（环境工程专业论文）微生物群菌剂xm用于城市生活垃圾及渗滤液处理研究.pdf

哈尔滨丁业大学丁程硕士学位论文 摘要 目前为止，对城市生活垃圾的处置，比较经济的方法是卫生填埋，建造 垃圾填埋场。但是，该方法亦带来一个棘手的问题，因为垃圾和渗滤液中的有 机物很难在短时间内降解，渗滤液也会发出臭味，如果垃圾渗滤液处理不当， 将污染地下水和地表水，影响环境卫生，传播疾病等，将会给人们的生活带来很 多有害的影响。 本论文采用厌氧生物处理方法，对城市生活垃圾及渗滤液中有害物质的 处理进行了系统研究，通过大量的实验对不同菌种或者同菌种不同浓度、不 同厌氧条件下垃圾中的碳元素、氮元素和磷元素，以及垃圾渗滤液中c o d 、 b o d 5 、氨氮、臭味、温度、p n 值、s s 等的变化进行了研究，找出了对于降 解不同种类生活垃圾及渗滤液的适宜菌种和合适的浓度。 通过研究厌氧程度对x v l 菌处理生活垃圾和渗滤液效果的影响表明，当 有较好的厌氧条件( 溶解氧含量为0 5 m g l ) 时，x l v l 菌处理垃圾和渗滤液的效 果要好于厌氧条件差时的处理效果，这说明x m 菌适于在厌氧环境下对垃圾 进行降解。通过研究x i v l 菌浓度变化对处理生活垃圾和渗滤液效果的影响表 明，当菌剂的浓度为2 0 时，垃圾渗滤液的处理效果是最好的，c o d 去除 率可达到5 5 左右，b o d 5 去除率也能达到5 5 以上，s s 和氨氮的去除效果 也很好，去除率分别为5 0 和8 7 。另外，用x m 菌处理生活垃圾和渗滤液 还能对臭味有很好的去除作用。 通过比较x m 菌与e m 菌处理生活垃圾及渗滤液的效果得知，x m 菌处 理生活垃圾和渗滤液时，在有机物降解、c o d 、b o d 5 、s s 、以及氨氮的去 除方面要优于e m 菌的去除效果，只是在臭味去除方面x l v l 菌要略低于e m 菌，但是从处理成本的角度考虑，认为x i v i 菌在处理垃圾渗滤液方面是可 以替代e m 菌的。 关键词固体垃圾、垃圾渗滤液，厌氧生物处理，x v l 菌剂 a b s t r a c t c u r r e n t l y , t h ec o m p a r a t i v e l ye c o n o m i cm e t h o do f t r e a t i n gc i t yg a r b a g ei st o s e tu pd u m p g r o u n df o rs a n i t a r i l yf i l l b u tt h i sw a yb r i n g sa b o u tt h ec o r r e l a t i v e p r o b l e ms u c h a sp o l l u t i o no f g r o u n do rs u r f a c ew a t e r , i n f e c t i o no f e n v i r o n m e n t a l s a n i t a t i o na n ds p r e a d i n gd i s e a s ee t c i f t h eg a r b a g ef i l t r a t ew a sn o t a p p r o p r i a t e l y t r e a t e d n l co r g a n i cm a t e r i a l si ng a r b l ec o u l dn o td e c o m p o s ei ns h o r tt i m ea n d f i l t r a t ee m i t sb a ds m e l l a l lt h e s ew i l lm a k eh a r m f i l lh u r tt op e o p l e i nt h i st h e s i s ，t h es u i t a b l eg e r m g r o u p sa n dt h e i rc o n c e n t r a t i o n sf o r d e c o m p o s i t i o no f v a r i o u sf i l t r a t e sw e r ew o r k e do u tb yc o n t r a s t i n gs e v e r a li n d e x e s ( f o re x a m p l e ：r e m o v a lr a t eo fc o d ，b a ds m e l l ，p ha n ds se r e ) f o rg e r ma n dt h e i r c o n c e n t r a t i o ni na n a e r o b i cc o n d i t i o n r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee f f e c tf o rx i v lg e r mt ot h eg a r b a g el e a c h a t ei nf i n e a n a e r o b i cc o n d i t i o n ( d ow a s0 5 m e g l ) w a sb e t