利用填埋气体去除渗滤液中成垢离子的化学机理研究

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垃圾在填埋过程中由于自身降解、降水冲淋或地下水、地表水浸泡会产生高硬度、高碱度的渗滤液。在其管道输送过程中,易生成结垢物,造成输送管道堵塞,导致管道爆裂。为避免渗滤液在输送过程中发生堵塞,本文提出了在渗滤液进入输送管道(系统)前,利用填埋气体中的CO2去除渗滤液中成垢离子的设想,并通过室内模拟实验,分析渗滤液的pH、进气速率、系统温度及进气方式等因素对渗滤液中成垢离子去除效果的影响,并探寻去除该类化学沉淀的化学机理。实验表明:①输送管道结垢物的成分98%为CaCO3,渗滤液中钙硬度高达400mg/L,pH也位于8.5~8.8之间,其过高的硬度和pH是渗滤液输送过程中形成结垢物的根本原因;②渗滤液的pH是影响成垢离子去除率的首要因素,根据碳酸平衡理论分析可知,渗滤液pH值越高,生成的CO32-越多,成垢离子的最大去除率越高;③渗滤液在同一pH范围时,由于气体在液体中扩散的速率(传质速率)N与气体的速率Q成正比,因此成垢离子的最大去除率与气体速率呈反比;④保持其他控制条件不变的情况下,随着温度的升高,由于CO2溶于水的反应平衡常数减小,水中溶解的CO2浓度减少,成垢离子的去除率降低;⑤与连续进气相比,由于间歇进气方式中,每个微元反应的驱动力更大,造成间歇进气对成垢离子的去除效果更好;⑥成垢离子的去除率随着进气时间的推移发生规律性变化,这是进气速率及渗滤液pH共同作用下的结果。通过对化学沉淀物机理的分析表明,保证有效渗滤液pH在较高范围内是去除其中成垢离子的首要因素;在实验选取的气体速率中,Q=1.2L/min和1.5L/min下,成垢离子最大去除率出现在进气结束时,较易控制进气时间;另外,渗滤液在高pH范围下,系统温度和进气方式对成垢离子的最大去除率影响不大,可不对其进行控制。本研究可为渗滤液管输过程中化学沉淀的防治提供新的思路和途径。
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