Χαρακτηριστικά των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια
Τα στραγγίσματα από σκουπίδια αναφέρονται στα λύματα που παράγονται κατά τη διαδικασία στοίβαξης και υγειονομικής ταφής λόγω ζύμωσης, έκπλυσης καθίζησης, διείσδυσης επιφανειακών και υπόγειων υδάτων. Η σύνθεση του στραγγίσματος από τα σκουπίδια επηρεάζεται από παράγοντες όπως η σύνθεση των σκουπιδιών, ο χρόνος υγειονομικής ταφής, η τεχνολογία υγειονομικής ταφής και οι κλιματικές συνθήκες, μεταξύ των οποίων ο χρόνος υγειονομικής ταφής είναι ο σημαντικότερος παράγοντας επιρροής. Εάν ταξινομηθούν σύμφωνα με την ηλικία του χώρου υγειονομικής ταφής, γενικά εκείνα με χρόνο υγειονομικής ταφής λιγότερο από 1 έτος θεωρούνται νεαρά στραγγίσματα, αυτά με χρόνο υγειονομικής ταφής 1-5 ετών θεωρούνται στραγγίσματα μέσης ηλικίας και αυτά με χρόνο υγειονομικής ταφής άνω των 5 ετών θεωρούνται παλαιά στραγγίσματα [1]. Ο Πίνακας 1 δείχνει τα χαρακτηριστικά διαφορετικών τύπων στραγγίσματος από σκουπίδια [2].
Η ποιότητα του νερού των σκουπιδιών έχει γενικά τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: (1) σύνθετη σύνθεση, που περιέχει διάφορους οργανικούς ρύπους, μέταλλα και φυτικά θρεπτικά συστατικά. (2) Η συγκέντρωση των οργανικών ρύπων είναι υψηλή, με το COD και το BOD να φτάνουν τις δεκάδες χιλιάδες mg/L. (3) Υπάρχουν πολλοί τύποι μετάλλων, συμπεριλαμβανομένων περισσότερων από 10 τύπων μεταλλικών ιόντων. (4) Υψηλό άζωτο αμμωνίας και ευρύ φάσμα παραλλαγών. (5) Η σύνθεση και η συγκέντρωση θα υποστούν εποχιακές αλλαγές [2]
Επί του παρόντος, οι μέθοδοι επεξεργασίας των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια βασίζονται κυρίως σε βιολογικές μεθόδους. Μεταξύ αυτών, τα νεαρά στραγγίσματα έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε οργανική ύλη εύκολα βιοαποδομήσιμη, υψηλότερη αναλογία B/C και χαμηλότερο άζωτο αμμωνίας, γεγονός που το καθιστά κατάλληλο για τη χρήση βιολογικών μεθόδων επεξεργασίας. Ωστόσο, όσο αυξάνεται η ηλικία του χώρου υγειονομικής ταφής, η βιοαποδομησιμότητα των στραγγισμάτων θα μειωθεί και το αμμωνιακό άζωτο θα αυξηθεί σημαντικά, γεγονός που θα εμποδίσει την αποτελεσματικότητα της βιολογικής επεξεργασίας. Ως εκ τούτου, δεν ενδείκνυται η απευθείας χρήση βιολογικής επεξεργασίας για στραγγίσματα μέσης και ηλικιωμένης. Επιπλέον, οι βιολογικές μέθοδοι είναι ευαίσθητες στις μεταβολές της θερμοκρασίας, της ποιότητας του νερού και της ποσότητας του νερού και δεν μπορούν να επεξεργαστούν δύσκολα βιοαποικοδομήσιμα οργανική ύλη. Η φυσικοχημική μέθοδος έχει καλή επίδραση απομάκρυνσης στα στραγγίσματα σκουπιδιών με κακή βιοδιασπασιμότητα και υψηλή περιεκτικότητα σε άζωτο αμμωνίας και δεν επηρεάζεται από αλλαγές στην ποιότητα και την ποσότητα του νερού. Η ποιότητα του νερού εκροής είναι σχετικά σταθερή και χρησιμοποιείται ευρέως για την προεπεξεργασία και τη βαθιά επεξεργασία των στραγγισμάτων σκουπιδιών. Με βάση τις υπάρχουσες τεχνολογίες φυσικής και χημικής επεξεργασίας, ο συγγραφέας ανασκόπησε την πρόοδο της έρευνας της μεθόδου προσρόφησης, της μεθόδου εμφύσησης, της μεθόδου κατακρήμνισης πήξης, της μεθόδου χημικής κατακρήμνισης, της χημικής οξείδωσης, της ηλεκτροχημικής μεθόδου, της μεθόδου φωτοκαταλυτικής οξείδωσης, της μεθόδου αντίστροφης όσμωσης και νανοδιήθησης. προκειμένου να παρέχει κάποια αναφορά για πρακτική εργασία