t e rt h a nt h a to f b a da n a e r o b i c c o n d i t i o n ( d ow a sm o r et h a n0 5 r a g l ) ，w h i c hs u g g e s t e dt h a tx mg e r mw a s s u i t a b l et od e g r a d ew a s t ei na n a e r o b i cc o n d i t i o n w h e nt h ec o n c e n t r a t i o no f x m g e r mw a s2 o ( v o l u m er a t i o ) ，t h ee f f e c to f t r e a t m e n to f g a r b a g el e a c h a t ew a s b e s l ，w h e r ec o dr e m o v a lr a t ec o u l dr e a c h5 5 ，b o d 5r e m o v a lr a t ec o u l da l s o r e a c h5 5 ，t h et r e a t m e n te f f e c t so fs sa n d n h 3 - nw e r ef i n e 蹈w e l l t h er e m o v a l r a t e sw e r e5 0 a n d8 7 ，r e s p e c t i v e l y o t h e r w i s e x mg e r mc o u l da l s od e g r a d e t h eb a ds m e l lo f g a r b a g el e a c h a t ew e l l t h er e s u l t so f e f f e c t so f x m g e r ma n de mg e r mf o rt r e a t i n gg a r b a g e l e a c h a t es u g g e s t e dt h a tt h ef o r m e rh a db e t t e re f f e c t so nt h er e m o v eo f c o d ， b o d s s sa n dn h 3 - nt h a nt h a to f t h el a t t e r h o w e v e r , e mg e r mh a db e t t e re f f e c t o f d e g r a d i n gb a ds m e l lt h a nt h a to f x mg e r m g e n e r a l l ys p e a k i n g x mg e r m c o u l dr e p l a c ee m g e r mi nt e r m so f t r e a t i n gg a r b a g el e a e h a t ew h e nt h ec o s tw a s t a k e ni n t oa c c o u n t o t h e r w i s e ，w h e ng a r b a g el e a c h a t ew a su s e d 嬲l i q u o rf e r t i l i z e ro ff l o w e ra n d g r a s sw h i c hw a sp m d u c e db yd e c o m p o s i t i o no f d o m e s t i cg a r b a g ew i t hx m g e r m t h ee x p e r i m e n t ss h o w nt h a tg a r b a g el e a c h a t eh a dt h ef u n c t i o n o f a c c e l e r a t i n g g r o w t ha n dc o l o ro f g r a s sa n df l o w e r , i ti n d i c a t e dt h a tg a r b a g el e a c h a t ec o u l db e u s e da sb i o l o g i c a ll i q u o rf e r t i l i z e k e y w o r d ss o l i dw a s t e ，g a r b a g el e a c h a t e ，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 t ，x m b a c t e r i a lr e a g e n t 一1 i i 1 1引言 第1 章绪论 随着城市经济的飞速发展和城市化进程的加快，人民生活水平不断提 高。与此同时，城市生活垃圾的数量也日益增长，环境污染问题明显加剧， 垃圾的处置已经成为一项迫在眉睫的任务。据统计，目前我国的垃圾历年堆 存量达6 0 亿吨，早在1 9 9 7 年，全国的垃圾年产量达1 4 亿吨，并以每年8 1 0 的速度增长。