（市政工程专业论文）不同时期城市生活垃圾渗滤液的处理研究.pdf

摘要 摘要 卫生填埋是目前国内应用最为广泛的垃圾处置方式，由于垃圾填埋产生的垃 圾渗滤液具有污染物浓度高、毒性大的特点，易成为二次污染源，因此，生活垃 圾渗滤液的处理与处置已成为水处理领域和环境卫生工程领域的研究热点。 该试验在北京市六里屯卫生填埋场进行，针对该场不同时期渗滤液水质变化 特点，本文进行了u a s b 去除有机物和复合式a o 短程硝化反硝化的试验研究。 试验表明，垃圾渗滤液的p h 值是影响其厌氧降解效果的关键因素，当 p h 6 乱7 6 时，厌氧消化效果良好。u a s b 处理高浓度垃圾渗滤液厌氧发酵经济 停留时间为1 5 2 天。在进水c o d 浓度c o d l 2 5 6 7 , - - - 3 6 4 9 6 m g l 、容积负荷6 8 1 8 3 k g c o d m 3 - d 的情况下，c o d 去除率稳定在8 5 4 9 1 6 ，c o d 去除率随容 积负荷的增大而降低；平均产气率为0 6 2 m 3 k g c o d ，产气率随容积负荷的增大 而增大；出水c o d 浓度稳定在18 3 6 - - 3 2 7 8 m g l ，平均为2 5 5 7 m g l 。大幅度降 低了渗滤液的c o d 浓度，但是可生化性变差，b o d 5 c o d 平均为0 1 。 利用复合式a o 反应器，探讨了溶解氧( d 0 ) 、温度和p h 值对晚期垃圾渗滤液 实现短程硝化的影响结果表明：高p h 值是实现晚期垃圾渗滤液短程硝化的主要 因素。当d o 为2 8 m g l 左右，温度为3 0 左右时，氨氮去除率达到9 9 ，亚 硝化率达到9 5 以上。出水氨氮浓度小于2 0 m g l ，达到了达到了生活垃圾填埋 污染控制标准中的二级排放标准限值。由于投加了生物载体，有效地提高了生物 量，并在曝气池内创造了局部缺氧环境，为s n d 提供了有利条件，强化了脱氮效 果。r = 2 时，t n 平均去除率为7 3 6 ，其中s n d 脱氮贡献率为9 1 。 采用u a s b + 复合式a o 组合工艺对六里屯卫生填埋场垃圾渗滤液进行处理 是可行的，出水氨氮和s s 达到了二级排放标准，c o d 和总氮去除率分别达到 9 0 和7 0 。 该试验实现了高浓度亚硝酸盐的稳定积累，为厌氧氨氧化工艺提供了有利的 条件。 关键词：垃圾渗滤液；u a s b ；复合式a o ；短程硝化反硝化；s n d ；生物载 体 北京工业大学工学硕士学位论文 皇! 曼曼皇曼曼曼置皇穹曼曼曼舅舅! 曼鼍曼曼曼曼曼鼍i , 一i i i i 曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼皇曼皇皇曼曼曼曼曼曼曼 a b s t r a c t l a n d f i l li sap o p u l a rm e t h o du s e di nt h eg a r b a g ed i s p o s a li nc h i n a b e c a u s et h e l e a c h a t ep r o d u c e di nr u b b i s hl a n d f i l ls i t eh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ed e n s e c o n t a m i n a t i o n ，v e r yt o x i c ，e a s yt ob e c o m et h es e c o n dp o l l u t i o ns o u r c e s t h u st h e l a n d f i l ll e a c h a t eh a sa t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no fm a n yr e s e a r c h e r si ns e w a g ed i s p o s a l a n de n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g 丘e t d t h ee x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u ti nl i u l i t u ns a n i t a r yl a n d f i l l ( b e i j i n g ) ，a i m e dt o t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h el a n g f i l ll e a c h a t ew a t e rq u a l i t yc h a n g e di nd i f f e r e n tp e r i o d s ， i nm i sp a p e r , r e m o v a lo fo r g a n i cm a t t e rb yu a s ba n dh y b r i da os h o r t c u t 1 1 