垃圾填埋场渗滤液有机物成分分析及蒸发处理研究

来源:金属材料及热处理作者:汪庆华


DOI:10.13205/j.hjgc.2012.s2.133
环 境 工 程 2 0 1 2 年第 3 0 卷增刊

4 0 0

垃圾填埋场渗滤液有机物成分分析及蒸发处理研究
2 1 1 1 魏彦丹1,   李诗媛   吕清刚   矫维红

( ) 中国科学院工程热物理研究所 , 北京  1 中国

科学院研究生院 , 北京  1 1. 0 0 1 9 0; 2. 0 0 0 4 9 摘 要: 采用 G 渗滤液中至少含有 5 C-M S 对某垃圾填埋场渗滤液中的有机物成分进行检测分析 。 结果表明 : 0种有机污染
物, 相对含量最高的有机污染物是尼古丁和 3- 甲酚 。 研究真空度 、 蒸发温度和 p H 值对 渗 滤 液 蒸 发 过 程 中 冷 凝 液 的 C O D、 并对冷凝液进行有机物成分检测 , 结果表明 : 蒸发速率和冷 凝 液 C T O C 和氨氮浓度的影响 , O D 值均随蒸发温度和真空度的 增加呈增加趋势 , 蒸发温度和真空度对冷凝液 T 随蒸发温度升高冷凝液中氨氮含量整体呈下降趋势; 在蒸 O C 值影响不大 , 冷凝液的有机物成分以烷烃类有机物和尼古丁为主 ; 烷烃类有机物的析出仅与蒸发温度有关, 苯 发温度 6 0~1 2 0℃ 范围内 , 酚类有机物的析出与真空度和蒸发温度均有关 ; 在酸性条件下蒸发冷凝液的 C O D 值和 T O C 值均远大于在中性 和 碱 性 条 件 下的数值 , 但氨氮含量相反 ; 酸性条件下冷凝液有机物成分主要为有机酸和烷烃类有机物 。

关键词 : 渗滤液 ; 有机物成分 ; 蒸发 ; H值 p

E X P E R I ME N T A L S T U D Y O N T H E O R G A N I C C OMP O N E N T S A N D             E V A P O R A T I O N T R E A TME N T O F L A N D F I L L L E A C H A T E        
12 1 1 1 W e i Y a n d a n i S h i u a n üQ i n a n i a o W e i h o n    L    L   y g g g  J g ,

( , , ; 1 . I n s t i t u t e o f E n i n e e r i n T h e r m o h s i c s C h i n e s e A c a d e m o f S c i e n c e s B e i i n 1 0 0 1 9 0, C h i n a         g g p y y j g       , ) 2. G r a d u a t e U n i v e r s i t o f C h i n e s e A c a d e m o f S c i e n c e s B e i i n 1 0 0 0 4 9, C h i n a         y y j g       : a s A b s t r a c t T h e o r a n i c c o m o n e n t s o f l e a c h a t e f r o m a l a n d f i l l a r e a n a l z e d b c h r o m a t o r a h a s s s e c                       -m   - g g p y y g p p   ) , o l l u t a n t s t r o m e t r G C-M S . T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e r e a r e a t l e a s t 5 0k i n d s o f o r a n i c i n l e a c h a t e w i t h                           p y( g , h e n o l n i c o t i n e a n d 3 e t h l b e i n t h e h i h e s t r e l a t i v e c o n t e n t .T h e e f f e c t s o f v a c u u m d e r e e e v a o r a t i o n     -m -p                 y g g g p   , a n d o n t h e c o n c e n t r a t i o n o f c h e m i c a l o x e n d e m a n d( C O D) t o t a l o r a n i c c a r b o n( T O C) a n d t e m e r a t u r e H                       y g g p p a mm o n i a n i t r o e n i n c o n d e n s a t e d u r i n t h e l e a c h a t e e v a o r a t i o n r o c e s s a r e i n v e s t i a t e d . A n d t h e o r a n i c c o m- -                       g g p p g g   i n c o n d e n s a t e a r e a l s o a n a l z e d . T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e r a t e o f e v a o r a t i o n a n d C O D c o n c e n t r a t i o n o n e n t s                               y p p ,w i n c o n d e n s a t e t e n d s t o i n c r e a s e w i t h t h e i n c r e a s e i n t h e e v a o r a t i o n t e m e r a t u r e a n d v a c u u m d e r e e h i c h                             p p g h a v e l i t t l e e f f e c t o n T O C c o n c e n t r a t i o n i n c o n d e n s a t e . Amm o n i a n i t r o e n c o n c e n t r a t i o n i n c o n d e n s a t e d e c r e a s e s               -         g t h e e v a o r a t i o n t e m e r a t u r e i n c r e a s e s .W i t h i n t h e r a n e o f 6 0~1 2 0℃ t h e m a i n o r a n i c c o m o n e n t s i n c o n a s                           - p p g g p , r e c i i t a t i o n d e n s a t e a r e a l k a n e s a n d n i c o t i n e .T h e o f a l k a n e s o n l r e l a t e s t o t h e e v a o r a t i o n t e m e r a t u r e                         p p y p p   r e c i i t a t i o n h e n o l w h i l e t h e o f r e l a t e s b o t h t o t h e v a c u u m d e r e e a n d e v a o r a t i o n t e m e r a t u r e .C O D a n d                             p p p g p p T O C c o n c e n t r a t i o n i n c o n d e n s a t e a t t h e a c i d c o n d i t i o n i s f a r h i h e r t h a n t h a t a t t h e n e u t r a l a n d a l k a l i n e c o n d i                                     - g ,w t i o n s h i l e a mm o n i a n i t r o e n c o n c e n t r a t i o n r e v e r s e s . T h e o r a n i c c o m o n e n t s i n c o n d e n s a t e a t t h e a c i d c o n d i   -                     - g g p t i o n a r e m a i n l o r a n i c a c i d a n d a l k a n e s .           y g   : ; ; ; K e w o r d s l a n d f i l l l e a c h a t e o r a n i c c o m o n e n t s e v a o r a t i o n H     g p p p y

