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对不同类型废水的滤料的评价

Britt-Marie Svensson¹, Lennart Mathiasson², Lennart Maring;rtensson¹, Pille Kauml;ngsepp^2,3

1.瑞典克里斯蒂安斯塔德大学克里斯蒂安斯塔德大学教育与环境学院；

2 .瑞典隆德大学化学学系分析与综合中心；

3.瑞典，Kalmar, Linneaus University，自然科学学院。

E-mail:britt-marie.svensson@hkr.se

摘要

本文介绍了基于泥炭和含碳灰混合吸收剂处理废水的适用性评估，如专业洗车废水，垃圾渗滤液和雨水。这种混合物非常有吸引力，因为它是一种低成本的材料，具有同时去除无机和有机污染物的能力。由于任何过滤材料最终都需要被污染物的饱和或渗透能力的降低所取代，因此剩余的可以以较低的成本进行处理，并且环境不会受到损害。该混合物用于滤床，显示出低浸出值和高同时去除金属铜、镉和铅、非极性有机化合物（如多氯联苯）的效率。在被研究的处理植物中，通过微生物和/或化学降解，可以有效地去除极性有机化合物，并将其作为生物过滤器。过滤材料在一个全尺寸的工厂中使用三年，用于渗滤液处理和洗车废水处理工厂的4年，有足够高的能源含量，表明能源回收是一个很好的选择，在使用后处理。结果表明，所提供的过滤材料对于小尺度应用（如汽车清洗废水处理系统的容量在250 - 3000立方米/年）和大规模应用（如垃圾渗滤液的过滤系统，其容量在3万立方米以上）都是非常好的。

关键词:污水处理、工业堆填、洗车、批次试验、浸出试验、泥炭、含碳灰。

1．前言

世界上有很大的需要处理不同类型的废水，包括垃圾填埋场的渗滤液和其他设施的废水，例如专业洗车。垃圾渗滤液的组成非常复杂，通常含有大量不同类型的无机和有机污染物，对环境构成威胁^[1-3]。因此，在过去的几十年里，在将渗滤液排放到城市污水处理设施或直接向受赠人排放之前，对垃圾渗滤液的局部处理的需求增加了^[4-5]。洗车废水与渗滤液类似，含有大量有害物质^[6]，不应将其释放到受者体内。因此，来自瑞典城市的需求日益增加，因此必须对这些活动的废水进行处理。这两种水的处理量是几百万吨。在瑞典这样的国家（有900万居民）。要处理如此大的体积，任何处理系统的建设必须相对便宜和成本有效的维护。

自然系统有保留池，其次是土壤-植物灌溉系统或基于过滤器的系统（低成本过滤材料）与池塘结合，是两种吸引人的方法。对于被调查的废水的复杂性，过滤器必须能够去除有机和无机污染物。为了降低成本，过滤材料成本低廉，具有较高的吸附和水力性能。此外，一旦过滤材料被污染物饱和，必须更换，它应该很容易处理。

一种类型的材料，一种泥炭和含碳灰的混合物，之前已经深入研究了垃圾渗滤液，满足了无机和有机污染物高效去除的要求^[7-10]。其他类型的废水，包括这些污染物，可以通过这种过滤材料成功处理。因此，在本研究中，我们将对这种材料的调查，包括从专业洗车的废水中，以及在处理残留物的环境方面，一旦到了当它需要更换的时候。

2．实验部分

上面提到的过滤材料和进一步研究的是泥炭和含碳灰的混合物。这种混合物的灰分比为3:1。由于密度和含水量不同，质量比约为1:4。peat起源于瑞典南部，根据von Post分解等级量表（从1到10），被划分为H5。在瑞典南部的纸浆造纸工业中，含碳灰是一种残余物。该过滤材料由瑞典Laqua Treatment AB提供^[11]。

选择了三种洗车废水处理工厂和一种用于渗滤液处理的植物，其中包括过滤步骤和这种混合物。所有这些植物都位于瑞典。洗车污水处理厂的过滤器体积在10立方米至35立方米之间，过滤器的容量为每年1500立方米至3000立方米。每个过滤器之前都安装了一个油分离器^[12]。经过两年（ID4.6m）和4年（ID6.4m）的洗车处理工厂的固体过滤材料样品。在2008-2011年期间，每个洗车废水处理厂的污水样本都被采集。

