（环境科学专业论文）物化法深度处理垃圾渗滤液.pdf

a b s t r a c t t h er e s e a r c ho fa p p l y i n gp h y s i c a l c h e m i c a lm e t h o dt ot r e a tt h ee f f l u e n to fb i o l o g i c a l t r e a t m e n to fl a n d f i l ll e a c h a t ei si n t r o d u c e di nt h i sp a p e r t h ec o n c e n t r a t i o no fc o do ft h e e f f l u e n to fb i o l o g i c a lt r e a t m e n ti s10 0 0 m5 0 0 m g l b e c a u s et h eq u a l i t yo ft h ee f f l u e n tc a n t m e e tt h ee m i s s i o nc o n t r o ls t a n d a r d ，w ec h o o s et h ec o m b i n a t i o np r o c e s so fc o a g u l a t i o n m e t h o d ，o x i d a t i o nm e t h o da n da b s o r p t i o no ff l ya s hm e t h o dt od e c r e a s et h ec o d s ，o r g a n i c c o n t a m i n a t i o n st h a tc a nn o tb ef u r t h e rb i o l o g i c a l l yr e m o v e da n dh e a v ym e t a li o n so ft h e w a s t e w a t e r i nt h ee x p e r i m e n to fa p p l y i n gc o a g u l a t i o nm e t h o dt ot r e a tt h el a n d f i l ll e a c h a t e ， f e f f s 0 4 ) 3w a ss c r e e n e do u tf r o mf o u rc o a g u l a n t s ( a l f f s 0 4 ) 3 、f e c l 3 、f e 2 ( s 0 4 ) ”p a c ) t h e m a i no p t i m i z e dp a r a m e t e r si n c l u d i n gt h ed o s eo fc o a g u l a n t ，k 1 1 、d n 0 4a n dp a m ，a n dp hw e r e e x p l o r e da n do p t i m i z e d w h e nt h ee x p e r i m e n tw a so p e r a t e da c c o r d i n ga s t h eo p t i m i z e d p a r a m e t e r s t h ed e c r e a s er a t i oo fc o d i s2 7 4 b yu s i n gc o a g u l a t i o na sd e e pt r e a t m e n ta n d i s11 4 b yu s i n gc o a g u l a t i o na sp r e t r e a t m e n t a tt h es a m et i m e t h ea b s o l u t ed e c r e a s ev a l u e o fc o db yu s i n gc o a g u l a t i o na sp r e t r e a t m e n ti s6 0 0 m g lh i g h e rt h a nb yu s i n gc o a g u l a t i o n a sd e e pt r e a t m e n t a c c o r d i n g l yc o a g u l a t i o nc a nb eu s e da s p r e t r e a t m e n tt ol i g h t e nt h e o r g a n i cl o a do ft h el a t t e rb i o l o g i c a lt r e a t m e n ta n di m p r o v et h ec h a r a c t e ro fl a n d f i l ll e a c h a t e ， w h i c hc a nm a k ei ti se a s yt ot r e a tb yb i o l o g i c a lt r e a t m e n t t h e r ea r e m a n yh a z a r d o u so r g a n i c c o n t a m i n a