综合大学学报

A/O-混凝-BDD组合工艺处理垃圾渗滤液的研究：Ⅰ．参数优化

单迎春，王庆玮，潘伟一，等

摘要：目的：垃圾渗滤液污染性高且难处理。为了解决已有工艺在不同程度上存在的流程长、处理效果差、成本高等问题，探索利用组合工艺“A/O-混凝-BDD”处理垃圾渗滤液的方法，以期缩短工艺流程，提升处理效果。方法：以深圳某垃圾填埋场调节池的垃圾渗滤液作为实验水样，研究组合工艺“A/O-混凝-BDD”对垃圾渗滤液中有机物和氨氮的处理效果，并优化各段工艺的运行参数。垃圾渗滤液中pH、CODcr、氨氮、总氮、总磷等常规指标分析方法参照《水和废水监测分析方法》（国家环保局，2002年）。TOC采用总有机碳/总氮分析仪进行测定，测定方法为燃烧氧化法、非分散红外吸收法。1）A/O工艺：通过调节进水泵的流量，研究不同水力停留时间（4.0，6.4，8.0和10.7 d）对系统去除主要污染物（CODcr、氨氮、TN和TP）的影响；研究回流比为3.0和3.5时系统的运行效果。2）混凝工艺：研究3种常用混凝剂（氯化铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁）对渗滤液A/O工艺出水的处理效果；选用混凝效果最好的混凝剂优化其反应最优 pH（4.0，5.0，5.5，6.0和7.0）和最佳添加剂量（0.2，0.4和0.6 g/L）。3）BDD工艺：研究不同 pH条件和不同电流密度条件下，TOC和氨氮降解效果。结果：1）A/O工艺：随着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%，总氮的去除率由 38.1%增加至64.5%，总磷的去除效果也逐步增加，HRT为10.7 d时，平均去除率为52.4%；当回流比由3.0增加到3.5时，系统出水CODcr含量基本上保持不变，氨氮去除率由78.7%增加至 84.3%，总氮去除率由 65.4%增加至 74.3%，回流比为3.0和3.5时，总磷去除率分别为53.0%和52.4%。2）混凝工艺：氯化铁对A/O工艺出水处理效果显著好于聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS）。氯化铁不同添加量对TOC和色度的去除可以分为两个阶段：当添加量在0.2～1.4 g/L时，TOC和色度去除率随添加量呈线性增长；当添加量在1.8～2.9 g/L范围内逐渐增加时，对TOC和色度的去除增长缓慢；随着pH降低，TOC和色度的去除率逐步升高，并在pH为5.5时去除率达到最大。pH为5.5时，当添加量为0.4 g/L时，出水TOC和色度均降至最低。3）BDD工艺：pH对TOC降解效果影响不大，当pH从4.8增加到9.0时，氨氮的降解速率逐步增加；当pH进一步增加到10.0时，氨氮的降解速率没有明显增加。电流密度对TOC降解效果没影响，随着电流密度增加氨氮降解速度变快。4）各工艺段对污染物去除的效果：组合工艺的进水CODcr平均浓度为13375 mg/L，经过A/O、混凝和BDD 3段处理后，出水CODcr平均浓度分别为5427，1075和60 mg/L；组合工艺进水TOC平均浓度为6893 mg/L，经过组合工艺处理后出水TOC平均浓度分别为3413，235和12 mg/L；组合工艺进水氨氮平均浓度为1889 mg/L，经过各工艺段处理后出水平均浓度分别为296，249和0 mg/L。结论：1）系统HRT从4.0 d增加到10.7 d时，可以提高CODcr、TN、氨氮和TP的去除率；回流比从3.0增加到 3.5时，系统出水 CODcr和总磷的浓度基本上不变，而对总氮和氨氮去除效果均增强。HRT为10.7 d，回流比为3.5时，A/O工艺对CODcr去除率为58.4%，对氨氮和总氮去除率分别为84.3%和74.3%，对总磷去除率为52.4%。2）氯化铁对渗滤液A/O工艺出水处理效果显著好于聚合氯化铝和聚合硫酸铁。在最优条件（pH为5.5，添加量为0.4 g/L）下，氯化铁对CODcr、TOC和氨氮的去除率分别为80.4%，93.1%和15.9%。3）BDD电化学实验表明：由于氨氮去除主要靠活性氯的形成，因此碱性条件有利于氨氮降解；而酸性条件下次氯酸不稳定易形成氯气挥发出去，不利于反应。电流密度越大，氨氮降解速率越快。在电流密度为60 mA/cm2，电极距离为1 cm，电极面积为4 cm2，A/V比为4 m-1时，氨氮经过2 h的降解即可完全去除，经过18 h的降解TOC和CODcr含量分别为12和60 mg/L，低于国家排放标准。4）组合工艺对渗滤液CODcr、TOC和氨氮去除率分别为 99.5%，99.8%和100.0%，出水CODcr、TOC和氨氮含量分别为60，12和0 mg/L，均低于国家排放标准。组合工艺中A/O工艺对垃圾渗滤液中有机物（CODcr或TOC）和氨氮去除贡献最大，混凝工艺主要去除有机物（CODcr或TOC），而BDD对有机物达标排放起着不可或缺的作用。

来源出版物：北京大学学报（自然科学版）,2017,53(3)：497-506

入选年份：2017