物化法處理生活垃圾滲濾液新進(jìn)展

垃圾滲濾液是一種高濃度的難降解的有機廢水，其難降解有機物、氨氮、SS和色度均比較高，并且氮磷比例嚴重失調。目前垃圾滲濾液處理方法很多，按進(jìn)程可分為預處理、主處理、深度處理。預處理有物理化學(xué)方法，主處理有生物方法，如好氧處理，厭氧處理，厭氧與好氧結合，土地處理等，深度處理有物理化學(xué)法和組合的方法。筆者對混凝沉淀法、化學(xué)沉淀法、空氣吹脫法、吸附法、微波法、光催化氧化法、濕式氧化法、水力空化法、超聲波法、電解法和物化組合工藝進(jìn)行了概述，并展望了物化法處理垃圾滲濾液發(fā)展的方向。

1 混凝沉淀法             

在廢水中投加某些化學(xué)混凝劑，它與廢水中可溶性物質(zhì)反應，產(chǎn)生難溶于水的沉淀物，或混凝吸附水中的細微懸浮物及膠體雜物而下沉。這種凈化方法可降低廢水濁度和色度，可去除多種高分子物質(zhì)、有機物、某些金屬毒物以及導致富營(yíng)養化物質(zhì)氮、磷等可溶性無(wú)機物。

混凝沉淀法主要用在垃圾滲濾液的預處理和深度處理上。趙玲等采用PAC混凝一粉煤灰吸附對老齡垃圾滲濾液預處理的研究，結果表明當PAC投量在350mg/L、粉煤灰投量在8.0mg/L，可將滲濾液中CODcr的濃度從1987mg/L降為516.2mg/L，去除率達到74%，滲濾液顏色由原來(lái)的深褐色變成淺灰色，可生化性指數BOD5/CODcr由0.19提升到0.35。程建華采用殼聚糖接枝高分子絮凝劑(CAS)處理垃圾滲濾液研究，結果表明CODCr的去除率達到58.7%，色度脫除率達到98.1%，且具有pH適用范圍廣和產(chǎn)污泥量小的優(yōu)點(diǎn)，對絮凝垃圾滲濾液前后顆粒的粒徑分布測定表明，顆粒增大了357倍，且呈正態(tài)分布。

2 化學(xué)沉淀法          

鎂鹽和磷酸鹽的氨結晶沉淀工藝，即磷酸銨鎂（MAP）法。其有助于高效去除滲濾液中的氨氮。MAP法所生成的六水合磷酸銨鎂在0℃時(shí)的溶解度僅為0.23g/L，并且同時(shí)含有植物生長(cháng)所需的Mg、N、P，故該產(chǎn)物可作為堆肥、花園土壤或干污泥的添加劑，或用作結構制品的阻火劑，因此MAP法是一種符合可持續發(fā)展觀(guān)點(diǎn)的脫氮方法。        

張記市等采用MAP法對垃圾滲濾液處理研究，在pH值為9.5、反應時(shí)間為25 min、Mg2+∶NH4+∶PO43-=1。5∶1∶1.5的最佳條件下，滲濾液中NH3-N濃度由初始3500mg/L，經(jīng)結晶沉淀后降低至175 mg/L,去除率達95%。湯琪等采用MAP法對垃圾滲濾液處理研究，選用MgO-H3P04作為沉淀劑，在pH=8.25，n(Mg2+: n(P043-):n(N)為1.35:1.20:1.00，反應與沉淀時(shí)間均為15min條件下，滲濾液中氨氮最高去除率為94.92%，出水含量為100~130mg/L，COD平均去除率也達到18.52%。                 

3 空氣吹脫法         

在廢水中，NH3與NH4+之間存在著(zhù)化學(xué)平衡（NH4+→NH3+H+），并受pH和溫度的影響�？諝獯得摲ǎ╝mmo n i a stripping）的流程是先將廢水pH調節到10.5-11.5；然后把廢水泵引至吹脫塔內，通氣吹脫廢水中的氨；氨可用硫酸回收。一般采用NaOH或CaO調節廢水pH，采用冷卻塔作為吹脫裝置。在pH9.5、吹脫時(shí)間為12h的條件下，吹脫法作為垃圾滲濾液中氨氮的預處理，其去除率可達60%。               