t i o n si n l a n d f i l ll e a c h a t e ；s o m e p h y s i c a l c h e m i c a lm e t h o dc a nn o te l i m i n a t et h ec o n t a m i n a t i o n sc o m p l e t e l y o x i d a t i o n t r e a t m e n tc a nd e c o m p o s ep a r to ft h eo r g a n i cc o n t a m i n a t i o n sa n dr e d u c et h ep o l l u t i o n r a d i c a l l y as e r i e so ft e s tw a sd o n et oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fh 2 0 2 ，r e d u c et h ec o s ta n d c o n f i r mt h eo p t i m i z e dp a r a m e t e r so ft h eo x i d a t i o n i nt h ef o r e p a r to ft h ep r o c e s s ，o x i d a t i o n t r e a t m e n tc a ni n s u r et h ew a t e rq u a l i t ym e e tt h ee m i s s i o nc o n t r o ls t a n d a r d f u r t h e r m o r e ， o x i d a t i o nt r e a t m e n tc a nb eu s e da s p r e t r e a t m e n tt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fb i o l o g i c a l t r e a t m e n t i nt h ee x p e r i m e n t ，o x i d a t i o nt r e a t m e n tw a su s e da sd e e pt r e a t m e n tt ot r e a tt h e e f f l u e n to fb i o l o g i c a lt r e a t m e n ta n dt h ed e c r e a s er a t i oo fc o di s6 6 s o m eh e t e r o g e n e o u s c a t a l y s t sw e r ea l s oa t t e m p t e dt oc a t a l y z eh y d r o g e np e r o x i d e t op r o d u c e o h ，b u tt h e e f f i c i e n c yi sl o w t h ea d s o r p t i o nt r e a t m e n tb yu s i n gf l ya s hw a st e s t e da f t e ro x i d a t i o nt r e a t m e n t ，a n dt h e p a r a m e t e r st h a tc a ni n f l u e n c et h ed e c r e a s er a t i oo fc o d w e r eo p t i m i z e d t h er e s u l t so ft h e 2 a d s o r p t i o nw i t hf l y a s hc o i n c i d ew i t hf r e u n d l i c h a d s o r p t i o ni s o t h e r m a n dl a n g m u i r a d s o r p t i o ni s o t h e r m t h el a n d f i l ll e a c h a t ea f t e rc o a g u l a t i o n ，o x i d a t i o na n da d s o r p t i o nt r e a t m e n tc a nm e e tt h e s e c o n de m i s s i o ns t a n d a r d t h eb i o l o g i c a lt r e a t m e n te f f i c i e n c yw a si m p r o v e db yo x i d a t i o n t r e a t m e n t f l ya s hc a nr e d u c et h et o x i c i t yo ft h ea n i m a l c u l eb yd e c r e a s el a r g ep a r to fh e a v y m e t a li o n s t h ec o d c ro fl a n d f i l ll e a c h a t ec a nb es e q u e n t i a l l yd e c r e a s e db yu s i n gr o u t i n e b i o l o g i c a lt r e a t m e n t k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a e h a t e ；p h y s i c a l - c h e m i c a lm e t h o d ；a d v a n c e d t r e a t m e n t ； 引言 随着经济的发展和人类生活水平的提高，城市数量和规模的不断增长，城市垃圾 量逐年增加，许多城市面临垃圾围城的困扰。