生活垃圾焚烧厂渗滤液物化处理的工艺与机理研究

论文摘要

生活垃圾焚烧发电是近年来国内采用的垃圾处置方法之一，该法可有效地达到垃圾减量化、无害化、资源化的目的，在大城市中有广泛的应用前景，但也因此带来了新的二次污染问题，其中就包括焚烧厂的贮仓渗滤液。它的水质特性不同于填埋场渗滤液，且具有可生化性高、有机物浓度高、毒性大、难处理等特点，在经过生化处理后仍有难降解的有机物残留，难以使之达标排放。目前国内外在垃圾焚烧厂渗滤液处理方面的研究很少，为解决这个新的污染问题，本课题依托国家高新技术（863）计划——生活垃圾焚烧技术以及二次污染控制技术开发项目，以温州临江垃圾焚烧发电厂的垃圾渗滤液生化处理后出水为研究对象，采用混凝—电解（电解芬顿）的组合物化深度处理工艺，进行了污染物去除效果分析、工艺参数优化、有机物降解机理分析和动态模拟仿真系统建立等多方面的研究。 在工艺处理效果和参数优化方面，采用八种有代表性的聚合物、无机盐混凝剂和高分子助凝剂对渗滤液的UASB-SHARON出水进行混凝处理，发现混凝剂中的聚合氯化铝铁（PAFC）、硫酸铝（AS）和助凝剂中的阳离子聚丙烯酰胺（PAM）去除污染物效果较好，PAFC和AS组合的组合混凝剂可在有效提高混凝效果同时，降低处理加药费用。当水样COD值为1000mg／L左右，pH值为6时，同时投加500mg／L的AS和200mg／L的PAFC可以去除约40％COD、70％色度和80％浊度。论文同时详细研究了7种不同影响因素条件下，组合混凝剂去除COD、浊度和色度的影响规律，发现加药份数、pH值和进水COD值的影响较大，并以这三个影响因素为自变量，建立了组合混凝剂处理后COD出水值的三维数学模型，可方便应用于混凝处理效果的预测和分析。通过对混凝出水进行了吸附、微电解、电絮凝和电解的试验比较，发现电解法适宜焚烧厂渗滤液的深度处理。电解法处理的优化工艺参数为：电流密度15mA／cm2，初始pH值为4，极间距为5mm，极水比100cm2／L，电解时间1.5h；温度对于电解反应的影响不大，且呈无规律性；氯离子浓度越高则电解反应对有机物的去除越明显，渗滤液中自身的氯离子浓度很高，不需另外投加，此时COD的去除率可达45％，氨氮接近100％。电解芬顿法的适宜工艺参数为：电流密度20mA／cm2，初始pH值为4，极间距为5mm，极水比100cm2／L，氯化亚铁投加量300mg／L，电解时间1小时，此时COD的去除率为50％左右，氨氮100％。电解和电解芬顿处理过程中，有机物的降解符合拟三级反应动力学规律，其降解量随着电流密度和进水COD值的升高而升高，随着极间距的增加而降低，在初始pH值为4时反应速率最快；氨氮的降解符合拟零级反应动力学。进而论文以影响因子较大的电流密度、pH值、进水COD

