危廢填埋場(chǎng)滲濾液預(yù)處理方案研究及優(yōu)化

文_種悅暉 滄州冀環(huán)威立雅環(huán)境服務(wù)有限公司

工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物處置的最終手段是填埋處置，對(duì)于安全填埋場(chǎng)而言，最主要的環(huán)境因素為滲濾液。區(qū)別于垃圾填埋場(chǎng)，工業(yè)危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)中的廢物組成更復(fù)雜，主要為焚燒殘?jiān)c無(wú)機(jī)廢物，因此危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)滲濾液的COD、氨氮均低于垃圾填埋場(chǎng)滲濾液，總?cè)芙庑怨腆w與重金屬濃度高于后者。高含鹽率限制了滲濾液生化處理的效率，對(duì)危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)滲濾液的處置工藝提出更高要求。新版危險(xiǎn)廢物填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，收嚴(yán)了危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)廢水排放指標(biāo)，并且于2020年9月1日起執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。

本文以北方某危險(xiǎn)廢物處置單位填埋場(chǎng)產(chǎn)生滲濾液為原料進(jìn)行預(yù)處理實(shí)驗(yàn)，確定了實(shí)驗(yàn)方案并優(yōu)化，有效降低了滲濾液中污染物含量，減小了后續(xù)處理步驟難度，有利于危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)維護(hù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 原料、試劑及儀器

原料：北方某填埋場(chǎng)滲濾液儲(chǔ)罐中的滲濾液原樣，相關(guān)分析結(jié)果如表1 所示。由表1 可知，此滲濾液的主要污染物為有機(jī)物、氨氮、總氮，其中總氮的主要組成為氨氮，含有的少量重金屬通過(guò)加堿沉淀可以基本去除，因此本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)去除COD和氨氮。

試劑：硫酸，次氯酸鈣，聚合硫酸鐵，聚丙烯酰胺，活性炭粉（80 目）。

儀器：Lambda365 型紫外可見(jiàn)光分光光度計(jì)，美國(guó)PerkinElmer 公司；Avio200 型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，美國(guó)PerkinElmer公司；WH-410D 型磁力攪拌器，德國(guó)WIGGENS公司；SevenCompact 型pH 計(jì)，瑞士Mettler-Toledo 公司。

表1 滲濾液原樣分析結(jié)果 （單位：mg/L，pH除外）

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

對(duì)于滲濾液中有機(jī)物的處理，常用方法有絮凝法、芬頓法、活性炭法和次氯氧化法。絮凝法指添加絮凝劑，如聚合氯化鐵（PFC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚丙烯酰胺（PAM），通過(guò)吸附架橋和網(wǎng)捕/卷掃原理將污染物包裹吸附，成為沉淀后去除；芬頓法利用硫酸亞鐵和雙氧水之間的復(fù)雜反應(yīng)，生成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，降解有機(jī)物，達(dá)到脫色、去除COD 的效果；活性炭法利用活性炭本身具有的孔隙，通過(guò)吸附作用有效去除COD、色度、臭氣；次氯氧化法利用次氯酸鹽具有強(qiáng)氧化性的特性，脫除廢水中的有機(jī)物。

氨氮的去除方法有吹脫法，磷酸銨鎂法，折點(diǎn)加氯法。吹脫法指在堿性條件下向滲濾液中吹入壓縮空氣的方法，使氨氮以氨氣形式逸出，逸散出的氨氣可以用水吸收后作為氨水回收利用；磷酸銨鎂法使用一定配比的鎂鹽和磷酸鹽與滲濾液反應(yīng)生成磷酸銨鎂沉淀，磷酸銨鎂是一種緩釋肥，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；折點(diǎn)加氯法使用次氯酸鹽作為實(shí)驗(yàn)藥劑，可以將氨氮氧化為氮?dú)猓Ｓ糜谔幚淼桶钡獜U水。

確定預(yù)處理實(shí)驗(yàn)方案后，進(jìn)行正交試驗(yàn)，以反應(yīng)終點(diǎn)濾液的COD 和氨氮作為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)結(jié)果確定最優(yōu)實(shí)驗(yàn)參數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 方案確定

