（环境工程专业论文）城市垃圾渗滤液生物处理及其深度处理研究.pdf

摘要 本论文采用s o a ( 同时好氧一厌氧) 生物反应器，对具有代表性的广州市 大田山垃圾填埋场渗滤液进行了同时好氧厌氧现场生物处理中试实验。整个实验 过程包括：反应器的调试运行，污泥的驯化、实验参数的确定、反应器的稳定、 水质的监测分析、深度处理。 在实验运行的稳定阶段，水质监测的常规指标结果表明，s o a 反应器对垃 圾渗滤液中的c o d c ，与氨氮都有较高的去除效果。测试结果表明，生物处理后 水质的c o d c ，保持在3 0 0 m g l 以下，去除率达到8 5 以上；而生物处理后的出 水中氨氮基本保持在2 5 m t g 1 以下，去除率为7 4 9 9 6 ，平均去除率在9 0 以 上，总的来说两个指标均达到同类废水的国家二级排放标准。 此外，采用了电感耦合等离子体质谱技术i c p m s 和气相色谱一质谱联用技 术g c m s 对垃圾渗滤液中金属元素成分和有机污染特陛及其生物降解效果进行 了分析。利用i c p m s 技术的分析结果表明，垃圾渗滤液中存在着大量复杂的有 毒重金属，其中有1 0 种还被列入e p a 曾颁布的优先污染物的黑名单，由此可见， 垃圾渗滤液是一种毒害性很大的废水。而进出水金属含量的对比数据表明，有 1 0 种金属去除率在7 0 以上，1 2 种金属去除率在5 0 以上，整个看来，微生物 对重金属也有一定的吸附作用，起到一定的去除效果。利用g c m s 技术的分析 结果表明，大田山垃圾渗滤液中至少存在着8 7 种结构复杂的有机污染物质，有 1 6 种有机污染物被列入了美国国家环保局( e p a ) 颁布的优先污染物的黑名单， 说明垃圾渗滤液是一种复杂高浓度的高毒性的有机废水。经过生物处理后，有 3 1 种有机物被完全去除，1 4 种有机物去除率达到8 0 以上，2 5 种有机物去除率 在5 0 8 0 之间，整体说明，s o a 生物反应器对垃圾渗滤液中的有机物有很好 的生物降解功能。 本实验中选择用二氧化氯作为深度处理的氧化剂、杀菌剂和脱色剂，结果表 明，c o d c ，去除率可达到6 0 以上，而加入少量8 0 m g 1 的二氧化氯就可几乎杀 死所有的细菌，且处理后的水质比较清澈，这些结果说明二氧化氯的氧化能力很 强、杀菌效果很强，脱色效果也很好，且经二氧化氯处理后的废水不存在返色现 象。 最后，本文对有机污染物降解的机理、途径进行了一定的讨论，并进一步地 说明同时好氧一厌氧有利于提高对有机物的生物降解功能。此外，重金属的毒性 机理，二氧化氯的消毒机理也得到了初步地探讨。 关键词：垃圾渗滤液；同时好氧厌氧；重金属；有机污染物 a bs t r a c t t h eb i o f l u i d i z e db e di sak i n do f h i 曲l ye f f i c i e n th i e - t r e a t m e n tt e c h n o l o g y a s e to f p i l o t s c a l es i m u l t a n e o u s l yo x i ea n da n o x i c ( s o a ) b i o - r e a c t o rh a sb e e nu s e d f o rt h et r e a t m e n to fl e a c h a t eg e n e r a t i n gf r o mg u a n g z h o ud a t i a n s h a nl a n d f i l l t h e w h o l e e x p e r i m e n t i n c l u d e s ：t h eb i o r e a c t o r s t a r t u p a n d r u n n i n g ，t h es l u d g e d o m e s t i c a t i o n ，t h eb i o r e a c t o rs t a h l i z a t i o n ，t h ew a s t ew a t e ri n s p e c t i o na n da n a l y s i s ， d e e pt r e a t m e n t d u r i n gt h es t a b l ep h a s e ，t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a ts o a b i o r e a c t o rh a s e x c e l l e n tp e r f o r m a n c ef o rt h er e m o v a lo fc o d c ra n dn h 3 n ，t h er e m o v a le f f i c i e n c y o fc o d e ra n dn h 3 一ni s h i g ha n dr e l a t i v e l ys t e a d y t h ec o n c e n t r a t o no fc o d e ro f e f f l u e n ti su n d e r3 0 0 m g