衛(wèi)生填埋作為一種垃圾最終處置手段具有處理量大、工藝成熟、處理費用低等優(yōu)勢,是大部分城鎮(zhèn)生活垃圾處理的主要方法。然而,填埋中所產(chǎn)生的垃圾滲濾液會帶來嚴重的環(huán)境污染。由于滲濾液水質(zhì)水量不穩(wěn)定、成分復雜、有機物含量高,開發(fā)一種高效、經(jīng)濟、靈活的滲濾液處理方法,已經(jīng)成為亟待解決的問題之一。長期以來,滲濾液特性及處理研究主要從工程可行性角度出發(fā),采用COD、BOD5等宏觀指標對滲濾液水質(zhì)進行表征和污染控制,而微觀特性認識的不足,在一定程度上限制了滲濾液環(huán)境危害性的表達。本研究以典型生活垃圾填埋場滲濾液為研究對象,采用生化-物化組合工藝,在工藝優(yōu)化的基礎上考察了滲濾液污染物去除效率及其溶解性有機物(dissolved organic matter, DOM)的降解特性,并根據(jù)親疏水性的差異將滲濾液DOM分成不同組分,考察其在處理過程中的降解差異。 采用以“ASBR—SBR—ACF—GAC”為流程的生化-物化組合工藝處理垃圾滲濾液,在各單元條件優(yōu)化的基礎上分析其對滲濾液各主要污染物的處理效果。試驗結(jié)果表明ASBR在反應周期為48 h,容積負荷為3.25~4.75 g COD/(L·d)時,COD和TOC去除率分別穩(wěn)定在80.1%~84.4%和77.1%~83.9%范圍內(nèi)。SBR工藝以缺氧與好氧交替的方式運行,在反應周期為24 h、容積負荷為1.12 g COD/L·d、污泥濃度MLSS為5575 mg/L時,COD和NH4+-N去除率分別維持在70%和83%以上。ACF法在反應pH值為3,反應時間1.5 h,鐵投加量50 g/L,鐵碳比3.5,絮凝pH為8.5時處理SBR出水,COD、TOC去除率分別可達64.8%和71.6%�；钚蕴客都恿繛�5 g/L,吸附時間為1.5 h時,COD、TOC、NH4+-N去除率分別為64.6%、69.3%和31.8%。采用組合工藝全流程穩(wěn)定運行中,滲濾液中主要污染物COD、TOC和NH4+-N的去除率分別可達99.2%,99.4%和90.3%以上,有效改善了出水水質(zhì)。而在新標準下適用性的提高主要體現(xiàn)在對有機物和氮素污染物處理的優(yōu)化上。 垃圾滲濾液有機物以DOM為主要部分,組合工藝處理后DOM去除率可達99%以上,各組分去除率在99.48%~99.73%范圍內(nèi),出水DOC維持在35 mg/L以下,有機構(gòu)成中以親水性有機物為主。芳香性指標SUVA254在處理中表現(xiàn)為生物處理后的增長和物化處理后的明顯降低。羧酸類、脂肪族碳氫化合物和氨基化合物在生物處理階段有顯著的去除,但腐殖質(zhì)類熒光物質(zhì)的累積效果強烈,ASBR和SBR出水DOM中以富里酸類熒光為主;物化處理階段則對滲濾液中脂肪族和芳香族有機物有較強的破壞和降解作用,腐殖質(zhì)類物質(zhì)去除明顯。組合工藝處理出水DOM累計熒光強度ФT,n遵循生物處理段后的增長和物化處理段后的遞減規(guī)律。 DOM各單一組分在處理中降解特性不盡相同。厭氧條件下HPI去除優(yōu)勢明顯,但其相應SUVA254值最大增幅可達450%。SBR處理中各組分降解表現(xiàn)為反應初期疏水性和過渡親水性組分比例的提高和親水性組分比例的降低。生化處理對于色氨酸類熒光物質(zhì)較為有效而腐殖質(zhì)類熒光物質(zhì)去除較難,出水中以富里酸類熒光ФIII,n增長最為顯著。在吸附、混凝、氧化的共同作用下,ACF反應表現(xiàn)出對疏水性有機物的高效降解,其降解程度明顯高于單一吸附和混凝處理的效果疊加。ACF中吸附、混凝對疏水性和過渡親水性熒光物質(zhì)有較好的處理效果,氧氣的通入能明顯提高親水性組分中熒光物質(zhì)的降解程度。各組分單獨吸附處理時有機物DOC及UV254的去除率變化上存在HPO TPI HPI的規(guī)律,但均明顯小于相同條件下DOM的去除率。吸附過程中短時間內(nèi)芳香性蛋白類熒光的去除優(yōu)勢更為顯著。 研究中各處理單元對不同組分有機物的降解特性及光譜特征變化從新的角度加強了對滲濾液及其處理過程的了解,為指導滲濾液處理工藝的選擇,合理、經(jīng)濟、有效的處理垃圾滲濾液提供了理論基礎。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2011
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要縮略語表
第1章 緒論
    1.1 垃圾滲濾液的來源
    1.2 垃圾滲濾液成分和性質(zhì)
        1.2.1 垃圾滲濾液組成
        1.2.2 垃圾滲濾液的水質(zhì)特性
    1.3 垃圾滲濾液中溶解性有機物組成及特性
        1.3.1 垃圾滲濾液DOM 概述
        1.3.2 垃圾滲濾液DOM 組分分級
        1.3.3 垃圾滲濾液DOM 特性表征