迄今为止，我国绝大多数的城市生活垃圾仍以露天堆放、填埋 为主，这样不仅占用了宝贵的土地资源，而且对环境造成了严重的二次污染。 目前为止，对城市生活垃圾的处置，比较经济的方法是卫生填埋、建造垃圾 填埋场。但是，该方法办带来一个棘手的问题，那就是如果垃圾渗滤液处理不 当，将污染地下水和地表水，影响环境卫生，传播疾病等，会给人们的生活带来 很多不良的影响。 据报道，德国某地距离填埋场4 k m 远的下游地表水水质出现恶化；垃圾 渗滤液对含水层的污染不仅仅在于表层，贯穿于达6 0 m 深的垂直截面；兰州 东盆地雁滩水源地因垃圾渗滤液污染而废弃，西盆地马滩水源地部分水井报 废；澳门与珠海市交界处的茂盛围因澳门垃圾渗滤液而污染，使河流鱼虾绝 迹、农田失收等【2 】。由此可见，垃圾填埋场设计和管理的一项主要内容就是 对垃圾渗滤液的控制和处理。垃圾渗滤液的处理是人类面临的一大世界性难 题，虽然各国开展研究的时间较长，但迄今为止尚未找到切实有效的处理工 艺。目前所采用的工艺大都沿用传统城市污水处理工艺( 或稍作改进) ，由于渗 滤液特殊的水质特征，采用常规的处理工艺往往难以得到理想的处理效果 1 3 1 。其中，垃圾渗滤液的处理方法花样繁多，最主要的是物理化学法和生物 处理法。 本研究主要采用生物( 厌氧) 法处理。生物法处理法分为好氧和厌氧两 种形式。好氧包括：曝气氧化塘、生物滤池、滴滤池、活性污泥法。厌氧包 括：上向流污泥床、厌氧固定化生物膜反应器( 或称厌氧淹没式生物滤池) 、 混合反应器、厌氧塘h 。 12垃圾渗滤液的组成及特点 1 2 1 垃圾渗滤液的来源 垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋的过程当中，由于发酵和雨水的淋 浴、冲刷，以及地表水和地下水的浸泡而滤出来的污水，它是垃圾填埋过程 中产生二次污染的主要原因之一。它将会造成水体、土壤、大气、生物等多 方面的污染，其中高浓度的c o d c ，和b o d 5 使地面水体缺氧，水质恶化；氮、 磷等营养物质则是水体富营养化的诱因，情况严重时还可能严重威胁到饮用 水和工农业用水水源”：如果缺乏必要的防渗措施而使垃圾渗滤液渗入地下 水富集区，则有可能使地下水丧失使用价值。 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、 填埋场顶部的地表径流和水分蒸发等1 6 j 。垃圾填埋场般不会建造在地下水 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 分的垃圾；所以降水是垃圾渗滤液的主要来源。垃圾填埋场顶部的地表径流 量的大小与垃圾的密实度、覆土材料、覆土厚度、表面的植被和排水条件有 关，在北方干旱地区，由顶部蒸发转移的水分是比较可观的，而在南方多雨 地区，这部分水分相对较小1 7 l 。 影响垃圾渗滤液产量的主要因素如表1 1 所示。 表1 - 1 影响垃圾渗滤液产量的主要因素嗍 主要因素子因素 降水降雨量、强度、频率、降雪的雪堆特点和场地条件等 地下水侵入 地下水的流向、鎏鎏易篡萎薹案羹工程地质情况； 地表径流和蒸发 嚣翥蒙鬈族要亍釜茎：磊錾茎：砉蓑予荽嵩薹嚣萋 垃圾成分初始水分含量、层的高度及均一性、压实度 1 2 2 垃圾渗滤液的特点 垃圾渗滤液具有许多不同于一般城市污水的特点：b o d s 和c o d 浓度高、 金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高，微生物营养元素比例失 调等。在渗滤液的处理方法中，将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方 法9 1 。但是填埋场通常远离城镇，因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定 的具体困难，往往不得不自己单独处理。其特点主要如下所述。 1 2 1 1水质复杂表1 2 和表1 3 分别列出了国外和国内的垃圾渗滤 液成分的典型数据。 表1 2 垃圾渗滤液的水质卅 表1 3 我国部分城市垃圾渗滤液的水质1 ( m g l ) 从表中可与看出，垃圾渗滤液中不仅含有耗氧有机污染物，还含有金属 和植物营养素。如果工业部门使用垃圾填埋场，渗滤液中还会有有毒有害有 机污染物，由此可见其水质的复杂性。 1 2 2 2c o d c ，和b o d 5 的浓度高垃圾渗滤液中的c o d c ，最高达到 8 0 0 0 0 m g l ，b o d 5 最高达到3 8 0 0 0 m u l 。和城市污水相比，浓度相当高。 1 2 2 3金属含量较高垃圾渗滤液中含有l o 多种金属离子，其中铁的浓 度可达2 0 5 0 m g l ，铅的浓度可达到1 2 3 m e f l ，锌的浓度可达1 3 0 m g l ，钙的 浓度甚至达到4 3 0 0 m g l 。 1 2 2 4水质水量变化大垃圾渗滤液水质水量变化很大，影响垃圾渗滤 液水质水量的因素主要是垃圾的性质，填埋场的土质，气象( 降雨和降雪等) 和水文条件，以及填埋场的厂龄等i l ”。 1 2 2 5垃圾渗滤液中氨氮的含量较高垃圾渗滤液中的氨氮浓度，随着 时龄的增加，氨氮浓度也相应增加，最高可达到1 7 0 0 m g l 。 