2 Τεχνολογίες Φυσικής και Χημικής Επεξεργασίας
2.1 Προσρόφηση
Η μέθοδος προσρόφησης είναι η χρήση της επίδρασης προσρόφησης πορωδών στερεών ουσιών για την απομάκρυνση τοξικών και επιβλαβών ουσιών όπως η οργανική ύλη και τα μεταλλικά ιόντα στα στραγγίσματα από τα σκουπίδια. Επί του παρόντος, η έρευνα για την προσρόφηση ενεργού άνθρακα είναι η πιο εκτεταμένη. J. Rodr í guez et al. [4] μελέτησε την προσρόφηση των επεξεργασμένων με αναερόβια στραγγίσματα χρησιμοποιώντας ενεργό άνθρακα, ρητίνη XAD-8 και ρητίνη XAD-4. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο ενεργός άνθρακας είχε την ισχυρότερη ικανότητα προσρόφησης και μπορούσε να μειώσει το COD εισροής από 1500 mg/L σε 191 mg/LN Aghamohammadi et al. [5] πρόσθεσε ενεργό άνθρακα σε σκόνη όταν χρησιμοποιούσε τη μέθοδο ενεργού ιλύος για την επεξεργασία των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι ρυθμοί απομάκρυνσης του COD και της χρωματικότητας ήταν σχεδόν δύο φορές υψηλότεροι από εκείνους χωρίς ενεργό άνθρακα και ο ρυθμός απομάκρυνσης του αζώτου αμμωνίας βελτιώθηκε επίσης. Οι Zhang Futao et al. [6] μελέτησε τη συμπεριφορά προσρόφησης του ενεργού άνθρακα στη φορμαλδεΰδη, τη φαινόλη και την ανιλίνη στα στραγγίσματα χωματερής και τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ισόθερμη προσρόφησης του ενεργού άνθρακα συμμορφώνεται με τον εμπειρικό τύπο Freundlich. Επιπλέον, έχουν μελετηθεί σε κάποιο βαθμό και άλλα προσροφητικά εκτός από τον ενεργό άνθρακα. Μ. Heavey et al. [7] διεξήγαγε πειράματα προσρόφησης σκωρίας άνθρακα χρησιμοποιώντας στραγγίσματα από τη χωματερή Kyletalesha στην Ιρλανδία. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μετά την επεξεργασία προσρόφησης σκωρίας άνθρακα, τα στραγγίσματα με μέσο COD 625 mg/L, μέσο BOD 190 mg/L και μέσο άζωτο αμμωνίας 218 mg/L είχαν ρυθμό απομάκρυνσης COD 69%. ποσοστό απομάκρυνσης BOD 96,6%, και ποσοστό αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας 95,5%. Λόγω των άφθονων και ανανεώσιμων πόρων σκωρίας άνθρακα, χωρίς δευτερογενή ρύπανση, έχει καλές προοπτικές ανάπτυξης. Το κύριο πρόβλημα που αντιμετωπίζει η επεξεργασία προσρόφησης ενεργού άνθρακα είναι ότι ο ενεργός άνθρακας είναι ακριβός και στερείται απλών και αποτελεσματικών μεθόδων αναγέννησης, γεγονός που περιορίζει την προώθηση και την εφαρμογή του. Επί του παρόντος, η μέθοδος προσρόφησης για την επεξεργασία των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια είναι ως επί το πλείστον εργαστηριακής κλίμακας και απαιτεί περαιτέρω έρευνα προτού μπορέσει να εφαρμοστεί στην πράξη.
