垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計，目前90%以上的垃圾滲濾液均采用MBR+NF/RO的處理工藝，該法在實現(xiàn)垃圾滲濾液有效處理的同時，會產(chǎn)生高濃度的膜分離濃縮液。與垃圾滲濾液相比，膜分離濃縮液的成分更復(fù)雜，污染物濃度更高，可生化性極差，對應(yīng)的處理技術(shù)要求更高。對膜分離濃縮液的處理，目前報道的處理技術(shù)有回灌、蒸發(fā)及化學(xué)氧化法等，這些技術(shù)雖然能在一定程度上降低濃縮液濃度，但其亦具有明顯的缺點，如回灌法會使填埋場的滲濾液鹽含量增加，蒸發(fā)法處理成本高，化學(xué)氧化法處理效果不理想等。鐵炭微電解、微波等技術(shù)是近年來新開發(fā)的水處理技術(shù)，具有處理效果好、運(yùn)行成本低及操作管理方便等優(yōu)點，不僅能大大降低廢水的污染物濃度，并且能較大幅度提高廢水的可生化性，已成為高濃度難降解廢水領(lǐng)域的研究熱點，但將其用于處理垃圾滲濾液膜分離濃縮液的研究暫未見報道。

本研究采用鐵炭微電解-微波協(xié)同氧化組合工藝預(yù)處理廣州某垃圾填埋場的垃圾滲濾液膜分離處理后的濃縮液（以下簡稱“膜濃縮液”），考察了該組合工藝對膜濃縮液COD、色度的去除率及可生化性的改善，并得出了主要的工藝參數(shù)，以期為此類廢水處理技術(shù)的研究及工程應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 試驗部分
 
1.1 試驗裝置及工藝流程
 
試驗采用的組合工藝流程如圖 1所示。其中，鐵炭微電解反應(yīng)器為自制，有效容積為4.0 L，鐵炭填充率為50%，填充體積為2.0 L；工業(yè)微波爐購自青島邁克威微波應(yīng)用技術(shù)有限公司。

 圖 1 組合工藝流程

1.2 試劑與分析方法
 
試劑：高鐵酸鉀（K2FeO4），氧化劑，工業(yè)級，西安天順精細(xì)化工廠；H2SO4，分析純，廣州化學(xué)試劑廠；NaOH，分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠。

分析方法：COD的測定采用重鉻酸鉀法；BOD5的測定采用稀釋接種法。

1.3 試驗水樣
 
試驗水樣為廣州某垃圾填埋場的垃圾滲濾液膜分離處理后的濃縮液，其水質(zhì)： COD為3 000～3 900 mg/L，BOD5為15～30 mg/L，氨氮為13～18 mg/L，總氮為350～450 mg/L，氯離子為10 000～15 000 mg/L，色度為800～1 250 倍，pH為8.0～8.5，B/C為0.005～0.008。

1.4 試驗參數(shù)
 
鐵炭微電解反應(yīng)裝置試驗參數(shù)：進(jìn)水pH為3.0，鐵炭質(zhì)量比為1∶1，氣水比為15∶1，反應(yīng)時間為4 h，鐵屑粒徑約為0.8 mm，活性炭為柱狀顆粒，長約5～10 mm。氧化預(yù)反應(yīng)試驗參數(shù)：進(jìn)水pH為3.0，氧化劑K2FeO4質(zhì)量濃度為2 g/L，反應(yīng)時間為10 min。微波反應(yīng)裝置試驗參數(shù)：微波功率為600 W，反應(yīng)時間為10 min。

2 結(jié)果與分析
 
2.1 組合工藝對COD的去除效果
 
組合工藝對COD的去除效果如圖 2所示。

 圖 2 組合工藝對COD的去除效果

由圖 2可知，鐵炭微電解、氧化預(yù)反應(yīng)及微波反應(yīng)后的出水COD分別為2 430、780、280 mg/L，各工藝環(huán)節(jié)對COD的去除率分別為25.2%、50.8%、15.4%，經(jīng)組合工藝處理后膜濃縮液的COD去除率達(dá)到91.4%。首先，鐵炭微電解反應(yīng)系統(tǒng)所具有的極強(qiáng)的氧化還原性，能夠有效改變部分難降解有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和特性，使之發(fā)生斷鏈、開環(huán)，使難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變成中間產(chǎn)物或小分子物質(zhì)，并將部分小分子物質(zhì)去除，曝氣的協(xié)同作用加速了反應(yīng)的速率；然后，產(chǎn)生的中間產(chǎn)物及小分子物質(zhì)在氧化劑的作用下得到進(jìn)一步降解；最后，未能被氧化劑氧化的污染物在微波的作用下被繼續(xù)降解。該組合工藝有效地去除了膜濃縮液中的污染物，降低了其COD。

2.2 組合工藝對色度的去除效果
 
組合工藝對色度的去除效果如圖 3所示。

 圖 3 組合工藝對色度的去除效果

由圖 3可知，鐵炭微電解、氧化預(yù)反應(yīng)及微波反應(yīng)后的出水色度分別為800、200、40 倍，各工藝環(huán)節(jié)對色度的去除率分別為36.0%、48.0%及12.8%，經(jīng)組合工藝處理后膜濃縮液的色度去除率達(dá)到96.8%。由于鐵炭微電解系統(tǒng)產(chǎn)生的自由基具有極強(qiáng)的氧化還原性，能夠使大分子難降解污染物的發(fā)色基團(tuán)開環(huán)，分解成低分子的中間產(chǎn)物，再加上氧化劑及微波的協(xié)同作用，廢水的色度得到有效去除。

2.3 組合工藝對B/C的影響
 
試驗結(jié)果表明，經(jīng)組合工藝處理后，出水BOD5/COD由0.006提高到0.17，提高了近30倍，表明該組合工藝對膜濃縮液的可生化性的改善效果顯著。具體參見m.tax-pages.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論
 
采用鐵炭微電解-微波協(xié)同氧化組合工藝預(yù)處理廣州某垃圾填埋場的垃圾滲濾液膜分離處理后的濃縮液，結(jié)果表明：

（1）對于鐵炭微電解系統(tǒng)，當(dāng)膜濃縮液pH為3.0，鐵炭質(zhì)量比為1∶1，氣水比為15∶1，反應(yīng)時間為4 h時，COD、色度去除率分別為25.2%、36.0%，有效降解了廢水中的部分大分子難降解物質(zhì)并去除了部分易降解物質(zhì)。

（2）對于氧化預(yù)反應(yīng)系統(tǒng)，當(dāng)進(jìn)水pH為3.0，氧化劑質(zhì)量濃度為2 g/L，反應(yīng)時間為10 min時，COD、色度去除率分別為50.8%、48.0%，進(jìn)一步提高了膜濃縮液中的COD和色度去除率。

（3）對于微波系統(tǒng)，當(dāng)微波功率為600 W，反應(yīng)時間為10 min時，COD、色度去除率分別為15.4%、12.8%，膜濃縮液中的COD和色度得到進(jìn)一步去除。

（4）經(jīng)組合工藝處理后，出水COD為280 mg/L，色度為40倍，總COD及總色度去除率分別達(dá)91.4%、96.8%，出水B/C從0.006提高到0.17，出水的可生化性得到了較大的改善，為后續(xù)的生化處理提供了有效保證。