SHA物化工艺处理晚期垃圾渗滤液的研究张岩

StudyonMatureLandfillLeachatewithSharon-Anammox,BiologicalandPhysicalProcessZhangyan1,Lichangrong2,Wangxin3MudanjiangMedicalUniversityMudanjiang,[e-mail],[e-mail],[e-mail]:MatureandfillLeachate;Short-cutNitrification;Iron-carbonmicroelectrolysis;AnaerobicammoniaoxidationAbstract.MunicipallandfillleachatetreatmenthasbeeninrecentyearssewagetreatmentinthefieldofhotanddifficultproblemThesewageusedinthisexperimentwaswhichthelandfillleachatefromAnShanYangErYulandfill,onthebasisofanaerobicandaerobicmicroorganismwascultivatedanddomesticatedsuccessfully,theinfluentialfactorsoftheSharon-Anammox,BiologicalAndPhysicalprocessinthetreatmeatofmaturelandfillleachatewereinvestigated,gettingiron-carbonmicroelectrolysiscancarryonunderthealkalinecondition,maturelandfillleachatetreatmentrealizenitritenitrogenaccumulationofoptimalcontrol.TheresultsshowedthatdrainagewaterconformedtothestandardGB16889-1997(Blevel)whenmaturelandfillleachatewastreatedbytheprocess,thetreatmeatparametersofthesystemweregainedasfollowing:chemicaloxygendemandwaslowerthan300mg/L,ammonium-Nwaslowerthan25mg/L.SH-A+物化工艺处理晚期垃圾渗滤液的研究张岩1,李长荣2,王新3牡丹江医学院牡丹江中国[e-mail]，[e-mail],[e-mail]关键词：晚期垃圾渗滤液，短程硝化，铁炭微电解，厌氧氨氧化中文摘要.垃圾渗滤液的处理一直是近几年污水处理领域的热点和难点问题，试验以鞍山羊耳峪垃圾填埋场晚期渗滤液作为研究对象，对“SH-A+物化”新工艺处理垃圾渗滤液的各影响因素进行了研究，得出铁炭微电解处理晚期垃圾渗滤液可以在碱性条件下进行，晚期垃圾渗滤液实现亚硝酸盐氮累积的最佳控制范围。经该工艺处理的晚期垃圾渗滤液出水达到了《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-1997)规定的垃圾渗滤液允许排放的二级标准，COD出水浓度小于300mg/L，氨氮出水浓度小于25mg/L。1引言晚期垃圾渗滤液是一种高氨氮和高COD的有机废水，目前广泛采用硝化－反硝化工艺处理工艺不仅运行费用较高，而且不能使处理后的晚期垃圾渗滤液达标排放[1]。短程硝化－厌氧氨氧化（SHARON-ANAMMOX简写SH-A）工艺是近年来开发的一种新型的生物脱氮工2011InternationalConferenceonEnvironmentalSystemsScienceandEngineering978-0-9831693-3-8/10/$25.00©2011IERIICESSE2011562艺，与传统生物脱氮工艺相比，具有不需外加有机物作为电子供体，供氧能耗低，外加中和药剂少。鉴于目前国内垃圾渗滤液很难达标排放的现状，本课题采用SH-A＋物化处理晚期垃圾渗滤液，拟开发出一套操作简单、运行费用和处理成本较低、能耗少的新工艺。对SH-A＋物化新工艺处理晚期垃圾渗滤液过程中微生物的培养与驯化及对整个工艺的影响因素进行研究，从而有效地解决如何控制工艺运行条件的问题，为今后此工艺的工程设计和运行提供详实可靠的参数依据。为今后晚期垃圾渗滤液处理工艺的工程设计和运行提供详实可靠的参数依据。最终为新建垃圾渗滤液处理工程在线运行工艺的改进，特别是运行效果不佳的垃圾填埋厂的技术改造提供切实可行的技术方案。2试验部分2.1试验材料试验污水：取自辽宁省鞍山市羊耳峪城市垃圾卫生填埋场渗滤液池，该垃圾填埋场于1998年投入运行，按场龄计算，填埋期已有10年，产生的垃圾渗滤液属于典型的晚期垃圾渗滤液。活性污泥：试验所用污泥取自辽宁省鞍山市羊耳峪垃圾卫生填埋场污泥，以其作为亚硝化反应器的接种污泥。主要试剂：常用化学试剂主要用来监测处理过程中的水质指标以及维持系统运行必需的化学药剂，见表1。Table1.Experimentalreage表1．试验试剂试剂名称化学式试剂规格试剂名称化学式试剂规格重铬酸钾K2Cr2O7分析纯硫酸汞HgSO4分析纯磷酸H3PO4分析纯硫酸银Ag2SO4分析纯铝粉Al分析纯硫酸亚铁铵(NH4)2FeSO4·6H2O分析纯铜粉Cu分析纯锌粉Zn分析纯N-(1-奈基)乙二胺盐酸盐分析纯硫酸铜CuSO4分析纯碳酸钠Na2CO3分析纯石油醚沸程30~60℃95%乙醇C2H5OH分析纯轻质氧化镁MgO分析纯硫酸H2SO4优级纯硫酸铝钾KAl（SO4）2分析纯硫酸钾K2SO4分析纯2.2原水水质及工艺流程Table2.Experimentalwaterquality(autumn)表2.