0  引言 垃圾填埋场的渗滤液是垃圾处理过程中的必然副 产品 。 渗滤液是特殊 的 有 机 废 水 , 主要具有以下几个 特征 : ) 污染物 成 分 复 杂 , 有 机 物 质 浓 度 高; 水 1 2) 质和水量复杂多变 , 不同填埋场渗滤液水质差异较大 ;
[ ] 1-4

) 年内达到高峰 , 而后逐渐下降至最终稳定 ; 重金属含 5 量大 、 色度高且恶臭 ; 生 物 毒 性 高, 对生态环境有较 6) 大的毒性影响 。 迄今为止没有一种成熟且经济的技术对垃圾渗滤 液进行彻底高效和规模化的处理 。 目前我国常用的处 理方法主要有 3 种 : 生物处理法 、 物化处理法和土地处 通 理法 。 生物处理法对 渗 滤 液 的 水 质 变 化 比 较 敏 感 ,
] 5-6 ; 常出水水质不能达标 [ 物化处理法处理效果单一 ,

) 微生物营养元素比例失衡 , 给渗滤液的生物处理 ( 尤 3 带 来 了 难 度; 溶解性固体含量 其是好氧生 物 处 理 ) 4) 高, 通常离子含量随垃圾填埋时间 的 延 长 在 0 . 5~2 . 5

环 境 工 程 2 0 1 2 年第 3 0 卷增刊

4 0 1

并且处理成本较高 、 能耗高 , 一般用作预处理和深度处 理工 艺
[ ] 7-8

1 . 2  实验对象及 G C-MS 检测样品制备 渗滤液取自北京市某大型垃圾填埋场渗滤液调节 池入口 。 参照 E P A 对工 业 污 水 的 取 样 和 分 析 步 骤 标 准, 实验使用 CH2C l 2 作为萃取剂萃取渗滤液及冷凝 蒸发浓缩后再进行 G 液中的有机物组分 , C-MS 检 测 。 萃取的具体步骤如下 : )中性 萃 取 。 量 取 1L 渗 滤 液 或 2 1 5 0m L 冷凝 液, 测其 p 如果 p 则不必 H 值, H 值在 6 . 0~8 . 5 之 间, 调节 p H 值 。 分别 取 5 0m L 或1 2 . 5m L 二氯甲烷萃 取, 震荡 3m i n 后静 置 1 5m i n。 静 置 过 程 中 如 果 出 现 高度乳化 , 分 层 不 明 显 的 现 象, 则对其进行离心破乳 ( / ) 。 静置后分离分液漏斗底部 持续 3m 4 0 0 0r m i n, i n 的有机 透 明 相 至 锥 形 瓶 内 。 再 加 5 0m L或1 4m L 将两次萃取物合并 。 CH2C l 2 重复以上操作 , )碱性萃取 。 用 N 质量分数为 1 2 a OH 溶液 ( 0% ) 调节中性萃取后水相的 p 分别用 2 H 值至 1 2 . 0, 5m L 。 或 7m 方法同中性萃取 ) L 二氯甲烷萃取两次 ( )酸性萃取。用稀释后的 H 质量分数为 3 S O 2 4 溶液( ) , 1 0 % 调节碱性萃取后水相的 p . 0 分别用2 5m L H 值至2 ( ) 。 或7m L 二氯甲烷萃取两次 方法同中性萃取 )将三次萃取的无色透明有机相合并 , 加入少量 4 无水硫酸钠除水 , 用旋转蒸发器在 5 0℃ 条 件 下 浓 缩 至 放置于 4℃ 环境下保存待测 。 1m L, 1 . 3  实验方法和 G C-MS 分析 在旋转蒸发器蒸发瓶中装入体积为 8 0 0m L 的渗滤 液或用硫酸调整过 p H 值的渗滤液。 打开旋转蒸发器加 达到设定蒸发温度和冷 热开关和低温恒温槽温控开关, 凝温度后, 开启真空泵, 调整阀门开度, 当系统达到设定 真空度后, 开始旋转蒸发。 旋转蒸发器收集瓶内冷凝液 为5 停止实验。 如果蒸发速率较慢, 无法 0 0 6 5 0m L 时, ~ 则在蒸发1 收集到5 0 0m L 冷凝液时, 0h后停止实验。 实验结束后立 即 对 冷 凝 液 进 行 C 氨氮 O D、 T O C、 等水质分析 。 如分析 渗 滤 液 或 冷 凝 液 的 有 机 物 成 分 , 则先进行 样 品 制 备 , 然后利用 G CMS Q P 2 0 1 0型气相 色谱 - 四级杆质谱联用仪检测 , 检测条件如下 : 色谱柱 , / , 型号为 A 载气为氦气 , 柱流速为 1m 升 B 5 MS L m i n - , 温程序为 6 进样 0℃ ( 2 m i n) 1 0℃/ m i n升温到3 0 0℃ , 量为 1 采用全扫描方式 。 L, μ 2  实验结果与讨论 2 . 1  渗滤液分析 表 1 为 渗 滤 液 水 质 分 析 结 果。渗 滤 液 呈 弱 碱 性, / / m( C O D) m( T O C) =2 . 0 4 8, m( B O D m( C O D) = 5) 属于可生物降解渗滤液 。 该垃圾填埋场调节池 0 . 3 7 5, 渗滤液包括场区内 不 同 填 埋 时 期 产 生 的 所 有 渗 滤 液 ,

