（环境工程专业论文）垃圾渗滤液回灌处理过程中有机物质组成变化特征的实验研究.pdf

摘要 目前在我国有9 0 左右的城市使用填埋法处理垃圾。寻求一套经济合理，适应我国 垃圾渗滤液处理的工艺流程是推动垃圾填埋技术发展的迫切需要。结合我国实际，回灌 处理作为一种有效的处理垃圾渗滤液的技术具有很大的发展前景。 本论文在前期研究的最佳反应条件的基础上，进一步运用g c m s 联用技术监测回 灌全过程渗滤液中有机物质的变化情况。从微观角度上研究回灌处理对渗滤液中有机成 分的影响。同时，研究好氧兼氧条件下p h 值对处理效果的影响。为渗滤液回灌处理技 术的应用提供基础参数。 通过实验研究得出以下主要结论： ( 1 ) 经回灌处理的三个装置最后一次的渗滤液监测数据相对于未经回灌的l 号装 置的c o d c r 去除率分别为3 6 9 2 、5 9 6 5 、4 8 3 6 ，渗滤液中有机成分的定性分析结 果显示经回灌处理的三个装置相对于1 号装置的酸性物质去除率依次为2 9 1 8 、 6 1 2 6 、3 2 6 5 ，去除效果的优劣与c o d c r 去除效果一致。 ( 2 ) 好氧兼氧条件下调节渗滤液p h 值为8 0 对c o d c r 的去除贡献不大，对氨氮 的去除效果较好。 ( 3 ) 回灌可以加快渗滤液中羧酸类物质的降解转化。由定性分析结果可知，回灌 条件下，渗滤液中的羧酸类物质从第2 8 天开始明显减少，未经回灌的1 号装置渗滤液 中的羧酸类物质也有所减少，但下降缓慢。 ( 4 ) 实验进行四周至六周( 即2 0 0 9 年9 月7 日至9 月2 1 日) 的这段时间，垃圾 体中的厌氧区域开始进入乙酸化阶段。在乙酸化阶段，乙酸细菌将有机酸、醇、醛类等 物质转化为乙酸。而这段时间，各装置渗滤液中c o d c r 浓度均趋于稳定。 ( 5 ) 分析渗滤液的有机物质检测结果发现，回灌可以去除渗滤液中的有毒物质呋 喃及其衍生物、噻吩及其衍生物。 关键词：渗滤液回灌好氧兼氧g o - m s 联用技术有机成分有毒物质 a b s t r a c t a tp r e s e n t ，a l m o s t9 0 o ft h em u n i c i p a lr e f u s ei no u rc o u n t r yw a st r e a t e dw i t hl a n d f i l l t e c h n o l o g y s os e e k i n gae c o n o m i c a ll e a c h a t et r e a t m e n tp r o c e s sa d a p t e dt oc h i n ai sa l l i m p e n d e n tp r o b l e mt op r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fl a n d f i l lt e c h n o l o g y c o n s i d e r i n gt h er e a l i t y o fo u rc o u n t r y ，r e c i r c u l a t i o na sa ne f f e c t i v et r e a t m e n tt e c h n o l o g yo fl e a c h a t eh a sag r e a t p r o s p e c tf o rd e v e l o p m e n t c o n t e n t so ft h i sr e s e a r c hp r o j e c ti sb a s e do nt h ep r e l i m i n a r ys t u d yo ft h eo p t i m u mr e a c t i o n c o n d i t i o n s ，u s i n g t h eg c m st e c h n i q u e st om o n i t o rt h ee n t i r e p r o c e s s o fl e a c h a t e r e c i r c u l a t i o no fo r g a n i cm a t t e rc h a n g e s s t u d y i n gt h ee f f e c t so fo r g a n i ci n g r e d i e n t so nt h e l e a c h a t er e c i r c u l a t i o nt r e a t m e n tf r o mt h em i c r o s c o p i cp o i n t a tt h es a m et i m e ，r e s e a r c ht h e e f f e c tu n d e rt h ec o n d i t i o n so fa e r o b i ca n do x y g e n - p hv a l u eo nt h et r e a t m e