（环境工程专业论文）城市生活垃圾渗滤液厌氧生物处理特性研究.pdf

西安建筑科技大学工程硕士学位论文 城市生活垃圾渗滤液厌氧生物处理特性研究 专业：环境工程 研究生：杨小明 指导教师：王宝泉教授 王伟华高工 摘要 卫生填埋是我国目前处理垃圾的主要方法，其所产生的垃圾渗滤液对环境的危害性很 大，不容忽视。垃圾渗滤液是种水质非常复杂的废水，高c o d 和高n h 4 + - n 是其主要特征。 垃圾渗滤液的成份和浓度受废弃物和水力条件的影响，而且还会随垃圾填埋场的年龄而变 化。本试验以西安江村沟垃圾填埋场渗滤液为对象，采用不同反应器，进行了垃圾渗滤液厌 氧处理试验研究。同时，对厌氧生物处理对垃圾渗滤波的可生化性、分子量分布的改变等内 容进行研究，主要结论如下： ( 1 ) 垃圾渗滤液的分子量分布测定试验结果表明：在小于1 0 0 0 0 d a 分子量范围内的污 染物占垃圾渗滤液原液t o c 的8 6 9 0 ，说明垃圾渗滤液中的污染物主要集中在小于 1 0 0 0 0 d a 分子量的范围内。 ( 2 ) 厌氧s b r 反应器进行处理，发现游离氨的浓度是影响厌氧处理垃圾渗滤液的主要 抑制因子。当调节反应器内p 卜7 时，游离氨浓度维持在3 0 , - - 6 0 m g l ，产气量稳定在 1 0 0 0 1 5 0 0 m l 。试验结果表明，游离氨的抑制作用是可恢复的，符合反竞争抑制模型。 ( 3 ) 对厌氧s b r 出水做分子量切割，结果表明：厌氧处理出水中的污染物分子量有变 大的趋势。渗滤液原液小于1 0 0 0 0 d a 分子量的范围内c o d 值由7 7 7 1 下降到 6 9 9 6 - 7 2 4 4 ；t o c 由原液的8 6 9 0 下降到7 0 0 0 7 8 5 2 。由此可知，厌氧生物处理 过程主要去除小分子量污染物。 ( 4 ) a b r 处理垃圾渗滤液时，原水c o d 为6 5 0 0m g l ，去除率为8 2 ；当渗滤液浓 度增加到9 0 0 0 m g l 时，去除率为6 9 。 关键词：垃圾渗滤液；厌氧s b r ；厌氧折流板反应器；分子量分布 s t u d y o nt h ec h a r a c t e r i s t i c so f m u n i c i p a l l a n d f i l ll e a c h a t e u s i n g a n a e r o b i ct r e a t m e n t p r o c e s s s p e c i a l t y ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g n a m e ： y a n gx i a o m i n g t u t o r ：p r o f e s s o r w a n gb a o q u a n m u n i c i p a ll a n d f i l ll a n d f i l li sc o m f r o mo f t h e m u n i c i p a l s o l i dw a s t e s ( m s w ) t r e a t m e n t t h e l a n d f i l ll e a c h a t ei s v e r yh a r m f u lf o rt h ee n v i r o n m e n t ，t h e r e f o r e ，w em u s ts o l v et h i sp r o b l e m l a n d f i l ll e a c h a mi sa c o m p l e x w a s t e w a t e r 、v i 血c o n s i d e r a b l ev a r i a t i o n si nc o m p o s i t i o n ，a n dh i 曲 c o n c e n t r a t i o no fc o da n dn h 4 + - n t h ec o m p o s i t i o na n dc o n c e n t r a t i o no fc o n t a m i n a n t sa r e i n f l u e n c e db yt h et y p eo fw a s t e sd e p o s i t e d ，b yh y d r o g e o l o g i c a lf a c t o r sa n dm a i n l yb yt h ea g eo f t h el a n d f i l l t h i si n v e s t i g a t i o na i m st o s t u d yp h y s i c a l ，c h e m i c a l ，b i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i co f l a n d f i l ll e a c h a t ea n dc h a r a c t e r i s t i co f b i o l o g i c a lt r e a t m e n to fl a n d f i l ll e