生活垃圾焚烧发电厂渗滤液蒸发浓缩处理.docx
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生活垃圾焚烧发电厂渗滤液蒸发浓缩处理
第6卷第10期
环境工程学报
Vol．6，No．10Oct．2012
2012年10月
生活垃圾焚烧发电厂渗滤液蒸发浓缩处理
程治良
全学军
*
陈波朱新才
（重庆理工大学化学化工学院，重庆400054）
NH3-N、COD和电解质含量高等特点，摘要垃圾焚烧厂渗滤液因水质复杂，成为一种难处理有机废水。
采用负压
pH等因素的影响。
研究结果表明，蒸发浓缩法对渗滤液及电絮凝预处理渗滤液的处理进行了对比研究，并考查了浓缩比、
NH3-N的蒸发去除规律，电絮凝预处理不能改变渗滤液中COD、即蒸发处理过程中，蒸发冷凝液中COD在蒸发前期和后期
N含量在蒸发处理前期较高，含量较高，蒸发中期较低；而NH3-中后期含量较低。
pH对蒸发处理影响较大，在酸性pH下
COD去除率较低，N去除率较高，COD去除率增高，NH3-N去除率降低。
渗滤液但NH3-可达95%以上，而在中碱性pH下，
N含量均能达到一级排放标准，及电絮凝预处理渗滤液的一次蒸发冷凝液，经过二次蒸发处理后，冷凝液中COD和NH3-即
分别低于100mg/L和15mg/L。
关键词
生活垃圾焚烧发电厂
X705
渗滤液
A
蒸发浓缩
废水处理
电絮凝
中图分类号
文献标识码
9108（2012）10-3645-06文章编号1673-
Treatmentofleachatefrommunicipalsolidwaste
incineratorplantsbyevaporation
ChengZhiliang
QuanXuejun
ChenBo
ZhuXincai
（CollegeofChemistryandChemicalEngineering，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400050，China）
AbstractTreatmentoftheoriginalandelectrocoagulationpretreatedleachatefrommunicipalsolidwaste
incineratorplants（MSWIP）byavacuumevaporationmethodwasinvestigated．Theresultsshowedthatelectro-NincoagulationpretreatmentofleachatedidnothavesignificanteffectsonthechangingtrendofCODandNH3-theevaporationprocess，i．e．CODconcentrationinthedistillateswashigherinearlyandlatterperiodofthee-vaporation，whileNH3-Nevaporationoccurredonlyintheearlyperiod．Besides，pHhadasignificanteffecton
CODandNH3-Nremovalduringtheevaporationtreatmentprocess．UnderacidicconditionlowCODremovalandNremovalwereobtained，butunderneutralandalkalineconditions，CODremovalincreasedsharplyhighNH3-andNH3-Nremovaldecreased．Inaddition，experimentsondualevaporationtreatmentrevealedthattheCOD