    1.4 垃圾滲濾液處理技術(shù)及溶解性有機物去除研究現(xiàn)狀
        1.4.1 生物處理
        1.4.2 物化處理
        1.4.3 土地處理
        1.4.4 組合工藝處理
    1.5 課題研究內(nèi)容及意義
        1.5.1 研究的目的和意義
        1.5.2 研究的主要內(nèi)容
第2章 試驗裝置與方法
    2.1 試驗用水
    2.2 各單元及組合工藝裝置與試驗方法
        2.2.1 厭氧ASBR 處理裝置及材料
        2.2.2 好氧SBR 處理裝置及材料
        2.2.3 曝氣腐蝕電池-Fenton 試驗
        2.2.4 吸附試驗
        2.2.5 組合工藝處理垃圾滲濾液
    2.3 試驗分析方法
        2.3.1 DOM 組分分級
        2.3.2 水質(zhì)檢測及分析計算
第3章 垃圾滲濾液主要污染物處理效果
    3.1 引言
    3.2 垃圾滲濾液處理組合工藝選擇
    3.3 厭氧ASBR 法處理垃圾滲濾液
        3.3.1 ASBR 反應器的啟動
        3.3.2 ASBR 反應器運行參數(shù)優(yōu)化
        3.3.3 ASBR 反應器的運行特性
    3.4 好氧SBR 法處理垃圾滲濾液
        3.4.1 反應器啟動及參數(shù)優(yōu)化
        3.4.2 反應器周期運行變化
    3.5 曝氣腐蝕電池-Fenton 法處理垃圾滲濾液
        3.5.1 單因子優(yōu)化反應條件
        3.5.2 正交試驗
    3.6 活性炭吸附處理垃圾滲濾液
        3.6.1 吸附劑投量的影響
        3.6.2 吸附反應時間的影響
    3.7 垃圾滲濾液在組合工藝全流程中處理效果
    3.8 本章小結(jié)
第4章 垃圾滲濾液DOM 處理效果及變化規(guī)律
    4.1 引言
    4.2 垃圾滲濾液DOM 去除效果
    4.3 垃圾滲濾液DOM 有機構(gòu)成變化
    4.4 垃圾滲濾液DOM 分子光譜特性
        4.4.1 紫外光譜特性
        4.4.2 熒光光譜特性
    4.5 垃圾滲濾液DOM 降解過程動態(tài)變化
        4.5.1 DOM 在ASBR 處理單元中特性變化
        4.5.2 DOM 在SBR 處理單元中特性變化
        4.5.3 DOM 在ACF 處理單元中特性變化
        4.5.4 DOM 在GAC 處理單元中特性變化
    4.6 本章小結(jié)
第5章 垃圾滲濾液DOM 組分降解規(guī)律
    5.1 引言
    5.2 厭氧處理下單一DOM 組分降解特性
        5.2.1 疏水性有機酸(HPO-A) 降解特性
        5.2.2 過渡親水性有機酸(TPI-A) 降解特性
        5.2.3 疏水性中性有機物(HPO-N) 降解特性
        5.2.4 過渡親水性中性有機物(TPI-N) 降解特性
        5.2.5 親水性有機物(HPI) 降解特性
    5.3 好氧處理中DOM 組分降解特性
    5.4 物化處理中DOM 各組分降解特性
        5.4.1 各組分含量變化
        5.4.2 各組分芳香性變化
        5.4.3 各組分有機結(jié)構(gòu)變化
        5.4.4 各組分熒光特性
    5.5 吸附過程中DOM 組分降解特性
        5.5.1 疏水性有機酸(HPO-A) 吸附特性
        5.5.2 過渡親水性有機酸(TPI-A) 吸附特性
        5.5.3 疏水性中性有機物(HPO-N) 吸附特性
        5.5.4 過渡親水性中性有機物(TPI-N) 吸附特性
        5.5.5 親水性有機物(HPI) 吸附特性
    5.6 組合工藝處理中DOM 組分光譜特性
        5.6.1 組分紫外光譜特征
        5.6.2 組分紅外光譜特性
        5.6.3 組分熒光光譜特性
    5.7 典型工藝下滲濾液DOM 及其組分降解規(guī)律初探
        5.7.1 厭氧處理中DOM 及其組分降解規(guī)律及相互關系
        5.7.2 好氧處理中DOM 及其組分間降解相互關系
        5.7.3 吸附過程中DOM 及其組分吸附特性及相互關系
    5.8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
致謝
個人簡歷

【參考文獻】

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本文編號：2840040