（环境工程专业论文）成都市固体废弃物卫生处置场垃圾渗滤液预处理工艺研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 垃圾渗滤液污染物浓度高、毒性大、成分复杂，对生态环境和人体健 康危害十分严重，是一种典型的高污染、难处理高浓度有机废水。本课题 通过对厌氧生物滤池、化学混凝、电絮凝、氧化、高效菌生化和s b r 工艺 分别进行实验探讨，从而确定适合成都市固体废弃物卫生处置场垃圾渗滤 液的处理工艺。 对比厌氧生物滤池和化学混凝工艺及实验结果，可以发现：厌氧生物 滤池工艺更简单易行，效果稳定，c o d c r 去除率可达到6 0 左右；而化学 混凝工艺的c o d c r 去除率最高达到5 2 1 ，且化学混凝工艺在进入生化单 元时需要对p h 进行调整，这将增加渗滤液处理的难度与成本。通过综合 比较，本课题选用厌氧生物滤池工艺作为成都市固体废弃物卫生处置场渗 滤液处理的第一道工艺。 对比电絮凝、氧化和高效菌工艺及实验结果可知：电絮凝工艺的c o d c ， 去除率在2 7 9 3 2 3 之间，氧化工艺的c o d c , 仅为1 2 左右，而高效 菌工艺的c o d c ，去除率可达到5 0 以上。可见高效菌生化处理工艺对渗滤 液中c o d c r 去除率较高，且处理成本较低，仅为4 3 9 元m 3 。因此，本课 题认为采用高效菌生化处理工艺作为厌氧工艺之后s b ri 艺之前的处理 工艺较为合适。 本课题通过采用s b r 试验装置处理垃圾渗滤液，根据实验结果可知： 为取得较高的c o d 及n h 3 - n 去除率，将温度控制在2 0 ，d o 值控制在 4 左右，p h 控制在6 5 8 的范围；成本约0 4 元m 3 。 通过试验对比，本课题确定了适合成都市固体废弃物卫生填埋场垃圾 渗滤液的处理工艺：垃圾渗滤液一厌氧、高效菌工艺一s b r 工艺一电絮凝 工艺。采用该工艺处理的垃圾渗滤液出水水质指标达到生活垃圾填埋污 染控制标准( g b l 6 8 9 9 ) 中的三级指标。 关键词：垃圾渗滤液；序批式活性污泥法；厌氧生物滤池；高效菌生化 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t a sat y p i c a lh i g h l y - p o l l u t e d ，u n w i e l d i n e s s ，h i g h - c o n s i s t e n c eo r g a n i c l i q u i dw a s t e ，t h el e a c h a t ew h i c hh a sh i g hc o n s i s t e n c e ，l a r g et o x i c i t ya n d c o m p l e xc o m p o n e n t ，b r i n g sg r a v eh a r mt oe n v i r o n m e n ta n dp e o p l e sh e a l t h t h i ss t u d yi n d i c a t e st h et e c h n i c sw h i c ha d a p t st od e a lw i t ht h el e a c h a t eo f c h e n g d u s a t i n a t i o nt r e a t m e n ts i t ef o rs o l i dw a s t e ，b yr e s p e c t i v e l y e x p e r i m e n t i z i n g t h et e c h n i c sa b o u ta n a e r o b i cb i o f i l t e r 、c h e m i c a lc o a g u l a t i o n 、 e l e c t r o c o a g u l a t i o n 、o x i d a t i o n 、b i o l o g i c a le n h a n c e dt e c h n o l o g ya n ds b r c o m p a r i n g t h eo u t c o m e so ft h et e c h n i c sa n de x p e r i m e n t so ft h e a n a e r o b i cb i o f i l t e ra n dt h ec h e m i c a lc o a g u l a t i o n ，i ti ss h o w nt h a ta n a e r o b i c b i o f i l t e ri sm u c he a s i e r ，s t e a d ya n d c a nw i p eo f fa b o u t6 0 o ft h ec o d c la n d t h ec h e m i c a lc o a g u l a t i o nc a nw i p eo f f 5 2 1 o f t h ec o d c ri nm a x i m u m w h a t i sm o r e ，i ti so b l i g a t o r yt oa d j u s tt