i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o nw e r ed i s c u s s e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l ts h o w e dt h a tp hw a st h ek e yf a c t o rt h a ti n f l u e n c e d a n a e r o b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n te f f e c to fl a n d f i l ll e a c h a t e w h e np h6 6 - 7 6 ，a n a e r o b i c b i o l o g i c a lt r e a t m e n tm a d eg o o de f f e c t t r e a t e dh i 曲s t r e n g t hl e a c h a t eb yu s i n g u a s b ，h r t l 5 - - - 一2 d a y sf o ra n a e r o b i cd i g e s tw a se c o n o m i c a l t h ee x p e r i m e n tr e s u l t s h o w e dt h a tw h e nc o do ft h ei n f l u e n tw a s12 5 6 7 36 4 9 6 m g l ，v o l u m e t r i cl o a d i n g r a t ew a s6 8 n 18 3 k g c o d m j - d ，t h er e m o v a lr a t ea c h i e v e d8 5 4 - 9 1 6 ，c o d r e m o v a lr a t eh a dn e g a t i v er e l a t i v i t y 矾mv o l u m e t r i cl o a d i n gr a t e ；a tt h ec o n d i t i o no f k g hl o a d i n gr a t e ，g a sp r o d u c i n gr a t ew a so 6 2 m 3 k g c o di na v e r a g e g a sp r o d u c i n g r a t ei n c r e a s e sa l o n gw i t hv o l u m e t r i cl o a d i n gr a t ei n c r e a s e s c o do ft h ee f f i u e n tw a s a v e r a g e l y2 5 5 7 m g l ，b u th a d a p o o rb i o d e g r a d a b i l i t y ，a v e r a g eb o d s c o d w a so 1 t h ee f f e c t so fd i s s o l v e d o x y g e nc o n c e n t r a t i o n ，t e m p e r a t u r ea n dp ho nt h e n i t r i t a t i o nf o rt h et r e a t m e n to fa d v a n c e ds t a g el a n d f i l ll e a c h a t ew a ss t u d i e di nah y b r i d a or e a c t o r t h er e s u l t ss h o w e dt h a th i d e rp hw a st h ek e yf a c t o ri na c h i e v i n g n i t r i t a t i o n a b o u t9 9 o fa m m o n i ar e m o v a lr a t ea n do v e r9 5 o fn i t r i t a t i o nr a t ec o u l d b ea c h i e v e d a td oo fa b o u t2 8 m g la n dt e m p e r a t u r eo fa b o u t3 0 a m m o n i ao f e f f l u e n tw a sl e s st h a n2 0 m g l w h i c ha c h i e v e dt h es e c o n d c l a s so ft h el e tc r i t e r t i o no f d o m e s t i cl a n d f i l l1 e a c h a t e b ya d d i n gb i o c a r r i e r , b i o m a s sw a si n c r e a s e da n dl o c a l h y p o x i cm i c r o e n v i r o n m e n tw a sr e c r e a t e d b e c a u s eo fs n df u n c t i o n ，e f f e c to f n i t r o g e nr e m o v a lw a ss t r e n g t h e n e d 瓣e 刀rw a s2 ，t o t a ln i t r o g e nr e m o v a lr a t eo f 7 3 6 o fw h i c hs n dn i t r o g e nc o n t r i b u t i o nr a t ew a s9 。