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针对填埋场渗滤液污染物浓度高、毒性大、生物降解性差及难达排放要求等问题,比较分析多种物化及生化工艺,选取适合重庆长生桥垃圾填埋场渗滤液水质的组合工艺--吹脱-Fenton-SBR-混凝,探讨该组合工艺对渗滤液的去除效果,重点考察组合工艺中主要工艺段Fenton和SBR对渗滤液及其溶解性有机物(DOM)的去除效果及机理,同时对整个组合工艺各处理单元去除渗滤液及其DOM特性进行了分析。
试验对填埋场渗滤液常规水质指标及其季节性差异进行分析,重点研究渗滤液DOM的组成成分及季节性差异；并运用超滤膜法分析DOM及其组份的分子量分布,同时进行了元素特性分析。结果发现,试验用渗滤液水质与文献报道的5-10年填埋龄渗滤液水质相似,具有相对较低的COD和VFA浓度,较高的氨氦浓度和pH值,较差的可生化性；冬季,渗滤液水质好于其他季节,但BOD5/COD值最小,仅为0.09,夏季渗滤液各污染物指标均最高,同时BOD5/COD值也较高,为0.37；渗滤液DOM含量较高,其COD浓度为总COD浓度的78.4％,DOM三组份HA、FA和HyI分别占DOM总量的10.4％、41.8％和48.4％,并且春夏秋冬四季中,三组份占总DOM的比例均呈现HA＜FA＜HyI的趋势；DOM中以分子量＜2kDa和＞100kDa的有机物为主,该两区间DOM占总DOM的75％以上,同时,DOM三组份平均分子量大小呈现出HA＞FA＞HyI的趋势:通过元素分析发现,HyI中含有较多脂肪族官能团物质,HA和FA含有较多的芳环结构有机物。
在渗滤液组合处理工艺筛选试验中,对比分析氨吹脱和磷酸铵镁沉淀法去除渗滤液氨氦的效果,确定吹脱法为渗滤液氨氮的去除工艺。当pH值为11、曝气量为40L/min以及吹脱时间为13h时,吹脱对渗滤液原液氨氮去除率可达90％以上；由于Fenton试剂反应同时具有氧化反应和絮凝反应的特性,同时试验证明Fenton试剂对渗滤液原液COD的去除效果优于混凝,因而确定Fenton试剂反应放置在吹脱工艺之后,以提高渗滤液可生化性；在分析了生物处理工艺--SBR处理渗滤液的实用性和可行性后,确定SBR工艺为渗滤液组合处理工艺的生物处理单元；最终确定填埋场渗滤液组合处理工艺为:吹脱-Fenton-SBR-混凝。
在Fenton处理渗滤液及其DOM特性研究中,考察了反应时间、Ph值、Fe2+摩尔投加量与H2O2/Fe2+摩尔比对Fenton试剂反应去除渗滤液DOM的影响,确定Fenton试剂反应最佳条件为搅拌时间20min,pH值为4,Fe2+投加量为0.08mol/L以及H2O2/Fe2+摩尔比为10。经过反应,出水渗滤液COD平均浓度得到有效降低,为1320mg/L,并且BOD5/COD值由原来的0.2提高为0.56.其次,试验发现Fenton试剂氧化作用对COD去除率贡献大于絮凝作用,达到50％以上,并且,氧化作用对有机物的去除率随pH值和Fe2+摩尔投加量的增加而减弱,随着H202/Fe2+摩尔比的增加而增强,絮凝作用对有机物的去除率随着pH值和Fe2+摩尔投加量的增加而加强,随着H2O2/Fe2+(摩尔比)的增加而减弱。Fenton试剂对渗滤液DOM的COD和DOC去除率均在50％以上,对UV254的去除率达到84.5％；同时发现,Fenton试剂反应对DOM组份HA、FA各分子量分布区间有机物去除效果较好,对HyI去除能力较差；经Fenton试剂后,渗滤液DOM组份构成发生变化,反应前以组份HA和FA为主,反应后则以FA和HyI为主,且Fenton试剂反应对渗滤液DOM三组份去除能力总体上呈现HA＞FA＞HyI的趋势。
在SBR处理渗滤液及其DOM特性研究中,考察了曝气时间和溶解氧浓度对SBR工艺处理渗滤液DOM的影响,确定SBR工艺反应条件为:反应周期12h,污泥浓度4000～5000mg/L之间,HRT4d,SRT为15～20d,经过反应,SBR工艺对渗滤液COD去除率为61.2％。其次,SBR工艺对渗滤液DOM的COD、DOC及UV254去除率分别为57.2％、41.8％以及54.1％,尤其对分子量＜2kDa区间的DOM去除率达到71.1％。在活性污泥去除渗滤液DOM机理试验中发现,单级活性污泥对商业腐植酸C-HA的去除率为67％～84％,两级活性污泥中第一级活性污泥系统吸附去除C-HA的效果优于第二级；并且,C-HA通过污泥吸附方式进入泥相,并以剩余污泥方式从系统排出；在活性污泥吸附渗滤液DOM组份HA试验中,发现吸附作用主要发生在3h以前,且HA吸附去除效率随污泥浓度的增加而增大,对C-HA、渗滤液DOM及其组份的去除效能为:商业HA＞HA＞DOM＞FA＞HyI。
组合工艺吹脱-Fenton-SBR-混凝对渗滤液的处理效果较好,其COD、BOD5和氨氮平均总去除率分别为93.0％、87.8％和98.0％,组合工艺对DOM的COD去除率达到91.9％,但出水中DOM含量所占比例较大。各工艺单元对不同分子量区间污染物处理能力不同:吹脱主要去除＞100kDa分子量区间的污染物,其COD去除率达到74.6％；Fenton试剂反应对＞4kDa区间的COD去除率均在70％以上,SBR工艺对4～2kDa及＞2kDa分子量区间的COD去除率分别为84.8％和55.5％,混凝工艺也能有效去除＞4kDa的大分子量有机物。同时,组合工艺对DOM组份HA和FA的去除率优于HyI,三组份去除率分别为97.1％、95.8％和71.1％；经组合工艺处理,渗滤液DOM三组份HA、FA和HyI在紫外光吸收波长范围内的吸收强度均得到降低,同时发生吸收峰蓝移现象；通过特殊吸光度值分析发现,工艺出水腐殖化程度较高,分子结构变得相对简单；另外,渗滤液各工艺单元出水三维荧光光谱图中,荧光物质类型减少,荧光强度显著降低。
为进一步提高组合工艺的处理效果,满足最新渗滤液排放标准,建议深度处理工艺采用能有效去除渗滤液小分子量物质的纳滤技术；同时,为渗滤液处理工艺的有效选择、优化及有效保障深度处理的稳定高效运行提供理论依据,应更加深入研究提高渗滤液DOM有效去除的方法与机理。