2.2 Μέθοδος Blow off
Η μέθοδος Blow off είναι η εισαγωγή αερίου (φέρον αέριο) στο νερό και μετά από επαρκή επαφή, οι πτητικές διαλυτές ουσίες στο νερό μεταφέρονται στην αέρια φάση μέσω της διεπαφής αερίου-υγρού, επιτυγχάνοντας έτσι τον σκοπό της απομάκρυνσης των ρύπων. Ο αέρας χρησιμοποιείται συνήθως ως φέρον αέριο. Η περιεκτικότητα σε άζωτο αμμωνίας στα στραγγίσματα των μεσήλικων και ηλικιωμένων σκουπιδιών είναι σχετικά υψηλή και η μέθοδος blowing off μπορεί να αφαιρέσει αποτελεσματικά το άζωτο αμμωνίας από αυτό. Ο SK Martinen et al. [8] χρησιμοποίησε τη μέθοδο του blow off για την επεξεργασία του αζώτου αμμωνίας στα στραγγίσματα από τα σκουπίδια. Υπό συνθήκες pH=11, 20°C και υδραυλικό χρόνο συγκράτησης 24 ωρών, το άζωτο αμμωνίας μειώθηκε από 150 mg/L σε 16 mg/L. Οι Liao Linlin et al. [9] μελέτησε τους παράγοντες που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα της απομάκρυνσης υγρής αμμωνίας στη διήθηση σκουπιδιών και διαπίστωσε ότι το pH, η θερμοκρασία του νερού και η αναλογία αερίου-υγρού είχαν σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση απογύμνωσης. Το αποτέλεσμα απονιτροποίησης βελτιώθηκε όταν το pH ήταν μεταξύ 10,5 και 11. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του νερού, τόσο καλύτερο είναι το αποτέλεσμα απονιτροποίησης. Όταν η αναλογία αερίου-υγρού είναι 3000~3500 m3/m3, το φαινόμενο απονιτροποίησης είναι όπως φαίνεται στο νέο τραγούδι του Jay Chou. Η συγκέντρωση του αζώτου αμμωνίας έχει μικρή επίδραση στην απόδοση εμφύσησης. Οι Wang Zongping et al. [10] χρησιμοποίησε τρεις μεθόδους, δηλαδή τον αερισμό με εκτόξευση, τον αερισμό με έκρηξη και τον επιφανειακό αερισμό, για την προεπεξεργασία του στραγγίσματος με αφαίρεση αμμωνίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο αερισμός με πίδακα ήταν αποτελεσματικός στην ίδια ισχύ. Σύμφωνα με ξένα δεδομένα, ο ρυθμός απομάκρυνσης του αζώτου αμμωνίας στα στραγγίσματα που έχουν υποστεί επεξεργασία με εξαγωγή αερίου σε συνδυασμό με άλλες μεθόδους μπορεί να φτάσει έως και το 99,5%. Ωστόσο, το λειτουργικό κόστος αυτής της μεθόδου είναι σχετικά υψηλό και η παραγόμενη NH3 πρέπει να αφαιρεθεί με την προσθήκη οξέος στον πύργο εξάτμισης, διαφορετικά θα προκαλέσει ατμοσφαιρική ρύπανση. Επιπλέον, ανθρακική απολέπιση θα συμβεί επίσης στον πύργο εξάτμισης.
2.3 Μέθοδος καθίζησης πήξης
Η μέθοδος καθίζησης πήξης είναι μια μέθοδος προσθήκης πηκτικών στο στραγγιστήρι των σκουπιδιών, προκαλώντας τη συσσώρευση αιωρούμενων στερεών και κολλοειδών στο στραγγιστήριο και τη δημιουργία κροκίδων και στη συνέχεια τον διαχωρισμό τους. Θειικό αργίλιο, θειικός σίδηρος, χλωριούχος σίδηρος και άλλα ανόργανα κροκιδωτικά χρησιμοποιούνται συνήθως. Μελέτες έχουν δείξει ότι η χρήση κροκιδωτών με βάση τον σίδηρο μόνο για την επεξεργασία των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια μπορεί να επιτύχει ποσοστό αφαίρεσης COD 50%, το οποίο είναι καλύτερο από τη χρήση κροκιδωτών με βάση το αλουμίνιο μόνο. Α.Α. Τάτση κ.