; 反 渗 透 工 艺 效 果 明 显, 但 存 在 膜 污 染, 浓
[ ] 9-1 0

缩液无法 处 理 等 问 题 泛应用 的 前 景
[ 1 1]

。土地处理法受气候和填

埋工艺影响较大 , 污染物得不到根本去除 , 不具有被广 。浸没燃烧蒸发( 工艺虽然能 S C E)
[ 1 2]

够对渗滤液中难降 解 物 质 通 过 蒸 发 分 离 后 焚 烧 处 理 , 但该工艺中无法解决浓缩液的 处 理 问 题 处于浓缩液最终无法处理的困境 。 渗滤液的现有处理技术均是沿用传统的生活污水 处理技术 , 但是由于垃圾渗滤液的自身特点 , 现有处理 技术无法从 根 本 上 取 得 突 破 性 进 展 。 随 着 2 0 1 1年7 《 月1 日 G 生活垃圾填埋污染控制标准 》 B 1 6 8 8 9-2 0 0 8 开始执行 , 渗滤液的处理问题日益凸显 , 我国亟需能够 彻底处理渗滤液的新技术和新工艺 。 干化焚烧技术在处理高水分含碳废弃物方面具有 一定的优 势
[ 1 3]

。因 此, 目

前我国虽然多采用上 述 技 术 的 组 合 处 理 工 艺 , 但仍然

。本文提出了一种采用干化焚烧方法

彻底无害化处理渗滤液的新工艺 。 该工艺先将渗滤液 ( 原液或浓缩液 ) 在低温中蒸发 浓缩 , 再将蒸发后剩 余 的 具 有 较 高 热 值 的 残 留 物 质 进 行高温高氧焚烧 , 最 终 实 现 彻 底 的 无 害 化 处 理。 在 该 工艺中合适的蒸发浓 缩 条 件 是 至 关 重 要 的 , 因此先对 此部分进行研究 。 利用旋转 蒸 发 实 验 装 置 对 渗 滤 液 进 行 了 蒸 发 实 验, 研究真空 度 、 蒸 发 温 度、 H 值对渗滤液蒸发处理 p 的影响规律 。 通过对渗滤液及蒸发过程中收集的冷凝 分析研究渗滤液和冷凝液中有 液进行 G C-MS 检测 , 机污染物的成分 。 1  实验装置与实验方法 1 . 1  装置 渗滤液蒸发实验装置由旋转蒸发器 、 低温恒温槽 、 真空泵三部分组成 。 其中蒸发温度由 S Y 2 0 0 0旋转蒸 发器控制 , 油浴温度范围为室温 ~1 8 0℃ 。 冷凝温度由 温 度 范 围 为 -1 D C 1 0 0 6 型 低 温 恒 温 槽 控 制, 0~ - 。 , 真 空 度 由 循 环 水 真 空 泵 控 制 可 在 1 0 0℃ 0~1 0 0 k P a范围内调节 。 实验装置如图 1 所示 。

图 1  蒸发实验装置示意

4 0 2
] 1 4-1 5 。 整体呈现出 “ 中老年 ” 期渗滤液的特征 [

环 境 工 程 2 0 1 2 年第 3 0 卷增刊

       表 1  渗滤液的水质特征
项目 渗滤液原液 H  p 8 . 2   C O D   3 3 6 0   T O C 1 6 4 0  

/ m L( H 值除外 ) g p
氨氮 1 8 5   B O D 5 1 2 6 0

检出垃 圾 渗 滤 液 原 液 中 含 量 I S T 谱图库 ,    对比 N 较高的前 5 可信度均在 0 种 有 机 物 成 分 如 表 2 所 示, 6 0% 以上 。