1 t h eu a s ba n dh y b r i da op r o c e s sw a saf e a s i b l em e t h o dd u r i n gt h ed i s p o s a lo f l i u l i t u ns a n i t a r yl a n d f i l l1 e a h a t e a f t e rt h ep r o c e s sh a sb e e nu s e d t h ec o n c e n t r a t i o n s o fn h 3 。- na n ds sr e a c h e dt h es e c o n dd i s c h a r g es t a n d a r do fp o l l u t i o nc o n t r o lo nt h e l a n d f i l ls i t ef o rd o m e s t i cw a s t e t h er e m o v a lr a t eo fc o da n dt nw a su pt o9 0 a n d 7 0 r e s p e c t i v e l y s t a b l eh i 曲n i t r i t ea c c u m u l a t i o nw a sr e a l i z e di nt h ee x p e r i m e n t ， w h i c hp r o v i d e das t r o n gc o n d i t i o nf o ra n a m m o x k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ；u a s b ；h y b r i da o ；s h o r t c u tn i t r i f i c a t i o na n d d e n i t r i f i c a t i o n ；s n d ：b i o c a r r i e r i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个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j e 塞王业盔堂或其它教育机构 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。 龇垒措 关于论文使用授权的说明 日期：型 本人完全了解i 垦塞互些太堂有关保留、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：导师签名：雀墅喻幽 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 城市生活垃圾的危害及处置处理方法 随着城市规模的扩大、城市人口的增加和居民生活水平的提高，城市生活垃 圾的产量与日俱增，我国每年的垃圾清运量已超过1 5 亿吨，并还在以每年1 0 的速度递增【。 据不完全统计，目前我国城镇生活垃圾年产生量超过1 7 亿t ；占世界垃圾 总产生量的2 6 5 【2 1 ，而且每年以8 1 0 的速度增长 3 1 。但是我国的生活垃圾 无害化处理率只有2 0 ，这些垃圾或被堆放在指定的地点或随意堆放在河沿、池 塘及城乡结合部。 到2 0 0 2 年底，全国城市生活垃圾的历年堆积量己达7 0 亿t ，侵占土地面积 5 亿多m 2 ，全国6 6 1 个建制市，有7 0 的大中城市被垃圾包围着，接近工业发 达国家的水平i 在这个意义上说，我国城市生活垃圾己经处于超前污染的状态【4 】。 生活垃圾易使蚊蝇孽生，传播疾病，散发臭气，污染环境。垃圾如不妥善处 理，会对周围的土壤、大气、水源等环境造成严重污染；如果处理不当，其处理 后的产物还会造成二次污染，产生意想不到的危害，故城市垃圾无害化处理越来 越重要。 目前城市生活垃圾处理主要有三种方式：卫生填埋、焚烧、堆肥【5 】。 其中垃圾卫生填埋法由于成本低、技术相对简单，是目前国内外应用最为广 泛的垃圾处置方式。我国垃圾无机成分含量高，可燃物质少，热值低；且垃圾填 埋技术成熟、处理费用低、管理和运输方便，这些特点就决定了卫生填埋是我国 处理垃圾的主要方式。卫生填埋，即采用技术措施，能对渗滤液和填埋气体进行 控制( 防止对环境的二次污染) 的填埋方式，它不仅是我国现今垃圾处理的主要 方式，还将在今后很长的时间内存在。 1 2 垃圾渗滤液的产生及其特性 卫生填埋存在一个关键的问题，即垃圾渗滤液的收集和处理问题。