（市政工程专业论文）空气吹脱UASB处理垃圾渗滤液的工艺试验研究.pdf

摘要 随着我国城市化速度的加快和经济的高速发展，城市垃圾问题正变得日益 突出。城市垃圾生态卫生填埋是我国目前乃至今后较长一段时期处理垃圾的一 种主要方法。垃圾在填埋和稳定过程中会产生渗滤液，渗滤液中c o d c r 、b o d ，、 n h 3 - n 的浓度很高，易对地下水环境和地表水环境产生严重的污染。垃圾渗滤 液具有水质复杂、有机物浓度高、氨氮含量高、水质水量变化大的特点。它的 处理是国内外水处理难点之一。 在系统分析城市垃圾渗滤液的形成过程、组成成分、水质特征以及国内外 垃圾渗滤液处理技术现状的基础上，试验以武汉市二妃山垃圾填埋场的高浓度 垃圾渗滤液为研究对象，采用“空气吹脱+ u a s b ”工艺对垃圾渗滤液进行试验 研究。 高浓度的氨氮是垃圾渗滤液的一个显著特点，它会对后续生化处理造成抑 制，直接用常规的生物处理工艺来处理高浓度氨氮废水将有很大困难，所以需 要对垃圾渗滤液进行了吹脱预处理。试验采用投加石灰的方式调节渗滤液的p h 值，以p h 值、温度、吹脱时间为参数进行了一系列的试验研究，得出吹脱处 理工艺的设计参数。实验结果表明在水温为2 0 以上、石灰投加量为1 0 9 l 、 p h 为1 0 5 1 1 0 、吹脱时间8 h 后处理效果良好，n h 3 一n 的去除率达到7 1 4 ，c o d 去除率达到1 4 5 ，p h 值在长时间吹脱后下降到9 6 5 ，吹脱后c n 比大于9 ，这将有利于后续的生化处理工艺。 u a s b 试验中所用的接种污泥取自武汉市水质净化厂二沉池的回流污泥， 接种污泥投加到反应柱中后加入颗粒0 1 6 0 2i n n l 的活性炭进行强化，试验过 程探讨了细小颗粒活性炭的加入对u a s b 的启动时间、有机负荷、有机物去除 率等方面的影响，并对其作用机理进行了分析。u a s b 反应器处理吹脱过的渗 滤液运行情况良好，很快出现了明显的泥水分层现象，在试验运行的第6 2 天反 应器达到最大容积负荷1 8 9 4 k g c o d ( m 3 d ) ，u a s b 反应器的启动时间相对 缩短了三分之一。 关键词：填埋场；垃圾渗滤液：空气吹脱；u a s b a b s t r a c t a l o n gw i t hc h i n a su r b a n i z a t i o na n dt h ef a s t e rp a c eo fc i t y sr a p i de c o n o m i c d e v e l o p m e n t , u r b a ng a r b a g ep r o b l e mi sb e c o m i n gi n c r e a s i n g l yp r o m i n e n t e c o l o g y h e a l t hl a n d f i l lo fd o m e s t i cg a r b a g ei sam a i nm e t h o di np r o c e s s i n gt h et o w ng a r b a g e i no u rc o u n t r ya tp r e s e n ta n de v e no nal o n gp e r i o do ft i m e s al a r g eq u a n t i t yo f l e a c h a t ec a nb ep r o d u c e di nt h ed e g r a d a t i o no ft h eg a r b a g ei nl a n d f i l l ，t h ed e n s i t yo f b o d 5 c o d o a n dn i - 1 3 - no fl e a c h a t ei sv e r yh i g h ，w h i c hc a ne a s i l yp o l l u t et h e s u r f a c ew a t e ra n dg r o u n dw a t e re n v i m n m e n ts e r i o u s l y t h el e a c h a t eo fl a n d f i l l c o n t a i n sav a r i e t yo fp o l l u t a n t ss u c ha so r g a n i cm a u e f ，a m m o n i a , h e a v ym e t a l s , w h i c ha r ch i g hi nc o n c e n t r a t i o na n do f t e nc h a n g e db yt i m e ，w e a t h e re t c t h e s el e a d t ot h ed i f f i c u l t yi nt r e a t i n gl a n d f i l ll e a c h a t ea th o m ea n da b r o a d b a s e do nt h es y