1 2 2 6垃圾渗滤液中的微生物的营养元素比例失调一般来说，对于生 物处理，垃圾渗滤液中的磷元素总是缺乏的，例如在北美的几个垃圾填埋场， 垃圾渗滤液中的b o d 5 t p 都大于3 0 0 ，此值与微生物生长所需要的碳磷比 ( 1 0 0 ：1 ) 相比甚远。 在不同厂龄的垃圾渗滤液中，碳，氮这两种元素的比例有较大的差异， 会出现比例失调的现象【l “。 1 2 2 7 色度与p h 值一般垃圾渗滤液的颜色为黄褐色，p h 值为3 7 8 5 ， 气味为恶臭。 1 2 2 8垃圾渗滤液的化学特性渗滤液中某些主要成份的浓度范围见表 l - 4 ，其中n d 表示未检出值。 表l 一4 渗滤液中各种物质的浓度范围 成份浓度范围( m g l ) 总碱度 a l a s b o d e b c d c a c l 总c r c o d c ， o _ 2 0 8 5 0 0 5 - 4 1 8 n d _ 4 0 9 5 4 6 1 0 o 4 2 7 0 n d 1 1 6 5 0 7 2 0 0 5 - 4 3 5 0 n d 一2 2 5 0 _ 一8 9 5 2 0 1 2 3 垃圾渗滤液的危害 垃圾渗滤液是一种污染物成分复杂、危害性大、难降解的高浓度污水， 垃圾中的重金属在雨水的淋溶作用下，会溶解于渗滤液中，垃圾中的病原微生 物也可以进入渗滤液。它是由垃圾分解后产生的内源水与外来水份( 包括大气 降水、地表水、地下水入侵) 所形成的液体，其中含有大量的有机物、无机离 子、以及离子有机化合物i ”j 。假如渗滤液未经处理就直接外排，不仅直接 污染地表水，危害生物生态环境，还将严重威胁到地下水的安全。因为渗滤 液流经地表或渗入地下，所以会导致其对周围环境产生及其严重的污染。 另外，垃圾渗滤液中还散发着臭味，并且孳生蚊蝇。目前，凭人的嗅觉 可以感知的恶臭物质有4 0 0 0 多种，恶臭物质一般散发在大气中，有些随废水 和废渣进入水体，不仅会使水体发生恶臭，还会影响水生生物的生存。恶臭 作为环境的公害之一，影响着人们的生活质量，危害到人的健康i ”j 。因此， 恶臭的控制已成为急需解决的环境问题之一。如果能抑制垃圾渗滤液中产生 臭味的物质分解，可有效地解决臭气污染问题。 1 3目前国内外垃圾渗滤液处理的研究状况 近十几年来，国内外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和研 究，取得了一些成功经验，有的已用于工程实践。我国在垃圾渗滤液的处理 哈尔滨- 业大学工程硕士学位论文 研究方面起步较晚，起点较低，有不少失败的教训，但也获得了一些宝贵的 经验。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采取有针对性的处理工 艺。 纵观国内外垃圾渗滤液处理的现状，目前渗滤液的处理方案主要有场外 综合处理和场内单独处理两大类。主要处理工艺有生物处理法、物化法、土 地法以及上述方法的综合r * s n 7 1 。 1 3 1 生物法处理垃圾渗滤液 生物法是渗滤液处理中最常用的一种方法，由于其运行费用相对较低、 处理效率高，不会出现化学污泥等造成二次污染，因而被世界各国广泛采用。 具体的工艺形式有传统活性污泥法、稳定塘、生物转盘、厌氧固定膜生物反 应器等1 8 1 。 ( 1 ) 活性污泥法 美国和德国几个垃圾填埋场采用活性污泥法处理渗滤液，其实际运行结 果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷，可以获得令人满意的处 理效果。 ( 2 ) 稳定塘 国外早在8 0 年代就有成功运用稳定塘技术处理渗滤液的生产性处理 厂，英国在1 9 8 3 年建成的b y m p o s t 填埋场渗滤液处理厂，运用曝气氧化塘技 术处理渗滤液，该氧化塘的有效库容1 0 0 0 m 3 , 由高密度聚乙烯材料做防渗衬 底采用两台高效表面曝气机进行曝气，渗滤液最小水利停留时间为1 0 天。渗 滤处理量为0 - 1 5 0 m 3 d 该系统自1 9 8 3 年开始运行，渗滤液的c o d ，b o d 的最 大值分别达到了2 4 0 0 0 m g 1 和10 0 0 0 m 刚【1 9 】 上海市废弃物老港处置场，在三期工程扩建时期建成的以稳定塘和芦苇 湿地漫流系统相结合的渗滤液处理系统，设计规模为2 0 0 0 m 3 d ，实际运行流 量为1 5 0 0 m 3 d m ( 3 ) 生物转盘 生物转盘是所谓固定生长系统生物膜法中的一种，运用于常规的污水处 理中可有效地解决活性污泥法的污泥膨胀问题，并且由于膜上生物量大，生 物相丰富，既有表层的好氧微生物，又有内层的厌氧微生物，因而具有抗水 量、水质冲击负荷的优点，同时生物膜上还能生长世代时间较长的硝化菌等。 p i t e a 渗滤液处理厂即采用生物转盘处理垃圾渗滤液，设计规模5 0 0 m 3 d ， 6 设计转盘表面积3 0 0 0 m 2 ，平均设计负荷4 8 9 ( m 2 d ) 。该厂利用填埋场气体加 热使进入生物转盘的渗滤液，温度保持在2 0 左右，取得了良好的处理效果 【! 1 上面介绍的p i t e a 填埋场生物转盘是好氧生物反应器，英国b r it a n n a 填埋场则是运用厌氧固定膜生物反应器处理垃圾渗滤液，也取得了良好的处 理效果。 ( 4 ) 厌氧氧化处理 厌氧生物处理目前采用厌氧生物滤池，厌氧接触法，上流式厌氧污泥床 反应器及分段厌氧消化等，实践证明厌氧处理对高质量浓度有机废水的处理 是有效的，但单独采用厌氧生物处理渗滤液的情况很少见。北京市政设计院 1 9 8 8 年进行了这方面的研究，得出的结论是建议采用厌氧好氧法处理 工艺。 ( 5 ) 各种生物法比较 生物法中，好氧工艺的活性污泥法和生物转盘的处理效果最好，停留时 间较短( 6 - 2 4 h ) 运行经验丰富，但工程投资大、运行管理费用高；相对来说稳 定塘工艺比较简单，投资省，管理方便，但停留时间长( 1 0 3 0 d ) 占地面积大且 净化能力随季节变化较大【趋j 。厌氧处理工艺近年来发展很快，特别适合于高 浓度的有机废水，它的缺点是停留时间长，污染物的去除率相对较低，对温 度的变化比较敏感，但通过研究表明厌氧系统产生的气体可以满足系统的能 量需要，若将这部分能量加以合理利用，将能够保证厌氧工艺有稳定的处理 效果，还能降低处理费用。因而对于高浓度有机物的垃圾渗滤液，采用厌氧 和好氧工艺的组合处理，无论是对于提高处理效率，还是就降低运行费用都 是有意义的。 1 3 2 物化法 物化法过去只用在处理填埋时间较长的单元中排出的渗滤液，而今随着 渗滤液控制排放标准的日益严格，物化法也用来处理新鲜的渗滤液，且是渗 滤液后处理工艺中最常用的方法之一。物化法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、 膜分离和化学氧化法等 2 3 1 。由于物化法处理成本较高，不适于大量的渗滤液 的处理。 ( 1 ) 絮凝沉淀 实验证明，生物处理后的渗滤液进行絮凝沉淀时( 利用铁盐或铝盐作絮凝 剂1 ，即使在b o d 5 很低的情况下，c o d e r 的去除率仍可以达到5 0 反应过程 哈尔滨工业人学工程硕上学位论文 中最佳的p h 值对于铁盐和铝盐分别为4 5 4 8 和5 0 5 5 ，最小的加药量在 2 5 0 5 0 0 9 m 3 1 2 4 1 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，含盐量高；氨氮的去除率较低等m j 。所以絮凝沉淀工艺即使有可观的处 理效率，在选用时还是要慎重考虑。 ( 2 ) 反渗透 反渗透经常用于渗滤液的后处理中，因其能够去除中等分子量的溶解性 有机物，国内早期利用醋酸纤维膜进行的试验表明，c o d c r 的去除率可以超 过8 0 ，虽然在运行过程中有膜污染的问题，但反渗透工艺作为后处理工艺 设在生物预处理后或物化法之后，负责去除低分子量的有机物、胶体和悬浮 物，可以提高处理效率和膜的使用寿命，根据e h r i g 在1 9 8 9 年的研究，一级反 渗透工艺可使c o d c r 和b o d 5 和有机卤代物的去除率达到8 0 ，但是氨氮和 氯离子的去除率要达到较高水平则至少需要二级反渗透工艺【2 6 】。 总之，反渗透工艺因其高效性、模块化和易于自动控制等优点，应用得 越来越多，但其用于渗滤液处理还存在以下问题：小分子量的物质的截留效 率还不尽人意( 例如氨、小分子的有机卤代物等) 。高浓度的有机物或无机可 沉降物容易造成膜污染或在膜表面结垢等问题。由于操作压力很高( 3 0 5 0 b ) 造成能耗很高。反渗透浓液的处理是最大的困难，将其回灌到填埋场中已经 不可取了，因为浓液的污染物浓度很高，是非常危险的废物。目前多采用蒸 发和干燥的方法，但费用很高四j 。 在英国垃圾渗滤液处理厂使用r o c h e m s 专利圆盘管反渗透系统对初级 渗滤液处理，这种处理技术是由南亨伯塞德郡稳特顿填埋场所设计和生产的 r o c h e m s 离析膜系统。r o c h e m s 离析膜系统能够去除重金属、s s 、氨氮、 有害难降解的有机物，处理后的水质满足严格的排放标准f 2 8 l 。 ( 3 ) 活性炭吸附 活性炭吸附工艺适用于处理填埋时间长的或经过生物预处理后的渗滤 液，它能去除中等分子量的有机物质。2 0 世纪7 0 年代在欧洲的实验室研究 表明，c o d c r 的去除率为5 0 。6 0 ，若用石灰石作预处理，去除率可高达 8 0 ，而活性炭处理了1 4 0 床后去除效率将明显下降。在生产性试验中，由 于渗滤液水质水量多变等原因，出现了去除效率下降和活性炭被大量污染的 现象。活性炭的投加量与去除的c o d e r 量的线性关系当活性炭的投加量为 8 0 0 1 2 0 0 9 m 3 时，每克活性炭吸3 0 3 2 m g c o d e r 活性炭吸附工艺的主要问 题是高额的费用【2 9 l 。尽管如此，首先进行生物预处理，再将该工艺与絮凝沉 淀工艺相结合时，能保证出水较低水平的c o d e r ( 4 ) 化学氧化 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 污染物被浓缩的化学污泥【3 。该工艺常用于废水的消毒处理，而很少用于有 机物的氧化，主要是由于投加药剂量很高而带来的经济问题。对于渗滤液中 一些难控制的有机污染物，化学氧化工艺可以考虑使用。常用的化学氧化剂 有氯气、次氯酸钙、高锰酸钾和臭氧等。