一种工业垃圾渗滤液的现场处理工厂，由一个池塘和四个平行的垂直流动过滤器组成。在3年的操作之前和之后进行了过滤器的固体子样本，在16个采样点的深度为0到0.6 m，在四个180 平方米区域的过滤器中均匀分布。然后将这些子样本组合成一个样本。对渗滤液处理装置和渗滤液的化学组成进行了详细的描述^[10]。

为了描述植物的混合物，确定了未使用和使用过的过滤材料的组成。为了消除从新鲜和使用过的过滤材料中泄漏危险化合物的可能性，使用了欧盟^[14]提出的固体废物的标准化浸出试验，即欧盟^[14]提出的批次测试SS-EN 12457-4^[13]。分批试验方法如下:将干燥的材料（100克）放入2升的聚丙烯瓶中，加入1升的自来水，以获得10的液固比（L/S）。瓶子被搅动着。

在室温下，每分钟110 rpm的振动台（大约20摄氏度）。洗出液是通过滤纸过滤（Munktell质量1003年，瑞典），然后通过一个玻璃micro-fibre过滤器保留1.2微米（GF / C，英国绘画纸）。洗出液样品收集在高密度聚乙烯（PEHD）瓶子和储存在minus;18℃，并对污染物进行了调查。为了检查设备是否对污染物产生了影响，进行了空白试验。

该分析方法包括从洗车、浸出试验和固体过滤材料中提取的一些参数。分析了汽车洗涤设施的水样本（As、Cd、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Zn和V）、溶解的有机碳（DOC）、生物需氧量（BOD）和商业实验室的石油指数（Eurofins Environment瑞典AB、Lidkoping、瑞典和ALS北欧、Taby、瑞典）。在参考实验室（植物生态学和系统学，生态学系，瑞典隆德大学）的参考实验室中，对批次试验进行了分析。对同一实验室的金属浓度进行了固体材料的分析。金属Cd和Hg测定轴电感耦合等离子体质谱仪（icp）使用Elan 6000（美国珀金埃尔默），和元素Br，Ca，Cl，Co，Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、S、Sb、Sn和Zn测定轴电感耦合等离子体原子发射光谱仪（icp - aes）使用一个最适条件3000 DV（美国珀金埃尔默）。根据Tyler和Olsson^[15]对ICP仪器进行了校准。医生用TOC-analyser模型500（日本Shimadzu，日本）测量。在过滤步骤与Crison 524 （Crison仪器S.A.）后立即测定洗脱液的电导率和pH值和Knick Portamess 912 （Knick Elektronische Me gerate GmbH amp; Co。，德国）。

此外，了解材料的能量含量，可以在其在这种处理植物中使用后，决定是否使用过滤材料。使用的材料的有效热值是在一个商业实验室确定的（欧洲鳍环境瑞典AB，、Lidkoping，瑞典）。

3．结果

3．1．过滤材料的特性

3．1．1．未使用和使用过的过滤材料的组成。

关于未使用的和使用过的过滤材料的组成的信息见表1。

一般情况下，未使用的和使用过的过滤材料之间的金属浓度没有明显的变化。某些金属的使用材料明显减少，特别是那些具有高流动性的金属，如铜、铜、镉等金属，由于其与废水中的泥炭有很高的亲和力，所以使用的过滤材料的浓度增加了。在使用金属材料的浓度与土壤可用于较低敏感领域根据一般标准的污染土壤瑞典环保局^[16]，除了使用铜材料的渗滤液处理（300 mg·kg^minus;1相比，标准200 mg·kg^minus;1）的价值。在使用的混合物中，金属的浓度与在瑞典环境中通常发现的值相似^[17]。

表1固体过滤材料中金属的浓度作为未使用混合物的平均值，使用了全尺寸渗滤污水处理厂的混合物和洗车时使用的混合物。（na =不分析）

3．1．2．使用过滤材料的污染物泄漏。

表2给出了洗车和垃圾渗滤液净化过滤系统后污染物的泄漏情况。

表2从渗滤液和洗车水处理系统中对使用的过滤材料进行批量试验，平均浓度（n = 2 - 3）。单位文档和元素mg·kg^minus;1。进行比较，包括提出限制值（PLV）无害废物从NFS 2004:10[16]，L / S分数= 10 L·kg^minus;1。（na =不分析）。

*没有建议的限值可用；**工厂ID 4.6 m（过滤器已经运行2年）；***工厂编号为6400米（过滤器已经运行了四年）。

将这些值与非危险废物的废物接收标准中所包含的限制值进行比较[16]。

对于使用过的过滤材料，洗脱液中不同组分的值一般较低（micro;g·kg ^-1），比建议的极限值低很多。但是，在DOC中，洗脱值略高于plv值的情况除外。这并不意外，因为所使用的材料主要是有机的，而且从泥炭中散发出的腐殖质的胶体颗粒可以通过在样品制备过程中使用的过滤系统，因此被认为是水溶性物质。