a c h a t e ，w h i c hw a s s a m p l e d f r o mj i a n g c u n g o us a n i t a r yl a n d f i l lo fx i a l lc i t y t h er e s u l t so fe x p e r i m e n tc a nb eu s e da s e v i d e n c ea n dr e f e r e n c et ow h e nc h o o s i n gm e t h o d sf o rt r e a t m e n to fj i a n g c u n g o u sl a n d f i l l l e a c h a t e t h e r ea r ef i v ee x p e r i m e n t sb e l o w ：s t u d yo uc h a r a c t e r i s t i c so fm o l e c u l a rw e i g h tf r a c t i o no f l a n d f i l l l e a c h a t e ；s t u d y o n b i o d e g r a d a b i l i t y o fl a n d f i l l l e a c h a t e ；s t u d y o nc h a r a c t e r i s t i co f a n a e r o b i cb i o l o g i ct r e a t m e n to fl a n d f i l ll e a c h a t e ；s t u d yo nc h a r a c t e r i s t i c so fm o l e c u l a rw e i g h t f r a c t i o no ft r e a t e dl a n d f i l ll e a c h a t e ；r e s e a r c ho nt h et r e a t m e n tc h a r a c t e r i s t i c so fl a n d f i l ll e a c h a t e b y a n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ( a b 鼬w e g o t t h ec o n c l u s i o n sb a s eo nt h e s ee x p e r i m e n t sa sf o l l o w s ： ( 1 ) t h er e s u l to f s t u d yo nc h a r a c t e r i s t i c so f m o l e c u l a rw e i g h tf r a c t i o no fl a n d f i l ll e a c h a t e s h o w e dt h ef r a c t i o n so fl a n d f i l ll e a c h a t ew e r ef o u n dt o b en a r r o w l ya tt h er a n g eo fl e s st h a n 1 0 0 0 0 d a , w h i c hw e r ea c c o u n t e df o ra b o u t8 6 9 0 o f t o t a lp o l l u t a n t s ( 2 ) w h e na n a e r o b i cs b rt r e a t e dl a n d f i l ll e a c h a t e t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o n o ff r e ea m m o n i ai st h em a i ni n h a b i m t i o nf a c t o ro fa n a e r o b i ct r e a t m e n t 、m np hv a l u ei nt h e r e a c t o rw a s a d j u s t e dt o7 ，t h ec o n c e n t r a t i o n o ff r e ea m m o n i ai nr e a c t o ri sl e s st h a n4 0 m g l ，a n d t h eq u a n t i t yo f g a sp r o d u c t i o nk e ：p t i n l 0 0 0 - 1 5 0 0 m 1 t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ei n h a b i t i o no f f r e ea m m o n i ai sr e c o v e r a b l e 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 ( 3 ) t h e m o l e c u l a r w e i g h t f r a c t i o no f e f