l ，t h er e m o v a l e f f i c i e n c yo fc o d e ri s a b o v e8 5 t h e c o n c e n t r a t i o no fn h 3 no fe f f l u e n ti su n d e r2 5 m g 1 ，t h er e m o v a l e f f i c i e n c y o f n h 3 一ni s7 4 9 9 6 a n dt h ea v e r a g er e m o v a le f f i c i e n c yi sa b o v e9 0 b o t ho f t h o s e j u s ts h o wu st h a tt h ee f f l u e n tq u a l i t ya c h i e v e dt h es t a n d a r dg b i if o rd i s c h a r g eo f t h i sk i n do fw a s t e w a t e r i n d u c t i v e l yc o u p l e dp l a s m a m a s ss p e c t r o m e t r ym e t h o d ( i c p m s ) a n dg a s c h r o m a t o g r a m m a s ss p e c t r u m ( g c m s ) m e t h o dw e r eu s e dt oa n a l y z et h eh e a v y m e t a la n d o r g a n i cp o l l u t a n t c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ，b i o d e g r a d a b i l i t y a n dt h e i r r e l a t i v i t y t h er e s u l t sb yi c p m ss h o wt h a tt h e r ea r em a n y k i n d so f h e a v y m e t a l si n t h el e a e h a t e o fw h i c ht h e r ea r et e nk i n d so fh e a v ym e t a l si nt h eb l a c k l i s to ft h e p r e f e r e n t i a lp o l l u t a n t c o n t r o le n a c t e db ye p a b yt h ec o m p a r i s o no fc o n t e n to f h e a v y m e t a l i ts h o w st h a tt h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft e nk i n d so f h e a v y m e t a li su pt o 7 0 ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft w e l v ek i n d so fh e a v ym e t a li su pt o 5 0 t h e m i c r o o r g a n i s mi ns o a b i o r e a c t o rc a na b s o r bs o m eh e a v ym e t a l ss ot h a ti ti sa c e r t a i no f e f f i c i e n c yf o rt h es e a b i o r e a c t o rt or e m o v et h eh e a v ym e t a l t h er e s u l t s b yt h eg c m ss h o wt h a tt h e r ei s al o to f c o m p l e xo r g a n i cp o l l u t a n t ，o f w h i c ht h e r e a r e16k i n d so fo r g a n i cp o l l u t a n ti nt h eb l a c k l i s to ft h ep r e f e r e n t i a lp o l l u t a n tc o n t r o l e n a c t e db ye p a b yt h ec o m p a r i s o no fc o n t e n to fo r g a n i cp o l l u t a n t ，i ts h o w st h a t31 k i n d so fo r g a n i cp o l l u t a n ti sr e m o v e da ta l l ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo f14k i n d so f o r g a