表 2  渗滤液有机物成分
序号 1 2 3   4   5   6   7 8 9 1 0 1 1   1 2   1 3 1 4   1 5 1 6   1 7 1 8   1 9   2 0   2 1 2 2   2 3   有机污染物名称 环己胺 环己醇 1, 3, 3 2 -三甲基- -氧杂双环 [ ] 2 . 2 . 2 -辛烷 2 -甲酚 ※ 3 -甲酚 # 2, 2, 6, 6 4 -四甲基- -哌啶酮 左旋樟脑 磷酸三乙酯 左薄荷脑 ( 4 -) - -萜品醇 2 4 3 2 -( -甲基- -环己烯基 ) - -丙醇 4 -丙基苯酚 4 N-乙基- -羟基哌啶 1, 2 1 -环己二醇 , -甲基 4 1 - -( -甲基乙烯基 ) - 尼古丁 顺式八氢 2, 6 -萘二酮 , 1, 1, 8 a - -三甲基- 甲基 -乙烯基酮 , 4 2 -( -羟基 2, 6, 6 - -三甲基环己基 ) 2 1 4 3 -环己烯- -酮 , -( -羟丁 基) 3, 5, 5 - -三甲基- ( 六氢 2 3 H) -苯并呋喃酮 , 4, 4, 7 a - -三甲基- 2, 6 -二叔丁基对甲基苯酚 环己烷 , 1, 1, 3 -三甲基 2 3 - -( -甲基戊基 ) - 2, 6, 1 0, 1 0 1 -四甲基- -氧杂 ] 螺[ 4, 5 6 - -癸醇 3 2 2 -丁烯- -醇 , -甲基 4 1, 3, 3 - -( -三甲基 -氧杂二 ] 环[ 庚- 4 . 1 . 0 2 -基 ) 2 4   4 4 2, 2, 6 -( -羟基- -三甲基 ] 庚 7 4 . 1 . 0 - -氧杂二环 [ 1 2 - -基 ) - -丁酮 顺式- 9 -十六碳烯醛 C 1 4H 2 4O 2 0 . 8 1   4 8 三十烷 C 3 0H 6 2 0 . 9 8 分子式 C   6H 1 3N C   6H 1 2O C   1 0H 1 8O C   7H 8O C   7H 8O C   9H 1 7NO C   1 0H 1 6O C P   6H 1 5O 4 C   1 0H 2 0O C   1 0H 1 8O C   1 0H 1 8O C   9H 1 2O C 7 H1   5NO C 1 0H 1 8O 2 C 1 0H 1 4N 2 C 1 3H 2 0O 2 C 1 3H 2 2O 2 C 1 3H 2 2O 2 C 1 1H 1 8O 2 C   1 5H 2 4O C 1 5H 3 0 C 1 3H 2 4O 2 相对质量百 分比/% 0 . 2 8   0 . 4 5   0 . 6 8   0 . 6 6   4 . 9 2   1 . 0 5   3 . 1 3   1 . 7 5   1 . 2 6   2 . 0 1   0 . 7 8   0 . 6 3   0 . 7 2   0 . 6 4   2 1 . 0 4   2 . 8 4   2 . 3 3   1 . 5 3   0 . 5 3   2 . 5   0 . 8 1   1 . 3 4   序号 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5   3 6 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 有机污染物名称 正十四碳酸 1 4 2 2 -脯氨酸 , -羟基- -( - 丙烯基 ) 反式- -, b e t a -桉叶醇 十六酸甲酯 正十五酸 十六烯酸 , Z 1 1 - 十六酸 二十烷 ※ 二十一烷 碳) 烯酸 , 甲酯 1 0 -十八 ( 油酸 ※ 二十二烷 双酚 A* 二十三烷 二十四烷 二十五烷 邻苯二甲酸二异辛酯 二十六烷 二十七烷 二十八烷 反式角鲨烯 二十九烷 - 分子式 C 1 4H 2 8O 2 C 8H 1 3NO 3 C   1 5H 2 6O C 1 7H 3 4O 2 C 1 5H 3 0O 2 C 1 6H 3 0O 2 C 1 6H 3 2O 2 C 2 0H 4 2 C 2 1H 4 4 C 1 9H 3 6O 2 C 1 8H 3 4O 2 C 2 2H 4 6 C 1 5H 1 6O 2 C 2 3H 4 8 C 2 4H 5 0 C 2 5H 5 2 C 2 4H 3 8O 4 C 2 6H 5 4 C 2 7 H 5 6   C 2 8H 5 8 C 3 0H 5 0 C 2 9H 6 0 相对质量百 分比/% 0 . 7 9 2 . 2 6 1 . 0 7 0 . 5 9 0 . 8 3 3 . 7 8 5 . 1 0 . 8 4 1 . 0 2 0 . 6 4 0 . 9 1 1 . 7 4 0 . 4 4 2 . 3 9 3 . 0 1 3 . 3 4 1 . 4 5 2 . 9 2 . 8 6 2 . 2 3 0 . 8 2 1 . 9 3

C 1 3H 2 2O 3 C   1 6H 3 0O

1 . 5 2   2 . 3  

4 9 5 0

胆甾烷醇 三十一烷

C   2 7H 4 8O C 3 1H 6 4

0 . 6 9 0 . 8 8

2 5

   注 : ※ — 促癌物/助癌物 ; # — 我国水中优先控制污染物 ; * — 环境内分泌干扰物 。

0种主要有机污染物    从垃圾渗滤液中 检 测 出 的 5 中, 烃类化 合 物 1 醇 类 9 种, 酮 类 7 种, 羧酸类6 5 种, 种, 酚类 5 种 , 酯类 4 种 , 醛类 1 种 , 其他 3 种 。 含有害 物质 7 种 , 刺激性物质 6 种 , 有 毒 物 质 2 种, 极高毒性 物质 1 种 , 腐 蚀 性 物 质 1 种。 其 中, 促 癌 物/助 癌 物 3 种, 我国水中优先控制污染物 1 种 , 环境内分泌干扰物 1 种 。 相对含量明显多于其他有机污染 物 的 主 要 是 尼

尼古丁为极高毒性物质 , 古丁和 3 3 - 甲酚 , - 甲酚被列入 。 我国环境优先控制污染物 “ 黑名单 ” 2 . 2  真空度对渗滤液蒸发的影响 在蒸发温度为 1 冷凝温度为 3 2 0℃ , 5℃ 的条件下 , 调节系统真空度分别为 0, 5 0, 9 5k P a进行渗滤液蒸发 实验 。 图2 为 冷 凝 液 的 C O D、 T O C 和氨氮值的变化曲