f l u e n c e o f a ，ba n a e r o b i cs b r r e a c t o r ss h o w e d t h a t t h em o l e c u l a rw e i g h to f p o l l u t a n t sw o u l di n c r e a s ea f t e rt h ea n a e m b i ct r e a t m e n t a tt h er a n g eo f l e s st h a n 1 0 ，0 0 0 d a , t h ec o do f1 e a c h a t ed e s c e n t e df r o m7 7 7 1 b e f o r et h ei n f l o wt o 6 9 9 6 彳2 4 4 a f t e rt h ee f f l u e n c e ；a n dt o cd e s c e n t e df r o m8 6 9 0 b e f o r et h ei n f l o wt o 7 0 0 0 7 8 5 2 a f t e rt h ee f f i u c n c e a n a e r o b i cs b r m a i n l y r e m o v e ds m a l lm o l e c u l a r ( 4 ) w h e nt h el a n d f i l ll e a c h a t ew a st r e a t e db y u s i n ga b r ，c o d o fi n f l o ww a s6 5 0 0 m g l ， r e m o v a le f f i c i e n c yw a s8 2 ：a st h ec o n c e n t r a t i o no fl a n d f i l ll e a c h a t ei n c r e a s e dt o9 0 0 0m l ， r e m o v a le f f i c i e n c yw a s6 9 k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ；a n a e r o b i cs b r ；a n a e r o b i c b a f f l e dr e a c t o r ( a b r l m o l e c u l a rw e i g h t f r a c t i o n ； 声明 y ， 6 1 6 6 8 互 本人郑重声明我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，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：， 弓1 、明日霸：j ”。争，s j 7 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、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、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名：杨1 门q导师签名：溉 日期：护纵 注：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 第一章绪论 1 1 垃圾渗滤液的产生 随着工业的不断发展，国民经济飞速提高，城市化进程不断加快，城市人e l 急剧增加， 城市垃圾总量也随之以每年1 0 左右的速率增加，且种类亦日趋繁多。 生活垃圾产生恶嗅、孳生蚊蝇、传染疾病，许多垃圾如不妥善处理，会对周围的土壤、 大气、水源等环境造成严重污染，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。垃圾处理的方法有很多，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；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。 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简单表示： 有机物塑要旦h 2 0 + c o2 + n h 3 + n o2 一十s o 。2 一+ p o p + u 2 有机物垦堕：0 + c o ：+ n h ，+ c h 。+ hz s + 低分子有机物 垃圾降解后生成的无机物以及垃圾中的可溶污染物，大量进入垃圾渗滤中，这就使得 渗滤液中污染物含量极高。产生垃圾渗滤液的同时，垃圾中的病原微生物也会在雨水的淋 溶作用下会进入垃圾渗滤液：垃圾降解产生的c 0 2 溶于垃圾渗滤液以后使垃圾渗滤液偏酸 性环境，这种酸性环境使得垃圾中不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物等无机物发生 溶解，继而使垃圾渗滤液中含有种类繁多且含量超标的重金属类物质。垃圾渗滤液的无控 制排放会导致填埋场附近的地表水和地下水的严重污染，含有高浓度有机污染物和还原态 金属的渗滤液进入地表水体后，将大量消耗水中的氧气，最终导致水体需氧生物的死亡， 使水质恶化，造成严重的环境污染。