垃圾渗滤液有效处理的同时,会产生高浓度的膜分离浓缩液。与垃圾渗滤液相比,膜分离浓缩液的成分更复杂,污染物浓度更高,可生化性极差,对应的处理技术要求更高。对膜分离浓缩液的处理,目前报道的处理技术有回灌、蒸发及化学氧化法等,这些技术虽然能在一定程度上降低浓缩液浓度,但其亦具有明显的缺点,如回灌法会使填埋场的渗滤液盐含量增加,蒸发法处理成本高,化学氧化法处理效果不理想等。铁炭微电解、微波等技术是近年来新开发的水处理技术,具有处理效果好、运行成本低及操作管理方便等优点,不仅能大大降低废水的污染物浓度,并且能较大幅度提高废水的可生化性,已成为高浓度难降解废水领域的研究热点,但将其用于处理垃圾渗滤液膜分离浓缩液的研究暂未见报道。

本研究采用铁炭微电解-微波协同氧化组合工艺预处理广州某垃圾填埋场的垃圾渗滤液膜分离处理后的浓缩液(以下简称“膜浓缩液”),考察了该组合工艺对膜浓缩液COD、色度的去除率及可生化性的改善,并得出了主要的工艺参数,以期为此类废水处理技术的研究及工程应用提供技术支持。

1 试验部分
 
1.1 试验装置及工艺流程
 
试验采用的组合工艺流程如图 1所示。其中,铁炭微电解反应器为自制,有效容积为4.0 L,铁炭填充率为50%,填充体积为2.0 L;工业微波炉购自青岛迈克威微波应用技术有限公司。

 图 1 组合工艺流程

1.2 试剂与分析方法
 
试剂:高铁酸钾(K2FeO4),氧化剂,工业级,西安天顺精细化工厂;H2SO4,分析纯,广州化学试剂厂;NaOH,分析纯,天津市福晨化学试剂厂。

分析方法:COD的测定采用重铬酸钾法;BOD5的测定采用稀释接种法。

1.3 试验水样
 
试验水样为广州某垃圾填埋场的垃圾渗滤液膜分离处理后的浓缩液,其水质: COD为3 000~3 900 mg/L,BOD5为15~30 mg/L,氨氮为13~18 mg/L,总氮为350~450 mg/L,氯离子为10 000~15 000 mg/L,色度为800~1 250 倍,pH为8.0~8.5,B/C为0.005~0.008。

1.4 试验参数
 
铁炭微电解反应装置试验参数:进水pH为3.0,铁炭质量比为1∶1,气水比为15∶1,反应时间为4 h,铁屑粒径约为0.8 mm,活性炭为柱状颗粒,长约5~10 mm。氧化预反应试验参数:进水pH为3.0,氧化剂K2FeO4质量浓度为2 g/L,反应时间为10 min。微波反应装置试验参数:微波功率为600 W,反应时间为10 min。

2 结果与分析
 
2.1 组合工艺对COD的去除效果
 
组合工艺对COD的去除效果如图 2所示。

 图 2 组合工艺对COD的去除效果

由图 2可知,铁炭微电解、氧化预反应及微波反应后的出水COD分别为2 430、780、280 mg/L,各工艺环节对COD的去除率分别为25.2%、50.8%、15.4%,经组合工艺处理后膜浓缩液的COD去除率达到91.4%。首先,铁炭微电解反应系统所具有的极强的氧化还原性,能够有效改变部分难降解有机物的化学结构和特性,使之发生断链、开环,使难降解有机物转变成中间产物或小分子物质,并将部分小分子物质去除,曝气的协同作用加速了反应的速率;然后,产生的中间产物及小分子物质在氧化剂的作用下得到进一步降解;最后,未能被氧化剂氧化的污染物在微波的作用下被继续降解。该组合工艺有效地去除了膜浓缩液中的污染物,降低了其COD。

2.2 组合工艺对色度的去除效果
 
组合工艺对色度的去除效果如图 3所示。

 图 3 组合工艺对色度的去除效果

由图 3可知,铁炭微电解、氧化预反应及微波反应后的出水色度分别为800、200、40 倍,各工艺环节对色度的去除率分别为36.0%、48.0%及12.8%,经组合工艺处理后膜浓缩液的色度去除率达到96.8%。由于铁炭微电解系统产生的自由基具有极强的氧化还原性,能够使大分子难降解污染物的发色基团开环,分解成低分子的中间产物,再加上氧化剂及微波的协同作用,废水的色度得到有效去除。

2.3 组合工艺对B/C的影响
 
试验结果表明,经组合工艺处理后,出水BOD5/COD由0.006提高到0.17,提高了近30倍,表明该组合工艺对膜浓缩液的可生化性的改善效果显著。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

3 结论
 
采用铁炭微电解-微波协同氧化组合工艺预处理广州某垃圾填埋场的垃圾渗滤液膜分离处理后的浓缩液,结果表明:

(1)对于铁炭微电解系统,当膜浓缩液pH为3.0,铁炭质量比为1∶1,气水比为15∶1,反应时间为4 h时,COD、色度去除率分别为25.2%、36.0%,有效降解了废水中的部分大分子难降解物质并去除了部分易降解物质。

(2)对于氧化预反应系统,当进水pH为3.0,氧化剂质量浓度为2 g/L,反应时间为10 min时,COD、色度去除率分别为50.8%、48.0%,进一步提高了膜浓缩液中的COD和色度去除率。

(3)对于微波系统,当微波功率为600 W,反应时间为10 min时,COD、色度去除率分别为15.4%、12.8%,膜浓缩液中的COD和色度得到进一步去除。

(4)经组合工艺处理后,出水COD为280 mg/L,色度为40倍,总COD及总色度去除率分别达91.4%、96.8%,出水B/C从0.006提高到0.17,出水的可生化性得到了较大的改善,为后续的生化处理提供了有效保证。

 

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