n t p r o c e s s i n g t e c h n o l o g yf o rt h ea p p l i c a t i o no fl e a c h a t er e c i r c u l a t i o nt op r o v i d et e s tp a r a m e t e r s t h r o u g ht h ea b o v ep i l o ts t u d yf o u n dt h ef o l l o w i n gm a i nc o n c l u s i o n s ： ( 1 ) r e l a t i v et ot h en u m b e r1d e v i c ew i t h o u tr e c i r c u l a t i o nt r e a t m e n t ，t h et h r e ei n s t a l l a t i o n s w i mr e c i r c u l a t i o nt r e a t m e n tb yt h el a s tl e a c h a t em o n i t o r i n gd a t ac o d e rr e m o v a lr a t e sw e r e 3 6 9 2 a n d5 9 6 5 ，4 8 3 6 l e a c h a t eq u a l i t a t i v ea n a l y s i so fo r g a n i cc o m p o n e n t ss u g g e s t t h a tt h et h r e ed e v i c e sr e c h a r g eh a n d l e1d e v i c er e l a t i v et ot h ea c i dr e m o v a lw e r e2 9 18 ， 6 1 2 6 ，3 2 6 5 ，t h em e r i t so f r e m o v a lc o n s i s t e n tw i t hc o d e rr e m o v a l ( 2 ) a e r o b i ca n do x y g e nr e g u l a t i o nw i t ht h el e a c h a t ep hv a l u e o f8 0h a sl i t t l ec o n t r i b u t i o n t ot h er e m o v a lo fa m m o n i a n i t r o g e na n dc o d e r ( 3 ) t h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i sr e s u l t ss h o w e dt h a tu n d e rt h er e c i r c u l a t i o nt r e a t m e n tc o n d i t i o n s ， t h ec a r b o x y l i ca c i d so ft h el e a c h a t es t a r t i n gs h a r p l yr e d u c e df r o ms e p t e m b e r7 s i g n i f i c a n t l y ， t h ec a r b o x y l i ca c i d si nd e v i c en o 1w i t h o u tl e a c h a t er e c i r c u l a t i o na l s od e c r e a s e d ，b u tt h e d e c l i n es l o w s h o w st h a tl e a c h a t er e c i r c u l a t i o nt r e a t m e n tc a ns p e e du pt h ed e g r a d a t i o no f c a r b o x y l i ca c i d si nt h ec o n v e r s i o n ( 4 ) d u r i n g4 6w e e k so ft h ee x p e r i m o n a lb o d yh a sb e g u nt oe n t e rt h ea n a e r o b i ca c i dp h a s e p h a s eo fa c e t i ca c i d ，a c e t i ca c i db a c t e r i at oo r g a n i ca c i d s ，a l c o h o l s ，a l d e h y d e sa n do t h e r s u b s t a n c e si n t oa c e t i ca c i d b u tt h i st i m e ，t h e e n t ，r e f u s et h er e g id e v i c