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二氧化氯深度处理垃圾渗滤液研究

二氧化氯是一种优良的强氧化剂,由于其在杀菌消毒、防腐除臭、保鲜及环境污染处理等方面⋯的独特功能而受到国内外的广泛关注。二氧化氯消毒具有独特的优越性表现为:(1)几乎不形成三氯甲烷旧1;(2)适用于一切需要消毒灭菌的场合,适应于较宽的pH值范围;(3)具有一定的除臭去昧的作用;(4)氧化能力强,是氯气的5倍;(5)对一般细菌有杀灭作用外,对芽孢、病毒、藻类、铁细菌、硫酸盐还原菌和真菌等均具有很好的杀灭作用,不产生抗药性和致癌物一一1。20世纪80年代中期,美国农业部和美国环保局确认二氧化氯可作为食品消毒剂和饮水杀菌剂;同时美国粮食与药物管理局又指定其作为食品加工设备的消毒剂首选产品。目前,越来越多的欧洲等发达国家已把二氧化氯用作饮用水的消毒剂,并对二氧化氯在医疗卫生、水产品加工、蔬果保鲜及环境污水处理等方面进行广泛的应用研究。
垃圾渗滤液一直以来都是污水处理中的一个难题,属高浓度难降解有机废水,常规的生化处理虽然可以取得一定的处理效果,但生化处理后出水依然含有一些难降解有机物¨1,特别是大肠杆菌类指标难以通过生物处理方法达标№。,需要对其进行深度处理。目前。针对垃圾渗滤液的主要深度处理方法有活性炭吸附"】、反渗透一J、光氧化∽1、催化电解氧化¨0|、化学混凝¨11和化学氧化¨引等多种方法。但大部分深度处理方法主要是针对难降解有机物的去除,对渗滤液中细菌、大肠杆菌等生物毒性的消毒去
除很少兼顾。二氧化氯作为一种强氧化剂和消毒剂弥补了这一方面的缺陷。本试验利用二氧化氯的消毒和氧化特性对垃圾渗滤液进行深度处理,初步探讨了二氧化氯对渗滤液的处理效果。
1材料与方法
1.1处理水样的采集
水样来自广州某老龄垃圾填埋场渗滤液经生物处理后的废水,水样COD浓度在400—500 mg/L,氨氮浓度在20 mg/L以下,Ss约为30 mg/L。经生物处理后的渗滤液水样呈桔红色,色度为200倍。
水中存在一定的有毒物质和病菌,细菌菌落种数高达20 000个/mL,大肠杆菌种数达到20个/100 mL,因而进行深度处理是非常有必要的。
1.2二氧化氯发生器的结构组成
二氧化氯本身易挥发、分解、爆炸,一般采用现配现用,二氧化氯的不同制备方法可能导致不同发生器的选择¨n”1。目前国内的二氧化氯的制备主要是通过化学法来生产。本试验所用发生器采用化学法负压曝气工艺,以氯酸钠和盐酸为原料制备二
氧化氯和氯气的混合消毒液,其杀菌能力远高于氯气,在水中也不产生致癌物质三氯甲烷,并且能自动处理残液,无二次污染。

 

整个二氧化氯发生系统由原料投加系统、收集
系统、发生系统、加温系统、保护系统及抽取系统组成。氯酸钠水溶液和盐酸通过原料投加系统输送到收集系统中,在一定的温度下,在发生系统中反应产生二氧化氯与氯气的混合气体,最后由抽取系统产生二氧化氯混合液用于处理废水。
1.3试验方法
试验内容主要包括二氧化氯深度处理渗滤液的氧化性能和消毒性能研究。
1.3.1 二氧化氯处理渗滤液的氧化性能研究
生物处理后的垃圾渗滤液水样中采8个400 mL的水样,依次加入二氧化氯溶液0、5、10、20、30、40、50和60 mL,同时用碘量法测定所制备的二氧化氯的浓度,在反应90 min后,分别测定处理水样的COD及氨氮,确定不同浓度的二氧化氯的氧化
性能。通过相关文献表明¨6’川,二氧化氯处理废水的反应时间一般控制在1 h内,本试验为了使二氧化氯有充分时间接触氧化废水中的有机物,采用90 min的接触时间来研究不同浓度二氧化氯处理垃圾渗滤液的氧化性能。
根据不同二氧化氯投加量的处理试验结果进行二氧化氯的最佳反应时间试验,取8个400 mL水样,相应地都加入25 mL新配置的二氧化氯溶液,在0、10、30、50、60、70、90和120 min后分别取样测定COD值,确定二氧化氯在不同处理时间上的氧化性
能区别。
1.3.2二氧化氯处理渗滤液的消毒性能研究生物处理后的垃圾渗滤液水样中采5个
400 mL水样,依次加入不同浓度的二氧化氯溶液,消毒2 h后测定其细菌菌落数和大肠杆菌数,研究分析其消毒性能。
1.4分析测试项目及方法
整个试验过程需要测试的项目主要包括有效氯浓度、COD、氨氮及细菌分析等。
余氯:碘量法(CIO:浓度按有效氯来计算);
COD:重铬酸钾法(蒸馏回流);
氨氮:蒸馏回流预处理一盐酸滴定法;
SS:石棉坩埚法;
色度:稀释倍数法;
细菌菌落数:平板培养计数法;
大肠杆菌群数:乳糖胆盐发酵培养法。
2结果与讨论
2.1 COD和氨氮去除效果
2.1.1 二氧化氯浓度对水样的去除效果研究
根据生化处理后的垃圾渗滤液多次采样分析结果,投加不同浓度的二氧化氯对垃圾渗滤液的深度处理效果如表l所示。由表l可知,在固定反应时间1.5 h的情况下,随着水样中二氧化氯投加量的不断增加,二氧化氯的浓度相应地得到增加,COD
和氨氮的去除率相应提高。