4 吸附法         

吸附法是應用某些材料的表面物理化學(xué)性質(zhì)，把污水中污染物富集到自身表面的一種方法，常用在垃圾滲濾液的深度處理上。郭紅彥等采用改性粉煤灰對垃圾滲濾液進(jìn)行預處理研究，結果表明，經(jīng)過(guò)改性的粉煤灰對垃圾滲濾液的COD、NH4-N有較好的去除能力COD去除率至少72%，NH4-N去除率超過(guò)83%。改性粉煤灰對滲濾液的重金屬也有很好的去除效果 。Cu、Cd、Zn、Pb、Cr指標低于《污水綜合排放標準》(GB8978-1997)中規定的污染物最高允許排放濃度。姜浩等采用片沸石對垃圾滲濾液進(jìn)行處理研究，結果表明片沸石對COD的最大去除量約為31×103，對氨氮的最大去除量約為27×103；去除COD、氨氮的最佳條件分別為：片沸石用量20  g／L、pH為5、溫度4℃、振蕩時(shí)間100 min。

5 微波法         

微波是一種電磁波，由于其特性，可以加速有機物合成，降解廢水中的有機物，利用微波去除廢水中的有機物物質(zhì)是一種新的方法。近年來(lái)在垃圾滲濾液方面做了大量研究，但是大都是與其他工藝協(xié)同作用的。劉曉等采用微波活性炭對垃圾滲濾液處理進(jìn)行研究，結果表明在 PAC用量5g，pH值為9，水樣稀釋1倍，微波強度為420W，輻照時(shí)間為4min，攪拌時(shí)間為45min時(shí)處理的效果最好，此時(shí)CODcr去除率可達83.12％。微波輻照能改變活性炭的結構，并正在表面產(chǎn)生一些高溫“熱點(diǎn)”，這些“熱點(diǎn)”是導致有機污染物降解的根本原因。微波法具有工藝簡(jiǎn)單，反應迅速而徹底，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也具有受濃度，催化劑和吸附劑的性質(zhì)限制。垃圾滲濾液雖然成分復雜，但它也是高濃度有機廢水，含有許多有機污染物，如果將微波催化氧化技術(shù)用于垃圾滲濾液的處理之中，并尋找到合適的催化劑及反應條件，相信定會(huì )取得滿(mǎn)意的處理效果。            

6 光催化氧化法        

趙珊等對垃圾滲濾液原水進(jìn)行試驗，COD去除率達到31.88%，褪色率達到91.06%,對UASB出水再進(jìn)行光催化氧化，COD去除率達到63.56%，褪色率達到93.80%。潘云霞等采用太陽(yáng)光催化氧化法研究垃圾滲濾液，結果表明太陽(yáng)光Fenton法對垃圾滲濾液的COD有較好的去除效果，COD去除率達86.2%。太陽(yáng)光Fenton法處理垃圾滲濾液的優(yōu)化條件是：日光輻射時(shí)間為120min,pH值為2.5，Fe2＋濃度為5mmol/L，H2O2濃度為570mmol/L。太陽(yáng)光催化氧化法，不僅充分利用了太陽(yáng)能，而且提高了Fenton試劑的處理效果，是目前很有前景的一種方法。       

7 濕式氧化法           

陳迪等采用Fenton試劑處理難降解垃圾滲濾液，研究結果表明，Fent on試劑處理滲濾液的最佳條件為初始pH值4，FeS04·7H2O(20%)投加量0.6mL／100 ml，H202(30％)投加量3.0 mL／100 ml，反應2  h，此條件下處理可使 COD 去除率為84.77％，色度去除率為60％。Fenton法處理滲濾液時(shí)，大分子有機物的去除主要靠氧化作用。Fenton處理可有效地將大分子有機物降解為小分子的有機物，小分子有機物主要通過(guò)絮凝去除。吳彥瑜等采用Fenton試劑對垃圾滲濾液中腐殖酸的去除研究，當初始pH為 4，c(H202)為240mmol/L，c(Fe2+)為40mmol/L，反應時(shí)間為2h時(shí)，CODcr和UV254的氧化/混凝去除率比最大，CODcr、UV254、HA和FA去除率分別達到62.5、78.2%，、95%和62.7%。濕式氧化法由于可以破壞難降解有機分子結構，改善其生化性或徹底對其礦化而在垃圾滲濾液處理領(lǐng)域得到應用。