ec o d e rl e a c h a t e c o n c e n t r a t i o ns t a b i l i z e d ( 5 ) a n a l y s i st h er e s u l t so fl e a c h a t eo r g a n i cm a t t e rf o u n dt h a tt h el e a c h a t er e c i r c u l a t i o n t r e a t m e n tc a nr e m o v et h ed a n g e r o u sc h e m i c a l ss u c ha sf u r a na n di t sd e r i v a t i v e s ，t h i o p h e n e a n di t sd e r i v a t i v e s k e yw o r d s ：l e a c h a t e r e c i r c u l a t i o ng c m st e c h n i q u e s o r g a n i cc o m p o n e n t s t o x i c s u b s t a n c e s i l 长安大学硕士学位论文 1 1 垃圾渗滤液 第一章绪论 固体废弃物是被人们废弃了的固态“无用 之物，来源于人类的社会生产和生活过 程的排泄物和废弃物n 1 。随着我国城市的数量和人口逐渐增加，城市垃圾产生量的不断 增加，城市生活垃圾问题正变得日益突出，据2 0 1 0 年统计，我国6 0 0 多座主要城市每 年产生垃圾1 6 亿吨，人均垃圾年产量4 4 0 公斤，且以每年超过10 的速度增长。垃圾历 年累计堆存量达6 0 多亿吨，占地3 0 多万亩托1 ，无害化处理越来越重要。垃圾处理的方 法很多，有卫生填埋、堆肥、焚烧、厌氧发酵、热解等。我国垃圾无机成分含量高，可 燃物质少，热值低。而垃圾填埋技术成熟、处理费用低、管理和运输方便等特点决定了 卫生填埋仍是我国目前处理城市垃圾的主要方式。卫生填埋存在一个很关键的问题，即 垃圾渗滤液的收集和处理。垃圾渗滤液，又称渗沥水或浸出液，是指垃圾在堆放和填埋 过程中由于生物发酵和降水的冲涤，地表水和地下水的浸泡而渗出来的污水b 1 。垃圾渗 滤液水质极其恶劣，具有( 1 ) 有机污染物种类繁多，水质复杂；( 2 ) 污染物浓度高， 变化范围大：( 3 ) 水质水量变化大；( 4 ) 金属含量高；( 5 ) 氨氮含量高；( 6 ) 营养元素 比例失调等特点。 1 1 1 垃圾渗滤液的污染 1 、恶臭污染 垃圾渗滤液中含有大量的碳水化合物和含氮有机物质，在卫生填埋的厌氧或兼性厌 氧环境中腐败同时形成多种恶臭物质。一般可用污染指数表示黑臭的标志，经实验研究， 垃圾的污染指数大于等于5 为发生黑臭，具体的臭强度等级见表1 1 口1 。城市垃圾渗滤液 的臭强度等级应为大于等于5 级。 表1 1臭强度等级 等级强度说明 o 无无任何气体 1 勉强感到臭味一般饮用者难以察觉，嗅觉敏感者可以察觉 2 易感到微臭味 一般引用者刚能察觉 3 明显感到臭味已能明显察觉，不处理，不能饮用 4 较强臭味有很明显的臭味 5 强烈臭味有强烈的恶臭 第一章绪论 2 、病原微生物的污染 垃圾渗滤液是一种高浓度污水，一般呈黑褐色，含有大量的有机污染物，它能提供 微生物所需的营养物质，受病原微生物污染后的水体( 特别是医院垃圾) 微生物激增， 其中许多是致病菌，病虫卵和病毒，它们往往和其它细菌、大肠杆菌共存。垃圾渗滤液 含有大量的病原微生物与病毒，进入环境将造成很大危害。 3 、对地下水的污染 垃圾渗滤液属高浓度有机废水，由于其浓度高，流动缓慢，渗滤持续时间长，对周 围地下水和地表水会造成严重的污染。一个不合格的垃圾填埋场就是一个大的污染源， 其污染持续时间可长达数十年，甚至上百年。一旦地下水源和周围土壤被其污染，想用 人工方法实施再净化，技术上将非常困难，其费用也极其昂贵，难以实施，从而严重威 胁生活和生产。国内外有关垃圾渗滤液污染地下水和取水水源地的事件屡有发生h 1 ，如 哈尔滨市韩家洼子垃圾堆放场，由于露天堆放，监测表明对地下水造成严重污染：地下 水的浊度、色度、各种重金属及细菌等已远远超过地下水水源及饮用水水质标准，其中 地下水中汞含量超表达2 9 倍，大肠杆菌超标4 0 倍。 4 、对土壤的污染 垃圾对土壤的污染，通常由垃圾填埋和垃圾散布施用两种途径产生。而垃圾堆放对 土壤的污染主要是通过垃圾渗滤液渗入土层所致。渗滤液污染物在土壤中产生一系列物 理、化学和生物作用，如过滤、吸附、沉淀或通过土壤孔隙水携带迁移。一般情况下， 潜水位以下饱和水带中，土壤与地下水污染范围大体一致，但在潜水位以上，一般由于 地下水不饱和，土壤中的污染范围相对稍小一些。 1 1 2 垃圾渗滤液的水质特点 1 、色嗅 渗滤液均具有很高的色度，其外观多呈茶色、暗褐色或黑色，色度可达2 0 0 0 - - 一4 0 0 0 倍( 稀释倍数) ，垃圾腐败臭味极其明显。 