ά. [11] προεπεξεργάστηκε τα στραγγίσματα με θειικό αλουμίνιο και χλωριούχο σίδηρο. Για νεαρά στραγγίσματα, το υψηλότερο ποσοστό αφαίρεσης COD ήταν 38% όταν το εισερχόμενο COD ήταν 70 900 mg/L. Για τα στραγγίσματα υγειονομικής ταφής μεσήλικων και ηλικιωμένων, το ποσοστό αφαίρεσης COD μπορεί να φτάσει το 75% όταν το εισερχόμενο COD είναι 5350 mg/L. Όταν το pH είναι 10 και το πηκτικό φτάσει τα 2 g/L, ο ρυθμός απομάκρυνσης του COD μπορεί να φτάσει έως και το 80%. Τα τελευταία χρόνια, τα βιοκροκκιστικά έχουν γίνει μια νέα ερευνητική κατεύθυνση. Ο Α.Ι. Ζουμπούλης κ.ά. [12] μελέτησε την επίδραση της επεξεργασίας των βιοκροκκώσεων στα στραγγίσματα των χωματερών και διαπίστωσε ότι χρειάζονταν μόνο 20 mg/L βιοκροκκώσεων για την απομάκρυνση του 85% του χουμικού οξέος από τα στραγγίσματα υγειονομικής ταφής. Η μέθοδος κατακρήμνισης πήξης είναι μια βασική τεχνολογία για την επεξεργασία των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τεχνολογία προεπεξεργασίας για τη μείωση του φόρτου των διαδικασιών μετά τη θεραπεία και ως τεχνολογία βαθιάς θεραπείας για να γίνει η εγγύηση ολόκληρης της διαδικασίας θεραπείας [3]. Αλλά το κύριο πρόβλημά του είναι ο χαμηλός ρυθμός απομάκρυνσης του αζώτου της αμμωνίας, η δημιουργία μεγάλης ποσότητας χημικής λάσπης και η προσθήκη πηκτικών αλάτων μετάλλων μπορεί να προκαλέσει νέα ρύπανση. Επομένως, η ανάπτυξη ασφαλών, αποτελεσματικών και χαμηλού κόστους πηκτικών είναι το θεμέλιο για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας επεξεργασίας των μεθόδων καθίζησης πήξης.
2.4 Μέθοδος χημικής καθίζησης
Η μέθοδος χημικής κατακρήμνισης είναι η προσθήκη μιας συγκεκριμένης χημικής ουσίας στα στραγγίσματα των σκουπιδιών, η δημιουργία ιζήματος μέσω χημικής αντίδρασης και, στη συνέχεια, ο διαχωρισμός του για να επιτευχθεί ο σκοπός της επεξεργασίας. Σύμφωνα με δεδομένα, τα ιόντα υδροξειδίου των αλκαλικών ουσιών όπως το υδροξείδιο του ασβεστίου μπορούν να καθιζάνουν με ιόντα μετάλλων, τα οποία μπορούν να αφαιρέσουν το 90% έως 99% των βαρέων μετάλλων στα στραγγίσματα και το 20% έως το 40% του COD. Η μέθοδος καθίζησης με πέτρες γκουάνο πτηνών χρησιμοποιείται ευρέως σε μεθόδους χημικής καθίζησης. Η μέθοδος κατακρήμνισης με πέτρες γουανό πουλιών, γνωστή και ως μέθοδος καθίζησης με φωσφορικό αμμώνιο μαγνήσιο, περιλαμβάνει την προσθήκη Mg2+, PO43- και αλκαλικών παραγόντων στα στραγγίσματα των σκουπιδιών για να αντιδράσουν με ορισμένες ουσίες και να σχηματίσουν ένα ίζημα. XZ Li et al. [13] πρόσθεσε MgCl2 · 6H2O και Na2HPO4 · 12H2O στα στραγγίσματα από τα σκουπίδια. Όταν η αναλογία Mg2+ προς NH4+ προς PO43- ήταν 1:1:1 και το pH ήταν 8,45-9, το άζωτο αμμωνίας στο αρχικό έκπλυση μειώθηκε από 5600 mg/L σε 110 mg/L μέσα σε 15 λεπτά. I. Ozturk et al. [14] χρησιμοποίησε αυτή τη μέθοδο για την επεξεργασία των στραγγισμάτων από αναερόβια χώνευση. Όταν το εισερχόμενο COD ήταν 4024 mg/L και το αμμωνιακό άζωτο ήταν 2240 mg/L, οι ρυθμοί απομάκρυνσης των εκροών έφτασαν το 50% και το 85%, αντίστοιχα. Οι B. Calli et al. [15] πέτυχε επίσης ποσοστό απομάκρυνσης 98% αμμωνιακού αζώτου χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο. Η μέθοδος χημικής καθίζησης είναι απλή στη λειτουργία και το παραγόμενο ίζημα περιέχει συστατικά λιπάσματος όπως N, P, Mg και οργανική ύλη. Ωστόσο, το ίζημα μπορεί να περιέχει τοξικές και επιβλαβείς ουσίες, οι οποίες έχουν πιθανούς περιβαλλοντικούς κινδύνους.