n i cp o l l u t a n t i s u p t o 8 0 ，t h er e m o v a le f f i c i e n c y o f2 5k i n d so fo r g a n i c p o l l u t a n ti s b e t w e e n5 0 a n d8 0 a l lo ft h o s es h o wt h a tt h eo r g a n i cp o l l u t a n ti n t h el e a c h a t ec a nb eb i o d e g r a d e dw e l lb ys o a h i e r e a c t o r i ti s n e c e s s a r yt o a d dt h ed e e pt r e a t m e n tb yt h ep h y s i c a lc h e m i s t r yt e c h n o l o g y a so x i d a n t ，d i s i n f e c t a n t ，d e c o l o u r a n t ，t h ec 1 0 2i su s e di nt h i s e x p e r i m e n tf o rt h e d e e pt r e a t m e n t t h er e s u l t ss h o wt h a tt h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d c r i su pt o6 0 ， t h eb a c i l l u sa r ea l m o s tk i l l e da ta l lb ya d d i n g8 0 m g 1c 1 0 2 ，a n dt h ew a t e ri sc l e a r a l l o ft h o s es h o wu st h a t t h ed i s i n f e c t a n t e f f i e i e n t ，o x i d a t i o n e f f i c i e n ta n dt h e d e c o l o u r s i n g e f f i c i e n tb y c 1 0 2a r ev e r yw e l l a n dm o r e ，t h em e c h a n i s ma n dt h ea p p r o a c ho f t h eb i o d e g r a d a t i o na r ed i s c u s s e d t h et o x i c i t ym e c h a n i s mo fh e a v ym e t a la n dt h ed i s i n f e c t i o nm e c h a n i s ma r ea l s o d i s c u s s e d t h ew h o l ee x p e r i m e n ts h o w st h a ti ti sg o o dw a yf o rs i m u l t a n e o u s l yo x i c a n da n o x i cb i o d e g r a d a t i o nt e c h n o l o g yt ot r e a tt h el e a c h a t eo fl a n d f i l l k e y w o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ；s i m u l t a n e o u s o x i ca n da n o x i c ；h e a v ym e t a l ；o r g a n i c p o l l u t a n t i i i 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声赞：辑呈交的论文是本人在导露酶攒导下独立进行硗 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究畿塞重瑟贡献麓个人朝集体，均已在文中泼鞠确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 痒者签名： 扬惫氯量期：矽 年7 罚! 茜 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者赢全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和稽阕。本人授权华南毽工大学可戳将本学僚论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在j 解密后适用零授权书。 本学艇论文属于 不保密q ( 请在以上相盥方框内打“4 ”) 乍者签名：裆套 导师签名：j 薹p 墨裳：冲3 年7 是厂e l 日期：嘲年7 弼r 目 第一章绪论 1 1 城市垃圾的污染及处理处置概况 1 1 1 城市垃圾的污染现状 固体废弃物般来说是指人类在工农业生产、商品流通和生活消费中排出的 暂时无用的固体、半固体或泥状物质，其中也包括悬浮在空中和液体中的悬浮物， 即对持有者没有继续保存和利用价值的固体废物。 