2 、p h 值 垃圾填埋初期，渗滤液的p h 值在6 7 之间，随着填埋时间的推移和填埋场的稳定， p h 值可提高至7 - - 8 ，呈弱碱性。 3 、渗滤液中的有机物 垃圾渗滤液中含有大量的有机物质。国内外学者对渗滤液中有机物成分分析结果表 长安大学硕十学位论文 明，渗滤液中有机污染物是复杂繁多的，其中以烷烃、芳烃类较多，此外也可能存在着 一些酸类、酯类、醇类、酚类、酮类、醛类、酰胺类等有机污染物，相当数量的化合物 为致癌物和有毒有机污染物瞄1 。h a l l b o u r g 在1 9 9 2 年对美国佛罗里达州中北部的垃圾填 埋场的地下水和地表水的研究结果表明，水体中存在着大量芳香族有机组分及固体废物 中未被分解的优先控制有机污染物晦1 。有机污染物进入食物链将直接威胁人类健康。m 、 伽一般来说，垃圾渗滤液中的有机物可归纳为三类：低分子量的脂肪酸类、腐殖质类高 分子的碳水化合物和中等分子量的灰黄酸类物质1 。 4 、氨氮 氨氮浓度高是城市垃圾渗滤液的重要水质特征之一。垃圾渗滤液氨氮浓度含量高是 由于含氮可生化有机组分的厌氧水解和发酵所致，因p h 接近中性值，它主要以氨氮形 式存在于渗滤液中，很少以氨气形式释放或以游离氨形式存在。渗滤液中的氨氮浓度随 着垃圾填埋年数的增加，可以高达1 7 0 0 m g l 左右，约占总氮的7 0 - - - 8 0 啼3 。当氨氮( 尤 其是游离氮) 浓度过高时，会影响微生物的活性，降低生物处理效果。 5 、磷 垃圾渗滤液中的磷元素总是缺乏的，其碳磷比与微生物生长所需的碳磷比相差甚 远，特别是溶解性磷酸盐浓度更低。渗滤液中溶解性磷酸盐的含量主要由变磷灰石的产 量控制，因此渗滤液中的溶解性磷酸盐含量受到钙离子浓度或碱度水平的影响，导致生 物处理中的缺磷问题。 6 、重金属 城市生活垃圾填埋场所产生的渗滤液中金属离子的浓度通常比较低。生活垃圾中的 微量重金属溶出率很低，在水溶液中为0 0 5 - - 一1 8 0 ，微酸性溶液中为0 5 5 o ， 且垃圾本身对重金属有较强的吸附能力。若将工业垃圾与生活垃圾混合填埋，渗滤液中 重金属离子的溶出量将会明显增加。 7 、固体物质 垃圾渗滤液中含有较高浓度的总溶解性固体。这些溶解性固体在渗滤液中的浓度通 常随填埋时间的延长而变化，同时含有高浓度的n a + 、k + 、c 1 一、s 0 4 2 一等无机类溶解性盐。 8 、微生物 垃圾渗滤液中含有大量微生物，其中许多微生物对渗滤液的降解起着重要的作用， 主要有亚硝化细菌和硝化细菌、反硝化细菌、脱硫杆菌、脱氮硫杆菌、铁细菌、硫酸盐 还原菌以及产甲烷菌七类细菌。此外，渗滤液中还有大量的病原菌和致病微生物。另外， 第一章绪论 重金属元素、氨氮等物质含量过高，使得微生物营养元素比例失调，在一定程度上抑制 了微生物的生长繁殖h 1 。 1 2 垃圾渗滤液的回灌处理 垃圾渗滤液回灌处理技术是把填埋场的填埋层看做一个巨大的“生物反应器 ，把 渗滤液收集系统收集到的渗滤液重新流进填埋层，使渗滤液与垃圾填埋层反复接触作 用，利用填埋层中所含有的大量微生物对渗滤液中的有机物进行吸附、降解、过滤等一 系列物理、生物作用而达到降解垃圾渗滤液的目的。 垃圾渗滤液回灌技术是一种有效促进垃圾填埋场稳定化、既实现渗滤液的处理又可 减少渗滤液的排放量的有效处理措施，它具有投资少、操作简单、运行费用低、加速填 埋场稳定、缩短填埋场维护期、减少填埋场维护费用等优点，因此用回灌处理技术处理 垃圾渗滤液在国内外都得到不断的研究和发展。 1 2 1 垃圾渗滤液回灌技术的发展 1 、国外垃圾渗滤液回灌技术的发展口1 国外对垃圾渗滤液回灌处理的研究较多，美国在2 0 世纪7 0 年代最早提出了垃圾渗 滤液回灌处理技术的方法。7 0 年代初，美国p o h l a n d 在实验室内进行研究，发现将垃圾 渗滤液循环回灌到填埋场一段时间后，其污染物浓度比不经过循环回灌处理的渗滤液大 大降低。在英国5 0 的填埋场进行了渗滤液回灌处理。一般的厌氧填埋场渗滤液通过回 流对b o d 。、c o d 有较好的净化效果，但对氨氮处理效果不明显，反而会随着回流时间的 延长出现氨氮积累现象，对渗滤液的后续处理非常不利。 2 、国内垃圾渗滤液回灌技术的发展口1 国内从2 0 世纪8 0 年代末期开始进行垃圾渗滤液回灌处理技术的研究，研究的初期 主要以垃圾渗滤液处理为主，通过回灌削减垃圾渗滤液水量以及其中的污染物质。近年 来我国虽建设了大型的现代化的生活垃圾卫生填埋场，但由于防渗材料、气体收集装置 等的限制，回灌处理技术仅在广州、上海等地兴建的现代化、防渗性能好的填埋场采用， 如广州的兴丰生活垃圾卫生填埋场。我国目前也无以法律形式规定采取回灌技术处理垃 圾渗滤液的填埋场应具备的条件，因此需要我们积极探索，因地制宜，使回灌技术更好 的发挥作用。 4 长安大学硕士学位论文 1 2 2 垃圾渗滤液回灌技术的特点 1 、垃圾渗滤液回灌技术的优点 加快垃圾填埋场的稳定化垃圾渗滤液回灌使垃圾填埋层的含水率增加，有效 提高生物降解速率，加快了垃圾的分解，提高了填埋场的稳定化进程，缩短了填埋场稳 定化所需要的时间。据资料介绍，未实施回灌的填埋场，其维护期一般在2 0 年以上， 而进行回灌的填埋场的稳定过程可缩短2 , - - 3 年。