无机矿物材料对垃圾渗滤液一级强化预处理协同效应的影响

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生活垃圾焚烧这种资源化、无害化处理垃圾的方式在中国的应用越来越广泛。但中国城市生活垃圾的高含水量(50~60%)使焚烧发电厂通常将垃圾在储存坑中发酵6~10天来提高垃圾的热值,同时废物的自然脱水会产生大量的渗滤液。因此针对焚烧发电厂渗滤液的有效处理就成为了备受关注的社会问题。目前焚烧发电厂通常采用双膜法(NF/RO)、膜生物反应器(MBR)和多效蒸发来处理渗滤液。但由于渗滤液中有机物含量高、堵塞管道,需要不断地清洗,导致处理成本过高。因此采用处理效率高、技术成熟稳定、成本低廉的“絮凝+活性污泥法”工艺是渗滤液处理技术的发展方向。投加传统的絮凝剂处理渗滤液具有沉降速度慢、静置时间长、絮体松散、上清液体积少、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)去除率低的缺点。序批式活性污泥法(SBR)作为一种成熟的生物处理工艺被广泛的应用于生物脱氮、降解有机物。但由于渗滤液盐度高,传统污水处理厂的活性污泥不能适应这么高的盐度导致脱水而失去生物活性。所以如何使絮凝预处理在较短的时间内完成絮凝沉淀、实现高效的固液分离,渗滤液上清液在高盐度条件下用SBR工艺有效的去除COD、脱氮就成了“絮凝+SBR”工艺亟待解决的问题。由于无机矿物材料膨润土(PRT)具有较大的质量力和较好的吸附效果,本文将PRT作为一种胶体引入絮凝过程中,聚合氯化铝(PAC)在水解过程中形成带正电荷的氢氧化物,通过电中和、网捕、吸附渗滤液中的污染物,同时阳离子聚丙烯酰胺(C-PAM)的吸附架桥作用使小絮体聚合成较大的絮体快速沉降下来,通过PRT、PAC、C-PAM的协同效应实现了一级强化絮凝预处理。同时将高耐盐活性污泥接种至SBR反应器构建“絮凝一级强化预处理+高耐盐活性污泥SBR”工艺来处理渗滤液。通过使用传统的絮凝剂聚合氯化铝(PAC)、阳离子聚丙烯酰胺(C-PAM)对渗滤液进行絮凝实验可知,絮凝后会出现絮体上浮、无法固液分离的缺点。而在PRT、PAC、C-PAM最佳投加量为8 g/L、32m L/L和20m L/L时,上清液的COD、浊度、SS、TP和NH3-N分别为5941 mg/L、10.6 NTU、50 mg/L、1.76 mg/L和279.6 mg/L,去除率分别为72.3%、97.6%、93.8%、97.5%和18.4%;絮凝沉降在短短的1 min时即可达到7.2%的絮体体积比;由于静置时间的缩短,大大减少了絮体中有机污染物的释放。通过GC-MS的定性定量分析,絮凝可将90%以上的甲苯等挥发性有机物去除,己酸、庚酸、辛酸的去除率分别达到了42.1%、29.5%、28.5%,这与72.3%的COD去除率是基本一致的。同时絮凝后上清液中的重金属Mn、Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Cr、Hg、Mg和Fe分别降低到0.342、0.032、0.421、0.061、0.053、0.410、0.036、0.002、9.797和12.197mg/L,其去除率分别为42.1%、91.8%、91.2%、20.8%、28.4%、30.7%、33.3%、66.7%、7.36和46.1%,大大减少了重金属对后续生化处理的影响。通过对接种的高耐盐活性污泥进行测序分析可知,脱氟菌属(Defluviicoccus)、放线菌属(Actinomarinales)、盐弧菌属(Vibrio)、毛球菌属(Trichococcus)、陶厄化菌属(Thauera)、β-变形菌属(Betaproteobacteria)、特吕珀菌属(Truepera)具有很强的生物脱氮除磷的能力。在SBR反应器中盐度为12.2、C:N:P控制在100:5:1左右时,出水的COD、NH3-N浓度降低至561 mg/L、1 mg/L,COD、NH3-N、TN的去除率分别为90.7%、99.6%、25.7%。与传统活性污泥相比,高耐盐活性污泥具有缩短驯化培养时间,高氨氮去除率的优点。综上所述,本实验采用的“絮凝一级强化预处理+高耐盐活性污泥SBR”工艺可以为处理焚烧发电厂渗滤液提供有力的科学理论依据。
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