Fenton—膜吸收—正渗透组合工艺处理垃圾渗滤液的效能研究

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生活垃圾填埋过程中会产生大量渗滤液。垃圾渗滤液成分复杂,存在高盐度、高氨氮(NH3-N)和难生物降解有机物浓度高等特点,如果处理不当会对环境造成严重污染。基于垃圾渗滤液的复杂性,单一工艺无法实现垃圾渗滤液的达标排放。目前,A/O+超滤(UF)+纳滤(NF)或反渗透(RO)为主体的组合工艺是我国垃圾渗滤液处理的主流工艺。虽然该工艺可以实现垃圾渗滤液的达标排放,但是长时间运行过程中该工艺存在高盐度和高NH3-N会导致生化系统运行不稳定、难降解有机物易造成膜污染以及膜浓缩液产生量大等问题。基于此,本文针对垃圾渗滤液的水质特点及目前主流工艺实际运行中存在的问题,提出了Fenton-膜吸收-正渗透(FO)组合工艺。与主流的A/O+UF+NF或RO工艺相比,该组合工艺取消了生化单元,避免了生化系统的不稳定问题;FO技术的抗污染性能更好,减少了膜清洗频率;FO技术的浓缩效果更好,减少了浓缩液的产生量。因此,本文系统研究了Fenton工艺、膜吸收工艺和FO工艺的最佳操作条件,并对组合工艺的效能进行了分析。主要研究内容和结果如下:(1)采用Fenton法对垃圾渗滤液进行预处理,降低后续处理单元的负荷。通过单因素实验和正交实验确定了Fenton法处理垃圾渗滤液的最佳运行条件是:进料液p H值为4,H2O2投加量为0.4 mol/L,n(Fe2+):n(H2O2)为1:8;反应时间为1.5 h。影响Fenton法去除垃圾渗滤液中化学需氧量(COD)因素的主次顺序是:H2O2投加量>进料液p H值>n(Fe2+):n(H2O2)>反应时间。在最佳运行条件下,Fenton法对COD、NH3-N、总氮(TN)和总磷(TP)的去除率分别达到57.7%、7.3%、13.3%和96.3%。(2)采用膜吸收法进一步去除Fenton法出水中的NH3-N。通过单因素实验和正交实验确定膜吸收法的最佳运行条件是:进料液p H值为12,进料液停留时间为2 min,酸吸收液浓度0.2 mol/L,酸吸收液停留时间为3.5 min。影响膜吸收法去除Fenton法出水中NH3-N因素的主次顺序是:进料液pH值>进料液停留时间>酸吸收液浓度>酸吸收液停留时间。在最佳运行条件下,NH3-N浓度从1276 mg/L降低到105 mg/L,去除率为91.8%,去除效果显著。(3)采用FO工艺深度处理经Fenton和膜吸收法处理后的垃圾渗滤液,考察了运行条件对FO运行性能的影响以及FO膜污染物特性分析与清洗方案的确定。结果表明,FO工艺处理膜吸收法出水的最佳运行条件是:采用2 mol/L Na Cl作为汲取液,进料液和汲取液的错流速度为8.5 cm/s,进料液pH值为7.5。FO膜污染呈现有机物包覆无机物的复合污染特征。针对FO膜污染物的特性分析,制定了物理清洗+次氯酸钠清洗+盐酸酸洗的清洗策略,清洗后FO膜通量恢复到新膜通量。(4)组合工艺处理垃圾渗滤液的效能分析表明,Fenton-膜吸收-FO组合工艺处理垃圾渗滤液时,COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别达到98.8%、99.1%、98.4%和100%,工艺出水满足《生活垃圾填埋场污染物控制标准》(GB 16889-2008)表2的排放要求,为垃圾渗滤液提供了一条全新的处理路线。
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