用次氯酸钙作氧化剂时c o d e r 的 去除率不超过5 0 ；用臭氧作氧化剂时，没有剩余污泥的问题，c o d e r 的 去除率也不超过5 0 且对于含有大量的有机酸的酸性渗滤液使用臭氧作氧化 剂不是很有效的，因为有机酸是耐臭氧的，相应就需要很高的投加剂量和较 长的接触时间【3 ”。过氧化氢作氧化剂时因为可以去除硫化氢而主要用来除臭 气，加药量一般每一份溶解性的硫要投加1 5 3 0 份的过氧化氢口引。目前用 化学氧化法处理渗滤液的研究还处在实验室阶段，其主要的问题是处理费用 太高，但对于垃圾填埋场封场后所产生的小水量、低含量的难降解渗滤液处 理还是有一定意义的。 1 3 3 土地法 土地法用土地法处理渗滤液的主要形式是渗滤液回灌和土壤植物处理 系统。在英国进行的渗滤液回灌生产性试验中发现，渗滤液回灌不仅因为蒸 发的作用而可以减少渗滤液的水量，而且还能大幅度降低渗滤液中有机物的 含量【3 3 l 。 土壤植物处理系统( s p 系统) 不仅利用土壤或陈垃圾的物化及生化作用， 而且还利用了植物根系对微生物的强化和植物修复技术。1 9 8 5 1 9 8 6 年在瑞 典建立了大规模现场s - p 系统进行试验，该系统占用了总面积为2 2 公顷的 填埋场中的4 公顷，其中1 2 公顷种植了柳树，另外2 8 公顷种植了各种草 本植物。试验区域为填埋场边缘的3 个坡地，种植了3 0 0 0 0 棵柳树。在试验 的最初3 年中，灌入试验区域的渗滤液共计3 2 9 0 m m ，测得年平均的蒸发量 为3 4 0 m m ，为降水量的5 1 ，而在试验前相应区域的年平均蒸发量为 1 4 0 r a m ，为年降水量的1 9 ，蒸发量增加了二到三倍。该系统不光有减量 的功能，还能够降低渗滤液的浓度，例如氮的浓度平均下降了6 0 ，从 6 9 3 m m o l 1 下降到2 9 6 m m o l 1 ，可以肯定随着柳树的生长和根系的发展，处 理效果还可能进一步地提高1 3 4 l 。 物化法过去只用在处理填埋时间较长的单元中排出的渗滤液，而今随着 渗滤液控制排放标准的日益严格，物化法也用来处理新鲜的渗滤液，且是渗 滤液后处理工艺中最常用的方法之一。物化法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、 膜分离和化学氧化法等。由于物化法处理成本较高，不适于大量的渗滤液的 处理。 垃圾渗滤液由于成分极其复杂，如果用一种方法很难把它处理达标。所 以，一般需要不同类型工艺方法组合处理，才能做到达标排放的要求。不同 类型方法的组合一般是用生物法或土地法作为预处理，然后用物化法作为后 处理f 3 ”。要达到r 益严格的渗滤液处理排放标准，这种工艺的组合将是一种 趋势，关键是各种工艺的搭配和协调的问题。 生物法处理渗滤液：生物法是渗滤液处理中最常用的一种方法，由于其 运行费用相对较低、处理效率高，不会出现化学污泥等造成二次污染，因而 被世界各国广泛采用。具体的工艺形式有传统活性污泥法、稳定塘、生物转 盘、厌氧固定膜生物反应器等p “。 9 0 年代初，作为生物法处理垃圾渗滤液的e m 菌引进我国，( 这是现阶 段的一种非常有效的方法) 经中国农业大学、中科院南京土壤所、江苏省农 科院等多家原全国2 0 多个省、地区的短短几年的试验，研制成了中国的e m ， 具有与e m 同样的功效【3 7 】。 垃圾的填埋处理产生了大量的渗滤液，必须经过处理以后才可以排入水 体，否则就会对环境造成了严重的二次污染。本文对目前国内外的处理方法 进行了对比研究，选择了哈尔滨工业大学( 威海) 环境微生物工程研究中心 研制的- x m 菌对生活垃圾进行处理。并将处理后的垃圾渗滤液加以利用使 其资源化 1 4微生物菌群制剂在垃圾渗滤液处理中的应用 生物技术是有着巨大发展潜力的高新技术之一，由于生物学基础理论和 试验技术的飞速发展，同时结合各种现代工程技术，终于发展出一门新兴的 综合性应用学科一生物工程学。2 0 世纪7 0 年代各国在这个领域开展了广泛 的研究，其中日本和德国取得的成就最为显著1 3 w 。 2 0 世纪8 0 年代，来自日本琉球的比嘉昭夫教授研制成功了一种微生物 态制剂，它是由光合细菌、放线菌、酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌、真菌、双 杆菌等1 0 个属8 0 多种有效微生物复合培养而成的多功能菌群，又称为有效 微生物群( e f f e c t i v em i c r o o r g a n i s m s ) 。这种菌剂具有组成复杂、结构稳定、 功能广泛的特性，且不含任何化学有害物质，无毒副作用，不污染环境，能 净化环境( 消除环境臭味，减少蚊蝇) ，如今已在全世界成功地用在自然农耕、 保健、癌症的治疗、畜牧、垃圾及下水道的处理，以及河水、池塘、湖水的 净化，中和酸雨对土壤的破坏【j 。 e m 技术最初应用于农业与畜牧业，近几年来开始被应用到环保领域，该 技术具有操作简单等诸多优点 4 0 】。叶晓玫等人在应用有效微生物技术处理垃 圾渗滤液的研究中发现，e m 菌液对其降解效果显著，这为垃圾渗滤液的处理 提供了一种新途径。 1 4 1e m 菌处理垃圾渗滤液的机理 e m 菌群中既有分解型细菌，又有合成型细菌；既有好氧菌，又有厌氧 菌和兼性菌j 。