8 水力空化法         

水力空化效應產(chǎn)生局部高溫（5000K）、高壓（>150MPa），促使水分子產(chǎn)生·0H和H 自由基，這些含有未配對電子的自由基，直接氧化水溶液中的芳香族有機化合物等有機物，使之降解。一些學(xué)者對此進(jìn)行了實(shí)驗研究，結果表明水力空化技術(shù)可以利用在廢水中，并成為一個(gè)新興的方法。李曉紅等采用水力空化技術(shù)隊垃圾滲濾液處理研究，得出了空化水射流能降解有機物，從而顯著(zhù)提高滲濾液的可生化性的結論，同時(shí)確定了最佳空化條件是圍壓0.6MPa，pH值9.0，空化處理時(shí)間90rnin，泵壓10MPa。在最佳條件下空化處理垃圾滲濾液，COD和BOD分別上升了124.8%和293.3%，BOD／COD也提高了52.44%，色度降低，SS提高了191.5%，為后續處理創(chuàng )造有利條件。          

9 超聲波技術(shù)           

超聲波技術(shù)具有簡(jiǎn)便、高效、無(wú)污染或少污染的特點(diǎn)，已受到國內外研究者的關(guān)注，并開(kāi)始用于處理垃圾滲濾液。 Evelyne Gonze等對高頻超聲波處理垃圾滲濾液進(jìn)行了研究，實(shí)驗表明超聲波可以降低毒性和提高可生化性。隨著(zhù)超聲波特定能量的增加，毒性物質(zhì)增加，當特定能量達到20GJ／m3時(shí)，毒性物質(zhì)的含量達到最大，而后隨著(zhù)能量的增加，毒性物質(zhì)開(kāi)始下降，當能量超過(guò) 80GJ／m3時(shí)，毒性物質(zhì)基本消失。在能量達到80GJ／m3時(shí)，TOC去除率可達70％。當能量達到63GJ／m3時(shí)，BOD5從0提高到29mg／L。         

10 電解法        

陳日耀等采用陰陽(yáng)離子雙隔膜三室電解槽,將電滲析技術(shù)與Fenton試劑法結合,去除垃圾滲濾液中氨氮和CODcr。垃圾滲濾液中的氨氮通過(guò)電滲析技術(shù)富集到陰極液中,隨后用化學(xué)沉淀法加以去除。同時(shí),在鐵陽(yáng)極上生成的Fe2＋離子,與滴加入陽(yáng)極液中的H2O2反應生成Fenton試劑,降解有機物,降低CODcr。實(shí)驗結果表明,模擬廢水中的氨氮透過(guò)率達80%,垃圾滲濾液中氨氮濃度和CODcr由原來(lái)的1982和2248mg/L分別降至200和127mg/L。姚小麗等采用電解法處理垃圾滲濾液研究，在電解氧化過(guò)程中，NH3-N優(yōu)先于COD被氧化去除。當電流密度較小時(shí)，用電解法對垃圾滲濾液進(jìn)行預處理，垃圾滲濾液中COD、NH3-N的去除效率很低，增大電流密度有助于增強電解效果，當電流密度為50.0mA/cm2時(shí)，電解5小時(shí)COD去除50%，氨氮去除100%。用電解法對垃圾滲濾液進(jìn)行深度處理，電流密度較小時(shí)，滲濾液中COD、NH3-N即可呈現穩定降解的趨勢。      

11 物化組合工藝 物化組合工藝        

滲濾液是一種高濃度有機廢水，由于其水質(zhì)水量的不穩定性，以及滲濾液中含有大量難降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物和氨氮等毒性物質(zhì)，并且營(yíng)養不平衡，含有一定量的重金屬，所以滲濾液的處理非常困難�，F有的單一方法不能有效的處理，工程和研究上通常是多個(gè)工藝協(xié)同作用。近年來(lái)采用物理化學(xué)方法協(xié)同預處理或深度處理垃圾滲濾液的研究和工程發(fā)展比較快。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

