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垃圾渗滤液循环回灌原位处理试验研究

曾晓岚

   常规城市生活垃圾卫生填埋场封场后的渗滤液存在产量相对较小、污染物浓度高、水质变化缓慢以及处理费用高等问题,不仅使填埋场存在长期的环境安全隐患,也给填埋场的运营和监管带来负担。本研究在现有渗滤液处理技术的基础上,结合现代填埋技术的发展,提出渗滤液循环回灌原位处理技术,从削减渗滤液中污染物的角度,探讨了在不同填埋结构和回灌操作条件下进行渗滤液回灌对填埋场固-液两相体系造成的影响,为我国特别是经济不发达地区的中、小型填埋场封场后渗滤液的快速达标排放提供了简单、经济的工艺方法。 论文采用正交试验首次探讨了有效利用渗滤液自然降解能力的最佳存放方式及主要影响因素;通过对比试验,首次较系统地研究了填埋结构、回灌操作条件对渗滤液进行部分或全部循环回灌原位处理效果的影响;通过对垃圾填埋层O2和CH4含量、温度分布以及渗滤液污染物浓度、有机物分子量分布、颜色等指标变化的测定,初步分析了渗滤液全循环回灌原位处理过程中有机物降解的作用机理;首次提出了“采用准好氧填埋结构进行渗滤液全循环回灌原位处理,然后再以Fenton氧化为基础进行物化深度处理”的渗滤液快速达标排放新工艺,并通过正交试验确定了物化处理的最佳操作条件及主要影响因素。论文的主要研究成果是: ①在自然存放过程中,填埋早期垃圾渗滤液较晚期垃圾渗滤液表现出更强的自然降解能力,而存放条件(敞开或封闭)、存放时间及二者交互作用对其影响特别显著,存放容器开口面积也有显著影响。 ②与采用厌氧填埋结构相比,在采用准好氧填埋结构的条件下进行渗滤液部分循环回灌和全循环回灌,不仅渗滤液累积余量和累积净产量较低,而且可以消除酸积累和氨氮累积现象,加速渗滤液的CODCr、BOD5、VFA和氨氮浓度削减,促进垃圾中有机物的降解,从源头上加速渗滤液稳定。 ③在采用准好氧填埋结构的条件下进行渗滤液部分循环回灌时,在一定范围内改变回灌水力负荷与回灌频率,对渗滤液的CODCr、BOD5、VFA、氨氮、TP、PO43-等浓度及pH值的变化影响不大;进行渗滤液全循环回灌时,采用高回灌水力负荷和高回灌频率组合的操作条件,更有利于渗滤液中CODCr、BOD5和氨氮等控制性污染指标在较短时间内分别达到GB16889-1997的三级、一级和一级排放标准。 ④在采用准好氧填埋结构的条件下进行渗滤液全循环回灌,对回灌操作条件进行正交试验表明,15.30L/m2·d的回灌水力负荷与3次/d回灌频率组合最有利于加速渗滤液水质达标,其中回灌水力负荷是主要影响因素,但回灌水力负荷与回灌频率交互作用的影响不能忽略。 ⑤渗滤液全循环回灌原位处理过程中,垃圾柱内O2、CH4含量的变化表明,垃圾体中氧环境的差异,是导致准好氧柱和厌氧柱各项检测指标在试验过程中出现较大差别的主要原因;在一定范围内改变回灌操作条件,对准好氧填埋结构内部含氧区域的分布影响不大;将厌氧填埋结构转变为准好氧填埋结构,可缩短渗滤液CODCr、BOD5和氨氮浓度的达标排放时间,并能加速垃圾体内可生物降解物的溶出和降解,从源头上促进渗滤液的稳定;垃圾体温度对准好氧填埋场渗滤液循环回灌处理效果的影响不大。 ⑥渗滤液颜色的变化能在宏观上基本反映其中有机物的降解程度;渗滤液经较长时间的全循环回灌原位处理,主要去除其中大分子有机物,小分子有机物则较难去除,在准好氧填埋结构下,后者可能是富里酸类物质,因而试验后期的渗滤液均呈现黄色。 ⑦将垃圾柱和渗滤液调节池作为一个系统考虑,建立了渗滤液全循环回灌原位处理的有机物(以CODCr计)降解动力学模型: ,并获得采用高负荷高频率回灌的准好氧垃圾柱渗滤液进行全循环回灌原位处理的有机物(以CODCr计)降解动力学方程:研究表明,模型能较好地反映采用高负荷高频率回灌的准好氧垃圾柱渗滤液中有机污染物的去除规律,经预测,其CODCr浓度达到GB16889-1997二级和一级排放标准的时间分别为填埋第270d和填埋第427d。 ⑧采用Fenton氧化处理经全循环回灌原位处理后的准好氧垃圾柱渗滤液,在pH值为4,H2O2投量为0.2mol/L,H2O2:Fe2+为7:1,反应时间为240 min,搅拌速度为200rpm、原水CODCr浓度为490 mg/L的操作条件下,可使CODCr浓度达到GB16889-1997二级排放标准,去除率最高为72%,色度降至33倍,相应去除率为67%。在此基础上进行第二级Fenton氧化处理,在pH值为4,H2O2投量为0.3mol/L,H2O2:Fe2+为4:1,反应时间为240 min,搅拌速度为150rpm的操作条件下,可使渗滤液CODCr浓度达到GB16889-1997一级排放标准,总去除率最高为97%,色度下降到不能测出水平。对第一级Fenton氧化处理中渗滤液CODCr去除率影响较大的因素是H2O2:Fe2+、pH值和H2O2投量,反应时间、原水CODCr浓度和搅拌速度的影响较小。而影响第二级Fenton氧化处理中渗滤液CODCr去除率的各因素主次顺序为:pH值>反应时间>H2O2:Fe2+>H2O2投量。……   
[关键词]:垃圾渗滤液;循环回灌;准好氧填埋结构;回灌操作条件;达标排放
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:重庆大学2007年
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