s t e m a t i ca n a l y s i so ft h ef o r m i n gp r o c e s s e so ft h el e a c h a t e ，t h e w a t e rc h a r a c t e r i s t i c s ，t h ec o m p o n e n ta n di t st r e a t m e n tm e t h o d sa th o m ea n da b r o a d ， t h es t u d yr e s e a r c h e dt h el e a c h a t eo ft h ee rf e is h a nl a n d f i l li nw u h a nc i t y t h i sp a p e r p u tf o r w a r d “a i rs t r i p p i n g4 - u a s b ”t c c l m i q u e st ot r e a tt h el e a c h a t e t h eh i i g hc o n c e n t r a t i o no fa m m o n i ai san o t a b l ef e a t u r eo fl a n d f i l ll e a c h a t e i t c a nc r e a t et h es u p p r e s s i o nt ot h ef o l l o w i n gb i o c h e m i s t r yp r o c e s s i n g t h e r e f o r et h e d i r e c tu s eo fc o n v e n t i o n a lb i o l o g i c a lt r e a t m e n tt oh i g hc o n c e n t r a t e da m m o n i a w a s t e w a t e ri sv e r yd i f f i c u l t a tf i r s t ，a i rs t r i p p i n ga st h ep r e t r e a t m e n ti sc a r r i e do nf o r l a n d f i l ll e a c h a t e b ya d d i n gt h el i m et oa d j u s tt h ep ho ft h el e a c h a t e ，a n dt a k i n gt h e p h , t h et e m p e r a t u r e t h es t r i p p i n gt i m e 硒t h ep a r a m e t e r st oc o n d u c tas e r i e so f e x p e r i m e n t a ls t u d y , i to b t a i n e d t h ep r o p e r s t r i p p i n g t r e a t m e n tp r o e s sd e s i g n p a r a m e t e r s t h er e s u l t ss h o w e dt h a ts t r i p p i n gr e s u l t sw e r eb e t t e rw h e nt h ew a t e r t e m p e r a t u r ei s2 0 a b o v e p hw a s1 0 5a n ds t r i p p i n gt i m ew a s8h o u r s t h e e f f i c i e n c yo fn i - 1 3 - ns t r i p p i n ga d d e du pt 07 1 4 w h a t sm o r e ，t h ep r o c e s sc o u l d r e m o v e1 4 5 c o d a n dp hf e l ld o w nt o9 6 5a f t e ral o n gt i m eo fs t r i p p i n g t h e s e w a g eb i o c h e m i s t r ye n h a n c e db e c , a a s e t h ec nr a t i oi sb i g g e rt h a n9a f t e rt h e s t r i p p i n g t h ei n o c u l a t i o ns l u d g eo fu a s b ( u p f l o wa n a e r o b i c s l u d g eb l a n k e t ) t o o kf r o m w u h a ns e w a g ed i s p o s a lp l a n t s o m ep o w d e r e da c t i v a t e dc h a r c o a lw i t ht h es i z eo f 0 1 6 o 2n l l nw a sa d d e dt ot h es l u d g e t h ep a r a m e t e r ss u c ha ss t a r t u pp e r i o d o r g a n i cl o a d i n gr a t e 。