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垃圾渗滤液是垃圾在填埋过程中产生的一种高浓度的有毒废水,如不加以处理,将对周围环境造成极大危害。在采用传统生物法处理垃圾渗滤液时,由于垃圾渗滤液的水质水量变化很大,含有高浓度的COD和氨氮等污染物,导致水力停留时间长,系统运行不稳定,固液分离效果差等问题。膜生物反应器(MBR)则可以克服以上困难,是代替传统生物法处理垃圾渗滤液的理想方法。
本文开发了一种新型的气升式重力出流膜生物反应器,具有运行能耗低,清洗维护简单的优点。利用气升式重力出流MBR直接处理垃圾渗滤液,考察MBR对SCOD、BODs、NH4+-N和TN的去除效果。研究结果表明:MBR对BOD5和NH4+-N有很好的去除效果,并且具有同时硝化反硝化功能;但MBR对COD的去除效果不理想,出水SCOD仍然较高。在此研究的基础上,进行了缺氧一好氧MBR(AF-MBR)工艺处理垃圾渗滤液的研究。研究结果表明,AF-MBR工艺能够长期稳定运行,出水BODs能够达到GB16889-1997规定的一级排放标准,NH4+-N能够达到二级排放标准,TN去除率随着四流比的增加而升高。但出水的SCOD仍然较高,仅能达到三级排放标准。
针对MBR处理出水COD较高的问题,本论文系统考察了生物法处理垃圾渗滤液过程中有机污染物的变化过程,通过系统分析垃圾渗滤液中的有机物的分子量分布,挥发性脂肪酸、水溶性腐殖质、以及半挥发性有机污染物的变化过程,得出出水中的SCOD主要是由低分子的水溶性腐殖质组成的结论。采用物化法对MBR出水进行深度处理的结果表明,以FeCl3为混凝剂,优化条件下可使出水的SCOD低于350mg/L;而用电解法处理MBR出水,电流密度为93.7mA/cm2,电解6h后SCOD<80mg/L,优于GB16889-1997规定的一级排放标准。
针对MBR处理垃圾渗滤液过程中膜污染问题,系统研究了活性污泥混合液中金属离子和胞外聚合物对膜污染的贡献,并通过扫描电镜和电子能谱对膜表面的污染物进行观察和测定,提出了MBR处理垃圾渗滤液时膜污染的形成机制,认为有机污染和微生物污染是MBR处理垃圾渗滤液时的主要污染类型。