同时，有机物的尽快降解和向腐殖质 方向转化促进垃圾堆提前沉实，缩小体积，从而腾出更多的空间以堆积更多的垃圾，延 长了垃圾填埋场的服务年限。 有利于垃圾中有机物的气化为了不造成循环污染，人们希望填埋场中的有机 物尽多尽快地转化为腐殖质或碳氢化合物，而不是大量的渗滤液。德国的实验表明，加 大回流，可大大促进垃圾填埋场的产气率和产气量随1 。为此把渗滤液中的有机物重新送 回填埋场，可促使其转化为气体，如c 0 ：、c o 、c h 4 等。 通过垃圾层截留和蒸发作用能减少渗滤液总量 减少对填埋场的维护费用填埋场封场后，垃圾在漫长的稳定化过程中产生大 量有毒有害渗滤液，释放出易燃气体甲烷，同时填埋场发生不均匀沉降。需定期对其进 行监测处理，保证不对环境造成危害。填埋场进行回流处理以后，垃圾的稳定过程缩短， 垃圾稳定后不需在进行维护，因此，渗滤液回灌也可以减少填埋场的维护时间和费用。 垃圾渗滤液回灌技术操作简单，投资省，运行费用低。 2 、垃圾渗滤液回灌技术的缺点 对地下水污染的可能性增加回灌中由于水力负荷增加，致使填埋场整体压强 增大，如果防渗处理不好的话，其对地下水污染的可能性就会增大。 水流可能形成短路垃圾渗滤液长期重复地流经垃圾体，很容易产生固定的通 道而形成短流，达不到渗滤液与垃圾体重复接触的目的，使回灌失去了意义，填埋场的 稳定化速率得不到提高，污染物去除效果差。 需配合后续处理垃圾渗滤液回灌可以缩短填埋场稳定化时间，但是只能作为 预处理，不能实现填埋场以及渗滤液的完全无害化处理，还需要后续处理才可以达到排 放标准。 1 3 本课题前期研究成果总结 本课题组从2 0 0 5 年开始做垃圾渗滤液回灌处理实验研究，已经对回灌处理技术的 5 第一章绪论 多个影响因素做了较系统的研究，主要研究成果总结如下： ( 1 ) 回灌渗滤液的日均减少量与温度呈线性关系； ( 2 ) 渗滤液回灌能加速垃圾填埋场的稳定化进程，增加填埋效率； ( 3 ) 回灌对渗滤液中c o d c r 、氨氮、s s 、色度等均有一定的去除效果； ( 4 ) 水力负荷是影响处理效果的关键因素，原液回灌的处理效果较好； ( 5 ) 夏季温度以及弱碱性环境是保证处理效果的重要因素； ( 6 ) 回灌过程中，填埋柱中发现有藻类、变形虫、纤毛虫、轮虫等显微镜可见的 微生物( 出现藻类可能是取样时覆土层中原有的藻类) ； ( 7 ) 好氧兼氧的环境有利于微生物的存活，c o d c r 和氨氮的处理效果较好。 1 4 本课题的研究内容 本课题组2 0 0 9 年的研究结果表明，好氧兼氧的环境有利于微生物的存活，c o d c r 和氨氮的处理效果较好。故本次实验在此基础上研究好氧兼氧条件下，p h 值对回灌处理 效果的影响。并进一步运用g c m s 联用技术监测回灌全过程渗滤液中有机物质的变化情 况，从微观角度上研究回灌处理对渗滤液中有机成分的影响，为渗滤液回灌处理技术的 应用提供实验参数。具体研究内容如下： ( 1 ) 不同回灌条件的影响研究。定期监测渗滤液中c o d c r 、氨氮、硝酸盐、亚硝酸 盐等主要水质因子，研究不同的回灌条件下主要水质因子的变化情况。 ( 2 ) p h 值对对回灌技术的影响研究。记录回灌过程中渗滤液水量、垃圾柱高度以 及p h 值随温度和回灌时间的变化情况，研究回灌过程中温度和p h 值与渗滤液的水量水 质变化的内在联系。 ( 3 ) 渗滤液中有机成分的定性分析。运用g c - m s 技术定期监测渗滤液中的有机成 分，结合实验工艺和条件分析渗滤液水质变化与有机物质变化的内在联系。 6 长安大学硕二l 学位论文 2 1 实验方案设计 2 1 1 实验装置 第二章实验内容与方法 实验选用四个1 0 0 l 的柱状垃圾桶为生活垃圾填埋装置，四个1 5 l 的柱状垃圾桶为 渗滤液收集装置，填埋装置底部安装塑料软管，将渗滤液引流至收集装置。实验装置结 构示意图见图2 - 1 。 渗滤液收集装置 图2 - 1 实验装置结构示意图 填埋装置的上层是垃圾、覆土交替层，根据同济大学徐迪民等的研究，为改善覆盖 土层的透水性和透气性，选取处理效果最佳的土砂比7 ：1 作为覆盖土层，与垃圾层进行 交替 9 1 。底层铺设碎石以防止被渗滤液冲刷下来的杂质堵塞塑料软管。 2 1 2 填埋垃圾的成分 填埋垃圾取自长安大学南院生活区垃圾中转站，具有城市生活垃圾的性质。垃圾经 过简单的分选，去除垃圾中的塑料和玻璃成分后，经人工压实填埋。填埋垃圾中各种成 分的体积百分比见表2 1 。 表2 - 1 填埋垃圾的主要成分表 l 垃圾成分i 厨余l 纸l 布l 塑料l 木条l 橡胶l 金属l 煤渣i 砂土l 石块i 其他l l 比例( ) i5 1 1 5l8461 l0 5 54 l3 2 5 l 课题的前期研究已证实实验产生渗滤液基本具备高c o d 。，值、高n h 3 - n 的特性， 其他污染物指标等方面也基本与国内外的城市垃圾渗滤液相符，因此能够代表城市垃圾 7 第二章实验内容与方法 填埋场实际产生的渗滤液进行实验1 0 】。