a n do r g a n i cr e m o v i n gr a t ei nu a s br e a c t o ri n f l u e n c ew e i e e x p l o r e di nd e t a i l t h ew a s t e w a t e r , w h i c hh a db e e ns t r i p p e do f f , w a st a k e na si n l e to f u a s br e a c t o r i to p e r a t e dg r e a t , a n ds p a t el a m i n a t i o na p p e a r e dq u i c k l y 6 2d a y sl a t e r , t h em a x i m u m o r g a n i c l o a d i n gr a t eo f t h er e a c t o rc a m et o1 8 9 4 k g c o d ( m d ) t h c s t a r t u pp e r i o do fu a u s b r e a c t o rc o u l db es h o r t e nb y1 3 k e y w o r d s ：la n d f i l l ；l e a c h a t e ；a i rs t r i p p i n g ；u a s b m 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：丕堡差导师签名：耋墨5 日期：丝皇 ( 注：此页内容装订在论文目录前) 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章总论 随着经济的快速发展，城市人口的增加和居民生活水平的提高，我国垃圾 产生的数量也日益增多。自八十年代以来，我国城市垃圾的产量以每年8 1 0 的速度递增。截至2 0 0 4 年底，全国6 6 1 个城市生活垃圾清运量总计1 5 2 亿吨，有各类生活垃圾场5 5 9 座，处理能力为2 3 9 万吨日，集中处理量7 8 2 8 万吨，集中处理率5 1 4 ；其中城市生活垃圾填埋场4 4 4 座，处理能力2 0 6 万吨日，填埋处理量6 8 6 5 万吨1 1 1 。目前，垃圾处理的方法主要有三种：焚烧、 堆肥和填埋。垃圾卫生填埋作为一种成本较低、技术相对简单、能大量处理垃 圾的方式，比较适合我国国情，成为目前主要的垃圾处理形式。 作为垃圾处理过程的副产品，渗滤液会对地表水、地下水产生了严重的污 染。现有的垃圾处理设施中，包括填埋场、焚烧场、垃圾中转站、堆场以及堆 肥场都会产生污染严重的垃圾渗滤液。目前我国城市生活垃圾产生的新鲜渗滤 液年产量约2 9 0 0 万吨，可控点源排放的渗滤液为1 5 1 5 吨，而1 吨渗滤液可相 当于1 0 0 吨城市污水所含污染物的量。到目前为止，适合我国国情、符合。高 效、低耗”处理原则的渗滤液处理工艺仍处于研发阶段，渗滤液问题已成为垃 圾产业化进程的“瓶颈”，严重威胁了垃圾处理设施周围环境的安全及居民的健 康生活。 1 2 渗滤液的形成过程 1 2 1 垃圾渗滤液的形成 垃圾进入填埋场后，由于自身的好氧或厌氧发酵、降水的淋溶、冲刷以及 地表水、地下水的浸泡，而产生大量污水，即为垃圾渗滤液。 垃圾渗滤液主要来源于：降水的渗入：降水包括降雨和降雪，它是渗滤 水产生的主要来源；外部地表水的渗入：这包括地表径流和地表灌溉；地 下水的渗入：当填埋场内渗滤水水位低于场外地下水水位，并且没有设置防渗 武汉理工大学硕士学位论文 系统或防渗措施不到位以及有泉眼时，地下水就可能渗入填埋场内；垃圾自 身所含的水分：这包括垃圾本身所携带的水分以及从大气和雨水中的吸附水量： 垃圾在卫生填埋后由于微生物的厌氧分解产生的水：垃圾中的有机组分在填 埋场内分解时会产生水分。 从垃圾渗滤液的形成过程可看出，垃圾渗滤液中的污染物来源复杂，污染 物主要有以下三个来源：垃圾本身含有的大量可溶性有机物和无机物；垃 圾通过生物、化学、物理作用产生的可溶性物质；覆土和周围土壤中进入渗 滤液的可溶性物质。 1 2 2 垃圾渗滤液的稳定化过程 垃圾渗滤液的性质随着垃圾填埋场运行时间的不同而发生变化，这主要是 由填埋场中垃圾的稳定化过程所决定的。垃圾填埋场的稳定化过程分可为五个 阶段【2 3 j ，即为初始调整阶段( i n i t i a la d j u s t m e n tp h a s e ) 、过渡阶段( t r a n s i t i o n p h a s e ) 、酸化阶段( a c i dp h a s e ) 、甲烷发酵阶段( m e t h a n ef e r m e n t a t i o n ) 和成熟阶 段( m a t u r a t i o np h a s e ) 。 