隨著工業(yè)的發(fā)展與人們生活水平的提高,產(chǎn)生的垃圾量成倍增加,由此引起的垃圾滲濾液也成為目前水體污染中備受關(guān)注的污染廢水。它的主要特點(diǎn)在于惡臭感明顯、污染成分復(fù)雜且含量高、毒性大而難以采用生化法處理。因此,滲濾液的預(yù)處理方法顯得尤為重要。在此背景下,本文旨在深入研究經(jīng)典預(yù)處理技術(shù)與開(kāi)發(fā)新型預(yù)處理技術(shù),分別選用化學(xué)混凝法、磷酸銨鎂化學(xué)法、煤渣吸附法、微波消解法、氧化劑氧化法及聯(lián)合法預(yù)處理垃圾滲濾,旨在尋求高效的處理工藝,探討其作用機(jī)理,為滲濾液的有效治理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、理論指導(dǎo)和應(yīng)用參考。本研究主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： (1)化學(xué)混凝法預(yù)處理垃圾滲濾液的研究。通常,化學(xué)混凝法用于處理老齡垃圾滲濾液,而本試驗(yàn)則采用此方法處理新鮮垃圾滲濾液。試驗(yàn)結(jié)果表明,在分別選用氯化鋁(AlCl3)、硫酸鋁(A12(SO4)3)、氯化鐵(FeCl3)、硫酸鐵(Fe2(SO4)3)和聚合氯化鋁(PAC)作混凝劑預(yù)處理垃圾滲濾液的對(duì)比研究中,在優(yōu)化投加量、pH值和反應(yīng)時(shí)間等試驗(yàn)條件下,水質(zhì)色度的去除效果為：PAC＞AlCl3＞FeCl3 A12(SO4)3=Fe2(SO4)3;總固體殘?jiān)?TS)的去除效果為：PAC＞Fe2(SO4)3＞Al2(SO4)3＞FeCl3＞AICl3;氨氮(NH4+)的去除效果為：FeCl3＞Fe2(SO4)3＞A12(SO4)3＞PAC＞AlC13; CODcr的去除效果為：AICl3＞A12(SO4)3=Fe2(SO4)3＞PAC＞FeCl3。而P043-的去除率均達(dá)到100.0%。預(yù)處理后的水質(zhì)經(jīng)紫外光譜分析,發(fā)現(xiàn)其吸收峰比原水的明顯減少,強(qiáng)度明顯降低,且鋁鹽的混凝效果明顯強(qiáng)于鐵鹽。反應(yīng)的沉淀物分別經(jīng)SEM-EDS分析,證明混凝法不但可以有效去除色度、TS、NH4+、CODcr和PO43-,還可以同時(shí)去除滲濾液中的一些無(wú)機(jī)陰離子和金屬離子。并且,再次證明鋁鹽的去除效果比鐵鹽的更為顯著。在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究中,污染物的去除均屬于二級(jí)或三級(jí)動(dòng)力反應(yīng)模型,反映出化學(xué)混凝法在較短時(shí)間內(nèi)去除污染物的效果受限的原因。該方法具有操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)快速、占地面積小、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果較好等特點(diǎn),但成本較高,容易產(chǎn)生大量的剩余污泥。 (2)磷酸銨鎂化學(xué)法預(yù)處理垃圾滲濾液的研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)pH值為9.5、反應(yīng)溫度為20～30℃、[Mg2+]/[NH4+]/[P043-]摩爾比為1：1：1.4、反應(yīng)時(shí)間為15min、靜置時(shí)間為20min時(shí),其水質(zhì)最佳去除率為：色度81.3%,TS52.5%,NH4+100.0%,CODcr43.4%,且出水無(wú)PO43-。預(yù)處理后的水質(zhì)經(jīng)紫外光譜分析,發(fā)現(xiàn)其吸收峰比原水的明顯減少,強(qiáng)度明顯降低。試驗(yàn)后的沉淀物經(jīng)SEM-EDS和XRD分析發(fā)現(xiàn),該灰色沉淀物主要由三種結(jié)構(gòu)組成,即立方型、針狀型和圓柱型結(jié)構(gòu)。其中,立方型和針狀型結(jié)構(gòu)為磷酸銨鎂,圓柱型結(jié)構(gòu)為磷酸鎂。此外,結(jié)構(gòu)表面還吸附著其他元素成分,說(shuō)明該方法不但能有效去除NH4+,還可以通過(guò)吸附作用同時(shí)去除垃圾滲濾液中的其他污染物質(zhì)。試驗(yàn)反應(yīng)經(jīng)動(dòng)力學(xué)研究分析,屬于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力模型。產(chǎn)物經(jīng)提純后,可作為一種緩釋肥,加以回收利用。 (3)蜂窩煤渣吸附法預(yù)處理垃圾滲濾液的研究。分別選用蒸餾水、氫氧化鈉溶液、鹽酸溶液、乙醇和乙酸預(yù)處理蜂窩煤渣。試驗(yàn)結(jié)果表明,鹽酸溶液預(yù)處理后的蜂窩煤渣,其性狀變化最為明顯。當(dāng)其投加量為20.0mg·L-1、pH值為9.5、反應(yīng)溫度為20℃、反應(yīng)時(shí)間為15min、靜置時(shí)間為20min時(shí),滲濾液中污染物質(zhì)的去除效果最佳：色度61.3%,TS52.5%,NH4+27.7%,CODcr39.3%,P043-100.0%。預(yù)處理后的水質(zhì)經(jīng)紫外光譜分析,發(fā)現(xiàn)其吸收峰比原水的明顯減少,強(qiáng)度明顯降低。試驗(yàn)后的沉淀物經(jīng)SEM-EDS和XRD分析發(fā)現(xiàn),HCl溶液預(yù)處理后的蜂窩煤渣的吸附性能最優(yōu)。