h ep h ，w h i c hm a k e st h et r e a t m e n to ft h e l e a c h a t em o r ed i 伍c u l ta n dh i g h p a i d 1 1 m sa n a e r o b i cb i o f i l t e ri sc h o s e na s t h ef i r s tp a r to ft h et e c h n i ct od e a lw i t ht h el e a c h a t eo fc h e n g d us a t i n a t i o n t r e a t m e n ts i t ef o rs o l i dw a s t ef o rt h i ss t u d y i t sf o u n do u t b yc o m p a r i n g t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s t h a t ： e l e c t r o - c o a g u l a t i o nt r e a t m e n tc a nw i p eo f f2 7 9 3 2 3 o ft h ec o d c r , t h e o x i d a t i o no n l y1 2 b u tb i o l o g i c a le n h a n c e dt e c h n o l o g yc a nw i p eo f fm o r e t h a n5 0 i t so b v i o u st h a tb i o l o g i c a le n h a n c e dt e c h n o l o g yh a sah i g h e s te f f e c t a n dl o w e s tp a y ( o n l y4 3 9r m b m ) t ow i p eo f ft h ec o d e t h e r e b y , t h i s s t u d ya d o p tt h eb i o l o g i c a le n h a n c e dt e c h n o l o g y a st h et e c h i n i ca f t e rt h e a n a e r o b i cb i o f i l t e ra n db e f o r et h es b r s b rt e s t e ri su s e dt od e a lw i t ht h el e a c h a t e i ti sn o t i c e dt h a tt h e t e m p e r a t u r es h o u l db ek e e pi n2 0 ，d ov a l u ei na b o u t4 ，p hi nt h eb o u n do f 6 5 8 i no r d e rt ob e t t e rw i p eo f ft h ec o da n dt h en h 3 - n t h ec o s ti sd b o u t o 4 r m b m 3 。 a f t e re x a m i n a t i o n s ，t h i ss t u d yi n d i c a t e st h et e c h i n i ca d a p tt od e a lw i t ht h e l e a c h a t eo fc h e n g d us a t i n a t i o n 1 r e a t m e n ts i t ef o rs o l i dw a s t e ： l e a c h a t e - - - a n a e r o b i cb i o f i l t e r 、b i o l o g i c a le n h a n c e dt e c h n o l o g y - - * s b r 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 ll 页 e l e c t r o c o a g u l a t i o n t h ee f f l u e n to ft h el e a c h a t eo u tf r o mt h i st h e c h n i cm e e t s t h et h i r dc l a s si n d e xo f “s t a n d a r df o rp o l l u t i o nc o n t r o lo nt h el a n d f i l ls i t ef o r d o m e s t i cw a s t e ”( g b l 6 8 9 9 ) k e yw o r d s ：l e a e h a t e ；s b r ；a n a e r o b i cb i o f i l t e r ；b i o l o g i c a l e n h a n c e d t e c h n o l o g y 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 问题的提出 第一章绪论 随着我国城市化速度的加快和城市经济的高速发展，城市垃圾问题正 变得日益突出【l 】。