1 9 9 8 年我国城市总数己达6 6 8 个，生活垃 圾年产量达1 4 2 2 3 万吨，并以每年1 0 的速度递增【l 】。卫生填埋是目前世界范围内城市 垃圾处理的主要方式纠，美国环境保护局( e p a ) 固体废物管理部门在其1 9 9 7 年度报告 中指出，填埋占全美整个固体废物处理的6 0 以上，我国也有7 0 的城市垃圾依靠填埋 处理p j 。填埋法的主要环境问题是渗滤液造成的污染。在利用卫生填埋场对城市生活垃 圾进行处理、处置以及全面管理的过程中，主要的工作内容之一就是对垃圾渗滤液采 用适当的方法进行合理的处理与处置，避免造成对周围环境的二次污染。 由于渗滤液的水质波动大，成份复杂，生物可降解性随填埋场场龄的增加而逐渐 降低，污染物浓度高，持续时问长，流量不稳定，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境况及其他经济技术要求提出有针对性的处理方案和工艺。 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性。 渗滤液的污染控制是填埋场设计、运行和封场的关键性问题，也成为大力发展垃 圾卫生填埋技术的瓶颈，因此研究垃圾渗滤液的处理技术对保护我国的环境保护尤为 重要。而目前的处理工艺组合也并未真正解决该问题。与生化法相比较，物化法一般 不受水质的影响，出水水质稳定，尤其对于难以生化处理的渗滤液有较好的处理效果。 物理化学法在处理垃圾渗滤液中经常和生化法联合使用，作为预处理或深度处理。物 理化学处理方法主要有絮凝沉淀法、氧化法、吸附法、膜处理方法等。由于物化法具 有受水质变化影响小，出水水质稳定的特点，而一般是作为生化处理的保证，对生化 出水进行深度处理。经过生物处理过程后，渗滤中仍然会含有较大量的有机物和其他 污染物，而且剩余的有机物基本上是难以生物降解，它们成分复杂，对生物的毒性更 大，因此需要进一步的去除。 本研究主要是研究物理化学方法在生化处理后的渗滤液的深度处理中的应用，以 期提出一种更有效的工艺组合，以应对渗滤液水质水量变化大导致处理系统随着填埋 场的使用而不能很好的保证出水水质的问题并在实验室中确定各操作单元的技术参数 以便为实际应用做前期的准备工作。 青岛大学硕士学位论文 第一章概述 1 1 垃圾渗滤液的产生及特性 随着经济的发展和人类生活水平的提高，城市数量和规模的不断增长，城市垃圾 量逐年增加，许多城市面l | 白垃圾围城的困扰。1 9 9 8 年我国城市总数己达6 6 8 个，生活垃 圾年产量达1 4 2 2 3 万吨，并以每年1 0 的速度递增【l 】。在垃圾处置的三种模式填埋、焚 烧和堆肥中，填埋在整个固体废弃物处理和处置体系中占有重要的地位，具有投资少、 运行费用低、可回收沼气、对垃圾热值无特殊要求、土地可恢复、综合效益好等特点。 卫生填埋是目前世界范围内城市垃圾处理的主要方式口l ，美国环境保护局( e p a ) 固体 废物管理部门在棋1 9 9 7 年度报告中指出，填埋占全美整个固体废物处理的6 0 以上， 我国也有7 0 的城市垃圾依靠填埋处理【3 i 。填埋法的主要环境问题是渗滤液造成的污 染。在利用卫生填埋场对城市生活垃圾进行处理、处置以及全面管理的过程中，主要 的工作内容之一就是对垃圾渗滤液采用适当的方法进行合理的处理与处置，避免造成 对周围环境的二次污染。 1 1 1 渗滤液的产生 填埋场设计、运行和管理中一个非常棘手的问题是渗滤液的污染控制。垃圾在堆 放和填埋过程中，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，而产生了人量的污水即垃圾渗滤液( 以下简称渗滤液) ，又称渗沥液或浸 出液【4 1 。 渗滤液有三个主要来源睁“7 1 ：( 1 ) 垃圾自身原有的水分。( 2 ) 垃圾卫生填埋后由 于微生物的作用而产生的水。( 3 ) 填埋场内的自然降雨和径流。其中填埋场内的降水 为主要部分，这些水分渗过成分复杂的垃圾时，使垃圾发生分解、溶出、发酵等反应。 垃圾再填埋后，在微生物的作用下经过耗氧反应和厌氧反应发生分解，其反应可用下 式简单表示： 好氧菌 。 有机物一h 2 0 + c 0 2 + n h 3 + n 0 2 斗s o ，+ + p 9 4 l + 厌氧菌 有机物_ h 2 0 + c 0 2 + n h 3 + c h 4 + h 2 s + 低分子有机物 由于垃圾中溶解的氧气较少，好样的反应速度快，因而好氧反应很快终止而进入 厌氧环境，垃圾中的有机物的降解主要有厌氧反应承担。