3．1．3．使用材料的有效热值

从垃圾渗滤液和洗车液中使用的混合样品的有效热值分别为16.5 MJ·kg 1和17.5 MJ·kg 1（干重）。这类似于用于焚烧的生物材料的数值，通常为17.2 MJ·kg ^-1和21.5 MJ·kg ^-1，如peat的21.5，bark chips的19.2和straw的17.4^[18]。

3．2．对洗车废水中不同污染物的处理过程中

泥炭和含碳灰分过滤器通过后洗车废水中污染物的残留浓度如表3所示。

在大多数情况下，污染物的浓度比推荐给来自瑞典水的废水的临界值低一个数量级以上^[19]。例外情况是Zn，其值约为临界值的一半，而在10个样本中可以检测到的Cd，并且应该按照不存在于废水中的准则。然而，Cd浓度低于饮用水的极限值（5.0 g·L^-1）^[20]。

在瑞典，每一个市政当局都要对洗车的废水净化的要求负责，但瑞典环保局提出了一些建议。在表4中，一个专业洗车的实际值与瑞典克里斯蒂安斯塔德市推荐的指导值比较。

污染物浓度在所有情况下明显低于建议值。需要注意的是，这种洗车的废水的样品在两年的时间内被采集，这意味着这种类型的滤清器在处理洗车废水方面具有良好的长期性能。

表3 3个洗车厂^[19]中不同场合（n = 4 - 12）的金属、DOC、BOD和oil-index的平均浓度和RSD （%） （n = 4 - 12）。

*没有建议的限值；* *不应该存在，但一样可以允许包含浓度实际饮用水5.0micro;g·L^minus;1。

表4从瑞典的Kristianstad市^[21]的政策文件中，从一辆洗车和当地的指导价值中，金属和石油指数的平均数量（n = 4）和RSD（%）表示为以mg为基础单位。

4．讨论

当使用过滤系统处理复杂的废水时，该过滤材料具有同时去除有机和无机污染物的能力。由于这些污染物在化学结构上存在很大的差异，所以需要具有高吸附容量和不同性质的过滤材料。单一的吸附性材料可能不适合满足要求。当两种吸附剂混合时，不同类型的污染物可以同时被去除，同时建造和维护成本通常会降低，因为一个过滤器是由两个过滤器组成的。

本文介绍了一种基于三分之一（v/v）的泥炭和燃烧站含碳灰的过滤材料。该混合滤液对垃圾填埋场渗滤液中有机污染物和无机污染物的去除效果非常好^[8-10]，表明洗车设施排出的污染物可以成功清除。单独一个过滤器的泥炭能给一个好的讨论重要的金属被Kalmykova等。^[22]和棕色等。^[23]但有机污染物的去除是增强如果含碳灰包括如前所观察到Martensson等。^[8]和Kangsepp et al^[7]。如果只有物理化学过程，如吸附、离子交换过程和络合作用，即使这种类型的泥炭和含碳的灰分过滤器，也会对酚类等水溶性有机物质的长期去除效率不够。然而，随着时间的推移，这种类型的细菌群落，包括苯酚降解的细菌，在这种类型的过滤器中建立起来，例如，酚类化合物会导致高的降低（通常约为95%）。这已经在列^[7]、试验工厂^[9]和全规模的leachte治疗植物中得到了证实，目前已经进行了4年^[10]。

过滤系统的大小可以通过改变过滤单元的数量和大小来适应不同的污水处理。现在在操作15为处理污水处理厂从汽车清洗过滤器卷在ca 10和35立方米之间可以处理废水量ca 250和3 000立方米/年^[24]，和过滤器的容积约700立方米处理垃圾渗滤液的每年35000立方米。结果表明，低成本含碳灰是活性炭去除或去除的良好替代品。从废水中提炼出的一种疏水化合物，特别是由于其便宜而被考虑。当需要处理大体积的处理工厂时，材料的成本和当地的可用性都是非常重要的。

所述的泥炭和含碳灰的混合物（3:1 v/v）具有高的污染物能力和良好的结构，这使得每一个时间单位的废水具有很高的负荷，并且随着时间的推移会有较低的堵塞趋势。这两个特点保证了相同的过滤器质量的长期运

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