雖然吹脫法和磷酸銨鎂法有利于資源再利用，但兩種方案操作難度大，成本高，在實(shí)際生產(chǎn)中不適用于危險(xiǎn)廢棄物填埋場(chǎng)滲濾液處理，故選擇折點(diǎn)加氯法去除氨氮。

將滲濾液分別使用絮凝法、芬頓法、活性炭法和次氯氧化法處理，結(jié)果如表2 所示。

表2 四種方法處理后滲濾液分析數(shù)據(jù)

由表2發(fā)現(xiàn)次氯氧化法脫除COD 效果最好，活性炭法其次，絮凝法和芬頓法對(duì)COD 的去除率較低，因此選擇次氯氧化法。

折點(diǎn)加氯法和次氯氧化法都是以次氯酸鈣作為反應(yīng)藥劑，利用次氯酸鈣的氧化性去除COD 和氨氮。實(shí)驗(yàn)步驟為取100g滲濾液放入磁力攪拌裝置，加入一定量次氯酸鈣，使用硫酸調(diào)pH，反應(yīng)一定時(shí)間后過(guò)濾。

2.2 正交試驗(yàn)

正交試驗(yàn)是一種常用的研究多因素、多水平的設(shè)計(jì)方法，該方法可以保證結(jié)果有效性的同時(shí)，兼具高效率。通過(guò)前期試驗(yàn)確定影響反應(yīng)效果主要有反應(yīng)pH、加藥量、反應(yīng)時(shí)間三個(gè)因素。每個(gè)條件選擇了三個(gè)水平，因素水平見(jiàn)表3。以反應(yīng)終點(diǎn)COD 和氨氮作為實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)結(jié)果，兩者在處置結(jié)果中的重要性權(quán)重相同，因此評(píng)分規(guī)則選定為總評(píng)分=COD×(-0.1)+氨氮×(-0.1)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及評(píng)分見(jiàn)表4。

表3 正交試驗(yàn)因素水平表

表4 正交試驗(yàn)評(píng)分表

5 2 2 1 1100 18 -1126 2 3 2 775 15 -797 3 1 2 1360 195 -1568 3 2 3 1090 1.82 -1099 3 3 1 827 2.2 -83 K1 -379 -458 -364 K2 -324 -299 -313 K3 -348 -294 -374極差 55 164 61

因此，判斷參數(shù)影響力大小為加藥量＞反應(yīng)時(shí)間＞反應(yīng)pH，確定最優(yōu)工藝參數(shù)為反應(yīng)pH 為5，加藥量為滲濾液質(zhì)量的2.5%，反應(yīng)時(shí)間為1h。

2.3 最優(yōu)工藝

以最優(yōu)工藝進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果如表5 所示，經(jīng)最優(yōu)工藝處理后的滲濾液評(píng)分高于正交試驗(yàn)中的各組實(shí)驗(yàn)，最優(yōu)實(shí)驗(yàn)結(jié)果為COD 為407mg/L，氨氮為2.6mg/L，已滿足2020年8月底前新國(guó)標(biāo)對(duì)于COD 和氨氮的要求。但如果想達(dá)到更嚴(yán)格的新標(biāo)準(zhǔn)，還需要后續(xù)處理。

表5 預(yù)處理最優(yōu)工藝處理后滲濾液分析結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

確定了危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)滲濾液預(yù)處理實(shí)驗(yàn)方案為次氯氧化法，同時(shí)去除滲濾液中的COD 和氨氮。

通過(guò)正交試驗(yàn)得到預(yù)處理最優(yōu)工藝：100g 滲濾液加2.5g次氯酸鈣，使用硫酸調(diào)節(jié)pH，使之恒定為5，反應(yīng)1h，反應(yīng)后COD 為407mg/L，氨氮為2.6mg/L。

此預(yù)處理優(yōu)化工藝操作簡(jiǎn)單，成本低廉，能有效降低滲濾液中污染物含量，減小后續(xù)處理步驟難度，有利于危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)。