因此，渗滤液的污染负荷主 第一章概述 要来自微生物的厌氧分解作用和淋溶作用。 影响渗滤液的流量的因素除了填埋场表面的自然降雨量和径流量外还与表面蒸发 有关口”。蒸发散失会使渗滤液减少，而表面蒸发与土壤的种类、温度、湿度、风速、 大气压及水质等因素有关，并受季节、日照等条件的影响。渗滤液的产生量一般采用 q = o 0 0 1 c + i + a 这一经验公式粗略估算。式中：q 为日平均渗滤液量( m 3 d ) ：i 为平均降 雨强度( m m d ) ；a 为降雨拦截面积( 填埋场作业区的面积，m 2 ) 1 1 2 渗滤液的特性 渗滤液的组成十分复杂，影响其组成成分以及污染物浓度的因素很多，主要有”、 “1 ：垃圾的组成、填埋年限、填埋操作、气候、填埋地点的水文地质条件、填埋场的条 件、微生物环境等。由于影响因素多，造成不同地区不同填埋场、不同填埋时期的渗 滤液水质水量的变化幅度很大。渗滤液外观呈深褐色乃至黑色，色度深且有恶臭。总 体来说，渗滤液具有以下的特征： ( 1 ) 有机污染物种类繁多，总量大 一般而言，垃圾渗滤液中的有机物大致可分为三类，即：低分子量的脂肪酸类： 腐殖质类高分子的量碳水化合物：中等分子量的灰黄霉酸类物质。郑曼英等人对广州 打天山垃圾填埋场渗滤液有机污染物的分析研究表明【1 2 j ：渗滤液中主要有机物有7 7 种， 其中芳烃2 9 种，烷烃烯烃类1 8 种。酸类8 种，脂类5 种，醇、酚类6 种，酮醛类4 种，酸 胺类2 种，其它物质5 种。上述7 7 中有机物仅占该渗滤液c o d 的1 0 左右。7 7 种有机物 中，有可疑致癌物质1 种、辅致癌物质5 种，被列入我国环境优先污染物“黑名单”的有5 种以上【”1 。张兰英等采用g c 二m s d s 联用技术测定出渗滤液中的9 3 种有机化合物，其中 的2 3 种被列入我国和美国环境保护署( e p a ) 优先控制的污染物黑名单i 。 c e c i l l i a o m a n 等采用气相色谱与质谱联用分析测定了渗滤液中的含碳有机物，共 检测出有机污染物4 5 种【l ”。p i r b a z a r i 等人对美国b k k 公司运作的w e s tc o v i n a 垃圾填埋 场渗滤液的研究，也检测出了1 8 种特殊有机物l 。 渗滤液中还有含有卤烃。由于许多卤代烃很难生化降解，甚至会会微生物发生毒 害作用。国外渗滤液中卤代烃的浓度一般在0 3 q 5 m g l ，平均浓度为2 0 m g l ，超过了 市政污水的浓度【”l 。 ( 2 ) 污染物浓度高，变化范围大。 渗滤液的这一特性是其他污水无法比拟的，一般垃圾渗滤液的c o d c r 和b o d 5 浓度 高达几万毫克升，与城市污水相比，浓度非常高，毒性也比较大。同时渗滤液中还含 有1 0 余种金属离子，尤其是其中的重金属离子对环境有特殊的危害性并对生物处理过 程产生严重的抑制作用。突出了处理和处理工艺选择的难度，见表卜l 8 】。由于渗滤液 中含有较多难降解有机物，一般经生化处理后，c o d c r 浓度仍在5 0 0 2 0 0 0 m g l 左右。 青岛大学硕士学位论文 需进一步用其他方法处理。 表1 1 渗滤液中的污染物及其浓度 污染物浓度变化污染物浓度变化污染物浓度变化 c o d c r1 0 0 - 9 0 0 0 0 b o d s4 0 0 3 0 0 0 口h 5 - 8 6 t s o 5 9 2 0 0s s1 0 - 7 0 0 0v f al 1 7 0 2 n h 4 + - n 6 - 1 0 0 0 0 n o 。- n o2 1 2 4t po 1 2 5 c l5 拼2 0 s 0 4 + 1 1 6 0 0m n 0 0 7 1 2 5 f e0 0 5 2 8 2 0c a 2 +2 3 7 2 0 0z n 0 2 - 3 7 0 m g 1 7 - 1 5 6 0c u0 - - 9 9t c r0 0 i 一8 7 c d00 0 3 1 7p bo 0 0 2 2大肠菌群( 个，l ) 2 3 0 0 0 - - 2 3 1 0 8 注：除p h 和著名外其余单位均未m g t l ( 2 ) 氨氮含量较高，c n 比例失调 渗滤液中高的n h 4 + - n 含量是导致c n 比例失调，氨氮含量过高要求进行脱氮处理。 但过低的c n ( 如广州老虎窟填埋场渗滤液的c n 比仅为4 0 ，而大田山填埋场渗滤液的 c n 更低仅为2 0 t ”i ，不但对常规生物过程有较强的抑制作用，而且由于有机碳源的缺 乏从而难以进行有效的反硝化过程，这是增加其生物处理难度的一个重要原因。由于 目前多采用厌氧填埋，氨氮在垃圾进入产甲烷阶段后不断上升，直至最后封场，浓度 高达1 0 0 0 0 m g l 。s h i s k o w s k i 等人对加拿大的b u m sb o g 垃圾填埋场渗滤液1 6 0 天的研究 表明，n h 4 + - n 浓度有2 0 0 m g l ：i 丑速增1 2 0 0 m g l ，最高达1 5 0 0 m g l i ”i 。通常渗滤液中的 n h 4 + - n 的含量通常有t n 的8 5 8 9 。 2 h ( 3 ) 水质变化大 垃圾填埋场相当于一个生化反应器，其中垃圾的稳定化过程是在厌氧微生物的作 用下完成的。