吳迪等采用O3-H2O2高級氧化結合催化O3氧化技術(shù)對晚期垃圾滲濾液進(jìn)行預處理，考察了顆�；钚蕴控撦d二氧化鈦（TiO2/GAC）催化劑的催化效果，并研究了反應體系中O3和H2O2投加量以及pH等因素對COD去除效果的影響。結果表明，當O3投加量為1.8g/L，H2O2投加量為0.27g/L，催化劑投加質(zhì)量分數為15%時(shí)，反應90min的COD去除率達到40%；對出水調節pH≥11.4，經(jīng)過(guò)沉淀后，COD去除率提高到58%。出水澄清透明，BOD5/COD從<0.1提高到0.26。水質(zhì)得到較大改善，可生化性明顯提高，為后續的生化處理工藝起到較好的預處理作用。于霞等用混凝-活性碳-過(guò)氧化氫組合工藝處理垃圾滲濾液，探討了不同處理技術(shù)的最佳工藝條件和處理效果。結果表明，pH為4、投加200mg/L氯化鐵、慢速攪拌25min、靜置60min時(shí)混凝效果最好；而后在室溫、pH=3、H2O2(質(zhì)量分數為30％)投加量為5mL/L、活性碳與H2O2的質(zhì)量比為1:2、反應120min時(shí)，COD去除率最好。經(jīng)混凝-活性炭-H2O2組合工藝處理后，垃圾滲濾液中COD、UV254、UV410和UV436的去除率分別能達到89.44％、82.13％、90．625％和91.35％，其中出水中COD為75.69mg/L，達到GB16889--2008中污染物的排放限值。晏飛來(lái)等采用超聲波強化TiO2光催化技術(shù)處理垃圾滲濾液。研究了TiO2催化劑用量、光照作用、超聲波作用、pH值、曝氣作用等因素對垃圾滲濾液COD和氨氮去除率的影響。結果表明，在TiO2粉末的投加量為2g／L、pH值為11時(shí)，先采用功率為292.5W的超聲波輻射3min，再以高壓汞燈(250W)照射3min，垃圾滲濾液中的COD和NH4-N去除率分別達到50.1％和75％。若在同一條件下進(jìn)行飽和曝氣可以使NH4-N去除率進(jìn)一步達到85.3％，但會(huì )降低COD的去除率。          

12 展望     

應用在垃圾滲濾液處理的方法除以上所述外，還有氣浮法、超臨界法、臭氧氧化法、折點(diǎn)加氯法、電滲析法。物理化學(xué)方法是垃圾滲濾液中被廣泛應用預處理和深度處理中，特別是GB16889-2008《生活垃圾填埋場(chǎng)污染物控制》新標準出臺以后，物化法處理垃圾滲濾液顯得尤為重要了。綜上所述，筆者認為今后物化法發(fā)展方向有以下幾個(gè)：         

⑴ 開(kāi)發(fā)針對垃圾滲濾液處理的性能優(yōu)良價(jià)格低廉的絮凝劑、脫色劑，提高混凝沉淀的去除效果。       

⑵  開(kāi)發(fā)高效廣譜的、沒(méi)有二次污染的物化處理工藝，在各物化工藝協(xié)同作用的機理和條件上深入研究。

⑶ 水力空化技術(shù)具有處理徹底、不許加藥和沒(méi)有二次污染的優(yōu)點(diǎn)，但是條件控制要求苛刻，今后應在水力空化理論和設備上優(yōu)化研究。                 

⑷  光催化氧化是水處理中新興的技術(shù)，應用在垃圾滲濾液處理上應有廣闊的前景，但是催化劑易中毒，針對這種狀況應深入研究，開(kāi)發(fā)高效的催化劑、催化劑載體和催化工藝。

⑸ 我國硅酸鹽礦物比較豐富，而硅酸鹽礦物又有良好的吸附性、離子交換性、催化活性等優(yōu)點(diǎn)�？赏ㄟ^(guò)硅酸鹽原礦、廢礦或加工副產(chǎn)品開(kāi)發(fā)新型高效的水處理材料應用在垃圾滲濾液處理中。（西安科技大學(xué)）