城市生活垃圾是指城市区划内人们在日常生活和活动中产生的固体废弃物， 包括居民生活垃圾、公共场所和街道清扫垃圾、医院生活垃圾、商业生活垃圾等。 其主要成分包括厨余物、废纸张、废料、废织物、废玻璃、草木、灰土、砖瓦等。 在城市中，随着经济的发展，也就必然伴随着垃圾的不断增长，再加上工业的发 展，城市规模的不断扩大，城市人口的增多，城市垃圾也相应的随之增加了。在 现代化的大城市里，我国城市生活垃圾的产生量越来越大，其排放量是非常惊人 的，它已经成为世界各国面临的一大公害。 根据联合国环境规划署的报告，只占世界土地面积2 的城市，却使用着世界 上大约7 5 的资源，并排出相应含量的废物”。据统计，全世界每年排放的固体 废物约为8 0 1 0 0 亿吨，亚洲城市每天产生的垃圾为7 6 万吨，大约为2 7 0 m 3 ，估 计到2 0 2 5 年，其产生量将达到1 8 0 万吨，即5 2 0 万m 3 天”1 ，年增长率约为4 5 。近十年来，我国城市垃圾产生量以平均每年8 1 0 的速度增长，有一些城 市，如北京的增长率更是高达15 2 0 。据1 9 9 8 年调查，全国垃圾的历年堆存 量己达6 0 多亿吨，侵占土地面积多达5 亿平方米，6 6 0 座城市中有2 0 0 多座城 市陷于垃圾包围之中，且有1 4 的城市己发展到无适合场所堆放垃圾，以至于城 市把解决垃圾的途径延伸到乡村，导致了城乡结合带区域环境恶化，危及我国 2 l 世纪的可持续发展。从数量来看，1 9 9 8 年全世界每年产生的4 9 亿吨垃圾中， 我国城市就占到1 4 亿吨。仅北京市，日产生活垃圾总量就达2 0 9 万吨，相当 于两座石景山的体积，每年运送这些垃圾就耗去北京市财政近7 亿元。据预测， 按现在垃圾增长的速度，2 0 1 0 年我国城市生活垃圾产生量将达到2 6 4 亿吨，2 0 3 0 年为4 0 9 亿吨，2 0 5 0 年为5 2 8 亿吨”+ 。在这样的形势下，城市污染防治已成 为我国现代化建设中一个越来越紧迫的问题。如何增强人们的环境观念、提倡适 度消费、减少城市垃圾数量，并加强垃圾管理、提高垃圾处理技术水平是当前十 冀鏖堡三奎兰堡点耋壑堇塞 分重要的研究课题。 1 。1 。2 城市垃圾处理溉况 由于垃圾的不均匀性( 外观形态与成分不均匀) 和不稳定性( 垃圾腐烂变质 后成为病菌、寄生胀等的传染源) ，决定丁垃圾处理的荫要目标是无害化，在安 瑗无害饨、藏量纯弱嚣嚣实瑰帮分组分戆资源耗。款霹静续发震豹建度来蓊，城 市垃圾的减量化和资源化很重聚，而资源化是关键，淤源他本身就怒减量化。所 以，在实现垃圾无密化、减量化的同时应向骚源化方向发展，并最终建立以资源 化为主体豌综合处瑷系统，这棒才能实瑷环境、社会、经济三效益滚攫著这到化 害茺荦鞋鹣疆滟。 城市生活垃圾猩定条件下会发生物理的、化学的贼生物的转化，对周围环 境( 大气、土壤、她表水或地下水体) 造成一定的影响，如果采取的处理方法不 当，囊缮貔褥逶过窳、气、壤、生凌链等途径兹害蓼嫒与a 落蹙壤。因嚣选舞 适当的垃圾处理技术，对达到垃圾处理的减量忧、资源化、无害忧怒歪关重要的。 目前垃圾处理技术中，最常用的为卫擞填埋、焚烧和堆肥，此外还有厌氧消 诧，热瓣气让，离漩离压渡让磐。国努形成鼹垃圾处理方法基本上怒填埋、焚烧 和堆聪3 静，其辛滋蓠两释盛溺爱广泛。 焚烧是指垃圾中的可燃物，在焚烧炉中与氧进行燃烧氧化，凝中的碳、氢、 硫等元豢与氧进行化学反应，释放出热能，同时产生烟气和固体残渣。该法具商 饔显静溅釜纯霸秃鬻纯，嚣辩毽楚垃圾爱瀑撼戆一魏耋簧手段。毽燕并菲建蜒嫒 圾都可以焚烧，用于焚烧的垃圾通常要求低位热值太予4 j 2 7 k j k g 。焚烧垃圾静 过程中会产生大量的烟气和粉曼| 三，不仅会带走近3 0 的热量，而麒控制不好， 还会产生二次污染，茏其是产生的急缝裂毒躲藏二囔荚镊受关注，蟪圾中豹氮鄹 硫在离瀛焚烧过程中，将形成n o x 和s 0 2 ，特瑟当墟较中雷有氯元繁露，黎畿 过程中产生硫化物糊氯化物，这些有害气体将随烟气排入大气，污染环境。此外， 焚烧法投资大、成本禽，对技米水平及经济能力要求商，因而限制了它的发展a 穗耱法是在蠢羧襞魏条癸下，嚣是徽萋戆分瓣垃圾警莠簿簿毒瓿袋分匏生麓 化学方法。堆肥技术是实现城市垃圾资源化、无害他的条重要途校。它不仅可 以杀死垃圾中的病激菌，有效她理垃圾中的有机物，而且可生产有机肥料。该法 投资摆对鞍糕，操终安全性好，貔缀驽鲍实骥垃圾资源纯，是一秘较好鲍垃圾处 理方法。但是生活浚圾堆肥量大，氧分含爨低，长辅谈鬻荔造成主壤板结，雨藏 只能处理垃圾中的谢机成分，所以堆肥的规模不易太大，生活垃圾不能全靠堆腮 技术处理，而必须与其它处理技术相结合。 翌垒填淫是墟圾筵瑾必不霹少戆最终怒遴、楚置手菠，密是魂羚菠嚣餮垃圾 2 处理、处置的主要方式。填埋处理方法就是将固体废物在选定的适当场所，填埋 一定厚度后，加上覆盖材料，让其经过相当长时问的物理、化学和生物作用，达 到稳定，最后，再利用其填埋场地。填埋法的处理能力大，不受垃圾成分影响， 大型填埋场还可利用沼气能源，且填埋地技术工艺简单，成本较低，因而，目前 在大多数国家均已广泛使用。