地下水一旦被垃圾渗滤液污染，将在以后很长时间内 不能作为饮用水源。此外，渗液中的重金属污染也是一个严重而又难以有效解决的问题。 所以，为保护环境，对垃圾渗滤液的处理是必不可少的，同时它也是垃圾填埋场正常运行 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 的必不可少的条件之一。 1 2 垃圾渗滤液的主要性质 垃圾渗滤液的污染物含量的典型值见表1 1 让3 ： 表1 一i垃圾渗滤液的污染物含量的典型值 类别变化范围类别变化范围 颜色黄黑灰色 s 0 4 2 ( m g 1 ) 9 7 3 6 嗅恶臭 c i 一1 ( m g 1 ) 1 8 9 3 2 6 2 总残渣( m g ，i ) 2 3 6 5 3 5 7 0 3 a s ( m g 1 ) o 1 t 0 5 电导率( u s c 牌- 1 )1 0 1 0 0 0 0 c d ( m g 1 ) 0 0 ，1 3 氧化还原电位( m v )3 2 0 - - 8 0 p b ( m g 1 ) 0 0 6 9 1 5 3 p h 5 5 8 5 c u ( m g 1 ) 0 1 1 4 3 c o d c r ( m g n 1 8 9 5 4 4 1 2 z n ( m g 1 ) o 2 3 4 8 b o d s ( m 1 ) 11 6 1 9 0 0 0 f 吖m u d 6 9 2 6 6 8 0 有机酸( m g 1 ) 4 6 2 4 6 0 0 0 h g ( m g 1 ) o 0 0 3 2 t p ( m g 1 ) o 8 6 7 1 9 c r ( m g 1 ) o 0 l 2 6 l n h 4 + - n ( m g a ) 2 0 7 4 0 0 m n ( m g 1 ) 0 4 7 3 8 5 n 0 2 - - n ( m e d 0 0 ，5 9 1 9 2 6 由上面表中可知： ( 1 ) 垃圾渗滤液水质复杂，含有多种有毒有害的无机物和有机物。其中有机污染物多 达7 7 种( 其中促癌物、辅致癌物5 种) ，其中还含有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族 化合物、氯化芳香族化合物，磷酸酯，酚类化合物和苯胺类化合物等。 ( 2 ) 垃圾渗滤液中c o d e r 、b o d 5 浓度最高值可达数千至几万，和城市污水相比，浓度 高得多。一般而言，c o d e r 、b o d 5 、b o d 5 c o d e r 随填埋场的“年龄”增长而降低，碱度 含量则升高。 ( 3 ) 垃圾渗滤液中含有1 0 多种金属离子，其中铁的浓度可高达2 0 5 0m e ：，铅的浓度可 高达1 2 3m g l ，锌的浓度可高达1 3 0m e n ，钙的浓度甚至可达4 2 0 0m g 1 。这些金属离子会对 生物处理过程产生严重的抑制作用。 ( 4 ) 氨氮含量极高，且随填埋场的“年龄”增长而增加，最高可达几千甚至几万，严 重地抑制和降低了微生物的活性。 ( 5 ) 营养元素比例失调。由于氨氮含量高，c n 的比值常出现失调情况；且p 元素缺乏， 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 一般b o d s t p 3 0 0 ，比值与微生物生长所需的碳磷比( 1 0 0 ：1 ) 相比甚远。以上因素给生物 处理带来了一定的难度。 垃圾渗滤液的主要污染指标有：c o d 、b o d 、氨氮和重金属离子。由表1 1 可知，以上 所有污染指标的值均很高，这严熏地制约了微生物对其的生化处理：高浓度有机物经过厌 氧水解产生挥发性脂肪酸，可能导致反应器内p h 直下降到4 5 以下，使微生物的酶体系失 活，活性丧失。高浓度氨氮，尤其是游离氨对微生物有抑制性，常规的微生物对游离氨的 5 0 i c 值为5 0 1 5 0 m g l 左右。高浓度的重金属离子可以使微生物酶失去活性，使微生物的 代谢活性下降甚至完全消失。 垃圾渗滤液中的有机污染物浓度极高，其中含有大量易生物降解的挥发性有机酸 ( v f a ) 、可生物降解的中等分子量有机物如灰黄酸类物质及生物难降解的有机物以及大量 的无机重金属离子、n h ：n 等口 。垃圾渗滤液主要来自以下三个方面：( 1 ) 填埋场内的自然 降雨和径流；( 2 ) 垃圾自身原有的含水；( 3 ) 在垃圾卫生填埋后由于微生物的厌氧分解作用而 产生的水。由于垃圾填埋场是一个敞开的作业系统，所以，填埋场内的自然降水为垃圾渗 滤液来源的主要部分。因而垃圾渗滤液的水量波动很大。同时，受垃圾组成、地理条件、 气象条件及垃圾填埋期等多种因素的影响垃圾渗滤液的水质波动也很大：如c o d 。，值在数千 至数万m g ，l 范围内波动、n i - h + - n 在数十至数千m e j l 范围内波动。垃圾渗滤液不仅水质水量 波动很大，其持续时间也特别长。垃圾中有机物不断地降解，也会不断地产生渗滤液，况 且垃圾中有机物降解极其缓慢，产生渗滤液的时间持久，一般是2 0 3 0 年。所以垃圾渗滤 液是污水处理的难题之一。 