垃圾渗滤液溶解性有机物在生化—物化处理中的降解规律

发布时间：2020-10-14 02:25

　　卫生填埋作为一种垃圾最终处置手段具有处理量大、工艺成熟、处理费用低等优势,是大部分城镇生活垃圾处理的主要方法。然而,填埋中所产生的垃圾渗滤液会带来严重的环境污染。由于渗滤液水质水量不稳定、成分复杂、有机物含量高,开发一种高效、经济、灵活的渗滤液处理方法,已经成为亟待解决的问题之一。长期以来,渗滤液特性及处理研究主要从工程可行性角度出发,采用COD、BOD5等宏观指标对渗滤液水质进行表征和污染控制,而微观特性认识的不足,在一定程度上限制了渗滤液环境危害性的表达。本研究以典型生活垃圾填埋场渗滤液为研究对象,采用生化-物化组合工艺,在工艺优化的基础上考察了渗滤液污染物去除效率及其溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)的降解特性,并根据亲疏水性的差异将渗滤液DOM分成不同组分,考察其在处理过程中的降解差异。采用以“ASBR—SBR—ACF—GAC”为流程的生化-物化组合工艺处理垃圾渗滤液,在各单元条件优化的基础上分析其对渗滤液各主要污染物的处理效果。试验结果表明ASBR在反应周期为48 h,容积负荷为3.25~4.75 g COD/(L·d)时,COD和TOC去除率分别稳定在80.1%~84.4%和77.1%~83.9%范围内。SBR工艺以缺氧与好氧交替的方式运行,在反应周期为24 h、容积负荷为1.12 g COD/L·d、污泥浓度MLSS为5575 mg/L时,COD和NH4+-N去除率分别维持在70%和83%以上。ACF法在反应pH值为3,反应时间1.5 h,铁投加量50 g/L,铁碳比3.5,絮凝pH为8.5时处理SBR出水,COD、TOC去除率分别可达64.8%和71.6%。活性炭投加量为5 g/L,吸附时间为1.5 h时,COD、TOC、NH4+-N去除率分别为64.6%、69.3%和31.8%。采用组合工艺全流程稳定运行中,渗滤液中主要污染物COD、TOC和NH4+-N的去除率分别可达99.2%,99.4%和90.3%以上,有效改善了出水水质。而在新标准下适用性的提高主要体现在对有机物和氮素污染物处理的优化上。垃圾渗滤液有机物以DOM为主要部分,组合工艺处理后DOM去除率可达99%以上,各组分去除率在99.48%~99.73%范围内,出水DOC维持在35 mg/L以下,有机构成中以亲水性有机物为主。芳香性指标SUVA254在处理中表现为生物处理后的增长和物化处理后的明显降低。羧酸类、脂肪族碳氢化合物和氨基化合物在生物处理阶段有显著的去除,但腐殖质类荧光物质的累积效果强烈,ASBR和SBR出水DOM中以富里酸类荧光为主;物化处理阶段则对渗滤液中脂肪族和芳香族有机物有较强的破坏和降解作用,腐殖质类物质去除明显。组合工艺处理出水DOM累计荧光强度ФT,n遵循生物处理段后的增长和物化处理段后的递减规律。 DOM各单一组分在处理中降解特性不尽相同。厌氧条件下HPI去除优势明显,但其相应SUVA254值最大增幅可达450%。SBR处理中各组分降解表现为反应初期疏水性和过渡亲水性组分比例的提高和亲水性组分比例的降低。生化处理对于色氨酸类荧光物质较为有效而腐殖质类荧光物质去除较难,出水中以富里酸类荧光ФIII,n增长最为显著。在吸附、混凝、氧化的共同作用下,ACF反应表现出对疏水性有机物的高效降解,其降解程度明显高于单一吸附和混凝处理的效果叠加。ACF中吸附、混凝对疏水性和过渡亲水性荧光物质有较好的处理效果,氧气的通入能明显提高亲水性组分中荧光物质的降解程度。各组分单独吸附处理时有机物DOC及UV254的去除率变化上存在HPO TPI HPI的规律,但均明显小于相同条件下DOM的去除率。吸附过程中短时间内芳香性蛋白类荧光的去除优势更为显著。研究中各处理单元对不同组分有机物的降解特性及光谱特征变化从新的角度加强了对渗滤液及其处理过程的了解,为指导渗滤液处理工艺的选择,合理、经济、有效的处理垃圾渗滤液提供了理论基础。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2011
【中图分类】：X703
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要缩略语表
第1章绪论
    1.1 垃圾渗滤液的来源
    1.2 垃圾渗滤液成分和性质
        1.2.1 垃圾渗滤液组成
        1.2.2 垃圾渗滤液的水质特性
    1.3 垃圾渗滤液中溶解性有机物组成及特性
        1.3.1 垃圾渗滤液DOM 概述
        1.3.2 垃圾渗滤液DOM 组分分级
        1.3.3 垃圾渗滤液DOM 特性表征