据统计资料显示：“十五”期间，全国城市生活垃圾清 运量增加了3 5 ，年平均增长6 2 ，2 0 0 5 年已达到1 5 5 7 6 8 万吨【2 1 。目 前，国际上流行的垃圾无害化处理方式以卫生填埋、焚烧和堆肥为主，其 中卫生填埋法是目前应用最普遍的垃圾处理技术，它是在古老的垃圾简易 填埋技术基础上发展起来的，通过采取防渗、覆土和填埋气导排措施，消 除了简易填埋带来的各种安全，卫生和环境污染问题【3 卅。同时，由填埋场 带来的渗滤液二次污染问题也就成了建设填埋场时必须解决的问题。渗滤 液中含有大量的有机污染物和氮磷类物质。如果不妥善处理的话，不但会 污染土壤和地表水源，而且会污染地下水和大气。 1 1 1 垃圾渗滤液水质特征及处理难点 ( 1 ) 垃圾渗滤液的形成与成分 垃圾渗滤液的主要来源如下： 大气降水，包括降雨和降雪； 场外地表水的侵入，包括地表径流和灌溉水； 地下水的侵入； 进入填埋场的垃圾自身所含的水分； 己填埋垃圾由于微生物作用，在降解过程中产生的水分。 由于垃圾渗滤液的来源面广，受影响的因素多，所以造成了渗滤液水 质水量具有复杂、多变等特点。如表1 1 和表1 2 不同填埋年限、不同地 区不同城市不同发展状况下产生的垃圾渗滤液成分不尽相同，这就给垃圾 渗滤液的处理方式带来了难题，尤其是渗滤液的水质随季节、气候、填埋 年限的变化而变化，所以要求处理工艺运行稳定，可以容纳水质在一定程 度上的波动。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 表i - i不同年龄的填埋场产生的垃圾渗滤液的水质比较 城市 c o d c ，( m g l )b o o ( m g l ) n h 3 一n ( m g ，l ) p h 另外，渗滤液对动物、植物乃至人类的健康的危害是不容忽视的。垃 圾渗滤液属于高浓度有机废水，其中包含多种病原微生物以及某些致癌和 促癌物质，其危害非常大，比城市污水更具有危害性，所以，针对具体情 况，寻求技术经济合理的处理方式与工艺，在城市垃圾日益增长、垃圾填 埋任务日益严重紧迫的今天显得尤为重要。 ( 2 ) 垃圾渗滤液处理的难点 垃圾渗滤液所以难以处理主要是因为污染负荷高，含有重金属，水量 水质变化大；特别是氨氮( n h 3 - n ) 含量可高达3 0 0 0 m g l ，对生化处理系 统有很强的抑制作用；为了吹脱n h 3 - n ，要求很高的气水比，每吨废水耗 电达数十度。另一方面，为了去除高浓度的污染物，设计的工艺路线往往 很长，每个环节的故障都要影响系统的出水质量。 1 1 2 传统的垃圾渗滤液处理技术 归纳国内外常用的垃圾渗液处理方式，主要有以下三种： 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 ( 1 ) 将渗滤液直接或者经预处理后送至城市污水处理厂进行合并处理 直接或者经过预处理后送至城市污水厂进行合并处理是目前比较常 用的方法，渗滤液经过适当预处理后，在进入城市污水厂时再控制好渗滤 液与生活污水的合适比例，该方法可取得良好的处理效果【，】。否则将破坏 污水处理系统。已有研究证明，物化+ 生化方法作为预处理措施是行之有 效的。这种方法处理简单，但是要看垃圾渗滤液的产生量以及到城市污水 厂的距离。如果产生量过大，超过城市污水厂的承载范围，将引起污水处 理系统的瘫痪。如果到城市污水厂的距离较远，就应考虑修筑管路、提升 泵站以及泵站的维修等问题。 ( 2 ) 渗滤液回灌至填埋场的循环喷洒处理 渗滤液回灌至填埋场的循环喷洒处理。此种方法没有对渗滤液进行实 质上的处理，最终还是要进入处理系统的。邓丹等【6 】通过研究表明，渗滤 液经多次回灌后，渗滤的水质将更复杂，更不易处理。所以要具体情况具 体分析，充分考虑垃圾填埋场的位置、渗滤液的产生量、水质等情况，选 择合理的处理方法。 ( 3 ) 在填埋场建设污水处理厂进行单独处理 物理化学法 和生物处理相比，物化处理不受水质水量变动的影响，出水水质比较 稳定，尤其是对b o d 5 c o d 比值较低( o 0 7 o 2 0 ) 难以生物处理的垃圾渗滤 液，有较好的处理效果。目前常用的物理化学处理工艺包括化学混凝法、 氧化法、吸附法和吹脱法等。但物化方法处理成本较高，不适于大水量垃 圾渗滤液的处理，通常只是作为渗滤液预处理或深度处理工艺，目前垃圾 渗滤液处理主要是采用生物法。 生物法 生物法分为好氧生物法和厌氧生物法。采用活性污泥法、氧化塘、氧 化沟、生物转盘及接触氧化等好氧和厌氧生物处理方法处理渗滤液在国内 外均有取得良好效果的研究报道。厌氧生物处理因其低能耗、低运行费、 剩余污泥量少及所需营养物较少( 如其b o d 5 ：p 仅为4 0 0 0 ：1 ) 等优点而适用 于高浓度有机废水的处理。 联合处理 垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点：b o d 5 和c o d 浓度高、 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 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，而且水质随垃圾成分、当地气候、水文、填埋时间及填埋工艺等因 素的影响而有显著的变化，鉴于渗滤液水质、水量变化的复杂性，渗滤液 处理系统应为多种处理方法组合的具有抗冲击负荷能力强的工艺系统。