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微电解工艺在垃圾渗滤液处理中的应用

城市垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排放，会造成严重的环境污染。以保护环境为目的，对渗滤液进行处理是必不可少的。分析了渗滤液的水质特点，结合本公司的工程实例，阐述该微电解工艺解决上述问题的可行性及实际应用，并进一步指出需要完善之处。

填埋作为一种城市固体废弃物（垃圾）处理方式已被国内外广泛应用，在我国目前有90%左右的城市固体废弃物是用填埋法处理的[1]。随近年来,我国兴建了一批垃圾填埋场,改变了长期以来对垃圾的无控制处置的状况。然而垃圾填埋后产生的垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,如不妥善处理,对周围的环境造成严重的污染。为此,垃圾渗滤液的处理问题又摆在了人们的面前。合理、有效地处理垃圾渗滤液非常重要。

城市垃圾渗滤液是一种成分复杂的高深度有机废水，渗滤液的水质有以下特点：(1)有机物质量浓度高，其中腐殖酸为小分子有机酸和氨基酸又合成的大分子产物，是渗滤液中长期性的最主要有机污染物，通常有200—1500mg/l的腐殖酸不能生物降解；(2)氨氮质量浓度高，一般小于3000mg/l，在500—2o43mg/l之间居多，其在厌氧垃圾填埋场内不会被去除，是渗滤液中长期性的最主要无机污染物；(3)金属含量高，垃圾渗滤液中含有10多种金属离子，由于国内垃圾不像国外某些城市那样经过严格的分类和筛选，所以国内外垃圾渗滤液中金属离子浓度有差异。其中铁浓度可高达2050mg/l,铅的浓度可达12.3 mg/l，锌的浓度可达130mg/l，钙的浓度可达4300 mg/l[2]；(4)污染物深度高，变化范围大。渗滤液中污染物浓度及其变化范围见表1

表1渗滤液中污染物浓度及其变化范围见表[3]

垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析等多种方法，这些方法需要投要大量化学药剂，使得处理成本提高，操作复杂；有的生成大量副产物，处理不当易造成二次污染。对于单独厌氧处理，渗滤液中有毒重金属，会严重抑制厌氧微生物的正常代谢活动，需要在前面采取预处理去除抑制物质；对于单独好氧处理，若采用传统活性污泥法，直接处理这样氨氮高达1.5g/l的废水，将抑制微生物的生长，难以达标排放，除非用大量水稀释才能处理，这又导致基建和运行费用增加。

经过比较和结合本公司工程实例，微电解工艺具有节能、投资小及运行费用低等特点，是处理渗滤液一种行之有效的方法。出水达到《综合污水排放标准》gb8978-1996一级标准：codcr≤100mg/l，bod5≤30mg/l，氨氮 ≤15 mg/l，ss≤70mg/l ，ph=6-9；本文将从工艺机理、工程实例上阐述微电解工艺在处理渗滤液的优越性和可行性。

以南方某地垃圾填埋厂渗滤液工程为例，日处理量100吨/天，工程总造价450万，其中土建130万，设备250万，设计安装调试等技术服务费约70万；运行费用为18.5元/m3水，其工艺流程如下：

进水—调节酸化池—微电解池—混凝沉淀池—厌氧池—好氧池—净化池——膜处理——达标排放

                                                 ↓

                                        污泥浓缩池—污泥脱水外运

工艺分析：

微电解

由于此类废水成份复杂，含有对生化处理有抑制作用的重金属离子和难处理的大分子物质，经生物铁强化水解酸化处理，可改变含渗滤液废水的分子结构，把难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，重金属离子通过沉淀去除，为下一步厌氧处理和接触氧化处理创造有利条件。微电解池采用底部进水上部出水方式，池子内部填充铁和碳，其中铁碳比体积比为1：3，采用、铁屑、活性炭和特定介质交替分层，解决了微电解填料板结问题，另外通过调节控制ph值在4-5；从原理上讲微电解技术是利用铁、炭具有微电池反应、絮凝作用，对废水处理表现出十分显著的效果。下面对这一技术的原理作简要的分析：

①微电池反应

铁屑是由铁和碳及其它一些成份组成的合金，碳化铁和其它成份以极小的颗粒分散在铁屑中，当铁屑浸入废水中（废水可视作电解质溶液），构成了无数个腐蚀微电池，铁为阳极，碳为阴极，电极反应为：

阳极 fe－2e → fe2+ e°fe2+∕fe＝－0.44v

阴极 2h+＋2e → 2[h] →h2 e°h+∕h2＝－0.00v

微电池反应产物具有很高的化学活性，在阳极，产生的新生态fe2+;在阴极，产生的活性[h]，利用两极产生的电位差，废水中许多污染物组份发生氧化还原反应，使可溶的物质转化成难溶或微溶物质，通过絮凝作用沉淀除去；使大分子物质分解为小分子物质；使某些难生化降解的物质转变成容易处理的物质，提高废水的可生化性。

②絮凝作用

微电解阳极反应产生fe2+，fe2+易被空气中的o2氧化成fe3+，生成具有强吸附能力的fe(oh)3絮状物。反应式为：

fe2+＋oh- → fe(oh)3↓

4fe2+＋o2＋2h2o＋8oh- → 4fe(oh)3↓

生成的fe(oh)3是活性胶体絮凝剂，其吸附能力比普通的fe(oh)3强得多，它可以把废水中的悬浮物及一些有色物质吸附共沉淀而除去，从而达到脱色的效果。

另外微电解出水中含有大量二价铁离子，与空气接触后，二价铁离子被氧化成三价铁离子，三价铁离子易生成fe(oh)3、fe2(so4)3等沉淀，从而携带大量悬浮物与之共沉淀，减少了ca2+、mg2+以及一些重金属对后续生物处理的抑制作用，通过沉淀后出水比较澄清。

在经过微电解后使污水中色度大大降低，保证最终好氧出水比较澄清，从而使好氧出水后的混凝加药量减少一半以上。在垃圾填理厂渗滤液处理表明微电解出水的ph值可以从4.5-5提高到了7-7.5，节省加碱量，降低了运行费用。