垃圾滲濾液循環(huán)回灌原位處理試驗(yàn)研究.pdf

1、常規(guī)城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)封場(chǎng)后的滲濾液存在產(chǎn)量相對(duì)較小、污染物濃度高、水質(zhì)變化緩慢以及處理費(fèi)用高等問題,不僅使填埋場(chǎng)存在長(zhǎng)期的環(huán)境安全隱患,也給填埋場(chǎng)的運(yùn)營和監(jiān)管帶來負(fù)擔(dān)。本研究在現(xiàn)有滲濾液處理技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)代填埋技術(shù)的發(fā)展,提出滲濾液循環(huán)回灌原位處理技術(shù),從削減滲濾液中污染物的角度,探討了在不同填埋結(jié)構(gòu)和回灌操作條件下進(jìn)行滲濾液回灌對(duì)填埋場(chǎng)固-液兩相體系造成的影響,為我國特別是經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)的中、小型填埋場(chǎng)封場(chǎng)后滲濾液的快速達(dá)

2、標(biāo)排放提供了簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的工藝方法。論文采用正交試驗(yàn)首次探討了有效利用滲濾液自然降解能力的最佳存放方式及主要影響因素;通過對(duì)比試驗(yàn),首次較系統(tǒng)地研究了填埋結(jié)構(gòu)、回灌操作條件對(duì)滲濾液進(jìn)行部分或全部循環(huán)回灌原位處理效果的影響;通過對(duì)垃圾填埋層O2和CH4含量、溫度分布以及滲濾液污染物濃度、有機(jī)物分子量分布、顏色等指標(biāo)變化的測(cè)定,初步分析了滲濾液全循環(huán)回灌原位處理過程中有機(jī)物降解的作用機(jī)理;首次提出了“采用準(zhǔn)好氧填埋結(jié)構(gòu)進(jìn)行滲濾液全循環(huán)回灌原位

3、處理,然后再以Fenton氧化為基礎(chǔ)進(jìn)行物化深度處理”的滲濾液快速達(dá)標(biāo)排放新工藝,并通過正交試驗(yàn)確定了物化處理的最佳操作條件及主要影響因素。論文的主要研究成果是:①在自然存放過程中,填埋早期垃圾滲濾液較晚期垃圾滲濾液表現(xiàn)出更強(qiáng)的自然降解能力,而存放條件(敞開或封閉)、存放時(shí)間及二者交互作用對(duì)其影響特別顯著,存放容器開口面積也有顯著影響。②與采用厭氧填埋結(jié)構(gòu)相比,在采用準(zhǔn)好氧填埋結(jié)構(gòu)的條件下進(jìn)行滲濾液部分循環(huán)回灌和全循環(huán)回灌,不僅滲濾液累

4、積余量和累積凈產(chǎn)量較低,而且可以消除酸積累和氨氮累積現(xiàn)象,加速滲濾液的CODCr、BOD5、VFA和氨氮濃度削減,促進(jìn)垃圾中有機(jī)物的降解,從源頭上加速滲濾液穩(wěn)定。③在采用準(zhǔn)好氧填埋結(jié)構(gòu)的條件下進(jìn)行滲濾液部分循環(huán)回灌時(shí),在一定范圍內(nèi)改變回灌水力負(fù)荷與回灌頻率,對(duì)滲濾液的CODCr、BOD5、VFA、氨氮、TP、PO43-等濃度及pH值的變化影響不大;進(jìn)行滲濾液全循環(huán)回灌時(shí),采用高回灌水力負(fù)荷和高回灌頻率組合的操作條件,更有利于滲濾液中CO

5、DCr、BOD5和氨氮等控制性污染指標(biāo)在較短時(shí)間內(nèi)分別達(dá)到GB16889-1997的三級(jí)、一級(jí)和一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。④在采用準(zhǔn)好氧填埋結(jié)構(gòu)的條件下進(jìn)行滲濾液全循環(huán)回灌,對(duì)回灌操作條件進(jìn)行正交試驗(yàn)表明,15.30L/m2·d的回灌水力負(fù)荷與3次/d回灌頻率組合最有利于加速滲濾液水質(zhì)達(dá)標(biāo),其中回灌水力負(fù)荷是主要影響因素,但回灌水力負(fù)荷與回灌頻率交互作用的影響不能忽略。⑤滲濾液全循環(huán)回灌原位處理過程中,垃圾柱內(nèi)O2、CH4含量的變化表明,垃圾體中氧

6、環(huán)境的差異,是導(dǎo)致準(zhǔn)好氧柱和厭氧柱各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)在試驗(yàn)過程中出現(xiàn)較大差別的主要原因;在一定范圍內(nèi)改變回灌操作條件,對(duì)準(zhǔn)好氧填埋結(jié)構(gòu)內(nèi)部含氧區(qū)域的分布影響不大;將厭氧填埋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)好氧填埋結(jié)構(gòu),可縮短滲濾液CODCr、BOD5和氨氮濃度的達(dá)標(biāo)排放時(shí)間,并能加速垃圾體內(nèi)可生物降解物的溶出和降解,從源頭上促進(jìn)滲濾液的穩(wěn)定;垃圾體溫度對(duì)準(zhǔn)好氧填埋場(chǎng)滲濾液循環(huán)回灌處理效果的影響不大。⑥滲濾液顏色的變化能在宏觀上基本反映其中有機(jī)物的降解程度;滲濾液

7、經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間的全循環(huán)回灌原位處理,主要去除其中大分子有機(jī)物,小分子有機(jī)物則較難去除,在準(zhǔn)好氧填埋結(jié)構(gòu)下,后者可能是富里酸類物質(zhì),因而試驗(yàn)后期的滲濾液均呈現(xiàn)黃色。⑦將垃圾柱和滲濾液調(diào)節(jié)池作為一個(gè)系統(tǒng)考慮,建立了滲濾液全循環(huán)回灌原位處理的有機(jī)物(以CODCr計(jì))降解動(dòng)力學(xué)模型:,并獲得采用高負(fù)荷高頻率回灌的準(zhǔn)好氧垃圾柱滲濾液進(jìn)行全循環(huán)回灌原位處理的有機(jī)物(以CODCr計(jì))降解動(dòng)力學(xué)方程:研究表明,模型能較好地反映采用高負(fù)荷高頻率回灌的準(zhǔn)好氧垃

8、圾柱滲濾液中有機(jī)污染物的去除規(guī)律,經(jīng)預(yù)測(cè),其CODCr濃度達(dá)到GB16889-1997二級(jí)和一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間分別為填埋第270d和填埋第427d。⑧采用Fenton氧化處理經(jīng)全循環(huán)回灌原位處理后的準(zhǔn)好氧垃圾柱滲濾液,在pH值為4,H2O2投量為0.2mol/L,H2O2:Fe2+為7:1,反應(yīng)時(shí)間為240 min,攪拌速度為200rpm、原水CODCr濃度為490 mg/L的操作條件下,可使CODCr濃度達(dá)到GB16889-1997二

9、級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),去除率最高為72％,色度降至33倍,相應(yīng)去除率為67%。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行第二級(jí)Fenton氧化處理,在pH值為4,H2O2投量為0.3mol/L,H2O2:Fe2+為4:1,反應(yīng)時(shí)間為240 min,攪拌速度為150rpm的操作條件下,可使?jié)B濾液CODCr濃度達(dá)到GB16889-1997一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),總?cè)コ首罡邽?7%,色度下降到不能測(cè)出水平。對(duì)第一級(jí)Fenton氧化處理中滲濾液CODCr去除率影響較大的因素是H2O2:Fe