根 据不同的渗滤液水质及对处理程度的要求，垃圾渗滤液处理系统一般采用 物理化学方法和生物法处理单元的不同组合：一般采用混凝沉淀等物理化 学方法预处理，再采用厌氧、好氧等生物处理方法，后处理可采用混凝沉 淀、过滤、吸附等物理化学方法。 通过以上的分析，利用联合方法处理垃圾渗滤液是有效的，而且生物 处理占优势。 1 1 3 问题的提出 如前所述，垃圾渗滤液因其污染负荷高，其中包含多种病原微生物以 及某些致癌和促癌物质，不经处理直接排放对环境的危害极大。渗滤液中 c o d 、氨氮( n h 3 - n ) 含量高，且含有重金属，水量水质变化大，处理难 度相当大。渗滤液经过适当预处理后，进入城市污水厂进行合并处理，该 方法可取得良好的处理效果；也可在填埋场建设污水处理厂进行单独处理； 还可通过渗滤液回灌至填埋场进行循环喷洒处理。采用适合各地填埋场的 处理方法也是渗滤液处理的关键。 成都市固体废弃物卫生处置场是成都市目前唯一一座大型生活垃圾 卫生填埋场，平均日处理量已达3 5 0 0 余吨，从1 9 9 3 年建成并投入使用至 今已运行了1 4 年多。该场产生的垃圾渗滤液水质复杂多变，处理难度极大。 2 0 0 2 年底建成的垃圾渗滤液处理工程无法稳定达到二级排放标准，处理成 本高达6 0 元m 3 左右。考虑到场内处理达标后外排成本极高，而成都的气 候不适合对渗滤液进行回灌处理，同时成都市固体废弃物卫生处置场附近 已建成城市污水处理厂，因此为了确保垃圾渗滤液不对区域水体造成污染， 2 0 0 4 年上半年，原成都市市容环境管理局投资2 0 0 0 余万元建成了2 2 8 1 a n 长的渗滤液专用输送管道，将其输送至市污水处理厂处理，基本解决了垃 圾渗滤液的最终出路问题。但是，国家建设部2 0 0 4 年6 月1 日新颁布实施 的技术规范明确要求，垃圾渗滤液排入城市污水处理厂处理之前应进行预 处理，达到三级排放标准。针对以上情况，本课题拟通过开展垃圾渗滤液 厌氧( 或化学沉淀) + 电絮凝( 或强氧化剂氧化、高效菌生化) + s b r ( 即 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 间歇式活性污泥法，又称序批式活性污泥法) 处理工艺试验研究，探索出 一条适合成都地区实际的垃圾渗滤液低成本处理方法，为成都市固体废弃 物卫生处置场垃圾渗滤液处理工程改造提供试验依据。 1 2 国内外研究现状 国外有关渗滤液的处理技术已有较多的研究报道。虽然垃圾卫生填埋 技术在我国的应用起步较晚，但对垃圾渗滤液处理方案、方法及工艺的研 究，已作为垃圾填埋场环境污染防止的重要内容之一而受到普遍的重视， 有关的研究报道近几年也日趋增多，取得了一定的进展。 到目前为止，垃圾渗滤液的处理技术主要有生物处理、物化处理和土 地处理技术。生物处理法包括厌氧处理( 如厌氧过滤器a f 、上流式厌氧污 泥床u a s b 、厌氧折流板反应器a b r 、厌氧塘等) 、好氧处理( 如曝气塘、 活性污泥法、生物转盘和滴滤池等) 和缺氧好氧( a o ) 混合处理。物化法 主要有化学混凝沉淀、活性炭吸附、化学氧化、催化氧化、膜处理等。， 1 2 1 物理化学法 物化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、膜渗析、汽提、湿式氧化等多种方法。和生物法相比，物化法受水质、 水量变化影响小，出水水质稳定，尤其对b c 比较低的垃圾渗滤液有较好 的处理效果。由于物化法处理费用较高，一般用于渗滤液预处理或深度处 理。以下主要针对本课题拟采用的物化法进行简要介绍。 ( 1 ) 化学混凝法 希腊的m l o i z i d o u 等人【q 进行的化学混凝法处理垃圾渗滤液的小试 表明，进水c o d 为4 0 0 0 8 5 0 0m e , l ，b o d c o d 为0 o 2 0 ，用石灰 结合f e s 0 4 作为混凝剂，可去除3 9 的c o d ，铝盐混凝效果较差，但去除 率也达到3 1 。蒋建国等【8 】用聚合氯化铝和聚丙烯酞胺，复合混凝剂 ( 9 0 p a c + 1 0 p a m ) 及试剂a ( 一种壳聚糖) 等4 种混凝剂在不同的p h 及不 同的投加量的情况下，对垃圾渗滤液c o d 的去除效果进行了比较分析。 实验结果表明，在p h 值5 5 和8 ，复合混凝剂投加量为4 0 0 m g l 时，对 c o d 的去除率分别为3 8 6 3 和3 7 8 4 ；试剂a 在p h 为8 ，投加量为 1 0 0 m g l 时，对c o d 的去除率达到3 9 8 5 。t a ts i 等【s 】用硫酸铝和氯化铁 处理渗滤液，对早期的渗滤液，其c o d 去除率为2 5 3 8 ，最佳铝盐投 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 加量为3 9 l , 对稳定的渗滤液，其c o d 去除率可达7 5 ；当p h 调整为 l o ，混凝剂离子浓度达到2 9 l 时，c o d 的去除率为8 0 。 ( 2 ) 电絮凝 王刚等【9 】采用电凝聚法，作为垃圾渗滤液前处理工艺。