由于本次实验考虑到渗滤液回灌处理对塑料、玻 璃等物质基本没有降解效果而将其去除，且垃圾取自居民生活小区，垃圾成分相对简单， 主要以厨余物和果皮为主，填埋数量也比较有限，这与国内城市垃圾填埋场渗滤液存在 差异。 2 1 3 实验分析指标及方法 实验在实验室中进行，分析方法均按照国家环保总局水和废水监测分析方法( 第 四版) 心踟规定的方法。具体的测定指标、测定方法和实验用仪器见表2 - 2 。 表2 - 2 实验主要分析指标及实验仪器表 分析指标分析方法实验仪器 c o d 。，重铬酸钾加热回流法全玻璃回流装置，电炉 n h 。一n 纳氏试剂比色法1 1 - 2 0 0 1 型紫外可见分光光度计 n 0 2 。一n n 一( 卜萘基) 一乙二胺光度法 u 一2 0 01 型紫外可见分光光度计 n 0 3 一n 紫外分光光度法 t l 一2 0 01 型紫外可见分光光度计 p h 值 直读精密p h 试纸 有机成分 气相色谱质谱定性分析g c m s o p 2 01 0 2 2 实验内容 2 2 1 实验条件设置 本次实验设置四个垃圾桶，分别编号1 号、2 号、3 号、4 号，从填埋后产生渗滤 液开始到垃圾体不再产生渗滤液为一个回灌实验周期，进行渗滤液水质变化分析。 实验过程中，四个垃圾桶均放置于室外，即完全处于自然条件下。对1 号、2 号填 埋装置( 垃圾桶) 加盖，基本避免了雨水对渗滤液的影响，同时使桶内处于厌氧兼氧状 态，与填埋场中垃圾层的生物态基本相同。3 号、4 号填埋装置( 垃圾桶) 没有加盖， 使其完全与空气接触，处于好氧兼氧状态。 每个桶的实验条件设置见表2 3 。 表2 - 3 实验条件设置表 编号体积回灌方式 p h 值 反应环境 l 号 i o o l 不回灌不调：市厌氧兼氧 2 号i o o l 原液回灌调节至p t t = 8 0厌氧兼氧 3 号i o o l原液回灌不调节好氧兼氧 4 号 i o o l 原液回灌调节至p h = 8 0好氧兼氧 如表2 - 3 所示，l 号装置保持原有状态作为对比，2 号、3 号装置是前期渗滤液回 8 长安大学硕士学位论文 灌处理研究的最佳反应条件，本次实验是在其基础上分析最佳反应条件下渗滤液中有机 物质的变化情况。4 号装置是基于本课题组2 0 0 8 年在好氧兼氧条件下原液回灌的处理成 果，研究好氧兼氧条件下p h 值对处理效果的影响。 2 2 2 实验安排 回灌次数为每天一次。上午九点进行渗滤液的收集与回灌，同时记录当日气温、垃 圾柱沉降高度以及渗滤液的p h 值。回灌方式是以表面漫灌的人工回灌方式，尽可能使 布水均匀。 2 2 3 测定指标及频率 ( 1 ) 水质分析：对水质的分析测定指标为渗滤液的产生量、c o d 汀、n h 3 - n 、p h 、 n 0 3 - n 、n 0 2 - n 等指标。测定频率为每周1 次。 ( 2 ) 垃圾体的沉降速率：对四个垃圾桶的沉降高度进行监测，测定频率为1 天1 次。通过计算得到垃圾体的沉降速率。 ( 3 ) 渗滤液中的有机成分：对渗滤液中的有机成分进行监测分析，测定频率为两 周一次。 9 第三章水质监测结果与分析 第三章水质监测结果与分析 本课题小组于2 0 0 9 年8 月1 0 日收集长安大学南院垃圾中转站的生活垃圾，经人工 分选、压实后填入准备好的垃圾填埋装置中，填埋过程中尽量保证各装置的垃圾成分和 垃圾压实情况一致，因此，后续各装置进行对比的前提是假设在不经任何人为控制或改 变的条件下，各装置的物理、化学及生物变化情况基本一致。各装置回灌方式及渗滤液 析出情况见表3 - 1 。 表3 - 1 各装置渗滤液析出情况表 编号 实验条件设置 渗滤液开始析出时间渗滤液停止析出时间 1 号厌氧兼氧、不调节p h 值8 月1 1 日1 1 月3 日 2 号 厌氧兼氧、调节p h = 8 0 8 月1 1 日 3 号好氧兼氧、不调节p h 值8 月1 2 日1 1 月8 日 4 号 好氧兼氧、调节p h = 8 0 8 月1 2 日1 1 月1 5 日 实验条件设置时3 号、4 号垃圾桶没有加盖，较高的温度使桶内的蒸发量很大，因 此，8 月1 1 日3 号、4 号垃圾桶无渗滤液析出，8 月1 2 日上午九点四个桶均有渗滤液析 出。至1 1 月3 日l 号装置无渗滤液析出，1 1 月8 日3 号装置无渗滤液析出，1 1 月1 5 日4 号装置无渗滤液析出，而截至1 1 月1 5 日2 号装置的渗滤液析出量仍保持在 5 7 0 0 m l d 。实验即从8 月1 2 日开始至1 1 月1 5 日，历时9 6 天。 3 1 气温 温度是影响微生物活性的重要因素。在适宜的温度范围内，温度每升高1 0 ，酶促 反应速率将提高1 2 倍，微生物的代谢速率和生长速率均可相应提耐】。 实验所用的垃圾填埋装置及渗滤液收集装置均置于室外，3 号、4 号垃圾柱保持好 氧兼氧状态，l 、2 号垃圾柱基本处于厌氧状态，柱内温度略高，但垃圾填埋装置的体积 较小，故与装置外温度相差不大，因此实验将温度计固定于垃圾填埋装置外壁，近似代 替垃圾柱及渗滤液的温度。从填埋后产生渗滤液开始到垃圾体不再产生渗滤液为一个回 灌实验周期，即从8 月1 1 号开始到1 1 月1 5 号结束。