垃圾在堆 放和填埋过程中由于压实、发酵和降水渗流作用，会产生一种高浓度的有机废水， 我们称之为垃圾渗滤液。 垃圾填埋后，在微生物的作用下，垃圾中的有机物经过好氧反应和厌氧反应 产生降解，其反应可分别用下式【6 1 简单表示： 北京工业大学工学硕十掌位论文 有机物堑要堕h ：o + c o ：+ n h ，+ n o ；+ s o + p o + u 2 有机物避h ：o + c 0 2 + n h 3 + c h 。+ h 2 s + 低分子有机物 垃圾渗滤液的来源包括以下几个方面【7 】： ( 1 ) 降水：降水包括降雨和降雪，它是渗滤液的主要来源之一； ( 2 ) 地表径流：地表径流是指来自场地表面上坡方向的径流水，具体数量 取决于填埋场地周围的地势、覆土材料的种类和渗透性能、场地的植被情况及有 无排水设施等； 、 ( 3 ) 地下水：如果填埋场的底部位于地下水水位以下，地下水就有可能渗 入填埋场内。如果在设计施工中采取防渗措施，就可以避免或减少地下水的渗入； ( 4 ) 垃圾含水：包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量， 入场携带的水分有时是渗滤液的主要来源之一； ( 5 ) 有机物分解生成水：垃圾中的有机组分在填埋场内经厌氧分解会产生 水分，其产生量与垃圾的组成、p h 值、温度和活动菌群等因素有关； ( 6 ) 覆盖材料中的水分：随覆盖材料进入填埋场中的水量与覆盖层物质的 类型、来源和类型有关。 垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液如不妥善处理，对周围环境的影响尤其是对填 埋场附近地下水、地表水的污染将会较为严重，而且污染持续时间长，还可能导 致严重的二次污染，因而对渗滤液进行有效的收集和处理已经成为城市环境中亟 待解决的问题【8 1 。 1 2 1 垃圾渗滤液水质水量的特点 ( 1 ) 污染物种类繁多 渗滤液中含量较多的有机物，常以t o c 、c o d 计，有烃类及其衍生物、酸 酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等，郑曼英【9 】等对广州大田山垃圾填埋场进行了 取样分析，从垃圾渗滤液中检出的主要有机物7 7 种，其中芳烃类2 9 种，烷烃烯 烃类1 8 种，酸类8 种，酯类5 种，醇、酚类6 种，酮、醛类4 种，酰胺类2 种， 其他5 种，被列入我国环境优先控制污染物的有5 种【1 0 1 1 1 。 ( 2 ) 污染物浓度高，变化范围大1 1 2 1 3 】 垃圾渗滤液的这一特性是其它污水无法比拟的，突出了处理和处理工艺选择 的难度，见表1 1 和1 2 。 2 第1 章绪论 表l - l 国外城市生活垃圾渗滤液中的污染物及其浓度单位m g l ( p h 值除外) t a b l el - 1c o n t a m i n a t i o n so f l e a c h a t ei nc i t yd o m e s t i cm u n i c i p a ll a n d f i l lo v e i s e a s 项目浓度项目浓度项目浓度 p h 值 5 2 8 2 a s 浓度 0 0 0 6 0 2 z n 浓度 o 0 1 1 3 0 c d 浓度 0 0 0 0 5 0 0 0 7 c o 浓度 o 0 1 1 8t o c19 6 2 3 0 0 0 c r 浓度 0 0 0 2 1 0 n i 浓度 o 0 1 6 1 凯氏氮 4 7 6 2 p b 浓度 0 0 0 2 1 2 3 总磷 o 6 7 5t s5 0 0 1 5 8 0 硝态氮浓度 o 1 1 0 有机氮 3 7 7 0 c a 浓度 2 9 - 4 3 0 0 c o d c ， 2 0 7 0 0 0 0s s1 0 0 7 0 0 f e 浓度 o 3 2 0 5 0 碱度 3 7 1 4 0 0 0 b a 浓度 o 1 o 3 氨氮 1 1 7 0 0 c a c 0 3 浓度c u 浓度 o 0 1 0 3 b o d s 11 3 8 0 0 0 表1 - 2 国内城市生活垃圾渗滤液中的污染物及其浓度单位m g l ( p h 值除外) t a b l e1 - 2c o n t a m i n a t i o n so fl e a c h a t ei nc i t yd o m e s t i cm u n i c i p a ll a n d f i l li no u rc o u n t r y 项目上海杭州广州深圳台湾某省 c o d c r 15 0 0 8 0 0 010 0 0 5 0 0 014 0 0 5 0 0 05 0 0 0 0 8 0 0 0 04 0 0 0 3 7 0 0 0 b o d 5 2 0 0 - 4 0 0 04 0 0 2 5 0 04 0 0 2 0 0 02 0 0 0 0 3 5 0 0 06 0 0 2 0 0 0 0 t n1 0 0 7 0 08 0 。