环 境 工 程 2 0 1 2 年第 3 0 卷增刊

4 0 3
; 表 4  冷凝液中有机物成分 ( 真空度 : 蒸 9 5k P a 发温度 : 冷凝温度 : 1 2 0℃ ; 3 5℃ )
名称 分子式 C 7H 8O C 1 0H 1 4N 2 C 2 0H 4 2 C 2 0H 4 2 C 2 1 H 4 4 C 2 2H 4 6 C 2 3H 4 8 C 2 4H 5 0 C 2 5H 5 2 C 2 6H 5 4 名称 二十七烷 二十八烷 5 α -胆甾烷 二十九烷 三十烷 豆甾烷 三十一烷 三十二烷 三十三烷 三十四烷 分子式 C 2 7H 5 6 C 2 8H 5 8 C 2 7H 4 8 C 2 9H 6 0 C 3 0H 6 2 C 2 9H 5 2 C 3 1H 6 4 C 3 2H 6 6 C 3 3H 6 8 C 3 4H 7 0

线 。 由图 2 可得 : 随着系统真空度的增加 , 冷凝液中的 这 是 因 为 随 着 真 空 度 的 增 加, 由 C O D 值呈增加趋 势 , 渗滤液中 渗滤液及其蒸汽组成 的 汽 - 液 平 衡 会 打 破 , 溶质的沸点降低 , 使得有机物更容易挥发 , 进入到冷凝 冷凝液中 液中 。 在 真 空 度 为 0~9 5k P a 的 范 围 内, / 氨氮值在1 T O C值在 1 3~1 9m L 之 间, 1 2~1 8 6 g / , 之间 可得真空度对冷凝液 值和氨氮值影 m T O C gL ] 响较小 。 这与文献 [ 得到的结论相同 。 1 6

4 -甲基苯酚 尼古丁 2, 6, 1 0, 1 4 -四甲 基十六烷 二十烷 二十一烷 二十二烷 二十三烷 二十四烷 二十五烷 二十六烷

图 2  冷凝液 C O D、 T O C 和氨氮值随真空度的变化

、 表 3 和表 4 分别是真空度为 0k 蒸 P a和 9 5k P a 冷凝温度为3 发温度 为 1 2 0℃ 、 5℃ 时 冷 凝 液 中 的 有 机 物成分 。 可以看出 , 有机物成分大部分为烷烃类有机 物, 不同真空度下均发现尼古丁 。 其中有 1 6 种烷烃类 有机物是相同的 , 为二十烷到三十二烷以及三十四烷 和 2, 这1 6, 1 0, 1 4 6 种有机物相对质量 - 四甲基十六烷 , 百分比之和分别为 8 4 . 8 1% 和 8 3 . 2 6% 。 真 空 度 为 9 5 还 发 现 1 种 苯 酚 类 有 机 物; 真 空 度 为 0k k P a时 , P a 时, 发现 1 种胺类有机物 。 2 . 3  蒸发温度对渗滤液蒸发的影响 、 在真空度为 0k 冷凝温度为 3 调 P a 5℃ 的条件下 , 节蒸发温度分别为 6 0, 9 0, 1 2 0, 1 5 0℃ 进 行 渗 滤 液 蒸 发 实验 。 在实验温度范围内 , 随着蒸发温度的升高 , 蒸发 速度近似呈线性增加 , 如图 3 所示 。
; 表 3  冷凝液中有机物成分 ( 真空度 : 蒸发 0k P a 温度 : 冷凝温度 : 1 2 0℃ ; 3 5℃ )
名称 环己胺 丙烯基环庚烷 尼古丁 2, 6, 1 0, 1 4 -四甲 基十六烷 十九烷 二十烷 二十一烷 二十二烷 二十三烷 二十四烷 C 1 9H 4 0 C 2 0H 4 2 C 2 1H 4 4 C 2 2H 4 6 C 2 3H 4 8 C 2 4H 5 0 分子式 C 6H 1 3N C 9H 1 6 C 1 0H 1 4N 2 C 2 0H 4 2 名称 二十五烷 二十六烷 二十七烷 二十八烷 二十九烷 三十烷 2 8 o r -N - ( 1 7 H) -藿烷 β 三十一烷 三十二烷 三十四烷 分子式 C 2 5H 5 2 C 2 6H 5 4 C 2 7H 5 6 C 2 8H 5 8 C 2 9H 6 0 C 3 0H 6 2 C 2 9H 5 0 C 3 1H 6 4 C 3 2H 6 6 C 3 4H 7 0 图 4  冷凝液 C O D、 T O C 和氨氮值随真空度的变化曲线 图 3  不同蒸发温度下的蒸发速率

O D、 T O C 和氨氮值随蒸发温    图 4 为 冷 凝 液 中 C 。 : 度的变化曲线 由图 4 可见 冷凝液中 C O D 含量随蒸 发温度升高 呈 线 性 增 加 趋 势 , 约在1 1 0℃ 以 下 冷 凝 液 / 达到了现行 G 的C O D 含量在1 0 0m L 以 下, B g — 《 》 生活垃圾填埋场污染控制标准 中 1 6 8 8 9 2 0 0 8 C O D 的排放标准 。 分析其原因是在渗滤液的蒸发只有压力 和温度两个条件影 响 时 , 当 压 力 不 变, 温 度 越 高, 有机 物分子的化学键就越 容 易 断 裂 , 从而造成一些大分子 进入冷凝液中 。 有机物分解成易挥发的小分子有机物 , 并且 , 随着蒸发温度 的 升 高 , 水 的 蒸 发 速 率 加 快, 不利 于水分子和 有 机 杂 质 分 子 的 分 离 , 因 此, 在相同压力 下, 蒸发温度越高 , 有 机 物 随 水 分 蒸 发 的 越 多, 造成冷 凝水中 C O D 值越高 。

