图 9各工艺对主要污染物的去除贡献Fig. 9 Removal percentage of main polluted matters by three treatment methods

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比例为 59.0%, 混凝工艺为 32.9%, BDD 工艺为7.6%, 总去除率为 99.5%。组合工艺进水 TOC 平均浓度为 6893 mg/l, 经过组合工艺处理后, 出水TOC 平均浓度分别为 3413, 235 和 12 mg/l (图9(a)), 各工艺段对 TOC 去除贡献率分别为 50.5%, 46.1%和 3.2% (图 9(b)), 总去除率为 99.8%。组合工艺进水氨氮平均浓度为 1889 mg/l, 经过各工艺段处理后出水平均浓度分别为 296, 249 和 0 mg/l (图 9(a)), 各工艺段对氨氮去除的贡献率分别为84.3%, 2.5%和 13.2% (图 9(b))。组合工艺对氨氮总去除率达 100.0%, 实现氨氮的完全去除。

组合工艺中, A/O 工艺对垃圾渗滤液中有机物(CODCR 或 TOC)和氨氮去除贡献率最大。混凝工艺主要去除了有机物(CODCR或 TOC), 对氨氮去除效果较差。这是因为最优条件下, 混凝剂氯化铁带正电荷, 渗滤液中主要有机物腐殖质带负电荷可以与混凝剂相互中和形成沉淀被去除, 而 NH4+-N 携带正电荷, 与混凝剂相互排斥难以形成沉淀。BDD工艺对渗滤液中残留的各种难降解有机物均能够有效降解, 对有机物的达标排放至关重要。组合工艺对渗滤液中主要污染物的去除效果较好, CODCR、TOC 和氨氮的去除率分别达到 99.5%,

99.8%和 100.0%, 出水 CODCR、TOC 和氨氮含量分别为 60, 12 和 0 mg/l, 均低于国家排放标准。

[7] Hasar 等 采用硫酸铝混凝沉淀+氮吹脱+好氧/缺氧+MBR+RO 组合工艺, 对 COD 和总氮的去除率分别为 90%和 92%; 卢利[9]采用 UASB+BAF+A/O +MBR 组合工艺处理垃圾渗滤液, 对 CODCR、TOC和氨氮去除率分别达到 76.4%, 56.4%和 98.7%。与文献相比, 本文采用 A/O混凝BDD 的组合工艺不仅流程短, 而且处理效果好。目前实际应用的组合工艺中, 多采用膜工艺进行深度处理[31], 但运行能耗高, 且膜污染问题也会增加整个过程的处理成本[32–33], 因而处理成本高是膜工艺的主要问题之一。未来研究重点是降低处理成本, 尤其是 BDD的成本。本文采用的 BDD 工艺目前还缺乏实际应用, 虽然 BDD 电极在小试研究中对多种污染物均表现出优异的降解性能[34–36], 而且材料性能稳定,但其实际应用的主要问题是 BDD 电极处理设备的产业化不足。

3 结论

本研究采用 A/O混凝BDD 组合工艺处理垃圾渗滤液, 得到如下主要结论。

1) 系统 HRT 从 4.0 d 增加到 10.7 d 时, 可以提高 CODCR、氨氮、总氮和总磷的去除率; 回流比从3.0 增加到 3.5 时, 系统出水 CODCR 和总磷的浓度基本上不变, 而对总氮和氨氮去除效果均增强。在HRT 为 10.7 d, 回流比为 3.5 时 , A/O 工艺对CODCR 去除率为58.4%, 对氨氮和总氮去除率分别为 84.3%和 74.3%, 对总磷去除率为 52.4%。

2) 氯化铁对渗滤液 A/O 工艺出水的处理效果显著好于聚合氯化铝和聚合硫酸铁。在最优条件(ph 为 5.5, 添加量为 0.4 g/l)下, 氯化铁对 CODCR、TOC 和氨氮的去除率分别达到 80.4%, 93.1%和15.9%。

3) BDD 电化学实验表明: 由于氨氮去除主要靠活性氯的形成, 因此碱性条件有利于氨氮降解;而酸性条件下次氯酸不稳定, 易形成氯气挥发出去,不利于反应。电流密度越大, 氨氮降解速率越快。在电流密度为 60 ma/cm2, 电极距离为 1 cm, 电极面积为 4 cm2 , A/V 为 4 m1 时, 氨氮经过 2 小时降解即可完全去除, 经过 18 小时, TOC 和 CODCR 的含量分别被降解至 12 和 60 mg/l, 低于国家排放标准。

4) 组合工艺对渗滤液 CODCR、TOC 和氨氮去除率分别为 99.5%, 99.8%和 100.0%, 出水 CODCR、TOC 和氨氮含量分别为 60, 12 和 0 mg/l, 均低于国家排放标准。组合工艺中 A/O 工艺对垃圾渗滤液中有机物(CODCR 或 TOC)和氨氮去除贡献最大,混凝工艺主要去除有机物(CODCR 或 TOC), 而BDD对有机物达标排放起着不可或缺的作用。

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