8 0 01 5 0 9 0 04 0 0 2 6 0 02 0 0 2 0 0 0 s s3 0 5 0 06 0 6 5 02 0 0 6 0 02 0 0 0 7 0 0 05 0 0 2 0 0 0 氨氮 6 0 _ 4 5 05 0 。5 0 01 6 0 5 0 05 0 0 2 4 0 01 0 0 一1 0 0 0 p h 值 5 6 56 6 5 6 5 7 8 6 2 6 65 6 7 5 ( 3 ) 时间变化性 产生量呈季节性变化，雨季明显大于旱季m 1 6 1 。污染物组成及其浓度 季节性变化。污染物组成及其浓度随填埋年限的延长而变化【1 5 】。对于同一填埋 场来说，其渗滤液的性质会随着填埋场的使用时间而变化。见表1 3 新老填埋场 渗滤液特征对比。 表i - 3 新老填埋场渗滤液特征对比 t a m e1 3c o n t r a s tc h a r a c t e r so fl e a c h a t ef r o mn e wa n do l dl a n d f i l ls i t e 组成特征新填埋场渗滤液 老填埋场渗滤液 含水率 9 5 9 9 溶解悬浮有机物3 1 溶解悬浮无机物 2 0 5 c o d 2 3 0 0 0 m g l3 0 0 0 m g l b o d 5 15 0 0 0 m g l 1 8 0 m g l p h 5 2 6 17 2 8 。o 3 北京工业大学丁学硕十学位论文 1 2 2 垃圾渗滤液水质的影响因素 填埋场渗滤液的性质与填埋垃圾的种类、性质及填埋方式等因素有关，具体 如下 1 7 】： ( 1 ) 垃圾成分 垃圾填埋场渗滤液水质受填埋场垃圾成分影响很大，垃圾中餐厨余物含量的 高低直接影响渗滤液c o d ，b o d 5 浓度高低：另外炉灰、脏土等对有机物有吸附、 过滤作用，因此垃圾中炉灰、脏土的含量也会影响渗滤液的有机物浓度。此外由 于生活水平、生活习惯以及环保意识的不同，城市的垃圾组成相差较大，致使不 同垃圾填埋场渗滤液的c o d ，b o d 5 在数千m g l 至在数万m g l 之间变化。 ( 2 ) 填埋时间 渗滤液水质不仅与垃圾组成有关，而且随填埋时间即填埋垃圾降解阶段而有 很大变化。垃圾从填埋到稳定，垃圾渗滤液的水质具有一定的变化趋势。 填埋垃圾降解阶段对渗滤液水量水质影响主要体现以下几点： 填埋初期：垃圾填埋场初期或垃圾填埋作业进行中，水分逐渐积累且有 氧气存在，厌氧发酵作用及微生物作用缓慢，本阶段渗滤液水量较少。但c o d 和b o d 5 均较高，可生化性好。 过渡阶段：本阶段水分达到饱和容量，垃圾及渗滤液中的微生物逐渐由 好氧性转变为兼氧性及厌氧性；因厌氧和缺氧情况下电子受体由0 2 转变成n 0 3 及s 0 4 厶，氧化还原电位约在1 0 0 m v + 1 0 0 m v 之间，此阶段尚无甲烷形成。 酸化阶段：由于垃圾及渗滤液中的兼性和专性厌氧微生物的水解酸化作 用，垃圾中的有机物迅速分解为脂肪酸，而含n ，p 的有机化合物经氨化和磷酸 盐化转化为氨氮和磷酸盐，同时一些金属( f e ，m n ) 也会与有机酸发生络合作用， 致使渗滤液呈深褐色，在此期间所产生的渗滤液c o d 极高，b o d 5 c o d 为0 4 0 6 ，可生化性好，而且颜色也相当深，属于初期渗滤液。 产甲烷阶段：在酸形成期间，如果有机酸未随渗滤液流出填埋场，则将 进入甲烷形成期，在这期间有机物经甲烷菌分解为c h 4 ，c 0 2 ，同时产氢产乙酸 菌的存在，也会产生一些氢气。c 0 2 溶解于水形成h c 0 3 。、c 0 3 2 、h 2 c 0 3 等不同 的形式的碳酸化合物，p h 值则由于重碳酸盐的缓冲作用维持在6 8 之间，同时 也给甲烷菌提供了较好的生存条件，此时o r p 为最低值，约为3 0 0 4 0 0 m v 之 间，由于有机酸的急速分解，渗滤液的c o d ，b o d 5 会急剧降低，b o d 5 c o d 也 降为0 1 - - 一0 0 1 左右，渗滤液的可生化性变差，此时渗滤液为晚期渗滤液。 稳定阶段：此时垃圾渗滤液中可利用的有机成分已大大减少，细菌的生物 稳定作用趋于停止，并停止产生气体，渗滤液中剩余腐殖质易与重金属离子发生 络合作用，所以渗滤液的颜色还是很深，而水中o r p 增加，氧及氯化物也随之 增加，自然环境状况逐渐恢复。 4 第1 章绪论 实际上填埋场处理生活垃圾是一个垃圾填充、覆土的多次重复过程，填埋场 的各个部分可能处于不同的稳定阶段，或者说其各部分的“年龄”是不同的，而 且各部分有各自的物理、化学和生物活动条件。 渗滤液通常可根据填埋场的“年龄 分为两大类，一类是“年轻 填埋场f3 5 年以下) 的渗滤液，其特点是低p h 值，高c o d ，b o d 5 ，高b o d 5 c o d 值； 另一类是较“老”的填埋场( 3 。5 年以上) 的渗滤液，其特点是c o d ，b o d 5 较低， n h 4 + 一n 浓度较高，p h 值通常为7 5 左右，重金属浓度则开始下降。 ( 3 ) 填埋工艺：填埋工艺对渗滤液出水水质也有影响，如果填埋场外设有 截洪沟排除场外地表径流，坑底铺设h t p e 衬垫或粘土( 渗透率 1 0 。7 c m s ) 或采用帷幕注浆工艺防止渗 滤液污染下游地下水，地表径流未截流或截流效果不佳，这些情况都会使渗滤液 浓度降低，但渗滤液水量将大大增加。 ( 4 ) 环境温度：填埋场的环境温度既影响微生物的生长，又影响化学反应。 在垃圾堆体中温度的升高有助于微生物的生长繁殖，加快垃圾的降解，使渗滤液 水量增加。零下温度将使一部分垃圾结冻，使可以渗滤的垃圾减少，并可能使一 些化学反应受到抑制。 ( 5 ) 有效湿度：填埋垃圾中的化学物质能从废物中渗滤出来，水起着不容 忽视的作用。在潮湿气候下处置的垃圾和在干燥气候下处置的同等垃圾，其渗滤 液的性质是不同的。在一定的湿度范围内( 即垃圾含水量在6 0 以下) ，湿度的增 加，有利于堆体中营养物质的迁移，加快微生物的生长繁殖，使有机物加速降解。 1 ，3 垃圾渗滤液的处理方案及方法简述 二由于渗滤液水质水量的复杂多变性，目前尚无十分完善的处理工艺，大多根 据不同填埋场的具体情况及其它经济技术要求提出有针对性的处理方案和工艺。 垃圾填埋场渗滤液的处理技术既有与常规废水处理技术的共性，也有其极为显著 的特殊性。渗滤液的处理有场内和场外两种处理方案，场内处理又分为循环喷洒、 合并处理或单独独立处理等。 1 3 1 与城市污水厂合并处理( 场外处理) 渗滤液与规模适当的城市污水处理厂合并处理是最为简单的处理方案，它不 仅可以节省单独建设渗滤液处理系统的高额费用，还可以降低处理成本，利用污 水处理厂对渗滤液的缓冲、稀释作用和城市污水中的营养物质实现渗滤液和城市 污水的同时处理。 5 北京工业大学工学硕士学位论文 有资料表明【1 8 】：c o d = 2 4 0 0 0 m g l 的渗滤液与城市污水混合，其中渗滤液占 总体积的2 时，城市污水厂的运行不受影响；当渗滤液体积增至4 , - - 5 时，污 水厂的正常运行受到妨碍。 但这并非是普遍适用的方法。一方面，由于垃圾填埋场往往远离城市污水处 理厂，渗滤液的输送将造成较大的经济负担；另一方面，由于渗滤液所特有的水 质及其变化特点，在采用此种方案时，如不加控制，则易造成对城市污水处理厂 的冲击负荷，影响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行。因而，在考虑合并处理 方案时，必须研究其工艺上的可行性。 1 3 2 循环喷洒处理( 场内处理) 渗滤液的循环喷洒是一种较为有效的处理方案。通过回喷可提高垃圾层的含 水率( 由2 0 2 5 提高到6 0 7 0 ) ，增加垃圾的湿度，增强垃圾中微生物的活 性，加速产甲烷的速率、垃圾中污染物溶出及有机物的分解。其次，通过回喷， 不仅可降低渗滤液的污染物浓度，还可以因喷洒过程中挥发等作用而减少渗滤液 的产生量，对水量和水质起稳定化的作用，有利于废水处理系统的运行，节省费 用。m o s h e 等人【l9 】的研究表明，渗滤液回灌喷洒处理不仅缩短了k e e l ev a l l e y 填 埋场的稳定化进程及沼气的产生时间，而且增加了填埋场的有效库容，促进了垃 圾中有机化合物的降解。 虽然渗滤液的场内喷洒处理法有前述诸多优点，但至少还存在以下两个问 题：不能完全消除渗滤液，因而仍有大部分渗滤液须外排处理；通过喷洒循 环后的渗滤液仍需进行处理方能排放，尤其是由于渗滤液在垃圾层中的循环，导 致其n h 3 - n 不断积累，甚至最终使其浓度远高于其在非循环( s i n g l ep a s s l e a c h a t i n g ) 渗滤液中的浓度【2 叭。 1 3 3 预处理一合并处理( 场内一场外处理) 预处理一合并处理是基于减轻进行直接混合处理时渗滤液中有害的毒物对 城市污水处理厂的冲击危害而采取的一种场内外联合处理方案。渗滤液首先通过 设于填埋场内的预处理设施进行处理，以去除渗滤液中的重金属离子、氨氮、色 度以及s s 等污染物质或通过厌氧处理以改善其可生化性、降低负荷，为合并处 理正常运行创造良好的条件。 对于“年轻”和“年老 的混合型垃圾填埋场( 指垃圾中含有一定数量的工 业废弃物) 产生的渗滤液及城市污水处理厂规模较小而采用合并处理的情形，进 行物理化学等预处理去除渗滤液中的重金属离子、氨氮等尤为必要。渗滤液中不 仅含有多种金属或重金属离子，而且它们的含量可达到较高的数值。无论采用何 种处理方案，生物处理是渗滤液的种必不可少的主体处理方法。 6 第1 苹绪论 1 3 4 建设独立的场内完全处理系统： 由于城市垃圾填埋场通常位于离城市较远的偏远山谷地带，当城市污水处理 厂离填埋场较远时，采用与城市污水处理厂合并处理的方案往往因渗滤液远距离 输送的费用较高而不经济，此时建设场内独立的完全处理系统便成为一种可供选 择的方案。但由于渗滤液的污染负荷很高，尤其是有毒有害物含量较高，因而其 处理工艺系统须为多种处理方法的有机组合。目前多采用预处理一生物处理一后 处理的工艺流程。 1 4 国内外垃圾渗滤液处理广泛采用的方法 由于填埋场渗滤液水质的复杂多变性和独特性，目前还没有一种全能的能适 合所有填埋场的和适合某一填埋场整个运营期和监管期的渗滤液处理技术。设计 填埋场渗滤液处理设施必须因地制宜、因时制宜。目前的渗滤液处理方法，可分 为物化法、生物法和土地处理法三大类，但更多的是将这几种方法复合起来应用。 