以铝板为极板 材料，当处理进水c o d 浓度为9 3 9 9 3 m g l ，电流密度为1 2 a d i n 2 ，极板 间距为1 0 r a m ，处理时间为4 0 r a i n 时，c o d 的去除率达到4 3 3 ，n h 3 n 的处理效率最高可达到8 0 1 。杨继东等d o 采用电絮凝技术预处理垃圾渗 滤液的研究表明，在以铁为阳极、不锈钢为阴极，极板距离1 5 c m ，电流 密度5 0 m a c m 2 ，不外加电解质的情况下，电解9 0m i n ，渗滤液的c o d c r 去除率达到5 7 6 ，n h 4 + 去除率达4 0 1 ，b o d 5 c o d e r 比值由o 1 5 提高 到o 3 2 ，达到了较好的预处理效果。高艳娇【u 】等用电絮凝法去除垃圾填埋 场渗滤液中有机污染物的试验结果表明处理垃圾渗滤液的最佳条件为：极 板材料采用铁电极，极板间距为2 0 r a m ，p h 为6 8 ，电流强度为3 a ，最 佳条件下对垃圾渗滤液c o d 的去除率可以达到6 5 4 。 ( 3 ) 氧化工艺 张跃升【圯】以活性炭作催化剂、h 2 0 2 作氧化剂处理垃圾渗滤液的试验结 果表明，在h 2 0 2 c o d = i 5 、活性炭h 2 0 2 = 0 6 ，p h 值为2 的条件下反应可 在1 8 0 m i n 内完成，对c o d 色度的去除率分别为8 2 8 和8 5 5 ，且可使 臭味消失，比f e n t o n 试剂法处理渗滤液效果好。 1 2 2 生物法 以下主要针对本课题拟采用的生物法进行简要介绍。 ( 1 ) 厌氧生物处理 厌氧生物法包括上流式厌氧污泥床( u a s b ) 、颗粒污泥反应床( e g s b ) 、 厌氧间歇性序批式反应器( a s b r ) 、厌氧折流板反应器( a b r ) 和厌氧生物滤 池( a f ) 等。加拿大的k e n n e d y 等【】用间歇的u a s b 和连续的u a s b 处 理垃圾渗滤液，其负荷范围在0 6 1 9 7 k g c o d ( m 3 d ) ，在中低负荷范围内， 两者的处理效率大致相同，在高负荷范围内连续的u a s b 比间歇的u a s b 更为有效。在高负荷下为保证间歇式u a s b 的正常运行，其污泥负荷不能 超过3 9 c o d ( g v s s d ) 。加拿大h a l i f i a x h i g h w a y l 0 1 填埋场采用厌氧生物滤 池，取得了较好的处理效果【1 4 】。 ( 2 ) 高效菌生化处理 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 目前，国际上兴起了一种应用生物强化技术处理废水的方法。此方法 是在传统的生物处理体系中投加具有特定功能的微生物或某些基质，增强 它对待定污染物的降解能力，从而改善整个污水处理体系的处理效果【l5 1 。 在欧美等生物技术发达的国家和地区已经研制出很多的针对不同难降解有 害物质的高效菌，如：美国勇新环保科技股份有限公司生产的v i t a b i o 系 列菌剂，具有分解苯类、酚类、脂类和脱氮除磷等功能，可用于餐饮废水、 一般工业废水、油管外泄污染清除以及有毒有害化学废水的处理等【1 6 1 。我 国从2 0 世纪7 0 年代至今，各研究所以及各高等院校就致力于各种降解菌 的分离、培育，至今已经开发出一些高效适用的微生物菌剂，如：南通市 国立生物科技发展公司生产的“洁净天然微生物”系列菌剂，能有效处理化 工、食品、纺织、制药等高浓度、难降解的有机废水【l 州。目前在我国，高 效菌广泛应用于造纸、印染、化工、农药、医药等污水排放量大，污染物 难降解的废水处理中，取得了很好的效果。张甲耀等从含木质素的碱性土 壤和黑液中筛选出一株能优先降解造纸废水中木质素的嗜碱木质素降解 菌，培养1 0 d ，废水中木质素的降解率可达4 9 8 4 【l 丌。曾丽璇等利用假单 胞菌属、气单胞菌属、红螺菌属处理印染废水，系统脱色率稳定在9 0 以 上【1 8 】。王倩如等选育出了蜡样芽孢杆菌和嗜中温假单胞菌，并发现这两种 混合菌对农药甲胺磷的去除率达9 9 7 t 坶】。张本兰等在s b r 法处理有机磷 农药( 乐果) 废水的工艺中发现一株好氧高效菌株，经鉴定为类产碱假单 胞菌，其对有机磷的去除率为6 3 5 【2 0 】。周大石等从制药厂处理含苯胺废 水的活性污泥中分离出一株降解苯胺能力强的假单胞杆菌( p s c u d o m o n a s ) 菌株，对苯胺的降解效率为8 2 4 【2 1 】。 ( 3 ) s b r 工艺 s b r - i - 艺是将均匀水质、曝气氧化、沉淀排水等功能集于一体的周期 循环活性污泥法。由于它具有对水质水量的变化适应性强、运行方式和时 间调节方便、占地少、建设费用和运行费用都较低等诸多工艺优势，近几 年为国内外众多渗滤液处理研究者应用。王小虎等【2 2 】在实验室内模拟s b r 法处理垃圾渗滤液，处理后出水的氨氮低于2 5m g l ；c o d c f 去除率可达 9 0 以上，但有些批次水样处理后c o d c f 值仍在1 0 0 0m g l 以上。