2.6 Ηλεκτροχημική μέθοδος
Η ηλεκτροχημική μέθοδος είναι μια διαδικασία κατά την οποία οι ρύποι στα στραγγίσματα από σκουπίδια υποβάλλονται απευθείας σε ηλεκτροχημικές αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια υπό τη δράση ηλεκτρικού πεδίου ή υφίστανται αντιδράσεις οξειδοαναγωγής χρησιμοποιώντας · OH και ClO - που παράγονται στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Επί του παρόντος, η ηλεκτρολυτική οξείδωση χρησιμοποιείται συνήθως. PB Moraes et al. [19] χρησιμοποίησε έναν συνεχή ηλεκτρολυτικό αντιδραστήρα για την επεξεργασία των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια. Όταν ο ρυθμός ροής εισροής ήταν 2000 L/h, η πυκνότητα ρεύματος ήταν 0,116 A/cm2, ο χρόνος αντίδρασης ήταν 180 λεπτά, το εισερχόμενο COD ήταν 1855 mg/L, το TOC ήταν 1270 mg/L και το άζωτο αμμωνίας ήταν 1060 mg/ L, οι ρυθμοί απομάκρυνσης των λυμάτων έφτασαν το 73%, 57% και 49%, αντίστοιχα. ΝΝ Rao et al. [20] χρησιμοποίησε έναν τρισδιάστατο αντιδραστήρα ηλεκτροδίων άνθρακα για την επεξεργασία των στραγγισμάτων με υψηλό COD (17-18400 mg/L) και άζωτο υψηλής αμμωνίας (1200-1320 mg/L). Μετά από 6 ώρες αντίδρασης, ο ρυθμός απομάκρυνσης COD ήταν 76% -80%, και ο ρυθμός αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας μπορούσε να φτάσει έως και 97%. Οι Ε. Turro et αϊ. [21] μελέτησε τους παράγοντες που επηρεάζουν την επεξεργασία ηλεκτρολυτικής οξείδωσης των στραγγισμάτων χωματερής, χρησιμοποιώντας Ti/IrO2-RuO2 ως ηλεκτρόδιο και HClO4 ως ηλεκτρολύτη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο χρόνος αντίδρασης, η θερμοκρασία αντίδρασης, η πυκνότητα ρεύματος και το pH ήταν οι κύριοι παράγοντες που επηρέασαν το αποτέλεσμα της θεραπείας. Υπό συνθήκες θερμοκρασίας 80 ℃, πυκνότητα ρεύματος 0,032 A/cm2 και pH=3, ο χρόνος αντίδρασης ήταν 4 ώρες και το COD μειώθηκε από 2960 mg/L σε 294 mg/L, το TOC μειώθηκε από 1150 mg/L σε 402 mg/L και ο ρυθμός αφαίρεσης χρώματος θα μπορούσε να φτάσει το 100%. Η ηλεκτροχημική μέθοδος έχει απλή διαδικασία, ισχυρή δυνατότητα ελέγχου, μικρό αποτύπωμα και δεν δημιουργεί δευτερογενή ρύπανση κατά τη διαδικασία επεξεργασίας. Το μειονέκτημα είναι ότι καταναλώνει ρεύμα και έχει υψηλό κόστος επεξεργασίας. Επί του παρόντος, τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται σε κλίμακα εργαστηριακής έρευνας.
