危废填埋场渗滤液预处理方案研究及优化

2020-05-25种悦晖沧州冀环威立雅环境服务有限公司

节能与环保 2020年4期

文_种悦晖沧州冀环威立雅环境服务有限公司

工业危险废弃物处置的最终手段是填埋处置，对于安全填埋场而言，最主要的环境因素为渗滤液。区别于垃圾填埋场，工业危险废物填埋场中的废物组成更复杂，主要为焚烧残渣与无机废物，因此危险废物填埋场渗滤液的COD、氨氮均低于垃圾填埋场渗滤液，总溶解性固体与重金属浓度高于后者。高含盐率限制了渗滤液生化处理的效率，对危险废物填埋场渗滤液的处置工艺提出更高要求。新版危险废物填埋污染控制标准的发布，收严了危险废物填埋场废水排放指标，并且于2020年9月1日起执行标准更加严格的标准。

本文以北方某危险废物处置单位填埋场产生渗滤液为原料进行预处理实验，确定了实验方案并优化，有效降低了渗滤液中污染物含量，减小了后续处理步骤难度，有利于危险废物填埋场运营维护。

1 实验材料和方法

1.1 原料、试剂及仪器

原料：北方某填埋场渗滤液储罐中的渗滤液原样，相关分析结果如表1 所示。由表1 可知，此渗滤液的主要污染物为有机物、氨氮、总氮，其中总氮的主要组成为氨氮，含有的少量重金属通过加碱沉淀可以基本去除，因此本实验重点去除COD和氨氮。

试剂：硫酸，次氯酸钙，聚合硫酸铁，聚丙烯酰胺，活性炭粉（80 目）。

仪器：Lambda365 型紫外可见光分光光度计，美国PerkinElmer 公司；Avio200 型电感耦合等离子体发射光谱仪，美国PerkinElmer公司；WH-410D 型磁力搅拌器，德国WIGGENS公司；SevenCompact 型pH 计，瑞士Mettler-Toledo 公司。

表1 渗滤液原样分析结果（单位：mg/L，pH除外）

1.2 实验方案

对于渗滤液中有机物的处理，常用方法有絮凝法、芬顿法、活性炭法和次氯氧化法。絮凝法指添加絮凝剂，如聚合氯化铁（PFC）、聚合硫酸铝（PAS）、聚丙烯酰胺（PAM），通过吸附架桥和网捕/卷扫原理将污染物包裹吸附，成为沉淀后去除；芬顿法利用硫酸亚铁和双氧水之间的复杂反应，生成具有强氧化性的羟基自由基，降解有机物，达到脱色、去除COD 的效果；活性炭法利用活性炭本身具有的孔隙，通过吸附作用有效去除COD、色度、臭气；次氯氧化法利用次氯酸盐具有强氧化性的特性，脱除废水中的有机物。

氨氮的去除方法有吹脱法，磷酸铵镁法，折点加氯法。吹脱法指在碱性条件下向渗滤液中吹入压缩空气的方法，使氨氮以氨气形式逸出，逸散出的氨气可以用水吸收后作为氨水回收利用；磷酸铵镁法使用一定配比的镁盐和磷酸盐与渗滤液反应生成磷酸铵镁沉淀，磷酸铵镁是一种缓释肥，具有一定的经济价值；折点加氯法使用次氯酸盐作为实验药剂，可以将氨氮氧化为氮气，常用于处理低氨氮废水。

确定预处理实验方案后，进行正交试验，以反应终点滤液的COD 和氨氮作为实验目标结果确定最优实验参数。

2 实验结果与讨论

2.1 方案确定

虽然吹脱法和磷酸铵镁法有利于资源再利用，但两种方案操作难度大，成本高，在实际生产中不适用于危险废弃物填埋场渗滤液处理，故选择折点加氯法去除氨氮。

将渗滤液分别使用絮凝法、芬顿法、活性炭法和次氯氧化法处理，结果如表2 所示。

表2 四种方法处理后渗滤液分析数据

由表2发现次氯氧化法脱除COD 效果最好，活性炭法其次，絮凝法和芬顿法对COD 的去除率较低，因此选择次氯氧化法。

折点加氯法和次氯氧化法都是以次氯酸钙作为反应药剂，利用次氯酸钙的氧化性去除COD 和氨氮。实验步骤为取100g渗滤液放入磁力搅拌装置，加入一定量次氯酸钙，使用硫酸调pH，反应一定时间后过滤。

2.2 正交试验

正交试验是一种常用的研究多因素、多水平的设计方法，该方法可以保证结果有效性的同时，兼具高效率。通过前期试验确定影响反应效果主要有反应pH、加药量、反应时间三个因素。每个条件选择了三个水平，因素水平见表3。以反应终点COD 和氨氮作为实验目标结果，两者在处置结果中的重要性权重相同，因此评分规则选定为总评分=COD×(-0.1)+氨氮×(-0.1)，实验结果及评分见表4。

表3 正交试验因素水平表

表4 正交试验评分表

5 2 2 1 1100 18 -1126 2 3 2 775 15 -797 3 1 2 1360 195 -1568 3 2 3 1090 1.82 -1099 3 3 1 827 2.2 -83 K1 -379 -458 -364 K2 -324 -299 -313 K3 -348 -294 -374极差 55 164 61

因此，判断参数影响力大小为加药量＞反应时间＞反应pH，确定最优工艺参数为反应pH 为5，加药量为渗滤液质量的2.5%，反应时间为1h。