4 0 4

环 境 工 程 2 0 1 2 年第 3 0 卷增刊

可以发现同样的规律 。 表 5k P a下 ,    在真空度为 9 , 冷凝 温 度 为 3 5 为真空度为 9 5k P a 5℃ 条 件 下 两 个 工 况下实验冷凝液的 C O D 值。
表 5  冷凝液 C O D值 ( ; 真空度 : 冷凝温度 : 9 5k P a 3 5℃ )
工况 1   2   蒸发温度/℃ 6 0   1 2 0   / ( ·L m C O D g 6 1 . 6 1 0 3
-1)

氨氮值变化曲线如图 5 所示 。 T O C、 由图 5 可得 : 冷凝液 C O D 值在中性条件下比在酸 这是因为大多有机物在酸性条 性和碱性条件下都低 , 件下容易挥发 , 增加了原液中易挥发有机物的浓度 , 从 而造成冷 凝 液 中 C O D 值 明 显 增 加。 在 碱 性 条 件 下, 氨氮大量挥发 , 由于汽提和泡沫夹带的原因 , 冷凝液中
[7] 。 C O D 含量较之中性条件下要高 1

; 表 7  冷凝液中有机物成分 ( 真空度 : H=4; 0k P a p 冷凝温度 : 蒸发温度 : 3 5℃ ; 1 2 0℃ )
名称 3 -甲基丁酸 正戊酸 正己酸 环己甲酸 4 -甲基辛酸 反式 , 4 a 5, 6, 7, 8, 8 a - -六 氢化- γ-苯并吡喃 2, 6, 1 0, 1 4 -四甲基 十六烷 十九烷 二十烷 二十一烷 C 1 9H 4 0 C 2 0H 4 2 C 2 1H 4 4 C 2 0H 4 2 分子式 C 5H 1 0O 2 C 5H 1 0O 2 C 6H 1 2O 2 C 7H 1 2O 2 C 9H 1 8O 2 名称 二十二烷 二十三烷 二十四烷 二十五烷 二十六烷 二十七烷 二十八烷 5 α -胆甾烷 二十九烷 三十烷 2 8 o r 1 7 -N - β ( 藿烷 H) - 三十一烷 三十二烷 三十三烷 分子式 C 2 2H 4 6 C 2 3H 4 8 C 2 4H 5 0 C 2 5H 5 2 C 2 6H 5 4 C 2 7H 5 6 C 2 8H 5 8 C 2 7H 4 8 C 2 9H 6 0 C 3 0H 6 2 C 2 9H 5 0 C 3 1H 6 4 C 3 2H 6 6 C 3 3H 6 8

2收集的冷凝液进行 G C-MS 检    对表 5 中工况 1、 测, 蒸发温度 为 6 冷凝液中共检测出有机污染 0℃ 时 , 物1 见表 6。 蒸发温度为 1 冷凝液中共检 5种, 2 0℃ 时 , 测出有机污 染 物 2 见 表 4。 可 以 看 出 : 蒸发温度 0 种, 为6 析出的绝大部分有机物为烷烃类 0℃ 和 1 2 0℃ 时 , 有机物 , 其中有 1 即二十 0种 烷 烃 类 有 机 物 是 相 同 的, 这1 二烷到三十一烷 , 0 种有机物相对质量百分比之和 分别为 7 表 4 和表 6, 可 8 . 2 7% 和 7 4 . 4 5% 。 综合表 3、 与真空度 得烷烃类有机物的析 出 仅 与 蒸 发 温 度 有 关 , 无关 。 随着蒸发温度 的 升 高 或 真 空 度 增 大 , 冷凝液中 均发现了苯酚类有机物 。
; 表 6  冷凝液中有机物成分 ( 真空度 : 冷 9 5k P a 凝温度 : 蒸发温度 : 3 5℃ ; 6 0℃ )
名称 2 1 2 -( -甲基- -吡咯 烷基 ) - 嘧啶 3- 丁烯- 2 4 2 -酮 , -( - 羟基- 2, 6, 6 -三甲环 己烷 ) - 二十二烷 二十三烷 二十四烷 二十五烷 二十六烷 二十七烷 C 2 2H 4 6 C 2 3H 4 8 C 2 4H 5 0 C 2 5H 5 2 C 2 6H 5 4 C 2 7H 5 6 二十九烷 三十烷 2 8 o r 1 7 -N - β ( H) -藿烷 三十一烷 巴卡林烷 C 2 9H 6 0 C 3 0H 6 2 C 2 9H 5 0 C 3 1H 6 4 C 3 0H 5 4 分子式 C 1 0H 1 4N 2 名称 二十八烷 分子式 C 2 8H 5 8