2.7 Φωτοκαταλυτική οξείδωση
Η φωτοκαταλυτική οξείδωση είναι ένας νέος τύπος τεχνολογίας επεξεργασίας νερού που είναι καλύτερος στην επεξεργασία ορισμένων ειδικών ρύπων από άλλες μεθόδους και επομένως έχει καλές προοπτικές εφαρμογής στη βαθιά επεξεργασία των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια. Η αρχή αυτής της μεθόδου είναι η προσθήκη ορισμένης ποσότητας καταλύτη στα λύματα, η δημιουργία ελεύθερων ριζών υπό την ακτινοβολία φωτός και η χρήση της ισχυρής οξειδωτικής ιδιότητας των ελεύθερων ριζών για την επίτευξη του στόχου επεξεργασίας. Οι καταλύτες που χρησιμοποιούνται στη φωτοκαταλυτική οξείδωση περιλαμβάνουν κυρίως το διοξείδιο του τιτανίου, το οξείδιο του ψευδαργύρου και το οξείδιο του σιδήρου, μεταξύ των οποίων χρησιμοποιείται ευρέως το διοξείδιο του τιτανίου. Οι DE Meeroff et al. [22] διεξήγαγε πειράματα σχετικά με τη φωτοκαταλυτική οξείδωση του στραγγίσματος χρησιμοποιώντας το TiO2 ως καταλύτη. Μετά από 4 ώρες υπεριώδους φωτοκαταλυτικής οξείδωσης, ο ρυθμός απομάκρυνσης COD του στραγγίσματος έφτασε το 86%, ο λόγος B/C αυξήθηκε από 0,09 σε 0,14, ο ρυθμός αφαίρεσης αζώτου αμμωνίας ήταν 71%, και ο ρυθμός αφαίρεσης χρωματικότητας ήταν 90%. Μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης, το 85% του TiO2 μπορεί να ανακτηθεί. Οι R. Poblete et al. [23] χρησιμοποίησε υποπροϊόντα από τη βιομηχανία διοξειδίου του τιτανίου (που αποτελούνταν κυρίως από TiO2 και Fe) ως καταλύτες και τα συνέκρινε με το εμπορικό TiO2 όσον αφορά τον τύπο καταλύτη, τον ρυθμό απομάκρυνσης της ανυπόφορης οργανικής ύλης, τη φόρτωση καταλύτη και τον χρόνο αντίδρασης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το παραπροϊόν είχε υψηλότερη δραστικότητα και καλύτερο αποτέλεσμα επεξεργασίας και μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως καταλύτης για φωτοκαταλυτική οξείδωση. Μια μελέτη διαπίστωσε ότι η περιεκτικότητα σε ανόργανα άλατα μπορεί να επηρεάσει την αποτελεσματικότητα της φωτοκαταλυτικής οξείδωσης στην επεξεργασία των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια. Οι J. Wiszniowski et al. [24] μελέτησε την επίδραση των ανόργανων αλάτων στη φωτοκαταλυτική οξείδωση του χουμικού οξέος στα στραγγίσματα χρησιμοποιώντας αιωρούμενο TiO2 ως καταλύτη. Όταν μόνο Cl - (4500 mg/L) και SO42- (7750 mg/L) υπάρχουν στα στραγγίσματα των σκουπιδιών, δεν επηρεάζει την απόδοση φωτοκαταλυτικής οξείδωσης του χουμικού οξέος, αλλά η παρουσία HCO3- μειώνει σημαντικά τη φωτοκαταλυτική οξείδωση αποδοτικότητα. Η φωτοκαταλυτική οξείδωση έχει τα πλεονεκτήματα της απλής λειτουργίας, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, της αντοχής στο φορτίο και της μη ρύπανσης. Ωστόσο, για να τεθεί σε πρακτική λειτουργία, είναι απαραίτητο να μελετηθεί ο τύπος και ο σχεδιασμός του αντιδραστήρα, η απόδοση και η διάρκεια ζωής του καταλύτη και ο ρυθμός χρήσης της φωτεινής ενέργειας.
2.8 Αντίστροφη όσμωση (RO)
Η μεμβράνη RO έχει επιλεκτικότητα προς τους διαλύτες, χρησιμοποιώντας τη διαφορά πίεσης και στις δύο πλευρές της μεμβράνης ως κινητήρια δύναμη για να ξεπεραστεί η ωσμωτική πίεση των διαλυτών, διαχωρίζοντας έτσι διάφορες ουσίες στα στραγγίσματα από τα σκουπίδια. Fangyue Li et al. [25] χρησιμοποίησε μια σπειροειδή μεμβράνη RO για την επεξεργασία των στραγγισμάτων από τη χωματερή Kolenfeld στη Γερμανία. Η COD μειώθηκε από 3100 mg/L σε 15 mg/L, το χλωρίδιο μειώθηκε από 2850 mg/L σε 23,2 mg/L και το άζωτο αμμωνίας μειώθηκε από 1000 mg/L σε 11,3 mg/L. Οι ρυθμοί απομάκρυνσης μεταλλικών ιόντων όπως Al3+, Fe2+, Pb2+, Zn2+, Cu2+ κ.