垃圾渗滤液废水处理工艺探究

2022-08-11程国强

辽宁化工 2022年7期

程国强

（无棣县公用事业服务中心，山东滨州 251900）

目前我国渗滤液废水处理主流工艺为：生化处理+超滤+反渗透、DTRO浓缩、直接蒸发、DTRO+蒸发。第一种工艺中由于渗滤液废水盐及有机物含量较高，容易造成膜阻塞及穿透，并且在运行过程中有浓水产生，长期运行导致废水盐分富集，系统瘫痪；第二种工艺中DTRO浓缩，能够短期内解决废水达标排放的目的，随着运行时间的延长，DTRO产生的浓水造成废水中盐及有机物富集，造成后续系统无法长期运行；第三、四种工艺在运行过程中需要大量蒸汽或者天然气，一般填埋场设置在郊区，无法实现，且在运行过程中会产生大量的盐。

根据目前国内渗滤液废水处理技术的弊端，本文主要探究非膜法渗滤液废水处理工艺，该工艺实现出水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015）中A等级排放标准，其中特征污染物COD≤500 mg·L-1。

通过本技术的实施，有望决绝垃圾填埋场废水处理的难题，并且该技术可以进行有效复制，推广价值极高，工业化应用推广意义较大，能够有效地解决我省乃至全国渗滤液废水“无路”处理的技术难题。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

A/O生化模拟装置、芬顿氧化模拟装置、COD检测仪、721分光光度计、曝气装置、搅拌装置、各种玻璃仪器。

重铬酸钾、硫酸、硫酸银、硫酸亚铁铵、纳氏试剂、酒石酸钾钠等药剂，所有药剂均为分析纯。

1.2 分析方法

COD：重铬酸钾氧化法；

氨氮：纳氏试剂比色法。

1.3 实验步骤与方法

1）取5 000 mL垃圾渗滤液，中和pH值后放入一级A/O生化模拟装置中，通过改变生化反应时间，观察垃圾渗滤液废水中COD及氨氮的变化趋势；

2）将一级A/O生化后废水放入芬顿氧化装置中，通过改变芬顿氧化试剂的量及反应时间，观察废水COD的变化趋势；

3）将芬顿氧化后废水放入二级A/O生化模拟装置中，通过改变生化反应时间，观察垃圾渗滤液废水中COD及氨氮的变化趋势。

2 结果与讨论

2.1 一级A/O生化实验

调节渗滤液废水pH为7.5～8，将废水放置于A/O生物反应器中，控制A/O生物反应器中温度为30 ℃左右，溶解氧控制到2～3 mg·L-1，污泥质量浓度MLSS为2 800～3 500 mg·L-1，SV30在30%左右，观察反应器中COD与氨氮随着时间的变化曲线，具体实验情况如图1、图2下所示。

由图1、图2可以看出，随着时间的变化，废水中COD及氨氮逐渐降低，当反应时间为48 h左右时，废水中氨氮和COD趋于稳定状态。通过上述实验可以看出，废水中COD在菌胶团作用下，将废水中有机物进行吸附，并消耗其废水中的有机物作为自身微生物生长所需要的碳源，最终以二氧化碳的形式释放出去。在硝化及反硝化的作用下，废水中氨氮首先通过硝化菌转化为硝酸盐及亚硝酸盐，通过废水的回流作用，将废水打入A池中，A池中反硝化微生物将废水中硝酸盐及亚硝酸盐转化为氮气释放出去，从而实现废水COD及氨氮都降低的目的。

图1 一级A/O的COD随时间变化曲线

图2 一级A/O的氨氮随时间变化曲线

从图中可以看出，最佳的反应时间为48 h，此时废水中COD达到1 300 mg·L-1左右，氨氮达到650 mg·L-1左右。

2.2 芬顿氧化实验

将一级A/O反应后废水放入芬顿氧化塔中进行反应，控制废水pH为3左右，为提高废水的反应效率，反应塔采用循环泵进行流化反应，实现废水反应更加充分的目的。通过改变硫化亚铁及双氧水的含量，观察废水中COD及氨氮的变化曲线，具体实验数据如图3、图4所示。

由图3可以看出，随着芬顿药剂量的增加，废水中COD逐步降低，当芬顿药剂与废水比例为0.7%左右时，废水中的COD基本没有变化。由图4可以看出，虽然氨氮随着芬顿药剂的变化有部分变化，但是变化基本不大，且无规律性可言，去除效率也不明显，故可以判定芬顿氧化对废水中的氨氮无去除效果。

图3 芬顿试剂添加量与COD变化曲线

图4 芬顿试剂添加量与氨氮关系曲线

芬顿在氧化过程中会产生大量的羟基自由基，这些羟基自由基具有非常强的氧化效果，在酸性条件下能够将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，释放到大气环境中，从而实现降低COD的目的，随着试剂量的增加，大分子物质已基本被氧化成小分子物质，所以才会出现芬顿试剂与废水比例达到0.7时，废水中COD基本无变化的情况发生。由于氨根离子不能够与羟基自由基进行有效的反应，故在废水处理过程中氨氮基本无变化。

2.3 二级A/O生化实验

芬顿后废水pH调整为7.5～8，将废水放置于二级A/O生物反应器中，控制A/O生物反应器中温度为30 ℃左右，溶解氧控制到2～3 mg·L-1，污泥质量浓度MLSS为2 800～3 500 mg·L-1，SV30在30%左右，观察反应器中COD与氨氮随着时间的变化曲线，具体实验情况如图5、图6所示。

由图5、图6可以看出，随着时间的变化，废水中COD及氨氮逐渐降低，当二级反应时间为48 h左右时，废水中氨氮和COD趋于稳定状态。

图5 二级A/O的COD随时间变化曲线

图6 二级A/O的氨氮随时间变化曲线

从图中可以看出，最佳的反应时间为48 h，此时废水中COD达到350 mg·L-1左右，氨氮达到100 mg·L-1左右。

2.4 次氯酸钠催化氧化实验

对二级A/O生化处理后废水进行次氯酸钠催化氧化实验，采用二氧化钛作为催化剂，催化剂添加量为10 mg·L-1，通过改变次氯酸钠的添加量观察废水中氨氮及COD的变化曲线，然后在最佳次氯酸钠添加量的条件下，通过改反应时间，观察废水中氨氮及COD的变化曲线，具体实验结果如图7、图8所示。

图7反应时间控制在5 h，由图7可以看出，随着次氯酸钠添加量的增加，废水中的COD及氨氮能够被有效降解，在次氯酸钠添加量达到1 000 mg·L-1左右时，此时废水中的氨氮及COD趋于稳定状态。

图7 次氯酸钠添加量与COD、氨氮变化曲线

由图 8可以看出，当次氯酸钠添加量为1 000 mg·L-1时，废水中的氨氮及COD随着时间的变化先降低后趋于稳定，当反应时间为3 h时降解速率最大，当反应时间为5 h时，降解效率最高。

图8 反应时间与COD、氨氮变化曲线

由于次氯酸根（OCl-）的O—Cl键具有很强的氧化能力，能够将废水中的有机物有效氧化，变为二氧化碳和水，从而实现COD降解的目的。在次氯酸根（OCl-）的强氧化作用下，废水中的铵根离子先氧化为一氯胺、二氯胺和三氯胺，随着次氯酸钠添加量的增加，废水中的一氯胺、二氯胺和三氯胺被转化为氮气释放出来，从而实现废水氨氮降解的目的。此时处理后废水中的COD能够达到180 mg·L-1，氨氮能够达到35 mg·L-1。