但其也存在着填埋场地的选择困难、二次污染、资 源浪费等问题，因而有待于今后的进一步发展。 就我国当前的经济发展水平而言，在今后相当长的一段时间内，卫生填埋仍 是绝大部分城镇处理、处置垃圾的重要甚至唯一的方法，而其存在的垃圾渗滤液 二次污染问题因而也就成了当今垃圾填埋中的急需解决的问题。 1 2 城市垃圾渗滤液的产生及处理概况 1 2 1 垃圾渗滤液的来源 垃圾渗滤液主要由垃圾填埋场范围的降水渗透、地下水侵入以及垃圾本身所 含的水分形成。影响渗滤液产量的因素十分复杂，主要有降水、地下水侵入、垃 圾成分、填埋场项部的地表径流和水分蒸发等。垃圾填埋场一般不会建造在承压 地下水有可能侵入的地方，因此“地下水的侵入”是指地表的潜水，这部分潜水 的量与降水密切相关；除夏季的西瓜等垃圾富含水分外，一般没有大量的富含水 分垃圾；所以降水是渗滤液的主要来源。总的来说，垃圾渗滤液的产生的主要原 因可归纳如下”3 ：一是垃圾本身的物化作用，这主要包括有垃圾经填埋压实挤出 所含的水分以及垃圾中有机物进行生化分解产生的水分；二是指外在因素，这主 要包括填埋场内的降雨量、填埋场周围流入的地面水量和地下潜入量及其垃圾场 内的持水量。 1 2 2 垃圾渗滤液的水质特征 垃圾在渗滤液和微生物的长期作用下不断被溶解、分解，呈溶质形式的有害 有毒产物进入渗滤液中，以致垃圾填埋渗滤液中的污染物浓度特别高，性质也特 别复杂。而且其性质会随着填埋场的气候条件、水文条件、垃圾的成分性质及其 含水量和填埋工艺方法的不同而异。对于同一填埋场，其渗滤液的性质会随着填 埋场使用时间的长短而变化。一般来讲，对于“年轻”填埋场( 3 5 年以下) 的渗滤液，其特点是低p h 值、高b o d 。、c o d ，高b o d 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b o d 。、c o d 较低，b o d s c o d 值也较 3 童童耋蠢奎兰薹耋耋篁篓篷 低，n h 。一n 浓度商，p h 值通常为7 5 左右，总体来看，渗滤液具有如下的几点 般特征： ( 1 ) 有机物浓度忘：垃圾渗滤波中的c o d 。和b o d ；浓度最高可达几万1 i 】g l ， 可见箕浓度愚非常高的。 ( 2 ) 金属含量离：垃圾渗滤波中含有多种金属离子，其中铁和锌离子含凝 较高，超过一般的排敞标准，需进行处理；且渗滤液中可能含有多稀有獬致癌蕊 金属，因而是非常复杂的。 ( 3 ) 求餍交纯大：垃城渗滤液的承震会随季节、气候、壤遴年数酶长短致 其垃圾的种类和数量的变化而变化。 ( 4 ) 氨鬣含量离：渗滤液酶氮氮浓度有时可离这2 0 0 0 3 0 0 0 m g 1 ，在萁浓 度过高的情况下会影响微生物的活性，降低生物处理的效果。 ( 5 营养元素磁镶失诲：一般黪渗滤液串b o i ) 。t p 大繇大予3 0 0 ，秘檄生耪 所需要的磷元索相差较大，不利于微生物的生长。 可燕，泣域渗滤液是一耱嵩氨鬣、衰蠢瓣兹浓度、戒分复杂多交、污染戆力 强、水量波动犬的极难处理的废水。 1 2 3 垃圾渗滤液的污染特性 垃圾渗滤液的成分复杂，垃圾中易腐有机物的分解转化，有毒有害物质的释 黢溶爨，壤撰璐魏环境，大气降拳以及壤攥工艺等攥会影虢渗滤波豹求矮。一般 来讲，渗滤液中的主骚污染成分呈现出以高浓度b o d 、c o d 有机污染和n 、p 无机 污染爻主。荚主要表现为： ( 1 ) 有机污染 渗滤渡粒蠢枧污染主要以综合攒标b o d 和c o d 表示，运行中豹填埋场b o d 、 c o d 含蹩较高，且随着填埋场进入穗定运行期保持在较高的水平。以b o o 和c o d 比蓬判凝渗滤液的可擞化性，运行书的填蠼场b o d c o d 蕊般在0 3 以上，且两 者间呈良好的相关性，渗滤液可生傀性较好。当壤埋场封闭后，8 0 d c o o 僮太大 峰低，它们之阕豹相互关系变差。这是因为在填埋场运行期间，新鲜垃圾不断加 入，分解转化的易降解有机物不断谶入渗滤液；而填埋场澍闭后，渗滤液中易降 解有机物逐渐减少，b o o 指橡逐濒下降，以c o d 代表的还原性有机物逐渐被不易 降解的有机物占据了主体，于是，两者的相关性交差，渗滤液的可生亿性降低， 甚至不宜于生他处理。 一般来说，渗滤液的有桃污染浓度与壤堙垃圾成分有徽大静关系，浚圾静裔 枫成分越高，渗滤渡污染物浓度越离。根据广州市生活垃圾成分调查，1 9 9 0 年 垃圾中易腐有机物约占3 9 4 4 ，1 9 9 4 年约占6 3 5 7 。这说明，除了垃圾成分舞， 4 第一章绪论 填埋场的填埋作业方式对渗滤液的污染负荷有较大的影响。国外有报道，经打包 处理的垃圾产生的渗滤液，其污染物浓度较未经打包的少得多。可见填埋垃圾层 的严密不仅可减少外界水( 如降雨) 的深入，而且对垃圾的分解速率和垃圾中污 染物的溶出释放起到一定的限制作用，从而降低了渗滤液中污染物浓度。 目前已经发现在渗滤液中可能存在的有机物超过1 0 0 种，其中，主要是低分 子的脂肪酸、腐殖酸类和高分子的灰黄酸类物质，其中灰黄酸类是很难降解的物 质。