λπ. υπερβαίνουν όλα το 99,5%. Έρευνες έχουν δείξει ότι το pH έχει αντίκτυπο στην αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης του αζώτου της αμμωνίας. LD Palma et αϊ. [26] πρώτα απόσταξε τα στραγγίσματα από τα σκουπίδια και στη συνέχεια τα επεξεργάστηκε με μεμβράνη RO, μειώνοντας την εισερχόμενη COD από 19000 mg/L σε 30,5 mg/L. Ο ρυθμός απομάκρυνσης του αζώτου αμμωνίας είναι υψηλότερος σε pH 6,4, μειώνοντας από 217,6 mg/L σε 0,71 mg/LM R et al. [27] διεξήγαγε ένα πιλοτικό πείραμα για τον καθαρισμό του στραγγίσματος από τα σκουπίδια χρησιμοποιώντας μεμβράνες συνεχούς RO δύο σταδίων και διαπίστωσε ότι ο ρυθμός απομάκρυνσης του αζώτου αμμωνίας ήταν υψηλότερος όταν το pH έφτασε στο 5, μειώνοντας από 142 mg/L σε 8,54 mg/L. Η μέθοδος της αντίστροφης όσμωσης έχει υψηλή απόδοση, ώριμη διαχείριση και είναι εύκολο να ελεγχθεί αυτόματα και εφαρμόζεται όλο και περισσότερο στην επεξεργασία των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια. Ωστόσο, το κόστος της μεμβράνης είναι σχετικά υψηλό και απαιτείται προεπεξεργασία του στραγγίσματος πριν από τη χρήση για να μειωθεί το φορτίο της μεμβράνης, διαφορετικά η μεμβράνη είναι επιρρεπής σε μόλυνση και απόφραξη, με αποτέλεσμα την απότομη μείωση της αποτελεσματικότητας της επεξεργασίας.
2.9 Νανοδιήθηση (NF)
Η μεμβράνη NF έχει δύο σημαντικά χαρακτηριστικά: έχει μια μικροπορώδη δομή περίπου 1 nm, η οποία μπορεί να αναχαιτίσει μόρια με μοριακό βάρος 200-2000 u. Η ίδια η μεμβράνη NF είναι φορτισμένη και έχει έναν ορισμένο ρυθμό συγκράτησης για ανόργανους ηλεκτρολύτες. Οι HK Jakopovic et al. [28] συνέκρινε την απομάκρυνση της οργανικής ύλης στα στραγγίσματα των χωματερών χρησιμοποιώντας τρεις τεχνολογίες: NF, UF και όζον. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι κάτω από εργαστηριακές συνθήκες, διαφορετικές μεμβράνες UF μπορούσαν να επιτύχουν ποσοστό αφαίρεσης COD 23% για το νέο τραγούδι του Jay Chou. Το ποσοστό απομάκρυνσης του COD από το όζον μπορεί να φτάσει το 56%. Το ποσοστό αφαίρεσης των νέων τραγουδιών του Jay Chou σε COD από την NF μπορεί να φτάσει το 91%. Το NF έχει επίσης μια σχετικά ιδανική επίδραση αφαίρεσης στα ιόντα στα στραγγίσματα. LB Chaudhari et al. [29] χρησιμοποίησε το NF-300 για την επεξεργασία ηλεκτρολυτών σε παλαιωμένα στραγγίσματα από τη χωματερή του Γκουτζαράτ στην Ινδία. Τα επίπεδα θειικών στα δύο πειραματικά νερά ήταν 932 και 886 mg/L, αντίστοιχα, και τα ιόντα χλωρίου ήταν 2268 και 5426 mg/L, αντίστοιχα. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι τα ποσοστά απομάκρυνσης των θειικών ήταν 83% και 85%, αντίστοιχα, και τα ποσοστά απομάκρυνσης των ιόντων χλωρίου ήταν 62% και 65%, αντίστοιχα. Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι τα ποσοστά απομάκρυνσης των Cr3+, Ni2+, Cu2+ και Cd2+ από τη μεμβράνη NF έφτασαν το 99%, 97%, 97% και 96%, αντίστοιχα. Το NF σε συνδυασμό με άλλες διεργασίες έχει καλύτερα αποτελέσματα μετά τη θεραπεία. Ο T. Robinson [30] χρησιμοποίησε τη συνδυασμένη διαδικασία MBR+NF για την επεξεργασία του στραγγίσματος από το Beacon Hill, UK. Το COD μειώθηκε από 5000 mg/L σε κάτω από 100 mg/L, το άζωτο αμμωνίας μειώθηκε από 2000 mg/L σε κάτω από 1 mg/L και το SS μειώθηκε από 250 mg/L σε κάτω από 25 mg/L. Η τεχνολογία NF έχει χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, υψηλό ποσοστό ανάκτησης και μεγάλες δυνατότητες. Αλλά το μεγαλύτερο πρόβλημα είναι ότι η μεμβράνη θα κλιμακωθεί μετά από μακροχρόνια χρήση, γεγονός που θα επηρεάσει την απόδοσή της, όπως η ροή της μεμβράνης και ο ρυθμός συγκράτησης. Απαιτείται περαιτέρω έρευνα για την εφαρμογή του στη μηχανική πρακτική.