广东汕 头市油麻埠垃圾填埋场采用s b r 法处理垃圾渗滤液，当进水氨氮和c o d c ， 分别为5 0 0 m g l 和2 0 0 0 0 m g 1 ，v 2 5 0 0 0 m g l 时，氨氮和c o d c ，的去除率分 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 别为8 5 - 0 5 和6 5 0 0 , - 8 0 2 3 1 。陈伟锋等【2 卅在广州市番禺区火烧岗垃圾渗 滤液处理厂s b r 工艺活性污泥驯化研究中认为：当进水氨氮浓度超过 1 0 0 m g l 时，c o d c ，的去除率受到影响，原因是氨氮浓度过高对微生物生 长有一定的抑制作用【3 】。瑞典学者s t a r b e r g 和郭祥信根据统计资料比较选 择海口市垃圾渗滤液的处理工艺，对处理效果进行预测：采用s b r 工艺的 氨氮去除率可达8 0 9 0 ，但对c o d c ，的去除率不会超过6 0 i 巧】。此外， 陈石、胡勤海和李亚峰等【2 8 】分别都对s b r 处理渗滤液进行了研究，其 研究结果均显示：当进水氨氮浓度在1 5 0 m g i 一2 5 0 m g l 时，其去除率在 9 0 以上，但对c o d c ，的去除效果未作深入研究。国外的研究也表明：经 过s b r 工艺处理的渗滤液出水氨氮可以降到较低水平，但出水c o d c ，很 难达标，这是由于渗滤液中难降解物质含量高造成的【2 9 1 。 纵观国内外的现状，虽然采用s b r 工艺能使渗滤液中的绝大部分有机 物和氨氮得到去除，但是存在的主要问题是：不能在较低处理成本下，去 除氨氮指标的同时大幅度降低c o d c ，指标，使处理出水长期稳定的达到排 放标准要求。 1 - 2 3 物化+ 生物法组合处理工艺 范洪波等【3 0 】采用水解酸化一s b r 法一混凝沉淀复合工艺对城市垃圾 渗滤液进行处理，确定水解酸化、s b r 法和混凝的最佳运行参数。结果表 明，当进水c o d c r l 7 2 0 m g l 、n h 3 - n 1 2 7 6 m g l 时，通过该系统处理后， 出水c o d l 4 8 4 m g l 、n h 3 - n 1 2 2 m g l ，c o d 总去除率达到9 1 2 ，n h 3 n 去除率达9 0 4 ，达到较好的去除有机物和脱氮效果。l i n 等【3 1 】针对晚期 垃圾填埋场垃圾渗滤液进行了化学生化联合处理方法的研究。结果表明， 电化学f e n t o n 法+ p a c 混凝法的物化预处理工艺与s b r 组合处理垃圾渗滤 液，有良好的c o d 、n h 3 n 、磷、色度去除率。出水可以达到排放标准。 1 3 论文的选题、主要内容及技术路线 1 3 1 论文选题 成都市固体废弃物卫生处置场是成都市目前唯一一座大型生活垃圾 卫生填埋场，平均日处理量已达3 5 0 0 余吨。该场产生的垃圾渗滤液水质复 杂多变，处理难度极大。2 0 0 2 年底建成的垃圾渗滤液处理工程无法稳定达。 到二级排放标准，处理成本高达6 0 元m 3 左右。考虑到场内处理达标后外 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 排成本极高，而成都的气候不适合对渗滤液进行回灌处理，同时成都市固 体废弃物卫生处置场附近已建成城市污水处理厂，因此为了确保垃圾渗滤 液不对区域水体造成污染，2 0 0 4 年上半年，原成都市市容环境管理局投资 2 0 0 0 余万元建成了2 2 8 k m 长的渗滤液专用输送管道，将其输送至市污水 处理厂处理，基本解决了垃圾渗滤液的最终出路问题。但是，国家建设部 2 0 0 4 年6 月1 日新颁布实施的技术规范明确要求，垃圾渗滤液排入城市污 水处理厂处理之前应进行预处理，达到三级排放标准。针对以上情况，拟 通过开展垃圾渗滤液厌氧( 或化学沉淀) + 电絮凝( 或强氧化剂氧化、高 效菌生化) + s b r ( 即间歇式活性污泥法，又称序批式活性污泥法) 处理工 艺试验研究，探索适合本地实际的垃圾渗滤液低成本处理方法。 该项研究成果可直接应用于成都市固体废弃物卫生处置场垃圾渗滤 液处理工程改造，将实现西部内陆城市低成本处理垃圾渗滤液的重大突破， 为垃圾渗滤液的预处理工作提供一条全新的出路，具有很好的借鉴和推广 意义。 1 3 2 研究内容及方法 以成都市固体废弃物卫生处置场垃圾渗沥液预处理试验为例进行研究。 主要研究内容如下： ( 1 ) 垃圾渗滤液辅助处理工艺实验研究分别通过厌氧、化学沉淀法的 实验比较以及电絮凝、强氧化剂氧化、高效菌生化方法的实验比较，确定适 合本课题的s b r 主工艺前的辅助处理工艺； ( 2 ) s b r i 艺在垃圾渗沥处理中污染物的去除效果及工艺参数研究调 整温度、p h 、溶解氧等参数，通过监测分析进出水中c o d c , 、氨氮指标变化 规律性，探讨保证s b r i 艺处理垃圾渗沥液污染指标去除效果的方法及控制 参数。 ( 3 ) 突破成都市固体废弃物卫生处置场污水处理站原有的工艺路线，在 以上试验结果基础上，提出一条垃圾渗滤液场内预处理的工艺路线。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1o 页 1 3 3 研究思路及技术路线 图1 1 技术路线 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 第二章成都市固体废弃物卫生处置场垃圾渗滤 液处理工程现状调查 2 1 渗滤液水质及产生量预测 2 1 1 渗滤液水质 成都市固体废弃物卫生处置场( 即长安垃圾填埋场) 对渗滤液原水进 行了长期的监测。