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• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 中国的城市生活垃圾
• 1.2 垃圾渗滤液产生及其特点
• 1.2.1 垃圾渗滤液的产生
• 1.2.2 垃圾渗滤液的水质特征
• 1.2.3 垃圾渗滤液的主要污染物
• 1.2.4 垃圾渗滤液的污染问题
• 1.3 课题的研究背景、意义和内容
• 1.3.1 研究背景和意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 课题研究技术路线
• 1.4 垃圾渗滤液的物化处理技术发展
• 1.4.1 垃圾渗滤液的处理技术概况
• 1.4.2 垃圾渗滤液的物化处理
• 1.4.3 垃圾渗滤液物化处理技术的分析与讨论
• 第2章 试验方法与设备
• 2.1 试验对象
• 2.1.1 渗滤液原水水质分析
• 2.1.2 渗滤液生化后水质分析与处理对象
• 2.2 水质分析方法与设备
• 2.3 试验工艺方法与设备
• 第3章 垃圾焚烧厂渗滤液混凝过程研究
• 3.1 焚烧厂渗滤液 UASB—SHARON出水水质分析
• 3.2 单种混凝剂试验研究
• 3.2.1 单种混凝剂筛选
• 3.2.2 混凝剂投加量影响
• 3.2.3 pH值影响
• 3.2.4 搅拌速率影响
• 3.2.5 搅拌时间影响
• 3.2.6 有机物去除效果的二维数学模型建立
• 3.2.7 不同混凝剂投加量对电动性影响比较
• 3.3 组合混凝剂初步筛选
• 3.4 组合混凝剂试验研究
• 3.4.1 PAFC投加量影响
• 3.4.2 AS投加量影响
• 3.4.3 pH值影响
• 3.4.4 搅拌速率影响
• 3.4.5 搅拌时间影响
• 3.4.6 投加顺序影响
• 3.4.7 加药份数影响
• 3.4.8 进水COD影响
• 3.4.9 经济技术指标分析
• 3.4.10 有机物去除效果的三维数学模式建立
• 3.4.11 渗滤液pH值对电动性和有机物去除率影响
• 3.4.12 有机物的相对分子质量分布特征
• 3.4.13 凝胶色谱分析
• 3.4.14 混凝处理 GC-MS分析
• 3.4.15 透射电镜扫描及混凝机理分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 垃圾焚烧厂渗滤液电解处理试验研究
• 4.1 深度处理工艺筛选
• 4.1.1 吸附试验
• 4.1.2 微电解试验
• 4.1.3 电解试验
• 4.2 电解对有机物的处理研究
• 4.2.1 正交试验
• 4.2.2 电解时间影响及反应动力学分析
• 4.2.3 电流影响
• 4.2.4 初始pH值影响
• 4.2.5 进水 COD值影响
• 4.2.6 氯离子浓度影响
• 4.2.7 温度影响
• 4.2.8 极间距影响
• 4.2.9 极水比影响
• 4.2.10 动力学模型建立
• 4.3 电解过程中氨氮的降解规律研究
• 4.3.1 电解时间影响
• 4.3.2 电流密度影响
• 4.3.3 初始pH值影响
• 4.3.4 进水NH3-N浓度影响
• 4.3.5 极间距影响
• 4.3.6 反应动力学模型建立
• 4.3.7 含氮化合物的降解
• 4.4 有机物分子量分布特征分析
• 4.5 凝胶色谱分析
• 4.6 电极 XRD和 SEM分析
• 4.7 GC-MS分析
• 4.8 电解机理分析
• 4.9 本章小结
• 第5章 垃圾焚烧厂渗滤液电解芬顿试验研究
• 5.1 电解芬顿正交试验
• 5.2 电解芬顿法降解有机物的单因素影响
• 5.2.1 电解时间影响
• 5.2.2 电流密度影响
• 5.2.3 初始pH值影响
• 5.2.4 进水COD值影响
• 5.2.5 极间距影响
• 5.3 有机物降解动力学模型建立
• 5.4 电解芬顿反应中的氨氮降解研究
• 5.4.1 电解时间影响
• 5.4.2 电流密度影响
• 5.4.3 初始 pH值影响
• 3-N值影响'>5.4.4 进水NH₃-N值影响
• 5.4.5 极间距影响
• 5.4.6 氨氮降解反应动力学模型建立
• 5.5 有机物分子量分布特征分析
• 5.6 凝胶色谱分析
• 5.7 GC-MS分析
• 5.8 电解芬顿与电解处理效果比较
• 5.9 本章小结
• 第6章 动态模型仿真系统的建立
• 6.1 水处理模型仿真进展
• 6.2 动态模型仿真系统运行环境
• 6.2.1 软件运行环境
• 6.2.2 系统软件设计思想
• 6.2.3 软件运行所需资料
• 6.2.4 系统功能简介
• 6.2.5 模型软件结构与功能
• 6.3 软件界面与仿真功能
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.1.1 混凝处理
• 7.1.2 电解深度处理
• 7.1.3 电解芬顿深度处理
• 7.1.4 组合工艺动态仿真系统
• 7.2 建议
• 结语及致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文