1 4 1 物理化学法 物化方法和生物处理相比，物化处理不受水质水量变动的影响，出水水质比 较稳定，尤其是对b o d 5 c o d 比值较低( 0 0 7 - 4 ) 2 0 ) 难以生物处理的垃圾渗滤液， 有较好的处理效果【2 1 1 。 但物化方法处理成本较高，不适于大水量垃圾渗滤液的处理；物理化学法一 般是作为生物处理的预处理工艺，以减轻生物处理的负荷；或作为生物处理的后 续工艺，以确保最后出水水质达到设计要求。 物理化学方法主要有混凝沉淀、活性炭吸附、化学沉淀、氨吹脱、密度分离、 化学氧化、化学还原、离子交换、膜分离、气提、湿式氧化等多种方法。 1 4 2 生物处理 生物处理具有处理效果好、运行成本低等优点，是目前垃圾渗滤液处理中采 用最多的方法。尤其是对于可生化性好的早期渗滤液，生物处理是不可缺少的环 节。生物处理包括好氧处理、厌氧处理以及好氧厌氧结合这三种类型。 ( 1 ) 好氧生物法 好氧生物法包括活性污泥法和生物膜法两类。 活性污泥法 在垃圾渗滤液的处理中，活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应 用。p i r b a z a d 等人对众多实际运行的垃圾渗滤液处理系统调查后指出，活性污泥 7 北京工业大学t 学硕士学位论文 ii i , 皇曼皇鼍曼曼蔓曼曼 法比化学氧化法等其它方法的处理效果更佳 2 2 】。 低氧或缺氧一好氧活性污泥法及s b r 法等改型活性污泥法比常规活性污泥 法更有效，因其具有维持较高运转负荷且耗时短的特点。经过a b 复合系统( a ： 缺氧活性污泥，b ：a o 淹没式生物膜) ，c o d 、氨氮和总氮去除率分别为9 4 2 、 9 5 1 和7 3 9 t 2 3 1 。 熊小京【2 4 】采用a om b r 与b a f 组合工艺处理垃圾渗滤液，首先用含苯酚和 氨氮模拟废水对种污泥进行预驯化处理，然后切换实际垃圾渗滤液进行通水实验， 在不同的进水渗滤液稀释比条件下，系统考察a o m b r 和b a f 对c o d 及氨氮的 降解情况。研究结果表明，对于a o m b r 处理单元，当进水稀释比分别为9 ：1 和 5 ：1 时，c o d 与氨氮的去除率可分别保持在9 0 和6 0 左右：而当稀释比减小到 2 ：l 时，c o d 与氨氮的去除率会分别减小到8 0 和3 5 左右。对b a f 处理单 元，a o m b r 出水中剩余的c o d 几乎不能被降解，而剩余的氨氮可被继续降解，其 结果可使组合工艺的氨氮去除率提高到7 5 左右。 c a s s 工艺是在序批式活性污泥法基础上发展起来的，在反应池的前端设置 了缺氧生物选择区，不需设二沉池，工艺流程短，有机物去除效果好。孙召强等 利用c a s s 工艺处理盘锦市垃圾填埋场的渗滤液，c o d 、b o d 5 、n h 3 - n 的 去除率分别可达到8 4 9 1 ，9 8 8 3 ，9 0 9 6 。 生物膜法 生物膜法的主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，与活性 污泥法相比，生物膜法具有抗水量，水质冲击负荷的优点，并且可以存活世代时 间长的硝化菌，具有较好的脱氮效果，另外微生物生长在填料上，不需要回流； 生成的剩余污泥少，有助于减少基建费用。加拿大的b r i t i s hc o l u m b i a 大学的 c p e d d i e 等人用直径0 9 m 的生物转盘对c o d 浓度小于1 0 0 0 m g l ，n h 4 + - n 浓度 2 5 0 m g l 的“弱性”渗滤液处理后获得出水中b o d 5 和n h 4 + - n 浓度分别小于 2 5 m g l ，1 0 m g l 的良好处理效果【2 6 】。 总的来说，好氧生物技术处理成本相对较低，可以有效地降低生化性较好的 渗滤液( 如年轻渗滤液) 中的b o d 5 和c o d 。但是好氧生物技术具有下列局限性：( a ) 产泥量比较大；c o ) n 渗滤液营养元素比例失调、可生化性差( 如年老渗滤液) 或当渗 滤液中含有一些有毒金属及有毒有机物时，生物处理将受到很大的限制【2 7 1 ，需要 与其它的处理技术相结合才能提高其处理效率【2 8 】；( c ) 对较小分子量的有机成份去 除效果差。 ( 2 ) 厌氧生物法 厌氧生物处理法具有运行费低、操作简单、投资运行费用低、有机负荷高、 能耗少、污泥产率低、对无机营养元素含量要求较低和能提高污水可生化性等优 点，非常适合于处理有机物浓度高的早期垃圾渗滤液。 第1 章绪论 用于垃圾渗滤液处理的厌氧生物处理方法有：普通厌氧消化、两相厌氧消化、 厌氧滤池、上流式厌氧污泥床( u a s b ) 、厌氧复合反应器( u b f ) 和厌氧折流板 反应器( a b r ) 等。 普通厌氧消化 b o y l e 和h a m 2 9 悃普通厌氧消化法处理进水c o d 为1 0 6 0 0 m g l ，b o d 5 为 8 4 0 0 m g l 的垃圾渗滤液，在污泥负荷为0 0 8 - 4 3 1 5g c o d ( g v s s d ) ，水力停留时间 1 2 5 d 时，出水c o d 为6 0 0 m g l ，b o d 5 为9 5 m g l ，去除率分别达到9 4 5 和9 8 8 。 