1 第一阶段( 初始调整阶段) 垃圾填入填埋场内，填埋场稳定化即进入初始调整阶段。此阶段内垃圾中 易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生好氧生物降解反应，生成c 0 2 和水， 同时释放一定的热量，垃圾温度明显升高。本阶段的主要生化反应表示如下： ( 1 ) 碳水化合物 111 g h y o z + ( x + 寺y 一寺z ) 0 2 一x c 0 2 + 去y h 2 0 + 热量 二二 二 ( 2 ) 含氮有机物 c x h p 羽，a h 2 0 + b 0 2 一c 6 - i t o 。+ e n h 3 + d h 2 0 + f c 0 2 + 热量 此阶段渗滤液中含有高浓度的有机物，b o d 5 c o d c z 0 4 ，p h i 6 5 。 2 第二阶段( 过渡阶段) 在此阶段，填埋场内氧气被消耗尽，填埋场内开始形成厌氧条件，垃圾降 解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解，此时起主要作用的微生物是兼性厌氧菌和 真菌。此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐分别被还原为n 2 和h 2 s ，填埋场内氧化 还原电位逐渐降低，渗滤液p h 值开始下降。 3 第三阶段( 酸化阶段) 2 武汉理工大学硕士学位论文 当填埋其中持续产生h 2 时，意味着填埋场稳定化已进入酸化阶段。 在此阶段，对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和专性厌氧细菌，填埋 气的主要成分是c 0 2 ，渗滤液c o d 、v i a 和金属离子浓度继续上升至中期达 到最大值，此后逐渐下降，同时p h 值继续下降至中期达到最低值( p h 值在5 0 左右) ，此后慢慢上升。 4 第四阶段( 甲烷发酵阶段) 当填埋气h 2 含量下降，达到最低点时，填埋场进入甲烷发酵阶段，此时产 甲烷菌将醋酸和其他有机酸以及h 2 转化为c 地。 此阶段专性厌氧细菌缓慢却有效地分解所有可降解垃圾至稳定的矿化物或 简单的无机物。这一过程的主要生化反应如下： 5 n c h 3 c o o h 区k2 ( c h 2 0 ) n + 4 nc h 4 + 4 nc 0 2 + 热量 ( 有机酸)( 菌细胞) 在此阶段前期，填埋气c h 4 含量上升至5 0 左右，有机物质浓度逐渐下 降，渗滤液c o d 浓度、b o d 5 浓度、金属离子浓度和电导率迅速下降，b o d s c o d c r 0 4 ，渗滤液p h 值上升至6 8 8 0 ；此后，填埋气c r h 含量和渗滤液 p h 值分别稳定在5 5 左右和6 8 8 0 ，渗滤液c o d 浓度、b o d s 浓度、金属离 子浓度和电导率则缓慢下降。 5 第五阶段( 成熟阶段) 当填埋场垃圾中易生物降解组分基本被分解完后，填埋场即进入成熟阶段。 此阶段由于垃圾中大量营养物质已随渗滤液排出，可生物降解有机物逐渐 减少，只有少量微生物对垃圾中的一些难降解物质进行分解，填埋气的主要组 分仍然以c 0 2 和c h 4 为主，但产率显著降低，p h 值维持在偏碱状态，渗滤液 中有机物浓度持续下降，b o d 4c o d c h 0 2 ，常含有一定量难生物降解的腐殖 酸和富里酸。 总的来说，填埋场渗滤液污染物的组成和浓度与填埋时间、季节、气温等 有密切关系，同一填埋场中不同采样地点、不同采样深度渗滤液的特征也不尽 相同。因此，填埋场的渗滤液水质是不同阶段、不同深度渗滤液综合的结果。 3 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 垃圾渗滤液的特点 1 3 1 污染物种类繁多 表1 1 1 4 】和表1 2 p 】分别列出了国内外渗滤液成分的典型资料。 表卜1 我国城市垃圾渗滤液的性质( m g l ，p h 除外) 监测监测 监测项目变化范围变化范围变化范围 项目项目 p h 5 5 8 5c ro 0 1 2 6 1 c u 0 1 0 1 4 3 c o d c t 1 8 9 8 8 1 2 9f e6 9 2 6 6 8 0m n0 4 7 3 8 5 b o d 5 1 1 6 1 9 0 0 0 p bo 0 6 9 1 5 3 0c 1 1 8 9 3 2 6 2 氨氮 2 0 7 4 0 0z n o 2 0 3 4 8 s 0 4 2 9 7 3 6 亚硝酸盐氮 0 5 9 1 9 2 6c do o 1 31 1 p0 8 6 7 1 9 a s0 1 0 5 h g o 0 0 3 2 表卜2 国外城市垃圾渗滤液的性质( m g l ，p h 除外) 监测项目变化范围监测项目变化范围监测项目变化范围 p h 5 2 8 2 硬度 3 7 1 4 0 0 0c uo 0 1 o 3 t o c1 9 6 2 3 0 0 0c d0 0 0 0 5 0 0 0 7f e0 3 2 0 5 0 c o d c j 2 0 7 0 0 0 0a s 0 0 0 6 0 2p b 0 0 2 1 2 3 b o d 5 1 l 3 8 0 0 0b ao 1 o 3n i0 o l 6 1 有机氮 3 7 7 0c a2 9 4 3 0 0z n0 0 1 1 3 0 凯氏氮 4 7 6 2 c r 0 0 0 21 o s s1 0 0 7 0 0c o0 0 l 1 8 从表l 一1 和表1 2 中可以看出，无论是国内还是国外的垃圾渗滤液， 其污染物成分都是复杂多变的。