1 3 影晌垃圾渗滤液水质的因素 垃圾中有机物降解生成的低分子物质、垃圾中可溶物以及溶于水中的金属离子形成渗 滤液。显然渗滤液水质与垃圾降解的速度、垃圾成分以及降雨渗透量有关。垃圾降解速度 主要受温度控制，一年四季气温不断变化而影响填埋场内垃圾降解反应温度，从而使渗滤 液水质不断变化。另外，降雨时渗入的雨水淋洗和溶解滞留在垃圾层中的污染物使得渗滤 液污染物的浓度增高；同时，降雨时渗滤液水量猛增，从而使渗滤液在填埋场内的滞留时 间缩短，其渗滤液中污染物在填埋场内的降解量减少而致使污染物浓度变大。但是，若降 雨时渗滤液水量增加过猛，污染物浓度又会降低，故垃圾渗滤液的水质波动很大。 影响垃圾渗滤液水质的因素还有很多”1 ，具体如下： ( 1 ) 垃圾成分。垃圾填埋场渗滤液水质受垃圾成分影响很大，渗滤液中c o d c r 、b o d s 主要由厨余中有机物产生的，垃圾中厨余含量高低直接影响渗滤液c o d e r 、b o d s 浓度的 高低，而厨余含量的高低与城市居民生活水平有关，居民生活水平越高，垃圾中厨余含量 就越高；另外炉灰、脏土等对渗滤液中有机物的吸附、过滤作用，因此垃圾中炉灰、脏土 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 的含量也会影响渗滤液有机物浓度。由于生活水平、生活习惯以及环保意识的不同，各城 市的垃圾组成相差较大，导致填埋场渗滤液t 9 c o d e r 、b o d 5 从数千m g l 至数z f m g l 之间变 化。 ( 2 ) 填埋场所处的不同填埋时间。渗滤液水质不仅与垃圾组成有关，而且随填埋时间 及各阶段填埋场内垃圾分解而有很大变化。每个填埋场需经五个填埋阶段：( a ) 调整阶段。 垃圾填埋场初期或垃圾填埋作业进行中，水分逐渐积累且尚有氧气存在，厌氧发酵作用及 微生物作用缓慢，本阶段渗滤液水量较少。( b ) 酸形成阶段。由于垃圾及渗滤液的兼性和 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 合物经氨化和磷酸赫化，同时一些金属( f e 、m n ) 也会与有机物发生络和作用，致使渗滤 液呈深褐色，在此期间所产生的渗滤液c o d 提高，b o d 5 c o d 为0 4 o 6 ，可生化性好，而且 颜色也相当深，是属于初期渗滤液。( c ) 甲烷形成阶段。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转化为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 。、h 2 c 0 3 等不同形态的碳酸化合物，p h 值则由于重碳酸盐的缓冲系统而维持在6 8 ，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 - - 一4 0 0 m v 之间，由于有机酸的急 速分解，b o d 5 c o d 也降为0 1 t 0 叭左右，渗滤液的可生化性变差，此时渗滤液为后期渗滤 液。( d ) 成熟期。此时垃圾渗滤液中可利用的有机成分已大量减少，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和重金属离子发生络和作用，所以渗 滤液的颜色还是很深，而水中o r p 增加，氧气及氯化物也随之增加，自然环境状况逐渐恢 复。 因此在垃圾填埋稳定过程中存在两种主要作用，一是固体垃圾中有机物分解，形成可 溶性或可挥发性的产物，进入渗滤液或大气，而最终离开填埋场：另一作用是稳定的腐殖 质的合成，这些腐殖质有可能留在垃圾中，也可能进入渗滤液。这两种作用的综合结果是 使渗滤液中高分子有机物增加。 但是，用填埋场处理生活垃圾，实际上是一个垃圾填充、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。 垃圾渗滤液通常可根据填埋场的“年龄”分为两大类：一类是“年轻”的渗滤液，其 填埋时间在5 年以下。所产生的渗滤液水质特点是p h 值较低，c o d 和b o d s 浓度较高，且 b o d 5 c o d 的比值较高，同时各类重金属离子的浓度也较高；另一类是“年老”的渗滤液， 其填埋时间在5 年以上。所产生的渗滤液的主要水质特点；t 毛p h 值接近中性，c o d 和b o d 5 浓 度较低，而n h 一+ - n 浓度较高，重金属离子浓度则开始下降。 ( 3 ) 填埋工艺的不同。填埋工艺不同对渗滤液出水水质也有影响，假如填埋场外设有 4 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 截洪沟排除场外地表径流，场底铺设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， 地表径流为截流或截流效果不佳，这些情况都会使渗滤液浓度降低。 ( 4 ) 填埋方式的不同。大部分垃圾填埋场为山谷型填埋场，填埋场一般要使用几十年 不等，也有的填埋场因地形的影响，一般一个填埋区只能填埋几年。使用时间的不同，渗 滤液中的污染物降解的时间也有所不同，继而渗滤液的水质也有所不同。 