2, 5, 5, 6, 8 a 1 4H 2 4O -五甲基 - C

原液 p H=4、 H 值蒸发条件下的冷凝液    分别对 p 进行 G 见表 7 和表 3。 检测的有机污染物 C-MS 检测 , 重合的有机污染物 种类分别为 2 4种 和 2 0 种。 其 中, ( 有1 为十九烷至三十二烷 、 5种, 2 8 o r 1 7 H) -N - -藿烷 。 β 酸性条件下 , 冷凝液中存在多种有机酸 , 主 要 是 3- 甲 正戊酸 、 正己酸 、 环己甲酸和 4- 甲 基 辛 酸 , 这 基丁酸 、 些有机酸沸点 较 低 , 在1 是渗滤液中 7 6~2 3 3℃ 之 间 , 但是在酸性条件下 , 没有 有机物容易挥发出来的成分 , 发现尼古丁和胺类有机物析出 。

C 1 3H 2 2O 2

胆甾烷

C 2 7H 4 8

在6 冷 0℃ ~1 5 0℃ 蒸发温度范围内 ,    由图 4 可见 : / 凝液中 T 基本上维持在1 O C 含量均较低 , 4~2 5m L g 之间 , 可见蒸发温度对冷凝液 T O C 值影响较小 。 此外随着蒸发温 度 的 升 高 , 冷凝液中氨氮含量整 体呈下降趋 势 。 蒸 发 温 度 为 1 冷凝水中氨氮 2 0℃ 时 , / 值为 1 蒸发温度为1 冷凝水中氨氮 7 9m L; 5 0℃ 时 , g / 值为 7 5 . 6m L。 g 2 . 4 p H 值对渗滤液蒸发的影响 将经稀硫酸调节过的 p H 值分别为 4, 7, 8 . 2 的渗 滤液各8 蒸 0 0m L 在真空度为0k P a 下进行蒸发实验 , 发温度为 1 冷凝温度为 3 收集冷凝液测定其 2 0℃ , 5℃ , C O D、 T O C 和氨氮值 。 不 同 p O D、 H 值下冷凝液的 C
图 5  冷凝液 C O D、 T O C 和氨氮值随 真空度的变化曲线

由图 5 可得 , 酸性条件下冷凝液中 T O C 含量较

环 境 工 程 2 0 1 2 年第 3 0 卷增刊

4 0 5

中性和碱性条件下明显增多 , T O C 含量接近中性条件 下的 7 倍 。 此外 , 在酸性条件下 , 冷凝液中的氨氮值远低于中 性和碱性条件下的氨 氮 值 , 这是由于渗滤液中的氨氮 并且两者保持 多以 NH4 和 NH3 · H2O 的状态存在 , , : 平衡 平衡关系式为
+ + - NH3 + H2O  幑幐NH3 · H2O  幑幐NH4 + OH 这一平 衡 受 p 反应向右移 H 值 影 响, H 值 越 低, p

k a n _s h o w.a s x? p i d = 1 b d a 2 c 4 a c b c 6 - 4 0 9 9 - 9 d 2 0 - - p 0 0 e 0 c 9 8 1 d 9 0 0& i d = 9 7 b 9 b d 7 d - c 7 1 2 - 4 1 1 0 - a 7 4 f - 7 b d 9 1 0 8 9 b 9 0 5 . [ ] : 3 R e n o u S, G i v a u d a n J G, P o u l a i n S, e t a l . L a n d f i l l l e a c h a t e t r e a t m e n t               [ ] , R e v i e w a n d o o r t u n i t J . J o u r n a l o f H a z a r d o u s M a t e r i a l s 2 0 0 8,           p p y ( ) : 1 5 0 3 4 6 8-4 9 3 . [ ] ] 闫志明 , 普红平 , 黄小凤 .垃圾渗滤液的特征及其处理工艺评述 [ 4 J . , ( ) : 昆明理工大学学报 ( 理工版 ) 2 0 0 3, 2 8 3 1 2 8-1 3 2 . [ ] 5 H a r m s e n J . I d e n t i f i c a t i o n o f o r a n i c c o m o u n d s i n l e a c h a t e f r o m a                 g p [ ] , ( ) : t i J .W a t e r R e s 1 9 8 3, 1 7 6 6 6 9-7 0 5 . w a s t e     p [ , 6]A r t i o l a o r t u n J F u l l e r W  H. H u m i c s u b s t a n c e s i n l a n d f i l l -F         y   : [ ] l e a c h a t e s I . h u m i c a c i d e x t r a c t i o n a n d i d e n t i f i c a t i o n J . J o u r n a l o f           , ( ) : E n v i r o n m e n t a l Q u a l i t 1 9 8 2, 1 1 4 6 6 3-6 6 6 .   y [ ] ] : 张帆 .处理垃圾填埋场渗 滤 液 的 研 究 [ 7 J .给 水 排 水 , 2 0 1 0, 3 6( S) 1 1-1 6 . [ ] ] 顾秋菊 , 童仲彦 , 盛 红 松 .垃 圾 填 埋 场 渗 滤 液 的 处 理 研 究 [ 8 J .能 源 与环境 , 2 0 1 1, 2: 8 2-8 3 . [ ] 冯逸仙 , 杨世纯 .反 渗 透 水 处 理 工 程 [ 中 国 电 力 出 版 社, 9 M] .北 京 : 2 0 0 0: 9-1 0 . [ ] , , 1 0 O z t u r k I A l t t n b a s M, K o u n c u I e t a l .A d v a n c e d h s i c c h e m i c a l           - y p y o u n t r e a t m e n t e x e r i e n c e s o n m u n i c i a l l a n d f i l l l e a c h a t e s[ J] .           y g p p   , ( ) : W a s t e M a n a e m e n t 2 0 0 3, 2 3 5 4 4 1-4 4 6 .   g [ ] 岳东北 , 刘建国 , 聂永丰 , 等 .生活垃圾填埋场渗滤液处理技术研究 1 1 [ ] ( ) : J .环境污染治理技术与设备 , 2 0 0 4, 5 6 5 9-6 2 . [ ] 许玉东 , 聂永丰 , 岳东北 .生活垃 圾 填 埋 场 渗 滤 液 的 蒸 发 处 理 工 艺 1 2 [ ] ( ) : J .环境污染治理技术与设备 , 2 0 0 5, 6 1 6 8-7 2 . [ ] 1 3 L i Y  Y, L i S Y, Z h u J G, e t a l . R e s e a r c h a n d a l i c a t i o n o f i n t e r a                     - p p g t i v e d r i n a n d i n c i n e r a t i o n t e c h n i u e f o r s e w a e s l u d e i n c i r c u l a t                 - y g q g g   [ / / i n f l u i d i z e d b e d C] I n C i t i e s o f t h e F u t u r e X i ' a n:T e c h n o l o i e s             g g   , , f o r I n t e r a t e d U r b a n  W a t e r M a n a e m e n t X i ' a n 2 0 1 1 .       g g [ ] 王宝贞 , 王琳 .城 市 固 体 废 物 渗 滤 液 处 理 与 处 置 [ 化学 1 4 M] .北 京 : 工业出版社 , 2 0 0 5: 1 2-1 3 . [ ] 1 5 K u l i k o w a k a D, K l i m i u k E.T h e e f f e c t o f l a n d f i l l a e o n m u n i c i a l                 g p [ ] , c o m o s t i o n J . B i o r e s o u r c e T e c h n o l o 2 0 0 8, 9 9: 5 9 8 1- l e a c h a t e     p g y 5 9 8 5 . [ ] 尹亚领 .垃圾填埋渗滤液浓缩分离处理研究 [ 重庆大学 , 1 6 D] .重庆 : 2 0 0 9 . [ ] 岳东北 , 许玉东 , 聂永丰 , 等 .“ 老 龄 期” 填埋场渗滤液 C 1 7 O D 蒸发规 ] ( ) : 律研究 [ J .环境污染治理技术与设备 , 2 0 0 6, 7 3 5 7-6 0 .