实验期问室外的平均气温见图3 1 。 由图可见，从实验开始至l o 月底，气温变化幅度不大，基本介于1 5 至3 0 之间，1 1 月以后，气温降至l o 以下。 i o 长安大学硕士学位论文 图3 - 1 实验期间平均气温图 3 2 渗滤液产生量 实验期间四个装置的渗滤液产生情况见表3 1 ，图3 - 2 。 7 0 0 0 一 j - v h - 二6 啪 一 一- j ry - 坍_ ，1 v 1 1 吖、 薹5 0 0 0 麓 厂v j f 7 + l 号 馈4 0 0 0 州一v 一 - 2 q - + 3 号 3 0 0 0 二一 删一 t 4 号 2 啪 1一一j j 呵 。 芑，巴墨土巍一 1 0 0 0 u 蜮。m ： i 一 。州一思【：= ! ! 鱼钿一一一 一。一i 三。一：。一= 一i 。一。三。：丢。：i 。o - 。：1 0 - 1 9 一1 0 - 2 6 。芝一1 1 一。i i - 。日期 图3 - 2 各装置渗滤液产生量 由图所示，1 号装置在填埋完成后三天内水量达到最大值，后逐渐减少趋于稳定， 由于l 号装置渗滤液不回灌作为对比，所以出水量一直保持较低水平，实验期间其渗滤 液析出量的变化范围为o - 2 3 0 0 m l d 。2 号装置由于其厌氧兼氧的反应环境和渗滤液原液 回灌，所以水量一直较大，从实验开始一直呈上升趋势，到9 月2 5 日达到最大值，后 趋予稳定，实验期间其渗滤液析出量的变化范围为3 3 0 0 5 7 0 0 m l d 。3 号、4 号装置均于 9 月2 0 号左右达到出水量最大值，后逐渐减少。3 号、4 号装置均为好氧兼氧的反应环 境，水量一直较少，实验期间其渗滤液析出量的变化范围分别为o - 3 6 0 0 m l d 、 0 2 8 5 0 m l d 。 由图可见，实验开始的前三天，即8 月1 1 日至1 3 日，四个装置的渗滤液析出量差 异较大，原因在于各装置实验条件设置的不同，3 号、4 号装置没有加盖，垃圾体上层 完全与空气接触，较高的温度使垃圾体内水份的蒸发量较大，这是导致3 号、4 号装置 在填埋后第一天无渗滤液产生，第二天和第三天的产生量也较少的主要原因。 第三章水质监测结果与分析 表3 1 各装置渗滤液产生量及p h 值( 单位：a l ) 日期 8 1 18 1 28 1 38 1 48 1 58 1 68 1 78 1 88 1 98 2 08 2 l8 2 28 2 38 2 48 2 58 2 68 2 7 实验 装置 1234567891 01 11 21 31 41 51 61 7 天数 水量 1 0 0 01 8 0 02 3 0 03 7 01 0 0 03 0 01 5 03 02 01 0 01 0 06 0 01 2 02 0 04 0 02 0 01 0 0 l p h 值 5 05 2 5 25 o5 05 06 76 26 36 26 36 46 36 36 36 36 4 水量 7 0 02 2 0 02 8 0 03 6 0 03 4 0 03 3 5 03 4 0 03 6 0 04 0 0 03 6 0 03 0 0 03 2 0 03 6 0 03 8 5 04 4 0 04 4 0 04 0 0 0 2 p h 值 5 05 05 25 66 16 o6 26 56 46 56 86 76 26 56 66 87 o 水量 03 0 0 4 0 08 0 06 0 04 5 03 0 08 0 08 0 08 5 0 6 0 0 4 0 0 4 0 04 0 02 0 02 0 04 0 0 3 p h 值 5 35 54 85 26 56 86 06 06 36 66 86 66 26 06 26 5 水量 05 05 07 0 08 0 03 6 0 2 0 05 0 8 0 01 0 0 06 0 03 0 04 0 03 04 0 07 0 07 0 0 4 p h 值 5 25 35 o5 46 07 06 36 26 66 56 66 86 86 。56 36 5 日期 8 2 88 2 98 3 08 3 19 19 29 39 49 59 69 79 89 99 1 0 9 1 1 9 1 29 1 3 实验 装置 1 81 92 02 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 4 天数 水量 3 5 02 0 02 5 01 9 03 5 02 0 01 5 02 0 03 0 05 01 1 01 0 03 05 01 0 01 0 02 0 0 1 p h 值 6 06 o6 o6 15 55 05 55 05 05 05 o5 o5 25 05 05 35 5 水量 4 7 0 05 0 0 05 4 0 04 4 0 04 5 0 05 0 0 05 4 0 04 4 0 04 5 0 04 2 0 04 3 0 04 3 0 03 5 5 03 4 0 03 5 0 03 3 0 03 8 0 0 2 p