andNH3-Nconcentrationsofthedistillatesofbothleachateswithandwithoutelectrocoagulationpretreatmentare
lowerthan100mg/Land15mg/L，respectively．
Keywordsmunicipalsolidwasteincineratorplant；leachate；evaporation；wastewatertreatment；electro-coagulation
垃圾焚烧发电因占地面积小，能大幅减少垃圾体积和重量，处理彻底，无害化、机械化程度高，能有效回收能源资源产生经济效应等优点，逐渐成为我
［1，2］
。
但由于我国国城市生活垃圾处理的发展趋势
生活垃圾的不分类，餐厨垃圾所占比例较大，垃圾含
水量高，垃圾在焚烧前储存、沥干过程中产生大量渗
［3，4］
，滤液，产量最高可达垃圾处理量的28%对环
境产生严重污染。
解的溶解性有机质如腐植酸和富里酸等生物法处理，并不能使其达标排放
［7，8］
［6］
，传统的
。
因而探寻
其他有效替代或后续联合处理的物化处理法成为研
可用于渗滤液处理的物化法主要究的重点。
目前，有混凝法
［9］
、膜分离法［10］、蒸发法［11］、Fenton
基金项目：
重庆市节能减排科技“接力”行动科技专项
（CSTC2010AA7060）
收稿日期：
2011－08－03；修订日期：
2011－10－18
作者简介：
程治良（1986～），男，博士研究生，主要从事废水处理与
mail：
purper@swu．edu．cn环境分析研究工作。
E-*通讯联系人，E-mail：
hengjunq@cqut．edu．cn
COD、垃圾焚烧发电厂渗滤液是一类水质复杂，
［5］
BOD5浓度高，毒性大，难处理有机污染废水。
由于焚烧发电厂垃圾渗滤液中含有大量不能被生物降
3646法
［12］
环境工程学报第6卷
［13］
、电化学法等。
物化处理法最大的缺点在
处理成本比较高，如膜分离法出水于处理效果有限、
处理效果明显，但渗滤液中存在大量胶体水质较好，
物质，导致膜极易受污染和堵塞，处理成本过高，甚至导致处理系统瘫痪
［14］
。
由于垃圾焚烧发电厂内
部有丰富的热源和电力资源，蒸发法和电化学法成为比较有前途的两种物化处理方法。
蒸发技术已广泛应用于高浓度有机废水、放射
［15-17］
，而对于性废水以及垃圾填埋场渗滤液处理中
垃圾焚烧发电厂渗滤液的处理研究较少。
本文对比研究了焚烧发电厂渗滤液及电絮凝预处理渗滤液蒸
pH等因素的影响，发处理规律，查考了浓缩比、为建立一种低成本、高效、大规模处理垃圾焚烧发电厂渗
滤液的物化处理工艺技术奠定理论基础。
1
1．1
实验部分
实验装置与流程
实验中采用的负压蒸发处理装置与实验流程如
52A旋转蒸发器（上海亚荣生图1所示，主体由RE-D循环水式真空泵（巩义市英峪化仪器厂）和SHZ-予华仪器厂）构成。
实验时取150mL渗滤液原液
或电化学预处理液于蒸馏瓶中，在水浴100℃，压力并对处理前后为60kPa条件下进行蒸发处理研究，COD、NH3-N等水质指标进行测定，查考pH、浓缩比等因素对蒸发处理的影响。
为了考察渗滤液中大量存在的悬浮物对于蒸发浓缩处理过程的影响，采用电絮凝法对渗滤液进行
表1
渗滤液和电絮凝预处理渗滤液主要水质指标
Waterqualityofleachateandpretreatedleachatebyelectrocoagulation
样品渗滤液预处理渗滤液
pH7．58．7
色度
（倍）200～250＜20
TS（mg/L）178771250
COD（mg/L）98966407
NH3-N（mg/L）528．8366．5
Table1
预处理。
其实验装置与流程图如图2所示，采用RXN-305D高精度直流稳压稳流电源（深圳市兆信1．3实验分析方法
NH3-N、pH等水质指标均实验中的COD、色度、源电子科技有限公司），作为实验用电源，采用两块