表2 - 1 给出近年来成都市固体废弃物卫生处置场渗滤液 水质监测结果。 表2 1成都市固体废弃物卫生处置场渗滤液水质实测结果 由2 1 可知，成都市固体废弃物卫生处置场垃圾渗滤液主要特点是： c o d 、b o d 5 和n h 3 n 含量高，最高分别达到1 6 0 0 0 m g l 、4 7 0 0 m g l 、3 3 0 0 m g 1 ；b o d 5 c o d 在o 2 0 o 2 8 之间，氮、磷等营养元素比例失调。 鉴于垃圾渗滤液原水浓度太高，借鉴成都市固体废弃物卫生处置场一 期填埋库区的成功经验以及深圳、广州、杭州、青岛、福州等城市工程实 例，在污水站垃圾渗滤液处理系统前设置大型厌氧调节系统，调节渗滤液 水量，进行适当的污水厌氧预处理。据中国市政工程西南设计研究院编制 的成都市固体废弃物卫生处置场垃圾渗滤液调节系统初步方案，设计 渗滤液调节系统总容积9 万岔。由于调节池容积巨大，水力停留时间大约 有3 5 个月的时间，因此可以利用其内部的厌氧调节，以提高整个渗滤液 生化处理的效率。根据有关资料和实际工程运行情况，适当在调节池中安 装组合式填料，可以增加调节池中的生物量，对大分子、难降解的有机物 进行厌氧水解，不仅可以降低c o d 量，还可以提高污水的可生化性，正常 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 情况下可以降解5 0 6 0 左右的c o d ，这样污水处理站工艺进水c o d 可控制在6 0 0 0 8 0 0 0 m g 1 以下。目前垃圾渗滤液调节系统建设项目已由有 关部门列入成都市重点建设和维护资金计划，计划投资2 5 0 0 万元，即将进 行项目建设前期工作。调节系统出水重力流入污水站内的集水池，通过提 升泵打入处理流程的起端。调节系统不属于本课题研究范围，故在论文中 不做详细说明。 2 1 2 渗滤液产生量预测 垃圾填埋场渗滤液的来源是大气降水、地表径流、地下水、垃圾及覆 盖材料中的水分以及垃圾中有机物降解所产生的水分。具体到长安固体废 物处置场，主要考虑大气降水带入的水量。因此，渗滤液产生量： q = i ( c 可1 4 + 6 广c = 4 ) q ：浸出水量( m 3 d ) i ：平均日降雨量( m m d ) c l ：正在填埋区渗出系数，经验值o 2 0 8 c 2 ：已填埋区渗出系数，经验值0 1 2 0 5 a l ：正在填埋区面积( m 2 ) a 2 ：已填埋区面积( m 2 ) 正在填埋区域中，对于不直接排放地表水的面积，浸出系数c l 取值为 0 6 ，已填埋区面积浸出系数c 2 取值为o 2 0 。 根据气象统计资料，成都市年平均日降雨量为2 6 m m d ，一期工程场 区面积约4 3 公顷，二期工程场区面积约3 7 公顷，通过理论计算成都市固 体废弃物卫生处置场渗滤液产生量为7 9 8 m 3 d 。实际运行过程中，考虑一 定的安全系数，实际渗滤液处理站设计规模取为1 0 0 0 m 3 d 。 2 2 渗滤液处理现状及存在问题 1 9 9 3 年成都市固体废弃物卫生处置场一期工程投产运行时，配套建设 了设计处理能力5 0 0 m 3 d 污水处理站，同时修建了管理用房、机修用房、 车库、单身宿舍等各种建筑3 0 0 0m 2 。处理工艺流程为好氧生化一絮凝沉 淀一氧化塘，当时采用的好氧生化形式为阶梯式曝气方法，工艺流程见图 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 2 1 。 渗滤液臣五卜压歪丑+ 臣d 排放 图2 - 1 一期工程垃圾渗沥液处理工艺流程 由于当时对垃圾渗滤液的性质认识不足，特别是垃圾渗滤液水质水量 随垃圾填埋时间发生了很大变化，因此，一期工程建造的污水处理站运行 效果不理想，同时垃圾渗滤液产生量已大大超过实际处理量，原污水站根 本不能满足实际需要，因此在2 0 0 0 年进行了二期工程污水站技改工程设 计。该工艺路线为： 渗滤液咽1 函亟 压亟卫吨五亟卜 c a s s i 加碱池h 加热池h 吹脱塔h 中和池hp l - - - - - - - - - - - j - - - - - - - - - j l j l - - - - - - - - - - - _ j l - - - - - - - - _ j 广_ 广_ 1 广1 l 中间调节池卜_ + i电絮凝气浮池卜_ 叫消毒池卜_ 出水排入长安河 图2 - 2 技改设计工艺路线 污水站技改工程于2 0 0 2 年1 2 月建设完成，经过一年的调试期，未能 达到设计要求。主要问题有： ( 1 ) 工艺设计不尽合理，处理设施先天不足。设计的系统工艺以常规 生化处理工艺为核心，工艺措施不尽合理的。填埋场降水是垃圾渗滤液的 主要来源，微生物分解和降水淋溶是渗滤液中污染物的主要来源。渗滤液 产生数量及污染物浓度与气候变化、水文条件、季节变化、垃圾性质、填 埋时间和方式、垃圾含水率等诸多因素有关。同一垃圾卫生填埋场渗滤液 的性质随着填埋场的使用时间而变化。新建填埋场渗滤液的p h 值约6 5 ， 可生化性较好，含有较高的氨氮；而老填埋场渗滤液的p h 值约为8 0 ，可 生化性极低，而氨氮浓度依然较高。