組合工藝深度處理垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液尾水

李楓

摘 要：我國現(xiàn)階段垃圾分類措施尚不完善，垃圾收集基本為混合收集，含水率高。采用混凝-臭氧催化氧化-曝氣生物濾池-臭氧催化氧化組合工藝，對垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液超濾出水進行深度處理。結果表明，該組合工藝對滲濾液超濾出水中的COD和氨氮均有良好的去除效果，整體去除率分別達到89%和78%，最終出水中的COD和氨氮平均濃度滿足《生活垃圾填埋場控制標準》中的排放限值標準，也具有較好的經(jīng)濟性。

關鍵詞：組合工藝;深度處理;垃圾焚燒;發(fā)電廠;滲濾液尾水

一、材料與方法

（一）實驗材料

（1）實驗用水：某垃圾焚燒發(fā)電廠采用調節(jié)池-預處理沉淀池-厭氧反應罐-A/O反應池-超濾-納濾-反滲透的處理工藝流程。實驗用水為該工藝流程中的超濾出水，主要水質指標COD為480-520 mg/L，NH4+-N為15-20 mg/L，pH為6.2-6.6，超濾出水呈透明黃褐色，無明顯臭味。（2）實驗裝置：實驗采用混凝-臭氧催化氧化-曝氣生物濾池-臭氧催化氧化工藝，調節(jié)池和混凝池均為有機玻璃材料制成，各配有攪拌裝置1套;臭氧催化氧化塔采用316 L不銹鋼加工制成，有效液體容積為2.L，填充催化劑為自制，負載材料為顆?；钚蕴?，顆粒直徑為0.3-0.5 cm，活性組分為二氧化錳。

（二）實驗方法

（1）混凝實驗：混凝實驗研究pH、聚合硫酸鐵（PFS）投加量、聚丙烯酰胺（PAM）投加量對垃圾滲濾液超濾出水中COD去除率的影響。（2）實驗步驟：：取250mL垃圾滲濾液超濾出水倒入500mL燒杯內，使用1mol/L的NaOH溶液和質量分數(shù)為20%的硫酸溶液調節(jié)水樣pH，加入質量分數(shù)為11%的PFS溶液，手動攪拌1min，后緩慢加入質量分數(shù)為0.1%的PAM溶液，手動攪拌1min，靜置沉淀30min后，取上層清液進行分析測量。

氧化實驗在臭氧催化氧化塔中進行，使用混凝單元的出水作為實驗用水，調節(jié)pH至7.5左右，先通過間歇實驗確定適宜的臭氧投加濃度，之后通過連續(xù)運行實驗研究在該臭氧濃度下，停留時間對COD去除率的影響。BAF啟動實驗BAF啟動包括掛膜和馴化兩個階段。在掛膜實驗階段使用取至垃圾焚燒發(fā)電廠的混合污泥作為接種污泥，使用自來水稀釋過的垃圾滲濾液原液作為營養(yǎng)液，悶曝72h，每隔24h將污泥及營養(yǎng)液排空，更換新的污泥和營養(yǎng)液。當COD去除效果穩(wěn)定，濾池內表面逐漸變得模糊時，可認為掛膜成功。在馴化實驗階段采用逐步馴化的方式，以垃圾滲濾液原液和第一階段臭氧催化氧化反應出水的混合水作為實驗用水進行馴化實驗，觀察COD去除效果。

二、結果與討論

（一）混凝實驗

（1）pH對混凝實驗的影響：控制PFS溶液的投加量為1mL，PAM的投加量為0.2mL，取7份250mL的滲濾液超濾出水，考察pH對混凝實驗的影響。結果表明，pH分別為5、5.5、6、6.5、7、7.5、8時，COD去除率分別為32.1%、34.3%、38.9%、47.4%、38.8%、37.9%、36.4%。隨著pH的升高，COD的去除率呈現(xiàn)先升后降的趨勢。在pH為6.5時，COD去除率達到最高。在偏酸性或偏堿性的條件下，COD去除率均有明顯下降，因此確定混凝實驗適宜的p H為6.5。（2）PFS投加量對混凝效果的影響控制原水p H為6.5，PAM的投加量為0.2mL，考察PFS投加量對混凝效果的影響，結果見圖1。

由圖1可知，當PFS的投加量從0.5mL增加至1mL時，COD去除率從37.9%上升至50.54%;繼續(xù)增大PFS的投加量至1.5mL時，COD去除率明顯下降;當PFS投加量達到2mL時，COD去除率低于30%。隨著PFS投加量的增大，經(jīng)過混凝靜置沉淀后，上層清液的pH從6.11下降至2.41，混凝過程中出現(xiàn)的pH下降現(xiàn)象與A.Amokrane等的實驗結果相似。

（二）臭氧催化氧化實驗

（1）臭氧投加濃度實驗中，臭氧通過臭氧發(fā)生器產(chǎn)生，氣源為工業(yè)氧氣，臭氧濃度指的是每L氧氣中所含有的臭氧量。確定最佳臭氧投加濃度的實驗為間歇實驗，即先將臭氧氧化塔中打滿混凝單元的出水，研究在不同臭氧投加濃度下，隨著反應時間的延長，COD去除率隨時間的變化情況，結果見圖2所以。

由圖3可知，臭氧催化氧化反應對COD的去除率均隨著反應時間的延長逐漸變大，隨后進入平臺期。臭氧投加濃度越大，臭氧催化氧化效果越好，COD去除率越高。但是當臭氧投加質量濃度提高至99mg/L時，COD去除率變化不明顯。該現(xiàn)象原因為在一定范圍內增加臭氧投加量，溶解于水中的臭氧濃度增加，有利于生成更多的羥基自由基，從而提高臭氧催化氧化反應降解和去除水中有機物的能力。當進一步增加臭氧投加量時，溶于水中的臭氧濃度趨于飽和，無法繼續(xù)增加羥基自由基的產(chǎn)生量，因此對COD的去除率沒有明顯的提升。

（三）處理成本

實驗采用的組合工藝的運行費用主要包括藥劑成本和電耗，所需的藥劑費用為3.82元/t。臭氧發(fā)生器使用空氣作為氣源時，需要配備吸附干燥機和PSA制氧機，整套臭氧發(fā)生裝置的電耗約為8kW·h/kg。電費按0.65元/（kW·h）計，折合成本約0.3元/t。該組合工藝的綜合處理費用約為8.07元/t。

三、結束語

該組合工藝對垃圾焚燒廠滲濾液超濾出水中的COD和氨氮均有較好的去除效果，整體運行穩(wěn)定，最終出水平均COD、氨氮可分別控制在60、4 mg/L以下，滿足《生活垃圾填埋場控制標準》（GB 16889—2008）表3中COD和氨氮濃度的排放限值標準。（2）該組合工藝的綜合處理費用約為8.07元/t。可用于垃圾焚燒發(fā)電廠現(xiàn)有滲濾液處理工藝的提標改造，并對其他難生物降解廢水的處理具備一定參考意義。

參考文獻

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