试验用水水质指标CODNH3-NNO2--NNO3--N凯氏氮pH值BOD5色度碱度1440~35001100~3000未检出0~781600~32008.0~8.750~1505000~200006150~20000注：碱度以CaCO3计，下文中出现的碱度均以CaCO3计。色度以稀释倍数计。从表2可以看出：该垃圾渗滤液可生化性很差，COD、NH3-N较高，pH值、碱度较大，不适合直接采用生物处理，因而必须对其进行预处理。传统的生物处理技术工艺难以有效去除NH3-N，因而要考虑采用具有生物脱氮功能的处理系统，才能有效地将其去除。故本试验采用SH-A+563物化的工艺处理晚期垃圾渗滤液，以达到降解有机物和脱氮的效果2.3试验设备可调电炉（220W,1000W），生化培养箱，空气泵，7230型可见光分光光度计，烘箱，JP—100型架盘药物天平，JA1003电子天平，显微镜，搅拌机等。Figure1.Processflowdiagram图1.工艺流程图3结果与讨论3.1微电解法处理晚期垃圾渗滤液影响因素的实验研究影响微电解处理垃圾渗滤液效果的因素很多，文献报道的主要有：反应的初始pH值，铁的投加量，炭的投加量，铁炭比等。下面就微电解法的影响因素进行分析。3.1.1初始pH值对微电解处理晚期垃圾渗滤液的影响取6个1000mL烧杯，分别加入600mL晚期垃圾渗滤液原水水样，将烧杯编号并分别调水样pH值为3，4，5，6，7，最后一个为未调pH值的原水水样（pH值为8.5）。将烧杯置于搅拌器上搅拌，同时向每个烧杯中加入10g铁屑和10g炭粉（铁炭比为1：1），30分钟后停止搅拌，取下烧杯静置沉降。取沉降后的上清液测定色度、pH值和氮系列指标，将上清液过滤后测定COD。实验结果见图2。Figure2.PHvalueofmicroafterhandlingthelandfillleachatetreatmenteffect图2.pH值对微电解处理完其垃圾渗滤液效果的影响由图2可以看出，COD的去除率从pH值为3时的39.68%下降到不调pH值（即pH值为8.5）时的28.97%，随着pH值的升高，COD的去除率逐渐降低，而色度的最大去除率在pH值为5左右。从反应后的氮素分析来看，氨氮变化很不明显，可以认为微电解对氨氮的去除没有效果。从试验用水水质表3－1上看出：晚期垃圾渗滤液的pH值和碱度都很高，在试验过程中发现，如果要将水样的pH值调节到7，每升水样中大约要加浓硫酸（98%）11mL，即11L/m3，按工业浓硫酸的市场价500~700元每吨计，可以算出，把1m3水样的pH值调为7仅加酸的051015202530354045345678.5pHCOD去除率(%)0102030405060色度去除率(%)COD去除率(%)色度去除率(%)564费用就约为10元。在实际的工业生产中，可以用酸性废水来进行中和，但对于没有酸性废水来源的渗滤液处理，考虑运行成本的问题，力争少投酸或不投酸，在碱性条件下运行。3.1.2铁屑投加量对微电解处理晚期垃圾渗滤液影响取6个1000ml烧杯，分别加入600ml渗滤液原水样，不调节水样的pH值。将烧杯置于搅拌器上搅拌，同时，向烧杯依次分别加入15g/L、17g/L、19g/L、21g/L、23g/L、25g/L铁屑和炭粉（铁炭质量比为1：1，按每升水样加入质量计），30分钟后停止搅拌，取下烧杯静置沉降。取沉降后的上清液测定色度、pH值和氮系列指标，将上清液过滤后测定COD。实验结果见图3。Figure3.Irondosingquantityofmicroprocessinglatelandfillleachatetreatmenteffect图3.铁屑投加量对微电解处理晚期垃圾渗滤液效果的影响如图3可以看出，COD和色度的去除率均随铁屑投加量的增大而线性增加而后降低，铁屑投加量为19g/L左右时，COD去除率达到最大值37%，色度去除率的最大值在铁屑投加量为17g/L到21g/L之间。当铁屑投加量小于19g/L时，由于铁屑和炭粉的加入量不足，导致铁炭微电解原电池数量不够，处理效果不够理想；当铁屑投加量大于19g/L时，不仅增加处理费用，而且由于铁和炭的加入量太多，使铁和铁、炭和炭之间相互发生堆积、重叠，使铁炭的有效接触面积减少，导致处理效果变差，因此最佳的铁屑投加量应选择在19g/L左右。3.1.3铁炭比对微电解处理晚期垃圾渗滤液的影响取6个1000mL烧杯，分别加入600mL渗滤液原水样，不调节水样的pH值（pH值为8.5）。将烧杯置于搅拌器上搅拌，同时向烧杯分别加入19g/L铁屑，控制铁炭比为1：1，1：1.2，1：1.4，1：1.6，1：1.8，1：2（炭粉的加入量和铁屑的加入量依次按铁炭比进行计算投加），30分钟后停止搅拌，取下烧杯静置沉降。取沉降后的上清液测定色度、pH值和氮系列指标，将上清液过滤后测定COD。实验结果见图4。Figure4.Ironcarbonthanmicroeffect图4.铁炭比对微电解效果的影响如图4可以看出，当固定铁屑加入量，改变铁炭比时（即改变炭粉加入量），COD和色度去除率的变化趋势基本一致。随炭粉加入量的增加，COD的去除率呈线性增加后线性下降；色度的去除率先增加后急剧下降，其原因是由于炭粉的粒径较小，溶解在渗滤液中，导致色度增大。所以，选择最佳的铁炭质量比为1：1.4。3.1.4反应时间对微电解处理晚期垃圾渗滤液的影响152025303540151719212325铁屑投加量(g/L)COD去除率(%)34363840424446色度去除率(%)COD去除率(%)色度去除率(%)101520253035401:11:1.21:1.41:1.61:1.81:2Fe/CCOD去除率(%)25303540455055色度去除率(%)COD去除率(%)色度去除率(%