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垃圾滲濾液膜濾濃縮液處理技術

據統計，目前90%以上的垃圾滲濾液均采用MBR+NF/RO的處理工藝，該法在實現垃圾滲濾液有效處理的同時，會產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雜，污染物濃度更高，可生化性極差，對應的處理技術要求更高。對膜分離濃縮液的處理，目前報道的處理技術有回灌、蒸發及化學氧化法等，這些技術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，蒸發法處理成本高，化學氧化法處理效果不理想等。鐵炭微電解、微波等技術是近年來新開發的水處理技術，具有處理效果好、運行成本低及操作管理方便等優點，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-微波協同氧化組合工藝預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，以期為此類廢水處理技術的研究及工程應用提供技術支持。

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；工業微波爐購自青島邁克威微波應用技術有限公司。

 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，工業級，西安天順精細化工廠；H2SO4，分析純，廣州化學試劑廠；NaOH，分析純，天津市福晨化學試劑廠。

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： 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
 
鐵炭微電解反應裝置試驗參數：進水pH為3.0，鐵炭質量比為1∶1，氣水比為15∶1，反應時間為4 h，鐵屑粒徑約為0.8 mm，活性炭為柱狀顆粒，長約5～10 mm。氧化預反應試驗參數：進水pH為3.0，氧化劑K2FeO4質量濃度為2 g/L，反應時間為10 min。微波反應裝置試驗參數：微波功率為600 W，反應時間為10 min。

2 結果與分析
 
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、氧化預反應及微波反應后的出水COD分別為2 430、780、280 mg/L，各工藝環節對COD的去除率分別為25.2%、50.8%、15.4%，經組合工藝處理后膜濃縮液的COD去除率達到91.4%。首先，鐵炭微電解反應系統所具有的極強的氧化還原性，能夠有效改變部分難降解有機物的化學結構和特性，使之發生斷鏈、開環，使難降解有機物轉變成中間產物或小分子物質，并將部分小分子物質去除，曝氣的協同作用加速了反應的速率；然后，產生的中間產物及小分子物質在氧化劑的作用下得到進一步降解；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、氧化預反應及微波反應后的出水色度分別為800、200、40 倍，各工藝環節對色度的去除率分別為36.0%、48.0%及12.8%，經組合工藝處理后膜濃縮液的色度去除率達到96.8%。由于鐵炭微電解系統產生的自由基具有極強的氧化還原性，能夠使大分子難降解污染物的發色基團開環，分解成低分子的中間產物，再加上氧化劑及微波的協同作用，廢水的色度得到有效去除。

2.3 組合工藝對B/C的影響
 
試驗結果表明，經組合工藝處理后，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yangzhchao.com更多相關技術文檔。

3 結論
 
采用鐵炭微電解-微波協同氧化組合工藝預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，結果表明：

（1）對于鐵炭微電解系統，當膜濃縮液pH為3.0，鐵炭質量比為1∶1，氣水比為15∶1，反應時間為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并去除了部分易降解物質。

（2）對于氧化預反應系統，當進水pH為3.0，氧化劑質量濃度為2 g/L，反應時間為10 min時，COD、色度去除率分別為50.8%、48.0%，進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，當微波功率為600 W，反應時間為10 min時，COD、色度去除率分別為15.4%、12.8%，膜濃縮液中的COD和色度得到進一步去除。

（4）經組合工藝處理后，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，為后續的生化處理提供了有效保證。