两相厌氧消化 台湾l i ncy 3 0 】在中温下用普通厌氧消化法和两相厌氧消化法处理垃圾渗滤 液。普通厌氧消化法在进水c o d 为2 2 7 5 0 m g l ，消化时间8 2 0 d 时，c o d 去除 率达9 2 9 5 ；两相消化法在进水c o d 为3 9 1 0 0 m g l 时，酸化阶段并无明显的c o d 去除效果，经9 0 h 酸化去除c o d 3 ，v f a 上升6 4 ，甲烷发酵阶段进水c o d 为 3 7 9 2 0 m g l ，经1 1 1 d 消化后，c o d 和b o d 5 的去除率都超过了9 0 。 厌氧生物滤池( a f ) 厌氧生物滤池是采用填充材料作为微生物载体而形成厌氧生物膜的一种高 速厌氧反应器，当污水自下而上( 升流式) 或自上而下( 下流式) 通过载体时， 厌氧菌在填充材料上生长，将污水中的有机物吸附、分解、并产生沼气，形成生 物膜。厌氧生物滤池具有启动时间短，容积负荷高，耐冲击负荷能力强等特点。 徐竺等【3 l 】人对上流式过滤池处理成都垃圾填埋场的垃圾渗滤液进行了动态 连续试验，结果表明在中温( 3 5 - 4 0 ) 硝化时，c o d 3 0 0 0 - - 一8 0 0 0 m g l 的渗滤 液的c o d 去除率达9 5 以上，即使常温下c o d 去除率也达到9 0 左右，反应器的 c o d 容积负荷可达5 k m 3 d 以上。 加拿大t o r o n t o 大学的h e n r yjg 等人【3 2 】在室温下成功地用厌氧滤池处理填 埋时间为1 5 年和8 年的垃圾渗滤液，它们的c o d 分别为1 4 0 0 0 m g l 和 4 0 0 0 m g l ，b o d j c o d 值各为0 7 和o 5 ，当负荷为1 2 d 1 4 5 k g c o d ( m 3 - d ) 、水 力停留时间为2 4 - - 9 6 h 时，c o d 的去除率均达到9 0 以上。当负荷再增加时，其 去除率急剧下降。由此可见，虽然厌氧滤池处理高浓度有机废水时负荷可达 5 2 0 k g c o d ( m 3 d ) ，但对于垃圾渗滤液的处理，其负荷必须保持较低水平才能取 得理想的效果。 升流式厌氧污泥床( u a s b ) 反应器 b e r r u e t a ，j o s e 3 3 l e ta l 对u a s b 处理垃圾渗滤液的启动进行了研究。采用的 方法是，用垃圾渗滤液和自己配制的可生化降解性好的有机废水混合液作为进 水，对u a s b 进行驯化和启动，并逐渐减少配制废水的比例，增加垃圾渗滤液 的比例。当c o d 的去除率达到7 0 后，提高负荷，直到进水负荷达到设计负荷 为止。并在试验基础上建立了u a s b 处理垃圾渗滤液的动力学方程。结果表明， 9 北京一 业大学工学硕士学位论文 渗滤液中4 0 5 0 的c o d 是可生化降解的，最大可生化降解c o d 的去除率可 达9 0 - 1 0 0 。英国的水研究中心用u a s b 处理c o d l 0 0 0 0 m g l 的渗滤液，当容 积负荷为3 6 1 9 7 k g m 3 d ，平均泥龄为1 o 4 3 d ，温度为3 0 度，c o d ，b o d 5 的去除率分别为8 2 - - 8 5 。土耳其的o z t u r k ，i 等d 5 j 用u a s b 反应器处理“年 轻”的垃圾渗滤液，当进水c o d 为1 0 2 5 0 m g l 时，水力停留时间为2 8 4 d ，有机 负荷3 7 k g c o d ( m 3 d ) 时，c o d 去除率为9 4 ，他们的负荷处理能力，效率 比厌氧滤池大得多。 k e t t u n e n ，r i i t t ah e ta l t 3 4 】报道了低温条件下，u a s b 反应器处理垃圾渗滤 液的处理效果。进水垃圾渗滤液c o d 浓度为1 5 0 0 - - - 3 2 0 0 m g l ，反应器在低温 ( 1 3 2 3 ) 条件下连续运行t 2 2 6 天。研究表明，在冬天随着进水垃圾渗滤液温度 的降低，反应器运行温度下降。尽管如此，u a s b 反应器对渗滤液的处理效果仍 较好。当温度为1 8 2 3 ，有机负荷为2 4k gc o d m 3 d 时，c o d 去除率为6 5 7 5 ，b o d 5 去除率为9 5 。温度为1 3 - 1 4 ，有机负荷为1 4 - 一2k g c o d m 3 d 时c o d 去除率为5 0 - - - , 5 5 ，b o d 5 去除率为7 2 ，平均产甲烷率为3 2 0 m l c h d g c o d 去除，出水中的固体悬浮物较少。无机物逐渐聚集在反应器底部，主要是钙、铁 物质，在反应结束时，测得钙、铁分别占反应器底部总固体重量的2 4 、7 。 此外，产甲烷菌的活性( s m a ) 随着温度的增加有明显提高，3 7 c 时的活性是 1 1 时的7 倍，是2 2 , 、- 2 4 时的3 倍。由此可知，温度是一个重要参数。 芬兰h e l s i n k i 理工大学的p e l k o n e n