动, 氨氮在渗滤液中多以氨离子的形式存在 , 进入冷凝 液中的氨氮量显著减少 。 相反 , 在碱性条件下 , 溶液中 反 应 向 左 移 动, 氨 氮 以 NH3 · OH- 离 子 浓 度 较 高 , 在 高 温 条 件 下, H2O 的形 式 存 在 , NH3 · H2O 分 解 以 NH3 形式进入冷凝液中 。 3  结论 ) 渗滤液中至少含有 5 相对含量 1 0 种有机污染物 , 明显高于其 他 有 机 物 的 主 要 成 分 为 尼 古 丁 和 3- 甲 酚, 其次以酚类 、 烷烃类有机物居多 。 ) 随着 系 统 真 空 度 的 增 加 , 冷凝液 C 2 O D 值呈增 ; 加趋势 真空度对冷凝液 T O C 和氨氮值影响较小 。 ) 相同真空度和 冷 凝 温 度 下 , 蒸发速率和冷凝液 3 ; 值均随蒸发温度增加呈线性增加趋势 在蒸发温 C O D 度6 冷凝液的有机物成分以烷烃类 0~1 2 0℃ 范 围 内 , 只有少量胺类和苯酚类有机物 ; 有机物和尼古丁为主 , 烷烃类有机物的析出 仅 与 蒸 发 温 度 有 关 , 苯酚类有机 物的析出与真空度和蒸发温度均有关 。 ) 蒸发 温 度 对 冷 凝 液 T 随蒸发 4 O C 值 影 响 较 小; 冷凝液中氨氮含量整体呈下降趋势 。 温度升高 , ) 在酸 性 条 件 下 蒸 发 冷 凝 液 中 C 5 O D 值和 T O C 值均远大于在中性和 碱 性 条 件 下 的 数 值 , 但氨氮含量 相反 ; 酸性条件下冷 凝 液 有 机 物 成 分 主 要 为 有 机 酸 和 没 有 发 现 尼 古 丁、 胺类和苯酚类有机 烷烃类有机 物 , 物。
参考文献
[ ] / 中国污 水 处 理 工 程 网 .垃 圾 渗 滤 液 的 组 成 及 水 质 特 点 [ 1 E B O L] . [ ] : / / / / 2 0 1 2-2-9 . h t t www. d o w a t e r . c o m i s h u 2 0 0 9 2 0 0 9-5-2 7 p j / 7 3 4 2 . h t m L. -0 5-2 7 [ ] / 王滢芝 , 赵旭雯 .垃圾渗滤液 处 理 问 题 反 思 与 讨 论 [ 2 E B O L] .焦 点 : / / / / 水网 , 2 0 1 1-9-1 3[ 2 0 1 2-2-9] . h t t www. c i n. c n i k a n i - p q q

作者通信处   李诗媛  1 0 0 1 9 0  北 京 市 海 淀 区 北 四 环 西 路 1 1号中科 院工程热物理所 B 3 0 8 ) 电话   ( 0 1 0 8 2 5 4 3 0 5 5 E-m a i l l i s h i u a n i e t . c n   @ y 2 0 1 2-0 2-1 0 收稿


推荐文章