作为多种细菌存在的一种生物体，激活后的e m 通过驯化在 污泥中迅速生长繁殖，能快速分解污水中的有机物，同时依靠相互间共生繁 殖及协同作用，代谢出抗氧化物质，形成稳定而复杂的生态系统抑制有害微 生物的生长繁殖。抑制含硫、氮等恶臭物质产生的臭味。激活水中具有净化 功能的原生动物、微生物及水生植物1 4 2 j 。通过这些生物的综合效应从而达到 净化水的目的。 综合目前研究和应用成果，e m 在污水处理中，具有降解有机物，减少 污染产量，分解营养盐类物质并具有除臭功效。用e m 生物菌剂处理有机垃 圾的过程中除臭效果明显，是由于组成的e m 合成性菌群，在自身的代谢过程 中，大量利用了产生恶臭的氨气、硫化氢、二氧化碳、甲烷等有害气体，形成 菌体蛋白的缘故【4 3 】。对病原菌及有害虫卵的抑制效果抑制病原菌及有害虫卵 的增生是e m 生物菌剂处理有机废弃物使其肥料资源化的另一特点 4 4 1 。 通常采用的好氧高温处理法，一是养分损失严重；二是产生大量的氨、 硫化氢、二氧化碳、甲烷及热量，释放于大气中，严重污染大气环境，加剧 温室效应【4 5 】。本试验从“以菌治菌”入手，利用有益微生物和厌氧低温发酵的 办法，来抑制病原菌及有害虫卵。这样既防止了有机废弃物在氧化分解过程 中产生的大量有害气体和热量对大气生态环境造成的污染，又完整地保存了 有机废弃物肥料资源化过程中所需的有效养分。 e m 菌处理垃圾渗滤液的特点：1 这些菌种均为安全的微生物；2 是这些 菌种的耐酸性、除臭性均较好：3 这些菌种既有耗氧菌，又有厌氧菌或兼性 厌氧菌，能迅速形成一个快速而稳定的微生态系统【4 6 】。 哈尔滨丁业大学工程顶士学位论文 1 4 2e m 菌在生活垃圾处理中的应用 每个家庭每天都会有或多或少的生活垃圾，这些垃圾不及时处理就排放 到环境中将会产生恶臭，诱引蚊蝇繁殖，引起环境恶化，影响人们身体健康 h ”。用e m 处理生活垃圾有两种途径：1 没有腐化的垃圾中加入e m 菌群， 使之转化成肥料重新利用。席北斗等选择适宜的原料，将e m 菌与纤维素分 解菌、木质素分解菌( 主要为白腐菌) 若同发酵，作为高效微生物接种剂， 添加于生活垃圾堆肥系统，实验结果证明堆料中接种高效微生物菌群增加了 堆层中微生物总菌数，且由于复合微生物茵群各种菌种之间相互协同作用， 生成抗氧化物质，形成复杂而稳定的生态系统，使堆层中的微生物迅速繁殖， 并维持在相对稳定的较高水平之上。2 已腐化的有恶臭的垃圾中加入微生物 菌群，控制恶臭。中国农业大学丁雪梅等利用e m 生物技术在北京市海淀区 上庄垃圾场进行试验，通过将培养过的e m 喷洒于垃圾堆上进行除臭、灭蝇 试验。实验结果表明e m 应用于垃圾处理中，具有极强的除臭和灭蝇效果。 经过e m 处理，生活垃圾可以被农业高效利用。利用e m 处理过的生活垃圾 农肥完全可以替代并超过各种化学肥料，不但使农作物增产，同时还减少了 化肥、农药对环境的污染1 4 8 。广州市垃圾压缩站投入e m 菌液前后的数据表 明，e m 菌能降低空气中的氨气和硫化氢气体。 综上所述，在发展经济的同时，应防治环境污染，尤其是日益突出的 对环境影响较大的垃圾渗滤液。加强对垃圾渗滤液防控和处理的研究，以 便为渗滤液的治理提供依据和措施。生物技术是现代先进的处理方法。加 强对这方面的研究，应用到实际的垃圾治理当中去，具有非常大的现实意 义。 1 4 3e m 菌在垃圾渗滤液处理中的应用 目前，在巴西、日本、泰国等国家，用e m 处理工业废水和富营养化水 域，已经取得了一些重要进展。e m 应用于污水处理中有如下突出的优缺点： 处理能力强，水质好；水温变化比较稳定；能减少污泥的发生量1 3 至1 2 ； 可以减少曝气时间；但有时水中的污泥会发生污泥膨胀；臭气( 硫化氢、沼 气等的腐臭) 能明显改善；当前的技术水平还必须定期投入e m 菌【4 9 】。但它 在除臭方面已经能够得到应用方面的认可。日本冲绳县具志川市图书馆用 e m 净化楼层生活污水，达到饮用水的标准，无臭，无味，且大肠杆菌数低， b o d 5 为5 m g l 。日本高松市美士理烤肉店排出污水的同时将e m 也掺入其中， 哈尔滨工业大学工程硕j 学位论文 2 4 小时后污水全部净化，从排水口流出时清澈见底，无异味。目本已经有类 似商用除臭剂应用在家庭中。主要的原理是e m 菌出能直接利用硫化氢外， 还能降解水中的再分解过程中放出臭味的物质，如能通过反硝化作用，e m 还具有可以除去水中的亚硝酸氨的功效等多种功用1 5 。 有效微生物群能消化人造的化学污染物，如土壤中农药残毒，快速恢复 土壤生机，增加生产量和品质。家庭用以制造堆肥不会有臭味，并能加速剩 饭剩菜的分解，当每个家庭都将厨房垃圾变成堆肥，不但能减少垃圾问题， 并能让居民自耕自养或种花种树改善环境，将其倒入下水道，还能净化化粪 池，减少河流、海水的污染，在国内外被广泛应用于净化生活废水和生活垃 裂”】。其余的相关研究也证明了有效微生物群e m 在农业、水污染问题、垃 圾处理、环境保护及资源回收、工业及建筑上能有效改善。 具体而占，e m 技术就是利用e m 菌群在其生长过程中能迅速分解污水 中的有机物，同时依靠相互间的共生增殖及协同作用，代谢出抗氧化物质，生成 稳定而复杂的生态系统，并且抑制有害微生物的生长繁殖，抑制含硫、氮等恶臭 物质产生的臭味，激活水中具有净化功能的原生动物、微生物及水生植物，通过 这些生物的综合效应从而达到净化水体的目的。