1 4 垃圾渗滤液的处理方案及方法简述 1 4 1垃圾渗滤液与城市污水合并处理 渗滤液与城市污水合并处理是目前国内常用的处理方案之一，由于垃圾渗滤液水质成 分复杂，水质水量波动大，在采用此方案时，应根据渗滤液的水质状况合理控制渗滤液和 污水比例，以保证污水处理系统的稳定运行。 沈耀良等人采用“厌氧一好氧”工艺对苏州七子山城市垃圾填埋物的渗滤液进行了处 理试验研究，结果表明：原渗滤液c o d c ，浓度为3 7 0 0 - - 4 5 0 0 m g l ，采用“厌氧一好氧”工艺 处理渗滤液和城市污水混合比为4 ：6 , - , 5 ：5 时，系统运行稳定，处理出水的c o d c ，和b o d 5 浓度 可低于2 0 0 m g l ，总去除率分别达8 8 9 和9 6 8 。当渗滤液c o d c r 浓度为6 5 0 0 8 8 8 5 m g l 时， 宜将混合比控制在2 ：8 1 内t 5 1 。 采用渗滤液与城市污水合并处理方案，处理费用低廉，但考虑到污水混合比例问题， 渗滤液处理量不大，且受到填埋场附近有无污水厂的条件限制，因此其应用未能得到广泛 的推广。 1 4 2 垃圾渗滤液单独处理 渗滤液单独处理可根据其水质、水量设计、选择运行工艺，处理量大且不受与城市污 水混合配比的限制，运行参数易于获得和控制，属于国内外广泛采用的方案。渗滤液处理 方法包括物理化学方法、生物处理方法以及物化一生物结合的方法。 1 4 2 1 物理化学方法 物理化学方法主要有活性炭吸附、化学沉淀，密度分离、化学氧化、化学还原、离子 交换、膜分析、气提、湿式氧化等多种方法，和生物处理相比，物化处理不受水质水量变 化的影响，出水水质比较稳定，对难以生物降解的垃圾渗滤液有较好的处理效果。物化方 法处理成本虽然较高，但对于垃圾渗滤液某些污染物的处理是有必要的，且物化方法一般 用于渗滤液的深度处理。 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 1 4 2 2 生物处理法 生物处理一般分为好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧一好氧相结合处理。许多学者 认为对c o d 浓度在5 0 0 0 0 m g l 上的高浓度垃圾渗滤液建议采用厌氧方法进行前段处理， 然后采用好氧或其他后续处理方法；对c o d 浓度在5 0 0 0 m g l 以下的垃圾渗滤液建议采用好 氧生物处理方法；c o d 在5 0 0 0 5 0 0 0 0 m g l 之间的垃圾渗滤液可以根据实际情况选择好氧或 厌氧处理【j | 。 1 4 2 2 1厌氧生物处理 厌氧生物处理的运用已有近百年的时间，但直到近二十年来，随着微生物学、生物化 学等学科发展和工程实践的积累才不断开发出新的厌氧处理工艺，它克服了传统的水力停 留时间长，有机负荷低等特点，使之在理论和实践上有了很大进步，在处理高浓度( b o d 5 ；， 2 0 0 0 r a g l ) 有机废水方面取得了良好的效果【6 】。厌氧处理有许多优点，最重要的是能耗 少，操作简单，因此投资及运行费用低廉，而且产生剩余污泥量少，所需营养物质也少。 厌氧生物处理工艺主要有上流式厌氧污泥床、厌氧淹没式生物滤池、混合反应器、厌 氧塘、厌氧接触法、分段厌氧消化、厌氧s b r 和新型厌氧折流板反应器( a b r ) 。 1 4 2 2 1 1 上流式厌氧污泥床( u a s b ) 反应器 h a n n a 和b i i - g i t t e 公布了在上流式厌氧污泥床( u a s b ) 反应器中，负荷率为 o 3 6 k g n o ，_ _ n m l d 秉1 6 6 k g c o d m 3 d 条件下，有超过9 9 1 均硝酸辛 1 c o d 被去除j 。 k e t t u n e n 等人使用试验规模的u a s b 和混合式反应器对城市垃圾渗滤液在低温条件下 的厌氧处理进行了研究。结果表明：中强度城市垃圾渗滤液在温度低至l l 时也可进行厌 氧处理。1 1 时，两反应器均可实现大于6 0 的c o d 的去除，2 4 c 时，1 0 小时的h r t ， 1 0 k g c o d m 3 d 的o l r 条件下可实现高达7 5 的c 0 d 的去谢”。 1 4 2 2 1 _ 2 厌氧序批式反应器( a s b r ) h t i m u r 等人用试验规模的厌氧序批式反应器( a s b r ) 对渗滤液进行处理。a s b r 能 在同一容器内实现固体的截留和有机物的去除，且没有必要对其投加混凝剂。 研究结果表明：容量负荷为o 4 9 4 9 c o d 1 d 时，c o d - 去除率在6 4 - 8 5 的范围内，被去 除的c o d 有8 3 转化为甲烷，假设剩余1 7 转化为生物体则计算的生物体产量为 0 1 2 9 v s s g c o d 。，试验测得的污泥产量和内源呼吸常数分别为o 1g v s s g c o d r 一和 o o l d 。反应器中每克v s s n 将1 0 6 9 的日最高c o d 转化为甲烷，数据显示：a s b r 用于处理 垃圾渗滤液是可行的州。 