张兰英“采用h p 5 8 9 0 1 i h p 5 9 7 0 b d s 联用仪对长春市垃圾渗滤液进行分析共 检出9 3 种有机污染物，其中多芳烃2 4 种，单环芳烃5 种，杂环化合物8 种，卤 代物9 种，烷烃1 5 种，醇、酚类8 种，醛、酮2 种，羧酸及酯类1 3 种，胺及酰 胺7 种，其它2 种。9 3 种化合物中有2 2 种被列入我国和美国e p a 环境优先控制 污染物的“黑名单”中。郑曼英等从广州市大田山垃圾填埋场渗滤液中检测出 有机污染物，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，在7 7 种有机污染物中，已被确认的可 疑致癌物1 种，促癌物、辅致癌物5 种，被列入我国环境优先污染物“黑名单” 的5 种。由此可见，对渗滤液中有机污染物进行处理是非常必要的。 ( 2 ) 无机类污染 渗滤液的非金属无机污染主要是n 和p ，在渗滤液中两者一般都保持在较高 的浓度，h 、p 作为易腐垃圾分解的主要产物，对渗滤液的影响将是长期的。尤 其是n ，它是渗滤液生化处理中较难处理的指标。 ( 3 ) 微量重金属污染 多数填埋场因为只接受生活垃圾，渗滤液中重金属离子含量很少，但某些填 埋场由于有工业垃圾的进入，使渗滤液中含有多种重金属离子，如c u 、p b 、c d 、 c r 、z n 、f e 、h g 、m n 、a s 等。由于微量重金属元素在自然环境中不易于分解或 降解，在地表水径流中太多沉积土壤中，并不断积累，所以它们的潜在性危害是 不可忽视的。 ( 4 ) 渗滤液的生态影响 长期以来，填埋场渗滤液被认为是地表水及地下水的潜在污染源。渗滤液所 负载的有机物的有氧降解会消耗污水体中的溶解氧。同时，填埋场渗滤液通常含 有的高浓度氨( 源自蛋白质及其它含氮有机物的降解) ，已被证实对许多鱼类、 藻类以及一些作物具有毒性。实际上，富含氨的废物对细菌、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，并对植物的生长产生毒害。 丝查堡三奎兰堡主兰堡丝塞 1 2 4 垃圾渗滤液的生物处理特性 对于垃圾渗滤液来说，没有普遍适用的处理工艺。渗滤液的化学特性是工艺 路线选择的决定性因素，垃圾渗滤液的处理特眭取决于其本身的组成及其所含污 染物质的性质。一般来说，判断一种渗滤液的生物降解特性时必须重点考虑两个 因素：一是必须弄清楚难生物降解化合物( 即惰性c o d ) 的组成和浓度；二是必 须充分了解渗滤液中有机和无机毒性物质的特性和浓度”3 。这两个因素对渗滤液 生物处理过程的影响程度是不同的。难降解化合物存在于渗滤液中不能够或不容 易被系统中的微生物所代谢，但其浓度高低并不影响系统中的微生物活性。 r e b h u n 等”对二级生物处理的出水进行检测发现，出水中难降解的有机物有5 0 左右为腐殖类物质。c h i a n 等”1 采用膜分离和凝胶层析技术对垃圾渗滤液中难 降解物质进行分类，发现其分子量介于5 0 01 0 0 0 0 之间，主要以富里酸类物质 存在，大都含有羧基和芳香族羟基集团，而高分子量部分( 大于1 0 0 0 0 ) 主要为腐 殖一烃类物质。w u 等“”在研究中发现渗滤液中难降解的部分主要由中间分子量 ( 5 0 0 1 0 0 0 0 ) 的富里酸类物质组成。l e m a l 及m e n d e z 等人”4 针对“年轻”和 “年老”的垃圾填埋场产生的渗滤液中惰性c o d 进行分析发现，即使“年轻”填 埋场产生的渗滤液的生物降解性能甚好，但最终出水中难降解有机物的性质和数 量与中老年填埋场处理出水在很大程度上具有相似性。g o u r d o n “”和m i l l o t “1 在研究中均发现凝胶层析技术在分析垃圾渗滤液的生物处理性能方面非常适用， a 1 e x a n d e r “5 也曾尝试从酶学和微生物生理学的角度对有关的机理进行了研究。 目前来讲，关于渗滤液中难降解化合物更深入的机理方面的研究工作报道还不 多，研究手段也还非常有限。 影响垃圾渗滤液的生物降解特性的另一要素是渗滤液中毒性物质的性质和 浓度。毒性物质存在于渗滤液中将对生物处理系统中的生物体活性造成极大的影 响，甚至使处理系统彻底失效。垃圾渗滤液的毒性包括有机污染物毒性和无机污 染物毒性两类，其来源并不相同。化合物的生物毒性测定一般采用发光细菌法进 行。发光细菌在正常的生理条件下能发出4 0 0 h m 的蓝绿色可见光，这种发光现象 是细菌的新陈代谢过程。毒性物质具有抑光作用，毒性物质的浓度与细菌的发光 强度呈负相关线性关系。凡能够干扰或破坏发光细菌呼吸、生长、新陈代谢等生 理过程的任何有毒物质都可采用此法进行监测。此外，还可采用遗传毒物细菌监 测系统一s o s 显色反应法“”、m i c r o t o x 测试法”：进行测定。渗滤液中毒性化合物 的组成与结构可以采用元素分析法及g c m s 法进行分析。 渗滤液中对微生物活性影响较大的毒性有机物质一般为有机污染物和重金 属盐类。一些文献报道“”n h 。+ 一n 也是微生物活性的抑制剂，但多数研究者认为 6 n h 4 十- n 的毒性水平应该是3 0 0 0 m g l 左右，垃圾渗滤液中一般难咀达到此水平。1 对于重金属含量高的渗滤液，首先考虑的治理路线应该是物化法预处理，只有经 过预处理解除重金属毒性后才可能进行进一步的生物处理。 