    1.4 垃圾渗滤液处理技术及溶解性有机物去除研究现状
        1.4.1 生物处理
        1.4.2 物化处理
        1.4.3 土地处理
        1.4.4 组合工艺处理
    1.5 课题研究内容及意义
        1.5.1 研究的目的和意义
        1.5.2 研究的主要内容
第2章试验装置与方法
    2.1 试验用水
    2.2 各单元及组合工艺装置与试验方法
        2.2.1 厌氧ASBR 处理装置及材料
        2.2.2 好氧SBR 处理装置及材料
        2.2.3 曝气腐蚀电池-Fenton 试验
        2.2.4 吸附试验
        2.2.5 组合工艺处理垃圾渗滤液
    2.3 试验分析方法
        2.3.1 DOM 组分分级
        2.3.2 水质检测及分析计算
第3章垃圾渗滤液主要污染物处理效果
    3.1 引言
    3.2 垃圾渗滤液处理组合工艺选择
    3.3 厌氧ASBR 法处理垃圾渗滤液
        3.3.1 ASBR 反应器的启动
        3.3.2 ASBR 反应器运行参数优化
        3.3.3 ASBR 反应器的运行特性
    3.4 好氧SBR 法处理垃圾渗滤液
        3.4.1 反应器启动及参数优化
        3.4.2 反应器周期运行变化
    3.5 曝气腐蚀电池-Fenton 法处理垃圾渗滤液
        3.5.1 单因子优化反应条件
        3.5.2 正交试验
    3.6 活性炭吸附处理垃圾渗滤液
        3.6.1 吸附剂投量的影响
        3.6.2 吸附反应时间的影响
    3.7 垃圾渗滤液在组合工艺全流程中处理效果
    3.8 本章小结
第4章垃圾渗滤液DOM 处理效果及变化规律
    4.1 引言
    4.2 垃圾渗滤液DOM 去除效果
    4.3 垃圾渗滤液DOM 有机构成变化
    4.4 垃圾渗滤液DOM 分子光谱特性
        4.4.1 紫外光谱特性
        4.4.2 荧光光谱特性
    4.5 垃圾渗滤液DOM 降解过程动态变化
        4.5.1 DOM 在ASBR 处理单元中特性变化
        4.5.2 DOM 在SBR 处理单元中特性变化
        4.5.3 DOM 在ACF 处理单元中特性变化
        4.5.4 DOM 在GAC 处理单元中特性变化
    4.6 本章小结
第5章垃圾渗滤液DOM 组分降解规律
    5.1 引言
    5.2 厌氧处理下单一DOM 组分降解特性
        5.2.1 疏水性有机酸(HPO-A) 降解特性
        5.2.2 过渡亲水性有机酸(TPI-A) 降解特性
        5.2.3 疏水性中性有机物(HPO-N) 降解特性
        5.2.4 过渡亲水性中性有机物(TPI-N) 降解特性
        5.2.5 亲水性有机物(HPI) 降解特性
    5.3 好氧处理中DOM 组分降解特性
    5.4 物化处理中DOM 各组分降解特性
        5.4.1 各组分含量变化
        5.4.2 各组分芳香性变化
        5.4.3 各组分有机结构变化
        5.4.4 各组分荧光特性
    5.5 吸附过程中DOM 组分降解特性
        5.5.1 疏水性有机酸(HPO-A) 吸附特性
        5.5.2 过渡亲水性有机酸(TPI-A) 吸附特性
        5.5.3 疏水性中性有机物(HPO-N) 吸附特性
        5.5.4 过渡亲水性中性有机物(TPI-N) 吸附特性
        5.5.5 亲水性有机物(HPI) 吸附特性
    5.6 组合工艺处理中DOM 组分光谱特性
        5.6.1 组分紫外光谱特征
        5.6.2 组分红外光谱特性
        5.6.3 组分荧光光谱特性
    5.7 典型工艺下渗滤液DOM 及其组分降解规律初探
        5.7.1 厌氧处理中DOM 及其组分降解规律及相互关系
        5.7.2 好氧处理中DOM 及其组分间降解相互关系
        5.7.3 吸附过程中DOM 及其组分吸附特性及相互关系
    5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历

【参考文献】

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