1 4 2 2 1 _ 3 复合式厌氧反应器 李军等人采用复合式厌氧反映器和o 淹没式生物膜曝气池及碱化吹脱塔技术对深圳 下坪垃圾卫生填埋场渗滤液进行处理，复合式厌氧反应器水力停留时间为2 o d ，容积负荷 为9 5 k g c o d m 3 d 。水温为3 4 c 时，其对c o d 的去除效率为8 3 3 ，b o d s - 去- 除率为8 8 4 u 。 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 1 4 2 2 1 4 上流式厌氧过滤器 徐竺等人采用上流式厌氧过滤器对垃圾渗滤液进行处理，并对厌氧消化影响因素进行 研究。试验采用高9 0 e m ，直径1 6 0 m m 的p v c 管作反应器，出水口距底部8 6 c m ，反应器内采 用软填料。 结果表明：上流式厌氧过滤器处理垃圾渗滤液的效果良好，在中温( 3 5 - 4 06 c ) 消化时 高浓度( 3 0 0 0 8 0 0 0 m g 1 ) 进水c o d 的去除率高达9 5 左右，常温消化的c o d 去除率也可达 9 0 左右，反应器的容积负荷可达5k g c o d m 3 d 1 以上，上流式厌氧过滤器启动期短，耐冲 击性好【“j 。 1 4 2 2 1 5 厌氧折流板反应器( a b r ) 沈耀良等人采用厌氧折流板反应器( a b r ) 处理垃圾渗滤液混合废水，对反应过程的 水解酸化作用及污泥特性进行了研究。 结果表明：a b r 可有效的改善混合废水的可生化性。进水b o d 5 c o d 为0 2 0 f 3 时，出 水b o d 5 c o d 可提高n o 轧0 6 ，容积负荷达4 7 1k g c o d m 3 d l i v ，形成沉降性能良好，粒径 为1 - 5 m m 的棒状颗粒污泥，各隔室中的污泥浓度为2 0 3 8 9 1 ，混合废水经a b r 预处理大大 促进了废水进一步好氧处理运行的稳定性i l “。 1 4 2 2 2 好氧生物处理 好氧处理可有效的降低b o d 5 、c o d 和氨氮，还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金 属。好氧法中又蛆延时曝气法用的最多，还有曝气稳定塘和生物转盘【i ”。 好氧处理工艺包括：活性污泥法、序批式反应器( s b r ) 、循环式活性污泥法( c a s s ) 、 氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘、滴滤池等。 1 4 2 2 2 1 活性污泥法 美国和德国的几个活性污泥法处理场的运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥 的有机负荷，活性污泥法可以获得另人满意的垃圾渗滤液处理效果【l 4 1 。 t a i n a 等人用好氧活性污泥法对渗滤液进行处理，试验采用无载体活性污泥反应器和有 载体活性污泥反应器作对比研究。载体为中空塑料滚筒，用来使消化池中生物体浓度和污 泥量增加。 试验表明：1 0 。c ，n h 3 - n 负荷为0 2 7 9 时两反应器均实现完全硝化作用；7 。c ，负荷为 0 2 3 9 n h 3 - n g m l v s s d 时两反应器负荷均过载，氨盐去除率仅为9 3 1 5 c ，负荷0 0 1 0 时， 有载体活性污泥反应器实现完全硝化作用，但无载体反应器消化率仅为6 1 ，好氧处理产 生的出水c o d 为1 5 0 , - - 5 0 0 m g l ，b o d 7 低于7 0 0 m g l ，n h a - n 浓度- j , 于1 3 m g l 。结果表明：有 载体反应器在低温和变化负荷率的条件下效果相当显著1 2 j 。 k e t t u u e n 等人也对垃圾渗滤液的好氧后处理进行了研究，结果表明，2 4 c 条件下，通过 使用活性污泥法，好氧处理去除了厌氧处理后剩余c o d 的4 5 - 7 5 ，且生成了b o d 7 少于 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 2 2 m g 1 和c o d 少于3 8 0 m g 1 的出水【”。 l - 4 2 2 2 2 序批式反应器( s b r ) 王小虎等人利用s b r 法对城市垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液进行处理，渗滤液在s b r 法 处理前进行吹脱处理，经试验后渗滤液c o d 值大大降低，去除率在9 0 以上，氨氮出水低 于国家废水综合排放二级标准【1 5 l 。 谢可蓉等利用s b r 法作为二级生物处理对垃圾渗滤液进行治理，结果表明：s b r 法对 垃圾渗滤液中的c o d c ，、b o d 5 及氨氮的去除率分别可达到8 5 9 5 、9 0 - 9 5 、6 5 8 0 ，从 而大大降低了垃圾渗滤液治理工艺中后续阶段的负荷【1 6 1 。 1 4 2 2 2 - 3循环式活性污泥法( c a s s ) 孙召强等采用c a s s i 艺处理垃圾渗滤液。c a s s i 艺是在序批式活性污泥法基础发展 起来的，c a s s 池进水经稀释后浓度降低，有机污染物的浓度梯度小，因此有利于提高生物 处理的效果。