f i e l d 等”1 研究了水果蔬菜类易腐垃圾所占比例较大的填埋场垃圾渗滤液 中毒性物质对生物处理的影响，发现没食子单宁酸( g a 1 0 t a n i ca c i d ) 聚合物 毒性较其单体来说要大得多，可能是由其对生物处理系统中的微生物菌体蛋白质 存在“鞣革”效应( t a n n i n ge f f e c t ) 所致。没食子单宁酸在任何浓度下都对微 生物具有抑制作用，其对产甲烷菌的5 0 抑制浓度为1 0 0 0 m g l ，当浓度达到 2 0 0 0 m g l 时能够完全抑制甲烷菌的活性。v e n k a t a r a m a n i 等“”采用一种改进的 生物监测方法( h u n g a t eb i o a s s a y ) 来分析工业垃圾渗滤液的毒性，他们发现， 大多数所谓的毒素都是短链( 分子量小于5 0 0 ) 挥发性脂肪酸和醇类，产生与垃 圾填埋的酸化过程中。 u w e l a n d e r 等2 ”采用超滤、凝胶色谱及反相色谱等分析手段对瑞典某垃圾 填埋场渗滤液生物处理前后有机物的生物降解特性进行了深入研究，发现经过生 物处理后的渗滤液中高分子量化合物占绝大部分，原因是低分子量的化合物一般 来说较易被生物降解。另外，研究者也对渗滤液的生物毒性进行了测定，结果表 明，处理后的渗滤液仍有一定的毒性，这种毒性与氨氮及亚硝酸盐氮的存在无关， 有待于尽一步地解决处理。 以上结果表明，评价一种渗滤液的生物降解特性不仅要考察其中的化合物特 性参数，还要考察其对处理系统中微生物的毒陛指标。只有这样才能对渗滤液的 生物处理特性作出较全面的评估。 关于垃圾渗滤液的污染特性及对废水生物处理的毒性作用的研究并不多见， 且已有的文献报道的结果相差较大，由于地域、气候、水文等条件的影响，不同 的填埋场所产生的渗滤液其污染特性及可生化性相差甚远，故对垃圾渗滤液的污 染特性、生物毒性及可生化性进行深入的研究将对垃圾渗滤液的生物处理的研究 具有十分重要的意义。 1 2 5 垃圾渗滤液的处理技术概况 由于渗滤液中污染物浓度高，因而对其进行处理是必不可少的。有资料表明 ”。，渗滤液的处理一般采用生化处理、物理化学处理等组合处理，国外也有许多 填埋场开始采用渗滤液回流技术，高浓度的渗滤液通过填埋场的自然衰减过程而 被处理，同时又加速了垃圾的稳定性。 1 2 5 1 好氧生物处理 废水的好氧生物处理，是好氧微生物在溶解氧的存在下，利用水中的胶体状、 丝童堡三奎兰堡圭童堡篁圣 溶解性的有机物作为营养源，使之经过一系列生化反应，最终以低能位的无机物 质稳定下来，达到无害化要求。其中主要包括有括性污泥法、曝气氧化搪、稳定 塘、生物转盘和滴滤池等方法。 活性污泥法因其费用低、效果高而得到最广泛的应用，其对生活垃圾渗滤液 有良好的处理效果。k a e n a n ( 1 9 8 3 年) 报导活性污泥能去除渗滤液中9 9 的b o d 5 ； v e n k a t a r a m a n i 等发现，渗滤液中8 0 以上的有机碳能被活性污泥去除【2 2 1 。 稳定塘由于设备简单，维修方便，效果较好而备受欢迎。英国的b r g n p o s t e g l a n d f i l l 和n e wp a r kl a n d f i l l 那 的渗滤液采用曝气生物塘处理，效果较稳定，据 报导，在冬季某日对处理水进行采样测定，进水浓度c o d 为9 7 5 0 m g 1 ，b o d 5 为7 0 0 m g 1 时，曝气塘出水c o d 为2 1 0 m g l ，b o d 5 为3 7 m g i ，去除率c o d 为 9 7 8 ，b o d 5 为9 9 5 。 生物膜法从本质上与土地处理类似，是自然土地处理的人工化和强化。它与 活性污泥法相比，具有抗水量、水质冲击负荷的优点，并且由于泥龄长，可生长 世代时间长的微生物。欧美和日本近年来的实践表明，生物滤池和生物转盘对垃 圾渗滤液有良好的脱氮效果。u w e l a n d e r 等f 2 4 1 采用好氧一缺氧悬浮载体生长系 统对瑞典h y l l s t o f t a 填埋场的渗滤液进行了深入研究，发觉该系统对氨氮和总氮 的去除率均达到9 0 以上。v a nb e n t h u n 25 1 ，h o i i l i j o k i 2 6 】等都曾利用生物膜来处 理垃圾渗滤液，发现对生物脱氮及其生物降解有机物均有较好的效果。事实上， 日本近年来作为垃圾渗滤液的生物处理设施，多采用生物转盘方式【7 ”，该方式 适应水量、水质变化能力强，运转管理容易，运转成本低。 1 2 5 2 厌氧生物处理 厌氧生物处理是在没有氧的情况下，以厌氧生物为主，对有机物进行降解、 稳定的处理方法。厌氧生物处理无需外界供氧，因而运行费用较低，而且剩余污 泥产生量较少。厌氧反应速度较慢，但可以承受较高的有机负荷，因而是处理渗 滤液的一种较好的方法。 目前主要的厌氧生物处理方法有：上向流污泥床、厌氧固定化生物膜反应器、 混合反应器及厌氧塘等。h i p o l i t o 2 8 1 、p e t e rj k e e n a n 2 9 等均采用过u a s b 反应器 对填埋场垃圾渗滤液进行处理，结果表明c o d 去除率均可达到8 0 以上。 