城市生活垃圾填埋过程中产生的垃圾渗滤液因成分复杂、氮磷含量高、处理难度大而备受关注。目前对渗滤液的处理主要采用各种生物处理单元的组合工艺,但处理后的渗滤液尾水中 CODCr和氮磷等浓度仍很高,如若处理不善,不仅会对周围的土壤和地下水造成污染,还会造成水体的富营养化,进而危害人类健康〔6〕。虽然用膜分离、高级氧化、活性炭吸附等技术处理有较好的处理效果,但是存在成本高、膜堵塞、工艺复杂、吸附剂再生困难、引发二次污染等问题。 水滑石(HT)也称作层状双氢氧化物或阴离子黏土,经焙烧改性后得到的改性水滑石(MHT),在水溶液中可重新恢复为HT的层状结构,同时达到去除污染物的目的,具有成本低、比表面积大、易再生、吸附能力强等优点,在水处理方面已得到广泛应用,而在实际垃圾渗滤液生化尾水的处理中鲜有报道。黄山市生活垃圾填埋场的渗滤液经处理后最终流入新安江,生物处理后的尾水中仍含有较高的氮和磷,给新安江营养盐的净化带来一定影响。笔者以黄山市生活垃圾填埋场渗滤液Ⅰ期生物处理尾水为研究对象,选用经焙烧处理后的改性水滑石为吸附剂,考察其用于处理垃圾渗滤液生化尾水中TN、NH4+-N、CODCr及TP的可行性及其产物的再生性能,为垃圾渗滤液生化尾水的处理提供技术参考的同时,对于减轻新安江营养盐的输入负荷具有重要的意义。 1 材料与方法 1.2 吸附实验 1.3 再生实验 2 结果与讨论
由图 1可知,TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率随着MHT投加量的增加而逐渐升高,当MHT投加质量增加至0.6 g时,MHT的利用率达到最高,而投加质量大于0.6 g时去除率增幅不明显,因此,后续实验中MHT的投加质量浓度均选为6 g/L。 2.2 振荡时间对去除率的影响
由图 2可以看出,去除率均随着时间的延长而增加,60 min后增速趋于平缓。MHT对TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率最高分别为59.09%、49.20%、45.00%、85.38%。去除50%的TN和45%的NH4+-N所需时间分别为40、60 min,去除40%的CODCr需要60 min,去除80%的TP所需的时间为20 min,总磷初始质量浓度为5.5 mg/L的生化尾水在经过快速吸附后即可达到《生活垃圾填埋场控制标准》(GB 16889—2008)的排放标准。快速吸附的过程可有效地缩短MHT实际应用时的水力接触时间,有助于减少反应池体容积,降低投资。采用准二级动力学模型对实验数据进行线性拟合可知,准二级动力学模型可以很好地表征MHT的吸附过程,吸附速率常数的大小顺序为TP>NH4+-N>TN>CODCr,且初始吸附速率均大于0.53 mg/(g·min)。回归分析表明线性回归极显著,显著性概率均小于0.05。 2.3 振荡时间对去除率的影响
由图 3可知,随着振荡速度的提高,TN、NH4+-N、CODCr、TP的去除率先升高,当振荡速度达到150 r/min之后,各去除率略有减少,但整体变化不大。 2.4 pH对去除率的影响 2.5 再生效果
由图 5可以看出,焙烧后的吸附率和解吸后的吸附率均随着再生次数的增加而减小,焙烧再生法的效果明显优于解析法,再生4次的样品对TN的吸附率分别为45.90%、37.20%,之后去除率降幅较大。一方面,经过多次高温焙烧后,再生产物在结构重建过程中的结晶程度大大降低,降低了再生产物的吸附能力。另一方面,MHT吸附污染物后样品的憎水性增强,解析率减小直接导致了再吸附率的降低。焙烧再生法可明显提高吸附剂的使用率,实现吸附剂再生的同时减少了二次污染。 2.6 动态吸附试验
由图 6可以看出,随着时间的延长,4种污染物的去除率逐渐增加至吸附平衡,且达到最大值所需时间不同,其大小顺序为CODCr>TN>NH4+-N>TP,TN、NH4+-N、CODCr、TP的最高去除率分别为、52.07%、41.21%、42.10%、82.00%。120 min以后去除率迅速下降,最佳吸附时间为40~90 min。 3 结论 (2)吸附产物分别经焙烧法和解吸法再生4 次后,再生样品对TN的去除率分别为45.90%、37.20%,焙烧再生法明显优于解吸再生法,表现出了良好的再生利用性能。 (3)本实验条件下,改性水滑石处理垃圾渗滤液生化尾水具有较好的处理效果,尤其是氮和磷的去除,减少了新安江氮磷营养盐的输入,在渗滤液深度处理方面有一定的参考价值,其工程化应用的条件仍需进一步探索。 |