因此，常规生化工艺用于成都市固体 废弃物卫生处置场这种连续运行1 0 年的老垃圾场渗滤液处理达标难度较 大，如无强化工艺措施，难以发挥主体工艺作用。 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 ( 2 ) 设计构筑物和设备存在缺陷，处理量远远达不到设计能力，处理 效果达不到预期目标。从调试情况看： 化学混凝沉淀单元；絮凝效果差，对c o d c r 仅有1 0 - 2 0 的去除 率，对色度的去除不明显； 氨吹脱单元：沼气锅炉由于在集液池无沼气可收集，至今无法启用。 该单元的风机、吹脱塔、n h 3 吸收塔、锅炉等主要设备共配置两套，但污 水流量、风机风量、水温等关键设计参数不匹配，酸中和池中和效果不稳 定、操作困难。目前一套机组在处理量为l o m 3 h 的前提下运行，出水氨氮 浓度可达到4 0 0 m g l ，但药剂费用太高，运行费用接近3 0 元m 3 。 ( 耍) c a s s 工艺单元：由于长安垃圾处置场龄已1 0 年以上，进水b o d 5 与c o d c r 比值偏低( 小于0 2 ) ，且池容过小，微生物对污染物的处理能力不 理想、效果也不稳定，在添加大量培养基的情况下( 增加了运行成本) ，尽 管对氨氮有较好的去除效果，但对c o d c r 的去除率仅有2 0 - 3 0 电凝聚单元：该单元对c o d c ，、色度有较好的去除效果，去除率可 达4 0 - 6 0 ，且处理量预计可能达7 0 0 m 3 d ，但由于气浮池结构不合理、 池容较小，固液分离效果差，大量s s 随出水排出。 ( 3 ) 调试处理成本很高，与设计预期处理成本1 6 5 元m 3 相差太大。 据污水处理厂两个月实际调试测算，若日处理量2 0 0 m 3 d 。每立方米污水 处理成本达6 1 7 7 元。如果按日处理量4 0 0 m 3 d 计算，每立方米污水处理 成本达5 6 4 1 元。上述测算尚未包括设备折旧费、日常维护费、设备大修 费、c a s s 池正常投加培养基的费用和管理费用。调试期间，直接用于调 试经费已高达1 1 5 万元，其中每日最高调试费高达7 万元。 ( 4 ) 系统排放废水主要污染物指标不达标。从调试情况看，该系统对 c o d c r 、b o d 5 、氨氮、色度等主要污染指标去除率不能连续稳定的达到设 计要求( c o d c r - 9 7 ，b o d 5 - - 9 5 ，氨氮= 9 8 ，色度= 5 0 度) ，在调试期间，对 c o d c ，的去除率在6 0 一7 0 之间，色度在3 0 0 倍左右，排放水质主要指标 达不到市环保局规定要求。 鉴于上述问题，目前污水站技改工程处于闲置状态。根据成都市迎接 国家环保模范城市复查行动方案和创建全国文明城市要求，必须尽快采取 安全可靠的措施，再次对污水站进行技改，根本解决长安固体废物处置场 垃圾渗滤液处理问题，实现垃圾渗滤液的长期达标排放。 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 第三章垃圾渗滤液处理工艺选择 3 1 工艺路线的确定 由上章可知，目前成都市固体废弃物卫生处置场垃圾渗滤液原水的主 要特点是：c o d 、b o d 5 和n h 3 n 含量高，最高分别达到1 6 0 0 0 r a g l 、 4 7 0 0 r a g l 、3 3 0 0m g l ；b o d 5 c o d 在0 2 0 o 2 8 之间，碳、氮、磷等营 养元素比例失调。渗滤液中有机物浓度很高，水质复杂多变，处理难度极 大。由于经过调节系统的渗滤液出水c o d 最高仍维持在6 0 0 0 8 0 0 0m g l 左右，b c 比值很低，直接采用生物法尤其是好氧生物法无法取得良好的 处理效果。因此在工艺路线选择上首先从降低渗滤液的有机负荷、增强可 生化性、提高b c 比入手，选择适当的前处理工艺。 厌氧生物滤池常用于高浓度有机废水的处理，具有有机容积负荷高、 操作简便以及运行成本低等特点，通过厌氧生物滤池处理的垃圾渗滤液其 c o d 去除率可达到5 0 以上。但其缺点是出水中污染物浓度往往还比较 高，不能直接排放。厌氧生物法常被应用于渗滤液处理的第一道工序。化 学混凝工艺对进水c o d 浓度的适应范围比较宽，处理效果也相对较好， 一般c o d 去除率也能达到5 0 以上，其缺点是药剂成本较高，污泥产生 量大。本课题拟选取厌氧生物滤池和化学混凝工艺进行比选，选择适合成 都市固体废弃物卫生处置场渗滤液处理的第一道工序。 通过第一道工序处理的垃圾渗滤液水质仍无法达到s b r 进水的要求， 仍需进一步处理。电絮凝工艺处理速度快，抗冲击负荷能力强，处理效果 非常稳定，产生的污泥少。由于c o d 的去除是s b r 前处理工艺主要考虑 的因素，因而本课题也考虑了使用强氧化剂直接氧化渗滤液中的c o d 的 方法。同时，由于高效菌生化处理工艺投资、运行成本低，处理效果好， 抗冲击负荷高，运行稳定，本课题也对其进行了研究。通过对电絮凝、氧 化工艺及高效菌生化处理工艺进行比选，选取经济有效的处理工艺，以达 到s b r 工艺的进水要求。 s b r 工艺是将均匀水质、曝气氧化、沉淀排水等功能集于一体的周期 循环活性污泥法。由于它具有对水质水量的变化适应性强、运行方式和时 西南交通大学硕士