p a r k a s h 等3 0 1 采用玄武石为载体的厌氧生物流化床处理垃圾渗滤液，成功地实现 了反应器内生物量浓度高达6 9 9 v b s l ( 注：v b s - - v o l a t i l e b i o f i l m s o l i d s ) ，生 物固体平均停留时间长达1 5 0 天，生物膜生长系数为o 0 8 g v b s g c o d 。在进水 有机负荷为2 5 k g c o d ( m 3 d ) 时，c o d 去除率能稳定地达到8 0 左右。 总的来说，该法比较适合于高浓度有机废水的处理，但是在处理垃圾渗滤液 方面，单独运用厌氧生物法的还比较少。 1 2 5 3 厌氧一好氧联台处理 厌氧处理适用于处理污染物浓度较高的废水，但出水水质达不到排放标准， 因而常将厌氧与好氧系统组合起来。在现行的渗滤液处理工艺中，大多数均采用 厌氧一好氧联合处理系统。j e o n g h o o ni m 等【川1 利用厌氧和好氧相结合的系统来 研究同时去除有机物和氨氮，结果表明c o d 去除率达1 5 2 k g c o d m 3 d ，n h 。n 去除率达o 8 4 k gn h 4 + 一n m 3 d 可见，利用厌氧和好氧处理系统同时去除有机物 和氨氮是可行的。关于厌氧一好氧结合处理渗滤液的研究尚有大量的文献报道 1 3 2 , 3 3 , 3 4 ，在此不再赘言。这些实践证明，采用厌氧一好氧处理工艺既经济合理， 处理效率也高，不仅可以较有效地去除c o d 和b o d ，还可以较好地去除n 和p 等。 1 2 5 4 其它处理方法 物化处理方法常采用混凝沉淀、化学氧化、吸附、过滤、膜分离、氨氨吹脱 等工艺，对去除s s 、色度、n h3 n 、重金属离子等有较好的效果，对c o d 特别 是一些微生物难降解的c o d 去除效果也较好。该法常见于渗滤液的预处理和深 度处理中，很少单独使用。但是，由于物化法对于一些难生物降解的渗滤液有其 独特的效果，因而也是生化法所无法替代的。一般来讲，物化法配合生化法和其 他方法联合处理，可获得比较满意的效果。 回灌法是利用填埋场覆盖层的土壤，垃圾层的降解净化作用和终场后表面植 物的吸收作用来净化渗滤液。渗滤液的回灌会增加填埋层中厌氧微生物的数量， 起到接种的作用，加速垃圾的发酵至稳定，减少垃圾稳定所需要的时间，最大限 度地减少垃圾对环境的长期有害影响。因此，对填埋场渗滤液回灌及其影响进行 研究，对其今后在国内的推广应具有重大的实际意义。 1 3 垃圾渗滤液生物技术新发展及其应用前景 1 3 1 垃圾渗滤液生物处理技术新发展 在垃圾渗滤液中，由于呈现出高氨氮、高有机物浓度的特点，因而脱氮也就 成了处理渗滤液的一个关键点，生物脱氮也就相应地得到人们的关注，这里重点 介绍一下生物脱氮新技术。 目前的生物脱氮技术主要是使废水通过污水处理系统的非曝气区形成缺氧 和厌氧环境，或通过控制充氧量与运行条件而形成硝化反硝化所需要的环境， 从而达到脱氮的目的。传统生物脱氮工艺包括硝化和反硝化两个阶段，并分别在 两个不同的环境下进行，即硝化反应在好氧条件下，反硝化在缺氧或厌氧条件下。 可是，近年来，许多研究表明，硝化反应不仅可由自氧菌完成，某些异养菌也能 一。 丝鬯堡莲查耋堡圭耋丝墼塞 遂牙磺纯搏建；蠹疆纯爰瘟不汉戆巍沃氧蘩 孛下遴费，菜些绥蓥也哥凌好氧条 孛 下进行该反应。程这释躜念豹引移下，许多学者密开始对新酶技术、王慧进行探 讨，从而也就出现了一系列的新的生物处理工艺”1 。 1 3 1 1 亚硝麟硝化反硝化工藏 该工艺把传统的硝化反硝化反应中n 0 2 - - n 氧化成n 0 3 - - n 和n o c - n 还原为 n 0 2 - - n 通过一定瓣条舞控毒l 耨茭嚣跨，瑟壤n 珏。一摊敷纯残n 0 2 - - n 矮纛接藏遘嚣 反硝纯，簸丽谈淡赫兹髓氮工艺褥瓣髓亿“”。 亚硝酸菌懒代周期比硝酸菌馓代周期短，泥龄墩短，控制在亚磷酸型阶段易 提高微生物浓魔和硝化反应速度，缩短硝化反应时间，从而可以减少原成器容积， 节省基建投资。舄一方面，从亚硝黢菌的生物氧化反应可以看到，控制在亚硝酸 垄淤段可节省麓豫n 毡一n 为摊氇一n 麴氧量。透戤，驻稿酸型生物脱氮黪技寒与 传统酶生镪聪氦技术耜魄其毒黻下豹特点。”“”：硝讫反应戆限翻辫子灸亚精 化单胞菌属增长遽度，而不是硝化菌。在反硝化阶段，n 0 2 - - n 的邂原速度也 比n o 。_ - n 的还原速度大。由于流入硝化反应器的n h 。一n 进行生物飘化时，只 是氧化到n 0 2 - - n 为止，较氧化成n o 。_ _ n 为止更节销能源。在亚硝酸毅脱氮方 式中，作为脱氮麓承必须兹氢拱体，郄有枫碳源的甏簧量较硝酸型聪氦减少5 0 。 实嚣耍蚕巍酸麓生物骁氮懿途径赣是整翻郡驽魏瓣磷酸蓥霸亚磷羧麓嚣耱不 同的硝化细菌产生不同影响作焉的微生物生命活动。许多学者认为“”。，其中温 度、p h 值、溶解氧浓度、n h 3 浓度、氮负荷、泥龄是冀主要控制因素。研究表明， 控制硝化阶段濑度在低温或较高濑时，硝化产物主灏是亚硝酸；降低溶解氧浓度 对亚硝酸进一步繇纯成硝酸有明暇的阻碍，并产擞溉硝酸积累：p h 簸 7 4 时亚 磷酸盏掰占懿寒麓予9 0 ，虿觅驻磷酸磷芘要求鹾