在适宜的外部环境条件下，微生物对从垃圾中溶出的有机物进行氧化降 解。因而垃圾渗滤液的水质随时间而变化，并且不成周期性。可以从垃圾填埋后个阶 段垃圾分解的形态来分析水质的变化情况，实质上是固体垃圾的稳定过程。该过程可 以分成5 个阶段【”1 ： 垃圾填埋初期水分仍被保持且有氧气存在，厌氧发酵作用及微生物作用缓慢， 本阶段渗出水量较少，通常称为调整期。 随填埋时间的变化水份达到饱和，垃圾及渗滤液中微生物渐渐有好氧转为兼氧 性于厌氧性，在厌氧条件下电子接受者由0 2 变为n 0 3 。、s 0 4 ，氧化还原电位( 0 r p ) 约在1 0 f f - + 1 0 0 m v 之间。同时有挥发性有机酸( v o f ) 生成，通常称为过渡期。 随着垃圾填埋时间的增长，兼氧微生物及厌氧性微生物通过水解及酸化作用， 垃圾中有机物( 如蛋白质、脂肪、纤维素) 迅速分解为挥发性有机脂肪酸( v f a ) ， v f a 占统治地位，导致p h t 降，同时一部分金属生成金属有机化合物而溶出，致使渗 滤液成深褐色。此时渗滤液中的c o d 极高，即为酸形成期。 在甲烷菌的作用下，第三阶段酸性发酵阶段的产物分解，转化为c h 4 、c 0 2 。c 0 2 溶于水形成h 2 c 0 3 、h c 0 3 等不同形态的碳酸盐化合物。此时，p h 值由于重碳酸盐的酸 第一章概述 缓冲系统而维持在8 ，这又同时提供良好的甲烷菌的生存条件，此时的o r p 为最低点 约为3 0 0 一4 0 0 m v 之间，由于有机酸的迅速分解，渗滤液的c o d 急剧降低，这就是甲烷 形成期。 有机物得到稳定，系统处于非活动状态，o r p 上升，系统有无氧转化为有氧， 即最后的成熟期。 采用填埋的方法处理城市垃圾，实际上是一个垃圾填充、覆土和压实等多过程的 循环过程，这就是的垃圾场内各不同位置的垃圾层可能处于不同的稳定化阶段即各部 分物化和生物学特征及活动方式的不同。对于不稳定的填埋过程而言，大约9 0 的可 溶性有机碳是短链的v f a ；对于相对为稳定的填埋过程而言，v f a 随垃圾的填埋时间 而减少。因此随着填埋场使用时间的延长，就导致了渗滤液水质的变化，依据填埋场 的不同使用年限可以将其分为两大类：“年轻”填埋场( 使用时间5 年以内) 的渗滤液 的p h 值较低，b o d 5 、c o d e r 、v a f 浓度和b o d 5 c o d c r 较高，一般在0 4 0 8 ；“年老” 填埋场( 使用1 0 年以上) 的渗滤液p h 值接近中性，b o d 5 、c o d e r 、v a f 浓度b o d 5 c o d e r 较低，一般在0 1 0 2 ，甚至更低，金属离子浓度下降，但是n h 4 n 的浓度较高( 由含 氮的可生化有机组分的厌氧水解和发酵所致) 。 气候季节的变化对渗滤液的影响也是很大的，在低温少雨的季节，渗滤液产量小、 浓度高；高温多雨的季节，渗滤液产量大、浓度低。总的来说，填埋场中的渗滤液污 染物的组成和浓度与填埋时间、季节、气温等有密切的关系。同一填埋场中不同的采 样地点、不同的采样深度，渗滤液的特征也不尽相同。因此，整个填埋场的渗滤液水 质的变化是填埋的不同阶段、气候、季节的综合的结果。 ( 4 ) 其他特点 渗滤液的其他水质特点还有磷的不足、碱度较高、无机盐含量、高色度高等。渗 滤液中的含磷量通常较低，尤其是溶解的磷酸盐浓度更低。而渗滤液中溶解性磷酸盐 的含量主要由c a 5 0 h ( p 0 4 ) 3 控制，渗滤液中的c a 2 + 浓度和总碱度水平均很高可以分别达 到7 2 0 0 m g l 和2 5 0 0 m g l 而t p 的浓度仅为0 1 2 5 m g l t 2 ”。因而渗滤液中的溶解性磷酸盐 的含量受c a 2 十浓度和总碱度水平的影响导致生物处理过程中的缺磷问题，一般的垃圾渗 滤液中b o d 5 t p 要大于3 0 0 ，而污水进行生化处理所需的适宜的营养元素比例是b o d 5 ： n ：p = 1 0 0 ：5 ：i ，这就与微生物生长所需的磷元素相差很大。 1 1 3 渗滤液的危害 渗滤液中由于含有高浓度的c o d 、b o d 和氨、多种那降解的有机物以及重金属离 子，这就使得其对地表水和地下水会、土壤、大气、生物等多方面均会造成严重的二 次环境污染，并会通过食物链直接或间接地进入水体，危害人类的健康f 2 4 j 。 渗滤液所负载的有机物会的有氧降解会消耗纳污水体中的溶解氧，使水体恶化。 青岛大学硕士学位论文 德国的l a n g 报道距离填埋场4 k m 远的地表水下游，出现水质恶化；c a l v e r t 曾报导距 垃圾填埋处理厂的蓄水池5 1 2 m 远的一口水井，其硬度、钙、镁浓度、总固体量和c 0 2 都有增加【2 5 】。国内郑曼英等报导 2 6 1 ：广州市老虎窟填埋场虽然1 9 9 2 年封场，但直至1 9 9 5 年其排出的浸出液b o d ；、c o d ，氮和磷仍然超标，其中以氮为甚。此外这些物质已被 证实对许多鱼类、藻类及一些作物就有毒性，实际上，富含氮的废物对藻类、浮游动 物及鱼类的毒性已成为全球范围内的环境问题。另外，渗滤液还将污染附近地区的土 壤和植被，并对生物的生长产生毒害f 2 7 1 。 