关于渗滤液中具体成分的分析，郑曼英等采用 g c - m s d s 技术检测出1 6 i ，垃圾渗滤液中的有机污染物有9 9 种之多，有些已被 确认为可疑致癌物、促癌物和辅助致癌物。从表1 1 和表1 2 中还可以看出， 无论是国内还是国外的渗滤液，其含有的重金属离子的种类都比较多。 4 武汉理工大学硕士学位论文 1 , 3 2 水质波动大 渗滤液水质的波动主要表现在两个方面： i 、短时间内的渗滤液水质波动大 n a n c y r a g l d n 等人曾对美国西雅图的一座城市垃圾填埋场作过调查，结果显 示，渗滤液水质的时变化系数、日变化系数竞高达2 0 0 和3 0 0 ，并且老龄填 埋场的水质日变化相对较大。 2 、长时间段里渗滤液的水质成分变化大 不同填埋时段的渗滤液水质差异也很大，在这里仅以渗滤液中有机物的成 分随填埋时间变化来举例。在填埋初期，渗滤液中大约有9 0 的可溶性有机碳 是短链的可挥发性脂肪酸，其中以乙酸、丙酸和丁酸为主要成分，其次是带有 较多羟基和芳香族羟基的灰黄霉酸：随着填埋时间的延长，挥发性脂肪酸逐渐 减少，而灰黄霉酸类物质的比重则增加。这种有机物组分的变化意味着 b o d s c o d c 。值的下降，即渗滤液可生化性的降低。随着填埋龄的增加，渗滤 液的b o d s c o d c 。比值逐年降低，有机污染物的可生物降解性越来越差，表i 一3 列举了我国几个地区填埋场渗滤液的几个水质指标随填埋场场龄变化而变 化的资料，可以看出，随着填埋时间的增加，无论是c o d c , 值、b o d 5 值、p l i 值、t p 值、s s 值还有可生化性等都有明显的变化。 表卜3 我国几个地区填埋场渗滤液随填埋时间变化情况嘲 参数 c o d c r ( g l )b o d 5 ( g l )n h 3 n ( m g l )b o d s c o d c , 前5 年 2 0 6 01 0 3 61 0 0 6 0 00 4 3 深圳 5 年后 3 2 01 l o5 0 0 2 4 0 0o 0 4 前5 年 2 0 6 0 1 0 3 66 0 5 5 00 4 3 上海 5 年后3 2 01 55 0 01 5 0 0 0 4 5 ，其可生化性良 好。 2 2 4 反渗透法和超滤法 当用半透膜将淡水和浓溶液隔开时，如果在溶液一侧施加大于渗透压的压 力，则溶液中的水就会透过半透膜，流向淡水一侧，使溶液浓度增加，一般将 这种作用称为反渗透。超滤是依靠压力推动力和半透膜实现分离，本质上是一 种筛滤过程。反渗透和超滤法，是近年来应用于垃圾渗滤液的处理领域。 在德国的d a m s d o r f 垃圾填埋场，用反渗透装置来继续处理生化水得到成功 的运行。荷兰以及瑞士的几个垃圾渗滤液处理厂也先后使用了该项技术吲。袁 维芳等人 2 7 1 对广州大田垃圾填埋场渗滤液预处理出水，利用反渗透技术进行了 试验研究。结果表明：迸水压力为3 5 m p a ，p h 值5 6 等最适宜的条件下，进 水c o d o 的浓度为2 5 0 6 2 0 m g l 时，出水浓度几乎为零，去除率达到了1 0 0 ， 平均透水量为3 0 4 2 l h 。尽管反渗透技术在近年来得到广泛的应用，现阶段 武汉理工大学硕士学位论文 在我国由于费用非常高，还不能被广泛地应用到垃圾渗滤液的处理中。 2 3 土地处理 土地一植物处理系统是人类最早采用的污水处理法，它其实是一种复杂的 物理、生物、化学综合反应器。通过吸附、离子交换或沉淀作用，土壤颗粒从 渗滤液中将悬浮固体过滤掉，并将溶解性组分固定在颗粒上。土壤中的微生物 将渗滤液中溶解性有机物进行转化和稳定，并将有机氮氧化成氨氮。植被利用 渗滤液的各种营养物生长，以保持和增加渗入容量，并通过蒸发作用减少了渗 滤液量。目前用于渗滤液处理的土地法主要是回灌和人工湿地。渗滤液回灌作 为填埋场渗滤液处理方法之一，目前在国外已得到广泛应用。据估计，英国5 0 的填埋场进行了渗滤液回灌渊。 对回灌法的研究国内也有较多，对其去除机理，徐迪民等p i 做过实验研究， 详细研究了垃圾填埋场渗滤液回灌的影响因素，发现在实验所用的亚粘土中加 入一定比例的细砂，改善了覆盖土层的透水性和透气性。当进水负荷为6 6 1 1 5 9 ( m 2 d ) 时，运行两个月，c o d e r 去除率可到9 8 左右。王琪等 3 0 l 通过在实 验室内进行的渗滤液回流模拟试验得出，回灌处理后，渗滤液中c o d c ，去除率 最高达9 5 ，在半好氧状态下i 岍t - 1 3 n 浓度可以降低到1 0 m g l 以下，沼气产生 速率大大高于未回流的填埋层，同时填埋层渗滤液中有机物浓度大大降低。 