具体如表2所示。
本文以COD铝板（15mm×65mm）为电极。
反应时取500mL采取国标方法测定，
N去除率作为蒸发浓缩处理渗滤液的指标，和NH3-渗滤液于烧杯中，设置两块铝电极的极间距为1．3
按下式进行计算：
cm，调节直流电源的电流为4A，电化学反应30minC0V0－CtVt
R=×100%
（1）后，静置澄清15min，去除上层泡沫，倾倒出上清液，C0V0
即得电絮凝预处理渗滤液。
而Vt=V0－Vc，代入上式可得：
Vc1．2渗滤液样品
C0－Ct（1－）
V0
实验用渗滤液样品于2010年12月份取自重R=×100%
（2）
C0
庆同兴垃圾焚烧发电厂，采用塑料桶室温储存。
该
令η=V0/Vc，则有：
垃圾焚烧发电厂建成于2005年，设计日处理垃圾量
1
C0－Ct（1－）垃圾在贮坑内停留2～7d后入炉燃为1200t/d，ηR=×100%（3）
C0烧，其间产生大量渗滤液。
对渗滤液和电絮凝预处
1理渗滤液的主要水质指标进行了测定，具体如表1，令k=1－则有：
η
所示
。
第10期程治良等：
生活垃圾焚烧发电厂渗滤液蒸发浓缩处理
3647
C0－kCt
×100%（4）C0
NH3-N去除率，C0，Ct分别为蒸发式中：
R为COD、
NH3-N浓度，处理液和蒸发冷凝液中COD、而V0，
R=
Vt，Vc分别为处理液体积，冷凝液体积以及蒸发浓
η为浓缩比。
由于蒸发出来的物质主要缩液体积，
是水溶性的物质，因此，认为蒸汽中挥发性污染物几
本文采用的基于冷凝液中乎全部进入了冷凝液中，
污染物浓度的去除率略低或接近实际去除率。
表2
指标pH色度TSCODNH3-N
乎保持不变。
冷凝液中COD出现这样的规律，可能
［6，11，19］
：
与焚烧厂渗滤液中含有的3类有机物有关
（1）易挥发性的小分子脂肪酸、醇类物质；
（2）中等
分子量的腐植酸、富里酸等物质；（3）高分子量难挥发性的腐殖质。
蒸发前期，一些易于挥发性的小分子物质随水首先挥发出来，冷凝后进入冷凝液，造成蒸发初期冷凝液中较高的COD浓度，实验过程中也观察到蒸发初期馏出液呈淡黄色。
随着蒸发处理的小分子易挥发性物质逐渐蒸发完毕，而大继续进行，
分子物质不易挥发出来，继续存在于蒸馏液中，所以中期馏出液中的COD基本保持一个恒定的低值。
到蒸发后期，蒸馏瓶中因固体物质浓度升高，引起沸点上升，一些原来沸点较高的难挥发有机物可能开始挥发，也可能分解成小分子物质挥发，从而导致馏出液COD的大幅升高。
由于渗滤液的电絮凝预处
对COD的去除主要去除的是部分腐植酸类物质理，
，所以预处理液COD去除规律与
只是浓度比原液有所降低。
渗滤液原液相似，和疏水性物质
N可能主要由游离态的而渗滤液中的NH3-NH4+和化合态的NH3·H2O形式存在［19］，蒸发处
NH3·H2O易于挥发，理时，在蒸发前期就随着水分
+
子一起蒸出，而NH4不能蒸出，所以馏出液中NH3-N蒸发前期浓度较高，N而中后期几乎没有NH3-［20］
主要水质指标测定方法
方法
标准GB6920-86GB11903-89参照文献方法［18］HJ/T399-2007HJ535-2009
Table2Measurementmethodsofmainwaterqualityindex
玻璃电极法稀释倍数法重量法
快速消解分光光度法纳氏试剂分光光度法
2
2．1
结果与讨论
COD和NH3-N蒸发规律研究
不调节pH，对渗滤液及电絮凝预处理渗滤液进
行蒸发处理，每次取样15mL冷凝液，并对其中COD和NH3-N进行测定，N蒸发规对COD和NH3-律进行研究，结果如图3所示
。
蒸出。
2．2浓缩比的影响
浓缩比影响剩余浓缩液的产量，是一个重要影响因素，浓缩比对蒸发处理的影响，结果如图4所示（浓缩比50指蒸干）
。
图3NH3-N浓度渗滤液蒸发冷凝液中的COD、Fig．3
CODandNH3-Nconcentrationsinleachatebyelectrocoagulation