 

在固定反应时间1.5 h的情况下,二氧化氯投加浓度从0增加到274 mg/L,COD浓度相应地从446 mg/L降到151 mg/L,其最高去除率达到66%。这说明二氧化氯能较好地降解渗滤液中的有机物,从而降低COD的浓度。当所加二氧化氯的浓度超
过191 mg/L后,COD去除率的增加明显变得缓慢起来。这说明对于COD初始浓度为450 mg/L左右的渗滤液,二氧化氯的投加浓度保持在190 mg/L左右可发挥较好的氧化作用。针对于本试验中的垃圾渗滤液来说,当所加二氧化氯的浓度超过100 mg/L以后,处理后的水中COD浓度仅为266 mg/L,已达到同类废水的国家二级排放标准。
在同等条件下氨氮的处理情况可以看出,二氧化氯混合液对氨氮去除效果比较有限。在投加约270 mg/L浓度二氧化氯时,氨氮去除率可达约20%,最终处理水中氨氮浓度约为6.5 mg/L,达到同类废水的国家二级排放标准。针对氨氮去除率不高的主要原因之一是因为二氧化氯基本上不与氨氮反应,而其中混合的少量氯气与氨氮反应导致氨氮浓度有轻微的变化,另一原因是初始水样中氨氮的浓度已很低,导致去除效果不明显。
2.1.2处理时间的影响效果
通过表l结果,为了使垃圾渗滤液达到同类废水国家二级排放标准,采集浓度为100 mg/L的二氧化氯进行不同处理时间效果试验,其结果如表2所示。由表2可知,在反应时间从0到120 min的过程中,COD的浓度从约450 mg/L降低到约262 mg/L,可见反应时间越长,导致二氧化氯对渗滤液中有机物的氧化程度也越深。从表2中可进一步看出,要使二氧化氯的氧化能力充分起作用,至少应让其反应30 rain以上,一般保持到反应50 rain更佳。当反应超过50 rain后,由于二氧化氯已被充分
反应,这时COD去除率已达到最佳的去除效果,随着时间的进一步迁移,COD的去除率则不再有大的变动,可见当投加100 mg/L的二氧化氯时,反应时间50 rain为佳,此时对于该浓度的二氧化氯的氧化能力达到最强。

 

由表2可知,为使渗滤液出水达到国家同类废水的二级排放标准,二氧化氯的投加浓度一般在100 mg/L左右,反应时间在50 min为佳。但是,二氧化氯投加量并不是越多越好,一方面,这样会增加处理费用,另一方面,由于二氧化氯溶于水后呈酸
性,投加的量过多时,会导致水质变酸。如果反应时间过长,二氧化氯虽然得到了充分利用,但后期由于已充分反应,处理效果不明显,从而会增大处理水池的容积,使处理费用增加。所以确定适当的投加量和处理时间是非常必要的。
2.2杀菌消毒及其脱色效果研究
二氧化氯具有很强的杀菌效果。从表3中可以看出,对于COD初始浓度在450 mg/L的渗滤液,加入25 mg/L的二氧化氯时就可以杀灭水样中的大肠杆菌,而加入约90 mg/L的二氧化氯时,就可以杀灭水样中几乎所有的细菌。实际上,二氧化氯在广泛
的pH值范围内,对细菌、病菌、芽孢、真菌、藻类、铁细菌和硫酸盐还原菌等都有很强的杀灭作用,杀菌效果是氯气的2.5—2.6倍¨“,而且持续时间长,温度越高,其效率也越快。二氧化氯由于能通过快速抑制生物蛋白的合成来破坏微生物,因此消毒杀菌

 

速度快,消毒效力持久,所以能保持长时间的灭菌效果。
二氧化氯对有机铁、锰和硫的氧化作用也可用来脱色除臭,其残留生成物不和NH;、氨基化合物反应,也不生成氯酚。从本实验中证实了二氧化氯的脱色效果很强,对于相同条件下的渗滤液,在加入浓度为25 mg/L的二氧化氯处理后出水色度达到
20倍以下,处理水样中加入的二氧化氯浓度越高,则脱色效果越好,色度越低,水质也越清。可见二氧化氯具有较好的脱色效果,一般二氧化氯处理后的出水都比较的清澈透明,可直接排放。
3 结论
(1)二氧化氯对垃圾填埋渗滤液中有机物有较好的氧化去除效果。COD初始浓度为450 mg/L左右的渗滤液,二氧化氯的投加浓度一般在100 mg/L左右,反应时间在50 rain为佳,此时处理水样可达到同类废水的国家二级排放标准,此后,COD去除
率的增加明显缓慢。
(2)二氧化氯对垃圾填埋渗滤液有较强的杀菌效果。在生物处理后的渗滤液水样中,当加入约25 mg/L的二氧化氯时就可以杀灭水样中的大肠杆菌,加入约90 mg/L的二氧化氯时,可以杀灭水样中几乎所有的细菌。
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