人工湿地是近几年出现的一种新处理工艺。对于垃圾渗滤液的处理，国外 应用较多。t i a s ab u l c 等刚建造一个4 5 0 m 2 的人工湿地对渗滤液处理进行研究， 结果发现c o d c ，去除率为6 8 ，b o d 5 去除率为4 6 ，n i - 1 3 n 去除率为8 1 ， f c 去除率为8 0 。美国纽约州i t h a c a 填埋场在1 9 8 9 年开始采用潜流式湿地处 理垃圾渗滤液。北欧芬兰e s c a r a b i a 的p e r d i d 填埋场在寒冷的气候条件下运行人 工湿地系统至今己经有1 3 年的历史，仍然可以正常的发挥功用。挪威、加拿大、 英国、斯罗文尼亚和波兰等许多国家都成功地应用了人工湿地系统工艺处理垃 圾渗滤液 3 2 1 。在国内，应用人工湿地处理垃圾渗滤液的实例还比较少。与其他 处理系统相比，该系统是一种便宜的去除填埋场渗滤液污染物的途径，但从长 远来看，该系统存在重金属及盐类在土壤中的积累与饱和问题，这会对土壤结 构及植物的生长带来负面影响。另外，随着使用时间的延长，其处理效率会下 降。 武汉理工大学硕士学位论文 2 4 常用的处理工艺 目前研究的渗滤液的处理技术有很多种，但应用于垃圾渗滤液的处理时， 通常是把这些处理技术有机的组合起来，形成完整的工艺路线，充分利用和发 挥每个技术的优点而达到最佳的处理效果。归纳起来，应用较多的有： 2 4 1 厌氧+ 好氧 目前很多填埋场采用这套“厌氧+ 好氧”的工艺路线，这套工艺是针对垃 圾渗滤液高浓度的特点设计的。垃圾渗滤液中高浓度的c o d o 和b o d 5 导致了 厌氧，必须经过厌氧处理；厌氧处理可提高容积负荷，增加总去除率。国内外 的工程实例已证明了这一点。邹莲花 3 3 1 采用厌氧+ 好氧工艺对深圳玉龙坑填埋 场渗滤液处理。研究结果表明，当进水中c o d o 和b o d 5 的浓度分别为2 1 7 8 1 2 5 5 2 8 m g l 和1 4 7 5 0 1 6 1 2 5 m g l ，b o d d c o d o = 0 4 加7 、h r t = 2 0 d ，平均容 积负荷为8 9 6 k g c o d ( m 3 d ) l t = j ，复合厌氧反应器对c o d o 和b o d 5 的去除率分 别达到7 6 3 和8 2 3 。厌氧处理是提高这些物质可好氧降解性的有效途径， 而且厌氧处理的成本较低。采用厌氧一好氧处理工艺既经济合理，处理效率又 高。 但是厌氧一好氧处理是比较笼统的概念，各垃圾填埋场会根据自己渗滤液 的特点和场内的实际情况选择反应器或反应池。 2 4 2 物化组合 一些填埋场采用物化组合方法处理渗滤液，这种组合工艺处理工艺简单快 捷。出水水质稳定，但是处理成本比较高。苏州七子山垃圾填埋场 3 4 1 在填埋场 内建设具有调节功能和适应性强的物化处理设施进行预处理，其具体工艺流程 见后面的图2 1 0 所示，它采用了氨吹脱、混凝沉淀和焦炭吸附的物化组合方案 去除渗滤液中的重金属离子、c o d o 和n h 3 n ，其中作为预处理的物化处理为 合并处理创造良好的条件。渗滤液经物化预处理后，进入城市污水处理厂与城 市污水合并处理，可利用其对水量的调节及对水质的缓冲作用，而获得较好的 处理效果。 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 2 5 我国目前采用的主流渗滤液处理工艺 ( 1 ) 稳定塘+ 芦苇湿地+ 化学氧化( 或化学混凝) 此处理工艺主要以稳定塘+ 芦苇湿地为主，渗滤液经调解池的调蓄、厌氧塘 的厌氧处理、碱性塘的缺氧处理和曝气塘的好氧处理后，进入芦苇湿地，再进 行化学氧化处理后排放。上海市老港填埋场即是采用此工艺。上海老港填埋场 处理工艺设计进水水质为：c o d c ，= 1 2 0 0 ( h n g l 、b o d s = 3 0 0 0 m g l 、n i - 1 3 - - n - - 4 0 0 m e a - 工艺流程如图2 1 所示： 渗滤液 捧水 图2 - 1 上海老港垃圾填埋场渗滤液处理工艺流程 ( 2 ) 氨吹脱+ a 2 o 生化法+ 化学混凝 该工艺除常规厌氧处理外，增加了氨氮的鼓风吹脱工序，并利用缺氧一好氧 ( a 2 o ) 淹没式生物膜曝气池的反硝化和硝化作用进一步去除n 】电一n 、c o d c ， 和b o d 5 ，最后利用p a c 进行混凝处理，出水通过市政下水道进入渗滤液处理 厂处理。该工艺脱氮效果好，耐负荷冲击，产泥少，无污泥膨胀和无需污泥回 流。深圳玉龙山填埋场即采用此处理工艺。工艺流程如图2 2 所示： 渗滤液 污水处理 图2 2 深圳玉龙山垃圾填埋场渗滤液处理工艺图 武汉理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 两段好氧生化法 渗滤液经调解池的调蓄作用，再经两次鼓风曝气好氧生化处理后排放。在 一次曝气池中可根据实际情况加适当磷肥调节营养比例。沉淀池污泥除部分回 流外，由污泥浓缩池处理。该工艺出水达到g b l 6 8 8 9 1 9 9 7 规定的三级排放标 准。