1 2 垃圾渗滤液的处理现状 由于渗滤液的水质波动大，成份复杂，生物可降解性随填埋场场龄的增加而逐渐降 低，污染物浓度高，持续时间长，流量不稳定，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境况及其他经济技术要求提出有针对性的处理方案和工艺。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性。对渗滤液 的处置通常有两方面的问题必须加以研究，首先是采用何种处理方案其次是具体的处 理工艺。 1 2 1 渗滤液的处理方案 渗滤液的处理的具体方案有【2 8 、2 9 】：与城市污水进行合并处理；填埋场内循环喷洒处 理；场内全部处理。 ( 1 ) 与城市污水的合并处理 合并处理就是将渗滤液已入附近的城市污水处理系统进行处理，利用大量的城市 生活污水对渗滤液的缓冲、稀释作用和城市污水中的营养物质实现渗滤液与城市污水 的同时处理。这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 大额费用，还可以降低处理成本。但这并非是可以普遍适用的方法，一方面，垃圾填 埋场必须靠近城市污水处理系统，否则渗滤液的输送会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系统的冲击负荷，影响甚至是破坏城市污水处理厂的正常运行。 一次对采用传统的活性污泥工艺的城市污水处理系统而言，不同的污染物浓度渗滤液 量与城市污水处理系统的处理规模的比例是决定其可行性的重要因素。国外的研究表 明【3 0 i ，这个合并水量的比例一般不超过0 5 ，往往加入如此小比例的渗滤液，就会使 活性污泥法的负荷增加一倍。b o o t h t ”l 的研究表明，平均b o d 5 和氨氮的浓度不超过全 部污水负荷的1 一2 时，加入的渗滤液有利于污水的处理。如苏州七子山垃圾填埋场 在运行的初期，将渗滤液收集后直接送至当时( 1 9 9 3 年) 处理规模仅为5 0 0 0 m 3 d 的苏 6 第一章概述 州城西污水处理厂，虽然当时因渗滤液量较小并未对原有系统的正常运行产生影响， 但当渗滤液的量由占该处理系统处理能力的1 6 7 增加至4 8 时( 渗滤液的c o d 浓度 为3 5 0 0 m g l - - , 6 0 0 0 m g l ) ，污水处理系统的运行受到严重的干扰，在停止将渗滤液引入 该厂后，该厂的运行得以恢复正常。 在进行合并处理时，为减轻直接混合处理时渗滤液中有毒有害物质对城市污水处 理系统的冲击危害，对渗滤液在填埋场内进行一定的预处理是必要的。渗滤液首先通 过设于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 等污染物质或者通过厌氧处理以改善其可生化性、降低负荷，为合并处理以后的 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( 指垃圾中混有一 定量的工业废弃物) 产生的渗滤液以及城市污水处理场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。朱志怀等 报导，污水处理场规模d ( e 5 万t d ) 渗滤液必须经过预处理才能进入城市污水处理系统， 否则过高的冲击负荷将会使污水处理厂陷于瘫痪：而对于处理规模大( ”2 0 万t d ) 的 污水处理厂，渗滤液是否经过预处理都不会影响污水处理厂的运行。沈耀良p 2 1 等通过 分析，提出了处理苏州七予山垃圾填埋场渗滤液的工艺：先经过场内物化预处理( 吹 脱+ 混凝沉淀+ 焦炭吸附) 再到城市污水处理厂进行合并处理。 结合城市污水处理系统的建设，选择合适的工艺将渗滤液与城市生活污水合并处 理在技术上是可行的，但一般填埋场都远离市区，其渗滤液与城市污水合并处理因涉 及管道投资、输送成本、维护等问题，使其有很大的困难。 此外，由于渗滤液中含有一些难以生物降解的有毒有害的有机污染物，这部分物 质混入城市污水处理系统也并不能被生化过程去除，其实质只是对渗滤液中这部分物 质的稀释作用。 ( 2 ) 循环喷洒处理 渗滤液的循环喷洒是土地处理应用于渗滤液处理中较为典型的一种，他的实质是 把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大的生物滤床。渗滤液经覆土层和垃圾层时发生 一系列的生物、化学和物理的作用口3 1 ：可提高垃圾层的含水率( 有2 0 2 5 提高到 6 0 7 0 ) 增强垃圾中微生物的活性，加速产甲烷的速率、垃圾中有机物溶出及分解， 从而缩短了填埋垃圾的稳定化进程( r o b i n s o n 和m a r i s 等人的研究表明，使原需1 5 年 2 0 年的稳定过程缩短为2 年3 年i ”) ；不仅可以降低渗滤液中有机污染物的浓度， 同时还使渗滤液在喷洒过程中由于蒸发等作用而减少产量，对水质和水量起稳定化的 作用，减轻了对处理设施的冲击负荷，有利于提高处理效率。 虽然渗滤液的场内循环喷洒处理有前述诸多优点，但其在实际运行中还存在以下 问题：不能完全消除渗滤液。由于喷洒或回灌的渗滤液受填埋场特性的限制，因此 还有大部分渗滤液需要外排处理。