h 值 6 76 0 6 0 6 46 05 05 55 55 55 55 86 05 85 55 66 06 5 水量 9 0 08 0 01 1 0 01 2 0 01 4 0 01 6 0 01 7 0 01 7 0 01 7 0 01 7 0 01 6 0 01 2 0 01 0 0 01 1 0 01 2 0 01 4 0 01 9 0 0 3 p h 值 6 36 o 6 o 6 25 o5 5 5 05 o 5 05 05 55 65 85 05 05 86 5 水量 9 5 07 5 01 0 0 01 1 5 01 5 0 01 6 5 01 7 5 01 7 0 01 7 0 01 7 0 01 6 5 01 6 0 0 1 8 0 01 6 5 01 8 0 01 9 0 02 0 0 0 4 p h 值 5 56 56 56 65 55 05 55 05 05 05 o5 45 55 5 5 6 5 5 6 0 日期9 1 49 1 59 1 69 1 79 1 89 1 99 2 09 2 l9 2 29 2 39 2 49 2 5 9 2 69 2 79 2 89 2 99 3 0 实验 装置3 5 3 6 3 7 3 83 94 0 4 14 2 4 34 44 54 64 74 84 95 05 1 天数 水量 1 0 05 5 04 0 02 0 01 0 04 0 05 0 01 2 53 0 02 0 04 0 02 0 01 0 01 0 03 0 01 5 02 0 0 l p h 值 5 55 36 06 o6 06 o6 26 05 56 06 06 06 06 0 6 o 6 o 6 2 水量 4 0 0 04 4 0 05 1 0 04 8 5 05 0 0 06 0 0 06 2 0 06 2 0 06 4 0 06 6 0 06 4 0 06 7 0 06 0 0 05 6 0 05 7 5 05 8 0 05 8 0 0 2 p h 值 7 07 36 06 56 56 56 57 06 86 56 56 8 6 56 56 6 6 8 7 0 水量 2 5 0 02 7 5 03 1 5 03 1 0 03 3 0 03 5 0 03 6 0 03 2 0 03 0 0 03 1 0 03 1 0 03 2 0 03 0 0 02 4 0 02 6 0 02 3 0 02 5 0 0 3 p h 值 7 06 36 06 o6 36 26 37 06 46 56 56 86 56 56 36 56 5 1 2 长安大学硕士学位论文 水量 2 3 0 02 5 5 02 8 0 02 4 0 02 6 0 02 6 5 02 8 5 02 4 0 02 7 0 02 5 0 02 5 0 02 6 0 02 6 0 02 0 0 02 2 0 02 0 0 02 3 0 0 4 p h 值 6 56 56 56 56 56 6 6 56 86 o 6 56 56 56 56 87 o7 07 o 日期 1 0 1l o 2l o 31 0 41 0 51 0 6 1 0 7 1 0 8l o 91 0 1 01 0 1 11 0 1 21 0 1 31 0 1 41 0 1 51 0 1 61 0 1 7 实验 装置5 25 35 45 55 65 75 85 96 06 16 26 36 46 56 66 76 8 天数 水量2 2 01 8 01 8 02 0 01 7 01 5 01 0 01 5 02 0 01 9 05 0 01 5 01 9 01 0 01 0 01 5 0 1 0 0 l p h 值 6 56 06 o6 16 26 06 06 16 06 o6 06 o6 06 06 o6 06 0 水量 5 5 0 0 5 6 0 05 4 0 05 6 0 05 4 0 05 3 0 05 3 5 05 5 0 05 2 0 05 4 0 05 6 0 05 7 0 05 8 0 06 0 0 06 0 0 06 2 0 06 0 0 0 2 p h 值 6 87 07 17 27 17 07 57 37 27 o7 27 07 06 87 o7 o7 0 水量2 4 5 02 4 0 02 2 0 01 8 0 01 2 0 01 5 0 01 6 0 01 3 5 01 3 0 01 2 5 01 0 0 01 2 0 01 1 5 01 3 0 01 4 0 01 5 5 01 4 0 0 3 p h 值 6 56 86 56 56 66 76 56 86 56 57 07 07 o7 o7 o6 86 8 水量 2 4 0 02 2 5 0 2 1 0 0 2 2 0 0 1 8 0 02 0 0 01 8 0 01 9 0 01 7 0 0 1 7 5 0 1 6 0 0 1 0 0 01 1 0 07 0 08 5 01 0 5 01 1 0 0 4 p h 值 7 07 06 86 97 07 07 07 27 o7 o7 o7 07 37 07 o7 o6 8 日期 1 0 1 81