但该系统抗冲击负荷较差，受温度、降雨等季节因素影响较大，产泥量较 大，处理费用偏高。杭州天子岭填埋场采用的是此处理工艺。该填埋场渗滤液 原水水质：c 0 d o = 2 3 0 5 3 8 0 啊g l 、b o d s = 1 0 0 4 4 8 0 m g l 、n h 3 - - n = 4 3 4 4 8 7m e , n 。工艺流程如图2 - 3 所示： 渗 捧放 图2 - 3 杭州天子岭填埋场渗滤液处理工艺流程 ( 4 ) 厌氧池+ 氧化沟 该工艺利用了氧化沟的延时曝气作用进行好氧生化处理，氧化沟工艺容积 较大，水力停留时间与泥龄较长，产泥量少、臭味小，减少了处理构筑物，其 基建投资和运行费用较低。北京阿苏卫填埋场采用此处理工艺。工艺流程如图 2 4 所示： 图2 - 4 北京阿苏卫填埋场渗滤液处理工艺流程 阿苏卫设计能力为日处理垃圾渗滤液1 0 0 0 t 。调节池及厌氧池内各配备两台 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 水下搅拌器，氧化沟内配备了2 台长度为4 5 m 的双速转刷曝气机，充氧量为 1 0 k g h ，以及两台单速转刷曝气机，高速运转时，两台充气量为每天1 9 2 0 k g ， 可达到设计1 4 3 0 k g d 的要求。设计活性污泥指标为4 0 0 0 m g n 。，设计工艺为2 4 h 连续运转方式。由于不同季节降水量相差太大，旱季渗漏液量很小，使得渗滤 液进水的b o d 、c o d 值波动范围较大，分季节及时调整运行工艺显得十分必 要。 ( 5 ) 沉淀池+ 回灌 该工艺将渗滤液沉淀处理后，上清液经生化和消毒处理排放，浓液回灌到 填埋区域，利用填埋场垃圾层和吸附降解作用将渗滤液中的有机物去除，同时 渗滤液还因蒸发而减少。经反复回灌后，渗滤液处理量大为减少。河北唐山填 埋场即采用此处理工艺。工艺流程如图2 - 5 所示： 渗滤液 图2 5 河北唐山填埋场渗滤液处理工艺流程 ( 6 ) 厌氧+ 氧化沟 广州李坑垃圾填埋场采用的即是此污水处理工艺。工艺流程如图2 - 6 所示： 废水一匝互h 互口吨巫4 砷出水 图2 - 6 广州李坑垃圾填埋场污水处理t z 流程 日处理量3 0 0 m 3 d ，进水b o d 5 为2 5 0 0m g l ，c o d o 为4 0 0 0m g l ，n h 3 一n 为1 0 ( 3 0m g l ，s s 为6 1 3 0m g l ，色度为1 0 0 0 倍，处理后出水b o d 5 为3 0 m g l 、c o d c r 8 0m g l ，n i - 1 3 - - n 为1 0m g l ，色度为4 0 倍，絮凝沉淀系统 在进水水质较差时使用。 ( 7 ) u a s b + 生物接触氧化+ 氧化塘 1 7 武汉理工大学硕士学位论文 广州大田山垃圾填埋场渗滤液的处理采用的是此工艺。工艺流程如图2 7 所示： 废水 亘睫圈吨堕卜卧出水 图2 - 7 广州大田山垃圾填埋场渗滤液的处理工艺流程 在该工艺下，进水c o d 为8 0 0 0 m g l ，b o d 为6 0 m g g ，s s 为5 1 3 0 m g l ， p h 值为6 5 7 5 ，考虑到渗滤液水质波动比较大，在厌氧段加气浮工艺，提高 处理能力以应付进水水质偏高的情况。 ( 8 ) 氮吹脱+ 厌氧生物滤池+ s b r 深圳市下坪固体废物填埋场渗滤液的中试流程工艺如图2 - 8 所示： 废水1 巫+ 回- ( 圆巫丑母出水 图2 8 深圳市下坪固体废物填埋场渗滤液的中试流程 深圳下坪固体废物填埋场渗滤液的中试流程中采用厌氧生物滤池作为s b r 的预处理工艺，在厌氧池中，有机物大分子物质厌氧分解为小分子的挥发性脂 肪酸，硫酸盐和硝酸盐厌氧状况下被还原为h 2 s 和n 2 ，重金属离子可以和硫离 子反应生成硫化物沉淀而得到去除。这样厌氧池的预处理相对减轻了重金属离 子对后续的好氧生物处理毒害作用，s b r 池融合了a o 工艺和其他一些高负荷 活性污泥法工艺的优点，具有冲击负荷强，污染物去除效果好的特点，特别是 在处理间歇流、小流量高浓度的有机废水方面有独特的优势，它通过调整反应 其中曝气和厌氧搅拌的时段和次序，可方便地实现a o 工艺的硝化和反硝化的 功能。此工艺的s b r 池在没有加厌氧搅拌的情况下，氨氮的去除率可达到9 0 以上，反应器出水总氮在1 0 0m g l 以下，出水c o d q 在2 0 0 0 5 0 0 0 m g l ，出 水c o d o 去除率可以达到9 0 以上，b o b 5 去除率在9 5 9 r 7 左右。 ( 9 ) 厌氧+ 兼氧+ a 0 + 絮凝【冽 厌氧生化的优点是高效节能，厌氧颗粒活性污泥的生命期一般可维持1 2 年，只要环境达到适当温度，厌氧细菌的活性会很快恢复。主要缺点是一次性 投资较大( 总投资1 5 0 5 0 8 8 万元) ，低温( 小于1 0 ) 时甲烷菌活性下降，处 1 8 武汉理工大学硕士学位论文 理效果变差。采用u a s b 和冬季回灌处理相结合以保证全年处理效果。