进水悬浮物过高或者微生物过量繁殖容易造成土 青岛大学硕士学位论文 壤堵塞，须对渗滤液进行一定的预处理，如控制进水的s s 或翻耕表层土壤；渗滤液 在垃圾层中的循环，导致其氨氮不断积累，甚至最终使其浓度远高于其在非循环渗滤 液中的浓度。 渗滤液的循环喷洒的处理方法具有一定的开发潜力，可作为渗滤液的初级处理。 目前该方法在我国应用并不多见，主要处在是应用的初级阶段，缺乏成熟的工艺设计 和运行经验，并且在回喷过程中还存在环境卫生问题、安全问题等。 ( 3 ) 独立的场内完全处理 合并处理与循环喷洒处理比较经济、简单，但是对大部分城市来说，由于城市垃 圾填埋场通常位于离城市较远的地区，当城市污水处理系统距离填埋场较远时，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较高费用而显得不经 济，因此只能选择建设场内的完全处理系统。由于渗滤液的污染负荷很高，尤其是有 毒有害物质含量较高，因而其处理工艺必须是多种处理方法的有机组合。目前多数采 用预处理一生物处理一后处理的工艺流程。 1 2 2 渗滤液的处理技术 针对渗滤液的污染负荷高、水质和水量多变的特点，渗滤液的处理方法及工艺的 研究受到普遍的重视，并取得了一定得的进展。目前，国内外填埋场应用的渗滤液处 理技术主要有：生物处理技术、物理化学处理技术、土地处理技术f 3 5 i 。 1 2 2 1 生物处理技术 生物处理技术大致可分为好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧好氧生物处理技 术。是否适用与生物处理方法取决于渗滤液的可生化程度。 ( 1 ) 好氧生物处理工艺研究、应用现状及分析【3 6 i 利用好氧生物处理垃圾渗滤液的方法主要有：活性污泥法、曝气氧化塘、稳定塘、 生物转盘和滴滤池等。好氧生物处理可以有效的降低渗滤液的b o d 、c o d 、氨氮，还 可以去除部分铁、锰等金属元素，以延时曝气法应用最多。 对于活性污泥法，通过提高污泥浓度来降低污泥的有机复合，可以获得令人满意 的处理效果。此外，低氧、好氧活性污泥法及s b r 法等改进型活性污泥法比常规活性 污泥法更为有效，可以维持高有机负荷、低水力停留时间，因而节省空间、提高处理 能力【3 7 i 。延时曝气活性污泥系统可有效地处理渗滤液和生活污水的混合废水，s b r 系 统处理混合废水时可达8 5 一9 0 和9 0 的t o c 和b o d 去除率”。但传统的活性污泥 法的有机负荷较低，易发生污泥膨胀等问题，国内应用于渗滤液处理得并不多见。曝 气氧化塘体积大，有机负荷较低，尽管降解速度较慢，但工程简单，在土地允许的情 况下是最经济的渗滤液好氧生物处理方法。稳定塘是一种利用天然或人工修筑的池塘 第一章概述 进行废水处理的构兢物。污水中有机物质在塘中停留时间长，被塘中生长的微生物氧 化分解和稳定，同时在塘中放养水生植物如水葫芦，以进一步降低水中的b o d 5 值。 由于稳定塘的有机负荷一般不高，故多用于渗滤液最后处理程序，以保证出水满足环 境目标。 好氧处理消耗能量多，且c o d 浓度越高，好氧法耗能越多；好氧处理时有机物转 化为污泥的比例远大于厌氧法，因此污泥处理和处置的费用也高于厌氧法；好氧处理 时污泥的生长量大，所以对无机营养元素要求高于厌氧法，对于含磷浓度较低的渗滤 液需投加必要的磷。 ( 2 ) 厌氧生物处理工艺研究、应用现状及分析 随着微生物学、生物化学等学科的发展和工程实践的积累，厌氧处理高浓度有机 废水取得了良好效果。由于渗滤液中有机物含量高，而且其中多数为生物可利用物质， 采用厌氧生物处理系统既可有效降解污染物，又可以承受较大的冲击负荷。p e t e r j k e e n a n 等i ”1 采用上流式厌氧污泥床过滤反应器( u a s b f ) 对渗滤液进行了9 个月的 处理，在有机物负荷为1 0 k g m 3 d 时有8 5 的c o d 去除率。加拿大的h a l i f a xh i g h w a y 填埋场渗滤液平均c o d 为1 2 8 5 0 m g l 、b o d 5 c o d 为0 7 ，p h 为5 6 ，经石灰水调节 后进入厌氧滤池，有机负荷为4 k g c o d ( m 3 d ) 时c o d 的去除率可达9 2 以上；加拿大 的t o r o n t o 大学的j g h e n r y 等也在室温条件下成功地用厌氧滤池分别处理年龄为i 5 年和8 年的填埋场渗滤液，进水水质的c o d 分别为1 4 0 0 0m g l 和4 0 0 0m g l ， b o d 5 c o d 各为0 7 和0 5 ，当负荷为1 2 6 1 4 5 k gc o d ( m 3 d ) ，停留时间为2 4 h 一9 6 h 时，c o d 的去除率达9 0 以上，但负荷继续增加时，去除率急剧下降1 4 0 】。 厌氧法具有有机复合高、能耗少、污泥产率低、对无机营养元素含量要求低( 其 b o d 5 p 只需4 0 0 0 1 ) 和可提高污水可生化性的特点，非常适用于处理有机物浓度较高、 磷含量低、可生化性差的渗滤液。所以厌氧法可以作为渗滤液的预处理单元，去除大 量的c o d 、b o d ，其出水可以与城市污水合并处理，或作为填埋场渗滤液二级处理单 元的预处理。 ( 3 ) 厌氧好氧生物处理工艺研究、应用现状及分析 由于厌氧分解后有机氮转为氨氮，厌氧出水仍然含有较多的n h 4 + ，且溶解氧很低， 不宜直排，仍需后续处理。厌氧一好氧处理渗滤液在我国已有工程实例：邹莲花等人i a l l 报导采用厌氧吹脱一缺氧好氧混凝沉淀流程处理深圳市玉龙坑生活垃圾填埋场渗滤 液，当渗滤液c o d = 2 5 0 0 0 m g l ，b o d 5 = 1 5 0 0 0 m g l ，n h 3 - n = 1 0 0 0 m g l 时，出水各项 指标低于排放标准。王宝贞1 4 2 】等人报导了a ( 缺氧活性污泥) b ( 淹没式生物膜) 复合系统 处理垃圾填埋场渗滤液，结果表明c o d 、n h 3 n 和t n 的去除率分别为9 4 2 、9 5 1 和7 3 9 。厌氧，好氧生物处理工艺具有处理效率高、污泥沉淀性能好，运行费用低等 优点，但是该工艺要求的控制指标严格，不易控制。 9 青岛大学硕士学位论文 1 2 2 2 物理化学处理技术 与生化法相比较，物化法一般不受水质的影响，出水水质稳定，尤其对于难以生 化处理的渗滤液有较好的处理效果。物理化学法在处理垃圾渗滤液中经常和生化法联 合使用，作为预处理或深度处理。物理化学处理方法主要有絮凝沉淀法、氧化法、吸 附法、膜处理方法等。 ( 1 ) 絮凝沉淀法 沉淀法中的一种主要的方法是混凝。混凝法优先去除悬浮或胶体有机物，一般分 子量大于1 0 0 0 0 的有机物通过胶体的脱稳凝聚、吸附架桥及卷扫沉淀等作用，用正常 的药剂量即可完全去除，而溶解状态的分子量小于1 0 0 0 0 的有机物其出去率最大只能 达到2 0 3 0 。混凝法用于城市垃圾填埋场渗滤液的处理，许多研究者都对此进行了 了深入地研究。有资料比较了碱式氯化铝、高聚合铝铁盐等几种无机混凝剂，确定高 聚合铝铁盐为最佳混凝剂，当其投加量为6 4 0 m g l 时，处理p h 值为7 9 6 、吸光度为 0 5 1 、色度为1 2 8 倍、c o d 为1 8 9 2 m g l 的渗滤液生化出水，其出水吸光度为0 1 4 4 、 色度为1 2 倍、c o d 为1 1 3 1 3 m g l ，吸光度、色度、c o d 的去除率分别为7 1 8 、9 0 6 、 4 1 2 ，药剂成本为1 3 元t 。l o i z i d o nm 等以c o d ( 4 0 0 0 8 5 0 0 0 ) m g l 、b o d s c o d 为o 1 0 , - - 0 2 0 的渗滤液做实验水样，当用石灰和硫酸亚铁作为混凝剂时，c o d 的去除 率为3 9 ，当用石灰和聚合铝铁盐作为混凝剂时，c o d 的去除率为3 1 1 4 3 1 。张春晖等 应用聚硫氯化铁铝对渗滤液进行预处理，投加量为1 5 0 m g l 2 0 0 m g l ，p h 值在5 左右，沉降时间为4 0 5 0 m i n 的条件下，混凝效果最佳，浊度的去除率可达到9 0 ， c o d 去除率可达4 0 。通过混凝作为预处理可以改善渗滤液的可生化性。 絮凝沉淀工艺的不足之处是：会产生大量的化学污泥；出水的p h 值较低；含盐量 升高；氨氮的去除率较低；出水还不能保证达到国家一级排放标准，投加量需要根据 水质变化灵活调节，操作麻烦。 ( 2 ) 氧化法 氧化的作用主要是，作为预处理时将大分子有机物氧化成分子量较小的有机物以 便增强可生化性；作为深度处理时以去除那些生物不能降解的物质，保证出水水质的 同时达到消毒的目的。 化学氧化法是利用强氧化剂将废水中的有机物氧化为小分子的碳氢化合物或完全 矿化为c 0 2 和h 2 0 2 。因此化学氧化工艺可以彻底消除污染物，而不会产生絮凝沉淀工 艺中形成的化学污泥。在德国目前约有1 0 0 座填埋场渗滤液处理厂，其中的1 5 座以化学 氧化为深度处理工艺t 4 5 l 。常用的氧化剂有氯气、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾、次氯酸 钙等，在渗滤液的处理中，国外常用的氧化剂有h 2 0 2 和0 3 。h z 0 2 较弱一般须与催化剂 如铁屑作用才具有很强的氧化性。o ，的氧化能力比氯强，能迅速而广泛的氧化分解水 中的大部分有机物，但是0 3 极易分解，且它只能将大分子有机物质氧化为小分子有机 第一章概述 物，而不能将其进一步氧化成为二氧化碳和水。0 3 氧化的中间产物经氯化后会产生有 毒物质三氯甲烷。有研究表明，用c 1 0 2 处理的生化出水几乎能全部氧化渗滤液中的着 色物质的生色基团，使出水接近无色，其c o d 去除率约为6 0 ，但是不能去除其中的 氨氮。此外还存在其它的问题：c 1 0 2 的气体和液体不稳定只能在使用现场临时制备： c 1 0 2 利用率低，水中剩余量大，一方面造成费用极高，另一方面c 1 0 2 ，c 1 0 3 。对人体有 害。 光催化氧化的机理是利用光照射半导体材料或催化氧化剂，产生羟基自由，并利用 其强氧化性来达到氧化的目的。光催化氧化的半导体有二氧化钛、氧化锌、三氧化二 铁等，使用最广泛的是t i 0 2 ，其性质稳定无毒。谭小萍等人对影响渗滤液光催化处 理的因素进行了研究，实验表明光催化氧化法对渗滤液的深度处理效果较好，有一定 可行性，且光强越大，t i