NH3-N去除率的影响图4浓缩比对蒸发处理渗滤液COD、
distillatesofleachateandpretreated
由图3可知，无论是渗滤液还是预处理渗滤液，
蒸发冷凝液中的COD浓度变化呈现U字型变化趋势，即蒸发前期和后期冷凝液中的COD含量很高，N蒸发主要发而蒸发中期COD含量较低。
而NH3-N含量很低，生在蒸发前期，蒸发中后期NH3-且几
Fig．4EffectofconcentrationratioonCODandleachatebyelectrocoagulation
NH3-Nremovalofleachateandpretreated
NH3-N蒸发规律研浓缩比的影响结果与COD、
3648
环境工程学报第6卷
究结果相一致。
当浓缩比由2增大到蒸干时，电絮
几乎保持不凝预处理渗滤液COD去除率变化不大，
但未预处理渗滤液的COD去除率随着浓缩比由变，
2增大为20时，呈增大趋势，但蒸干反而造成COD去除率有所降低，这主要是蒸发后期的大分子难挥
［19］
发物质的强制蒸出，而因为电絮凝预处理去除了
［20］渗滤液中相当一部分的大分子难挥发物质，所以浓缩比由20逐渐增大为蒸干时，电絮凝预处理渗滤
H2O，生成NH3。
NH3·H2O和NH3均易于挥发，蒸
N从而造成NH3-发汽化后随着水分冷进入冷凝液，
［19］
去除率的降低。
但由于在蒸发处理过程中，游离
+
态NH3的蒸发，以及其与NH4之间相互转化，反应
体系中pH是动态变化的，并且由于渗滤液中存在
NH3-N的去除缓冲体系，从而造成在碱性条件下，率仍高达70%以上
。
N不液COD去除率无较大幅度下降。
而对于NH3-NH3-N的去论是渗滤液还是电絮凝预处理渗滤液，
除率都随着浓缩比的增大而增大，但当浓缩比达到
10时，N增大的趋势趋于平缓，这主要是因为NH3-的蒸出主要发生在蒸发前期，中后期冷凝液中的NH3-N含量很低，N的去除率保持持所以NH3-续增大。
2．3pH值的影响
在浓缩比为20的条件下，考查pH对蒸发处理
结果如图5渗滤液和电絮凝预处理渗滤液的影响，
图5pH对蒸发处理渗滤液COD、NH3-N去除率的影响
EffectofpHonCODandNH3-Nremovalof
Fig．5
pH对渗滤液和电絮凝预处理渗所示。
由图5可知，
N去除率的影响规律一2．4滤液蒸发处理COD和NH3-
leachateandpretreatedleachatebyelectrocoagulation
致。
即COD去除率随着pH由3增大为7时，去除
都不能使渗滤液和电絮凝预处理渗滤液COD去除率变化不大，性条件下，率增大，当pH继续增大时，
N同时达标排放。
岳东北等［22］N去除率随着pH由3增大冷凝液COD和NH3-几乎保持恒定；而NH3-为7时，去除率由约95%以上降低至75%以下，而
NH3-N去除率几乎保持不当pH继续增大到11时，
可能是由以下原因造成：
变。
这样的实验结果，
（1）渗滤液蒸发处理的冷凝液的主要成分为挥
研究也表明，一级蒸发处理不能使填埋场渗滤液直接达标排放，并建议蒸发处理成前期冷凝液、后期冷凝液以及浓缩液，再接相应后续处理工序。
而Pal-ma等［23］采用蒸发和反渗透膜法处理工业垃圾填埋
二次蒸发处理研究
一级蒸发处理，不论是在酸性条件下，还在中碱
［11］
蒸发处理后冷凝液中还含有1%的有机发性脂肪酸（volatilefatacids，VFA）和低碳醇，场渗滤液，
N，N后续膜处理对有机物和NH3-VFA以分子态存在，在酸性条件下，易于蒸发汽化，物和20%的NH3-几乎可以完全去除有机随着水分蒸出冷凝至冷凝液中，造成冷凝液COD较去除率分别达90%和97%，
N。
COD去除率较低。
而在中碱性条件下，高，有机酸物和NH3-
主要以离子形式存在，不易挥发，从而保留在浓缩液
COD去除率较高，中，导致冷凝液中COD较低，这