3 Συμπέρασμα
Οι προαναφερθείσες τεχνολογίες φυσικής και χημικής επεξεργασίας μπορούν να επιτύχουν ορισμένα αποτελέσματα, αλλά υπάρχουν επίσης πολλά προβλήματα, όπως η αναγέννηση προσροφητικών ουσιών, η ανάκτηση καταλυτών φωτοκαταλυτικής οξείδωσης, η υψηλή κατανάλωση ενέργειας των ηλεκτροχημικών μεθόδων και η ρύπανση της μεμβράνης. Επομένως, είναι δύσκολο για τα στραγγίσματα από σκουπίδια να πληρούν τα εθνικά πρότυπα εκπομπών μέσω μιας ενιαίας φυσικής και χημικής επεξεργασίας και η διαδικασία επεξεργασίας τους θα πρέπει να είναι ένας συνδυασμός πολλαπλών τεχνολογιών επεξεργασίας. Η πλήρης διαδικασία επεξεργασίας των γενικών στραγγισμάτων σκουπιδιών θα πρέπει να περιλαμβάνει τρία μέρη: προεπεξεργασία, κύρια επεξεργασία και βαθιά επεξεργασία. Μέθοδοι προεπεξεργασίας, όπως η έκρηξη, η κατακρήμνιση πήξης και η χημική κατακρήμνιση χρησιμοποιούνται συνήθως για την αφαίρεση ιόντων βαρέων μετάλλων, αζώτου αμμωνίας, χρωματικότητας ή βελτίωσης της βιοαποικοδομησιμότητας των στραγγισμάτων από τα σκουπίδια. Η κύρια επεξεργασία θα πρέπει να υιοθετεί διαδικασίες χαμηλού κόστους και υψηλής απόδοσης, όπως βιολογικές μεθόδους, χημική οξείδωση και άλλες συνδυασμένες διεργασίες, με στόχο την απομάκρυνση του μεγαλύτερου μέρους της οργανικής ύλης και την περαιτέρω μείωση της περιεκτικότητας σε ρύπους όπως το αμμωνιακό άζωτο. Μετά τα δύο πρώτα στάδια επεξεργασίας, ορισμένοι ρύποι μπορεί να εξακολουθούν να υπάρχουν, επομένως είναι απαραίτητη η βαθιά επεξεργασία, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με μεθόδους όπως φωτοκαταλυτική οξείδωση, προσρόφηση, διαχωρισμός μεμβράνης κ.λπ.
Λόγω της πολύπλοκης σύνθεσης του στραγγίσματος και της μεταβλητότητάς του στο χρόνο και τη θέση, στην πρακτική μηχανική, είναι απαραίτητο πρώτα να μετρηθεί η σύνθεση και να αναλυθούν λεπτομερώς τα χαρακτηριστικά του πριν από την επεξεργασία του στραγγίσματος και να επιλεγούν οι κατάλληλες τεχνικές επεξεργασίας. Επί του παρόντος, οι τεχνολογίες επεξεργασίας στραγγισμάτων από σκουπίδια έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ως εκ τούτου, η αναβάθμιση και ο μετασχηματισμός των υπαρχουσών τεχνολογιών, η ανάπτυξη νέων και αποτελεσματικών τεχνολογιών επεξεργασίας και η ενίσχυση της έρευνας και ανάπτυξης ολοκλήρωσης μεταξύ διαφορετικών τεχνολογιών (όπως η ενσωμάτωση της τεχνολογίας φωτοκαταλυτικής οξείδωσης και της τεχνολογίας βιοχημικής επεξεργασίας, η ενσωμάτωση της μεθόδου καθίζησης και της επεξεργασίας μεμβράνης), Προκειμένου να βελτιωθεί η συνολική αποτελεσματικότητα επεξεργασίας των στραγγισμάτων και να μειωθεί το κόστος επένδυσης και λειτουργίας, θα είναι το επίκεντρο της μελλοντικής έρευνας για τα στραγγίσματα από σκουπίδια.