即使在 冬季，填埋场内因垃圾发酵发热，内部温度有5 0 6 0 ，其冬季降水少，渗滤 液量少，回灌还可加速稳定化，但回灌的动力成本较高，因此，雨季和温度较 高的季节采用u a s b 。 根据一些垃圾渗滤液处理研究成果，厌氧出水直接进好氧段，反而效果不 稳定，因此采用a b 生物法( 吸附生物降解法) 的a 段工艺参数设计，a 段具 有高生物量，能够脱出厌氧分解的气体，吸附大量的污染物并降解之，因此具 有较大的抗冲击负荷。 a o 膜法氧化不仅具有普通接触氧化池的功能，而且比a o 活性污泥法更 适合渗滤液水质。其中o 池类似于接触氧化法，达到生物脱氮的目的，该法为 生物世代时间长，单位池容中微生物种类及数量多，且膜中存在食物链，故剩 余污泥仅为普通接触氧化法的1 3 。 混凝法是生化处理的补充和达标排放的最后屏障，可以大量去除难以生化 的有机物和重金属。通过投加消毒剂杀灭病菌，使渗滤液达标排放。为了节约 投资，将反应、沉淀、消毒池合为一体。 贵阳市高雁城市生活垃圾卫生填埋场即采用此工艺，工艺流程如图2 - 9 所 示： 恹氧( u a s a + n 灌怖氧( 吸附) h a ，o ( 缺氧兼好氧生物膜忡化絮凝卜_ + 印氯消毒l l _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - jl _ _ _ _ _ _ _ - - jl _ _ _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ j o 。一一 图2 - 9 贵阳市高雁城市生活垃圾填埋场渗滤液处理系统 ( 1 0 ) 氨氮吹脱+ 混凝沉淀+ 焦炭吸附+ 合并处理 苏州七子山垃圾卫生填埋场即采用此工艺，工艺流程如图2 1 0 所示： 出调寸空气叫调寸p a c i焦炭i 叶圆_ 城市污水处理厂 图2 1 0 苏州七子山垃圾卫生填埋场渗滤液处理工艺 由于苏州七子山垃圾填埋场渗滤液的产量随季节的不同有较大的波动，日 武汉理工大学硕士学位论文 变化范围在5 5 1 2 0 0 m 3 d 之间，c o d c , 和b o i ) 5 具有逐年上升的趋势，而 b o d s c o d c , 略有增高，适宜采用生物处理工艺，但由于其氨氮浓度高而c o d j b o d s 较低，且c o d c d t p 极高，因此单独进行生物处理，存在很大的难度。 根据上述渗滤液的水质水量及其变化特征，对苏州七子山垃圾填埋场渗滤 液宜采用场内物化预处理一场外与城市污水合并处理的工艺方案，见图2 1 0 。 通过在填埋场内建设具有调节功能和适应性强的污化处理设施进行预处理，以 去除渗滤液中的重金属离子、c o d e , 和n h 3 一n ，为合并处理创造了良好的条 件。预处理过程中，在有效去除c o d e , 和n l l 3 一n 的同时，注意控制c o d c 。 和n h 3 一n 去除量的相对比例，以保证生物处理有效和c n 比。物化预处理后 进入城市污水厂与城市污水合并处理，可利用其对水量的调节及对水质的缓冲 作用，从而获得较好的处理效果。 研究表明：场内物化预处理工艺不仅使得运行具有较高的灵活性，而且可 分别获得5 0 6 0 、8 0 和5 0 8 0 的c o d c , 、n h 3 一n 及重金属离子处 理效果，为合并处理的稳定运行创造了良好的条件。除脱氮外，提高废水生物 处理的可生化性也十分重要，因此应采用a b 、a 2 o 等具有多处理功能的工艺， 尤其在处理工艺的前端设置水解酸化池有利于改善废水的b o d d c o d c ，。各运 行工况相关指标见表2 i 表2 - 1 渗滤液经预处理前后与城市污水混合后的各指标变化 指标 废水类鎏 c o d c t n i - 1 3 一n f w d f , c o d c d n h 3 - n c o d c d t i 原渗滤液 1 5 8 1 9 1 0 04 2 2 3 0 01 2 4 8 2 11 0 4 1 5 0 0 城市污水 1 5 0 2 5 03 0 4 015 6 2 51 8 7 5 3 1 2 直接混合2 1 2 5 4 6 73 8 5 1 0 31 1 2 3 54 5 4 5 52 6 5 5 8 4 预处理+ 混 厶 2 0 6 3 3 03 5 4 7 81 o 1 6 55 9 6 92 5 7 4 1 3 注：f h 和f 瓴分别为混合前后污泥负荷比 2 6 存在问题 渗滤液被作为一种高浓度的污水，理论上可采用生物法( 厌氧一好氧法) 处 2 0 武汉理工大学硕士学位论文 理工艺。但在我国实际工程运行过程中，生物法处理效果不佳。主要有以下几 点：抗冲击负荷能力差。生物处理污水一般要求需要相对稳定的污水进水量、 进水水质，而在垃圾处理设施中，水质水量变化较大。污泥重启困难。由于 冬季渗滤液量很少，冬春季后污泥再启动相对困难。营养元素失调严重。渗 滤液中氨氮含量偏高，而c 、p 含量低。试验证明高浓度的n h 3 n 将降低脱氢 酶的活性，抑制微生物的活性，同时渗滤液中高浓度的n i 1 3 n 液使得生物脱氮 反硝化过程碳源显得严重不足，而磷元素不足也不利于微生物生长。生物法 脱色相当困难。渗滤液中含有大量难降解发色物质，生