［21］
一结果也与而邵立明等报道的结果一致。
邵立
［21］
明等研究表明：
pH对醇类汽化没有明显影响，但
通过pH对蒸发处理的影响研究发现，无论渗
滤液还是电絮凝预处理渗滤液，在酸性条件下，NH3-N的去除率较高，COD去除率较低，而在在中
COD的去除率较高，氨氮去除率较低。
碱性条件下，
此外，实验过程中也发现，可能由于渗滤液和电絮凝
预处理液渗滤液是一个缓冲体系，对其进行pH的调节需要消耗大量酸碱。
因为渗滤液和预处理渗滤液pH分别为7．5和8．7，所以先不调节其pH，在中再将一次蒸发冷凝液碱性条件下大幅去除COD，
pH调为酸性（不存在缓冲体系，pH调节比较经
N，济），二次蒸发处理去除NH3-实验结果如表3所示。
pH增大，影响有机酸的汽化，冷凝液中的有机酸
TOC总量显著下降。
（2）而对于NH3-N，NH3-N以离在酸性条件下，
+
子形式的NH4存在，不容易蒸馏挥发，从而导致冷
N含量较低，NH3-N去除率较高。
随着凝液中NH3-+
pH值的增高为碱性，处理液中NH4与溶液中的
OH－作用生成化合态的NH3·H2O，后者也可以在随着蒸发浓缩的进行，蒸发液的温度增高而脱去
第10期
表3
程治良等：
生活垃圾焚烧发电厂渗滤液蒸发浓缩处理
不同pH下渗滤液二次蒸发冷凝液中
COD和NH3-N含量
3649
本实验研究了蒸发浓缩法处理垃圾焚厂渗滤液
冷凝液可以达标排放，浓缩液可以考虑工艺参数等，
如能考虑采用雾化后进入焚烧炉燃烧处理。
此外，
利用垃圾焚烧发电厂尾气等处余热为热源，必定会大大降低处理成本，渗滤液蒸发浓缩处理工艺应当有较好的应用前景。
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Table3EffectofpHofprimarydistillateonCODandNconcentrationsofsecondarydistillatesofleachateNH3-andpretreatedleachatebyelectrocoagulation
pH1．03．05．0
渗滤液二次蒸发冷凝液
NH3-NCOD
（mg/L）（mg/L）64．463．259．1
6．101．073．02
预处理渗滤液二次蒸发冷凝液
NH3-NCOD
（mg/L）（mg/L）59．947．339．5
5．231．482．61
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一次冷凝液pH由5降低至1，N的对二次冷凝液COD和NH3-去除都没有太大的影响，在微酸性（pH=5）下即可
达到较好的处理效果。
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。
3结论
本研究采用蒸发法对垃圾焚烧发电厂渗滤液及电絮凝预处理渗滤液进行处理。
通过实验发现：
（1）渗滤液和预处理渗滤液蒸发处理时，COD主要在蒸发中期去除，蒸发前期和后期，冷凝液中的COD浓度较高，N主要在蒸发去除率较低；而NH3-N含量中后期有较大去除，蒸发前期冷凝液中NH3-较高。
（2）浓缩比对COD去除率无较大影响，但对NH3-N去除率较大，NH3-N随着浓缩倍数的增大，NH3-N去除率在酸性pH下较高，随着pH的增高为中碱性，去除率降低，而COD主要在中碱性pH下
去除率随着pH由酸性增高为中碱有大幅度去除，
性时可增大到95%以上。
（3）无论是渗滤液还是预处理渗滤液，一次蒸N同时达标排放。
通发处理都不能使COD和NH3-过调节一级蒸发冷凝液pH为弱酸性，进行二次蒸
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172-176
环境工程学报第6卷
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