垃圾焚烧发电厂渗滤液处理组合工艺及特性

发布时间：2018-12-14 12:37

【摘要】：在垃圾焚烧发电过程中，由于新鲜垃圾热值较低，需要进行5d左右的发酵，由此产生的垃圾渗滤液呈暗绿色，有明显的刺激性气味，悬浮物含量较高且含有高浓度氨氮和毒性难降解有机组分。垃圾渗滤液的处置是废水治理领域的一个难题，当前垃圾渗滤液处理主流工艺包括生物处理、混凝、高级氧化技术和反渗透等。虽然近年来开发出了很多垃圾渗滤液高效生物处置工艺，但是往往难以达到理想的处理效果，出水有机物浓度高，可生化性低，需要进一步处理。当前普遍采用膜处理工艺对生物处理出水进行深度处理，然而由于生物处理出水的COD、SS含量较高，直接进行膜处理，对膜材料污染严重，严重影响了膜的使用寿命。因此发展新的工艺或者传统工艺的改进已经成为当前发展的趋势。为此，本研究以焚烧厂垃圾渗滤液为研究对象，采用混凝-生物处理-深度处理组合工艺处理垃圾渗滤液，分别研究混凝-生物处理工艺运行特性、上流式厌氧污泥床(UASB)处理渗滤液的动力学以及渗滤液生物处理出水的深度处理组合工艺，分析渗滤液中溶解性有机物(DOM)的组成及其结构特性随混凝-生物处理-深度处理组合工艺的变化规律，并对其机理进行初步探讨。得到的研究结果如下。（1）混凝-生物处理工艺运行特性研究表明，当进水COD平均浓度为17825mg/L时，在混凝最优工艺条件下（以PAC为混凝剂，pH和药剂投加量分别为7.0和600mg/L），渗滤液COD去除率达到20%，出水COD的平均浓度为14260mg/L。混凝预处理后，采用UASB-SBR-好氧1-好氧2组合工艺进行处理，组合工艺中对COD、氨氮具有显著去除效果的工艺单元分别为UASB和好氧2，去除率分别达到70%和80%。在最优工艺条件下，混凝-生物处理组合工艺对COD和氨氮的去除率分别达到94%和98%，出水COD和氨氮分别为965和25mg/L。（2）UASB反应器处理垃圾渗滤液的动力学研究表明，当UASB的水力停留时间(HRT)由6d逐步缩短到4、3、2、1和0.5d时，COD去除率从76%逐渐降至30%。在Monod方程中生长比率Y、衰减系数Kd、最大比生长速率μ分别为0.0563mg细胞COD/mg COD、0.00328d-1、0.128d-1。在Modified Stover-Kincannon方程中基质最大利用速率系数Rmax和饱和系数KB分别为10、11.03g COD/(L da)。在Grau second-order多组分基质去除方程中取得较大的动力学参数a(a=进水浓度/(基质去除速率*微生物浓度))，其值为1.1266，说明UASB反应器抗冲击负荷能力强。此外，通过三种基质降解动力学模型的预测值与实际值的比较，发现Grau second-order方程的预测值与实际值吻合度最高，线性相关系数达到0.999，最适于预测UASB反应器处理性能。（3）生物处理出水的深度处理组合工艺研究表明，以聚合氯化铝(PAC)为混凝剂时，在pH和药剂（有效成分）投加量分别为6.0和600mg/L条件下，渗滤液COD去除率达到50%，有效降低了难溶惰性COD含量，缩短了后续电化学处置时间。混凝工艺后，采用电化学工艺处理，在最优工艺条件下：pH为6.0、电流I为1.2A（电流密度为18.18mA/cm2）、Cl-投加量为1000mg/L、极板距离为2cm，电解30min渗滤液COD去除率达到36%，同时难降解有毒物含量明显降低，渗滤液可生化性TbOD/COD由10%提升至最大值64%。最后采用CSTR处理渗滤液电解出水，系统出水COD、氨氮和色度分别为100-150mg/L、7-13mg/L和25倍。（4）采用“混凝1-厌氧-SBR-好氧1-好氧2（生物处理工艺）”+“混凝2-电化学-好氧3-GAC(深度处理工艺)”组合工艺，研究了组合工艺中DOM组分的变化特性，研究表明，当进水COD和氨氮的平均值分别为17825和1946mg/L时，组合工艺对渗滤液中COD和氨氮去除率均达到99%左右，出水COD、氨氮、色度分别为57mg/L、5mg/L、15倍。组合工艺对渗滤液DOM中三种组分（HA、FA和HyI）的去除率均达到99%左右，对腐殖酸（HA）、富里酸（FA）、亲水性物质（HyI）的削减显著的工艺单元分别为混凝2、厌氧和颗粒活性炭（GAC），分别达到86%、77%和84%。出水HA、FA和HyI的COD浓度分别为10、23和6mg/L，其中分子量较小的FA为出水主要组分。随组合工艺处理过程的进行，渗滤液中DOM的紫外区吸光度值显著下降，DOM的E254、E253/E203分别由1.55、0.64下降至0.012和0.024，说明DOM的芳香性和复杂程度显著降低，脂肪链含量逐渐增加；此外，E300/E400和E465/E665分别由2.65和2.17增加至9.78和8.03，，表明渗滤液中溶解性有机物腐殖化程度不断降低，芳香构化程度不断减小。
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【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703;X773

【参考文献】