通過(guò)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型研究發(fā)現(xiàn),NH4+和CODcr的吸附均屬于三級(jí)反應(yīng)動(dòng)力模型,色度的吸附屬于二、三級(jí)反應(yīng)動(dòng)力模型。說(shuō)明其去除速率較慢。該方法具有環(huán)境友好、以廢治廢、操作簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定、成本低廉、占地面積小等特點(diǎn)。試驗(yàn)后的剩余沉淀物,可以回收利用。 (4)微波法預(yù)處理垃圾滲濾液的研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)微波功率為900W,pH值為2.0,反應(yīng)時(shí)間為15min時(shí),其水質(zhì)最佳去除率為：色度75.0%,CODcr90.6%,PO43-100.0%,而NH4+的去除率很低,僅為6.5%。預(yù)處理后的水質(zhì)經(jīng)紫外光譜分析,發(fā)現(xiàn)其吸收峰比原水的明顯減少,強(qiáng)度明顯降低。在動(dòng)力學(xué)研究中發(fā)現(xiàn),色度和CODcr的去除均屬于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力模型。該方法操作簡(jiǎn)便,處理效果好,占地面積小,且處理后的垃圾滲濾液,惡臭味消除,沒(méi)有剩余殘?jiān)恋泶嬖?具有進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用的潛力。 (5)氧化劑氧化法預(yù)處理垃圾滲濾液的研究。分別選用高錳酸鉀(KMnO4).次氯酸鈉(NaCIO).雙氧水(H202)和芬頓試劑(Fenton)作氧化劑預(yù)處理垃圾滲濾液。試驗(yàn)結(jié)果表明,在優(yōu)化投加量、pH值和反應(yīng)時(shí)間等試驗(yàn)條件下,其水質(zhì)最佳去除率分別為,KMn04:色度68.8%,NH4+14.4%,CODcr47.6%,PO3-4100.0%:NaClO:色度50.0%,NH4+40.8%,CODcr59.6%,PO3-4100.0%;H2O2:色度68.8%,NH4+3.2%,CODcr53.9%,PO34100.0%；Fenton:色度82.5%,NH4+10.1%,CODcr64.2%,PO3-4100.0%。預(yù)處理后的水質(zhì)經(jīng)紫外光譜分析,發(fā)現(xiàn)其吸收峰均比原水的明顯減少,強(qiáng)度明顯降低。在動(dòng)力學(xué)研究中,采用KMnO4作氧化劑時(shí),NH4+和CODcr均屬于三級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型；采用NaClO作氧化劑時(shí),NH4+屬于三級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,CODcr屬于一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型；采用H202作氧化劑時(shí),NH4+和CODcr的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型均擬合得并不理想；采用Fenton作氧化劑時(shí),NH4+屬于三級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,CODcr屬于二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。 (6)微波-氧化劑-磷酸銨鎂聯(lián)合預(yù)處理垃圾滲濾液的研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,在最佳試驗(yàn)條件下,水質(zhì)的最佳去除效果分別為,微波+KMnO4+磷酸銨鎂：色度75.0%,NH4+100.0%,CODcr93.1%,P03-4100.0%,TS99.9%;微波+NaC10+磷酸銨鎂：色度75.0%,NH4+100.0%,CODcr91.5%,PO3-4100.0%,TS99.9%;微波+H202+磷酸銨鎂：色度100.0%,NH4+100.0%,CODcr90.0%,P043-100.0％,TS99.9%；微波+Fenton+磷酸銨鎂：色度100.0%,NH4+100.0%,CODcr92.0%,PO43-100.0%,TS99.9%。預(yù)處理后的水質(zhì)經(jīng)紫外光譜分析,發(fā)現(xiàn)其吸收峰均比原水的明顯減少,強(qiáng)度明顯降低,且微波+Fenton+磷酸銨鎂組合處理后的水質(zhì)最為顯著。 本課題的研究為垃圾滲濾液的經(jīng)典處理方法提出深層的理論機(jī)理,同時(shí)為新的處理方法提供了新的探索方向。研究結(jié)果豐富了現(xiàn)有垃圾滲濾液的處理技術(shù),并可能開(kāi)發(fā)出簡(jiǎn)單的物化協(xié)同處理工藝,為垃圾滲濾液的處理提供了新的思路與方法。因此,本課題具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：X703

【引證文獻(xiàn)】

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3 申麗芬;混凝在垃圾滲濾液處理中的作用研究[D];天津大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2821328