由于e m 不是单一的弛不是 几种特定的微生物，而是一个由多种微生物组成的菌群，因此，它比一般的微生 物制剂功能齐全，处理效果较为明显，而且运行及维护都比较方便。国内外研究 资料表明，e m 应用于污水处理中具有如下突出优点：1 臭气( 硫化氢、沼气等 的腐臭) 能明显改善；2 处理能力强、出水水质好；3 水温变化比较稳定；4 能减少污泥的发生量：5 可以缩短曝气时间【5 2 j 。e m 问世以来。首先在农业、 畜牧业方面得到了广泛应用。目前，在巴西、日本、泰国等国家利用e m 处 理工业废水和富营养化水域已经取得了一些重要进展。 众所周知，目前国内外的污水废水处理工艺的处理效果不是很理想，虽然 我国自1 9 9 2 年以来引进这项技术，已经在许多省、市加以推广和应用，并且 取得了一定的成效，但是目前我国在这方面的研究只是停留在应用试验的水 平上，还没有开展e m 的研究工作，处理结果很少能达到国家二级排放标准。 且成本高，维护困难，致使大量的污水束经很好的处理就直接排入河流，严重 污染了环境 5 3 】。 随着世界范围内的环境问题日益严重，e m 作为一种多功能生物制剂，在 环境保护领域的各个方面的应用将会越来越广泛，比如可以应用于处理污水、 净化空气、改善土壤、促进有机物分解转化、消除环境恶臭、资源循环利用 等方面，而且由于其独特的优越性，能够适应水质和水量的变化，必定将在 哈尔滨工业大学工程顶士学位论文 以后的废水生化处理工艺中发挥更大的作用，应用潜力极大。我们相信，随着 环境保护研究工作的不断深入和开展，e m 技术将会进一步的发展和成熟，以 后将在环境保护行业有广阔的应用前景。 综上所述，在发展经济的同时，应防治环境污染，尤其是日益突出的对 环境影响较大的垃圾渗滤液。加强对垃圾渗滤液防控和处理的研究，以便为 渗滤液的治理提供依据和措施。生物技术是现代先进的处理方法。加强对这 方面的研究，应用到实际的垃圾治理当中去，具有非常大的现实意义。 1 5 本课题研究目的 本课题系统地研究了x m 菌对固体垃圾及渗滤液降解的效果，并把其效 果同现在处理固体垃圾及渗滤液所用的e m 菌进行对比，发现两种菌的功效 相近。但x m 菌液的成本要比e m 菌液低得多( 1 2 至1 3 ) 。 1 6 本课题研究的主要内容 本研究主要对x m 菌剂用于处理不同类型垃圾渗滤液的效果进行了系统 研究，主要研究内容为： 1 厌氧环境对x m 菌剂处理垃圾渗滤液效果的影响； 2 x m 菌剂浓度对固体垃圾处理效果的影响； 3 x m 菌剂浓度对垃圾渗滤液处理效果的影响； 第2 章实验与检测方法 2 1研究方案的确定 该实验的主要目的是通过对比在不同菌种作用的情况下，垃圾渗滤液各 种污染指标的变化，找到适合垃圾渗滤液降解的菌种，以及在该菌种作用下 的适合的降解环境和条件，以此来减少垃圾填埋场的渗滤液对人类以及生态 环境的破坏，在设计试验的时候，将垃圾的式样进行了分类，以此来观察是 否同样的菌种适合所有的垃圾。并将用菌液降解后的垃圾渗滤液制成液体花 肥，给花草施加，观察花、草的生长和颜色变化情况。 2 1 1 垃圾的分类 第一类是生活垃圾，选择这类垃圾是因为生活垃圾是填埋场垃圾的主要 成分：第二类是厨余垃圾，选择该式样主要是考虑到一些特殊单位( 例如餐 饮部门) 可能在足够大的情况下建造自己的垃圾处理厂。第三类是混合样垃 圾，即生活垃圾与厨余垃圾混合之后的垃圾式样。 2 1 2 厌氧环境 为了使模拟试验更接近实际垃圾填埋场内部的氧环境，本研究采用不同 体积的容器盛装垃圾，从而探讨不同的厌氧环境对生物菌剂对垃圾渗滤液处 理效果的影响。 2 1 3 菌种及菌液浓度的选择 2 1 3 1 菌种的选择选择了两种菌液：一种是在环境界很有影响的e m 菌； 另一菌种是哈尔滨工业大学( 威海) 环境微生物工程中心自行开发研制的x m 菌。在菌种的对比试验中，设计方法是处于同样的厌氧环境下，在针对某一 条件采用相同的其他条件来进行对比实验。 2 1 3 2 浓度的确定在实验中，通过改变菌液的投加量来代替浓度的变化， 以此来探求适合于降解垃圾渗滤液所需菌液的浓度。 2 2试验原料 2 2 1 生活垃圾取样 主要取自哈尔滨工业大学( 威海) 几个教师生活小区和其附近的青州街 居民生活区，主要成份为居民的生活废弃物，生活垃圾的主要成份及其含量 见表2 - 1 。 表2 - 1 生活垃圾的组分及含量 2 2 2 厨余取样 取自哈尔滨工业大学( 威海) 的学生食堂。厨余垃圾的主要成份及其含 量见表2 - 2 。 表2 - 2 厨余垃圾的主要成份及其含量 2 2 3 混合样 将生活垃圾和厨余垃圾按( 1 ：1 ) 混合而成。混合垃圾的主要成份及其 含量见表2 3 。 表2 3 混合垃圾的主要成份及其含量 2 3实验方法 将各种垃圾按要求分类之后，粉碎至长度约为2 c m 左右的块状物。，然 后，称重装桶，在装桶的过程中按垃圾重量的o 5 、1 o 、1 5 、2 0 、 2 5 分别按设计往垃圾上均匀喷洒x m 、e m 菌液，最后压实，盖好桶盖， 并将其用胶带密封，从桶盖中心插入温度计( 需密封) 。 装桶密封后，每天记录3 次温度，观察其变化。从第8 天开始接取垃圾 渗滤液，并记录每桶产生渗滤液