处理工艺流程如下： 渗滤液卜调节池卜c a s s 池中间水池卜过滤器卜排放 污泥贮存池- 发酵车间 本设计c a s s 运行周期合理，能够有效的去除有机物并且没有产生污泥膨胀。c 0 d 、 b o d 、n h 4 - n 的去除率分别达到8 4 9 1 、9 8 8 3 、9 0 9 6 【1 “。 1 4 - 2 2 2 4 好氧生物转盘 德国m e c h e r i n i c h 垃圾渗滤液生物预处理硝化阶段采用好氧生物转盘，有高达9 0 的无 机氮去除。氨盐去除了，但仅有少数硝酸盐产生，甚至当生物膜机制相同以破坏可能的厌 氧微区，且没有任何有机基质加入时，也可观测到氮的去除，据此，c h r i s t i n e 和s a b i n e k u n s t 推断，该好氧硝化反硝化作用可能时由大量自养微生物完成的 1 8 1 。 1 4 2 2 - 3 厌氧一好氧生物处理 虽然实践己经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性，但单独采用厌氧法处 理渗滤液也很少见，对高浓度的垃圾渗滤液，采用厌氧好氧处理工艺既经济合理，处理 效率又高，c o d 和b o d 的去除率分别达8 6 8 和9 7 _ 2 。 1 4 2 2 3 1 上流式厌氧生物滤膜一活性污泥反应器 j e o n g h o o n i m 等人采用厌氧一好氧处理系统处理垃圾渗滤液，在厌氧反应器中实 现了有机物和氮的同时去除，试验系统包括一套上流式厌氧生物滤膜、一套好的活性污泥 反应器和一澄清池，为得到足够量的微生物浓度以提高反应器中去除率的最大值，厌氧反 应器的7 0 均用惰性介质填充，好氧反应器分成四部分，以提供较好的混合效果。 研究表明：厌氧反应器内有机物的最大去除率为1 5 2 k g c o d m s d ，去除效率为8 0 ， 西安建筑科技大学工程硕士学位论文 负荷为1 1 k g n 0 3 n m 3o d 时，最高脱氮率高于9 9 1 1 9 1 。 1 4 2 2 3 _ 2 序批式厌氧一好氧工艺 k e t t u n e n 等人采用序批式厌氧一好氧工艺，对城市垃圾渗滤液进行处理，研究表明，该 工艺可去除渗滤液中8 0 9 0 的c o d ，同时产生少于2 2 m g l 的b o d 7 和少于3 8 0 m l 的c o d 出 水，高达8 0 的铵化物和4 0 的总氮的去除在好氧后处理中被实现【2 0 】。 1 4 2 2 3 t 3 四阶段- - b a r d e n p h o 工艺 i l i e s 和m a v i n i c 使用四阶段- - b a r d e n p h o i 艺，即缺氧一好氧一缺氧一好氧在低温条 件下对高氨渗滤液进行处理，整个研究中有两套平行系统同时进行，各系统均有2 0 天的好 氧固体停留时间和大约3 ：1 的回流活性污泥。在整个试验期，其中一系统内循环率为4 ：1 ，另 一系统为3 ：l ，甲醇为反硝化的碳源，当操作温度由2 0 * ( 2 降至1 7 。c 时，两系统中反硝化均立 即下降1 5 ，而对硝化作用没有明显影响，继续下降至1 4 c 并最终降为1 0 ，1 0 。c 时两系 统硝化、反硝化均明显受抑，操作参数的改变例如氨和甲醇负荷减少，温度增加，在合理 的时间限制内不会使系统性能恢复。 结果表明：四阶段一b a r d e n p h o 处理对高氨渗滤液是一可行工艺，且温度下降会对其产 生不利影响，其对高氨渗滤液处理的其它参数还需进一步研究【2 l j 。 1 4 2 r 2 3 4 厌氧好氧生物流化床耦合工艺 李平等人采用厌氧好氧生物流化床耦合工艺处理垃圾渗滤液。探索了厌氧好氧的耦合 及各种工艺操作条件对渗滤液生物降解效率的影响，并对其影响机理进行了初步探讨。 结果表明：经过高效厌氧流化床处理，垃圾渗滤液可生化性可提高4 9 1 ，c o d n h 4 + - n 比值宜控制在7 6 左右，当进水c o d c r 及n h 4 + - n 浓度分别为5 0 0 0 m g l 、2 8 0 m g l 左右时，系统 出水主要指标达到g b l 6 8 8 9 。1 9 9 7 一级排放标准畔j 。 1 4 2 2 4 物化一生物组合工艺 1 4 2 2 4 1 混凝一s b r 系统 李亚峰等人对混凝一s b r 工艺处理生活渗滤液进行了研究，确定了混凝剂的种类，用 量以及p h 值，生化时间等技术参数。处理工艺流程如下： 垃圾渗滤液一化学混凝一沉淀一s b r 一生化处理一出水 研究结果表明：采用聚合氯化铁混凝一s b r 生化处理工艺能够使垃圾渗滤液的c o d c ， 值从5 0 0 0 1 4 0 0 0 m g 1 降懈u 2 0 0 m g 1 ，b o d 5 值从1 8 0 0 5 6 0 0 m g 1 降低到1 0 0 m 龃以下，n h 3 一 n 值从4 7 3 7 4 m g i 降低至1 5 m 酣以下l 驯。 1 4 2 2 4 2 电催化一电生物炭接触氧化床系统 陈卫国等人采用电解催化( e c s ) 组合电生物炭接触氧化床( e b a c o r ) 来处理垃圾 渗滤液，结果表明e c s e b a c o r 法诸多影响因素中，对处理