（环境工程专业论文）填埋结构对渗滤液回流效果影响的中试研究.pdf

西南大学硕士学位论文摘要 填埋结构对渗滤液回流效果影响的中试 研究 环境工程专业硕士研究生田艳锦 指导教师魏世强研究员 王琪研究员 ( 摘要) 国内主要垃圾处理技术是卫生填埋，卫生填理作为一种技术成熟、处置费用相对较低的 方法，尤其适合发展中国家的垃圾处理。生活垃圾填理场对环境的主要影响是垃圾渗滤液问 题。垃圾渗滤液是由生活垃圾填埋形成的一种高浓度有机废水。它成份复杂，可生化性差， 水质和水量波动性大，这使得渗滤液的处理仍然是目前尚未彻底解决的世界性难题。 填埋场具有处理功能，通过进行回流操作改善填埋层内的空气和水分状况垃圾填埋层 对产生的渗滤液会产生一系列的物理、化学和生物作用，降低渗滤液中污染物浓度，改善渗 滤液的水质。改变填埋场构造就是利用填埋场的处理功能来改善渗滤液水质。 本研究为中试规模研究，场地为江西省九江市垃圾处理场，试验材料为九江市生活垃圾 和填埋场渗滤液。依据准好氧填埋和厌氧填埋的设计原理，构建两个大型模拟填埋试验装置 ( 2 1m 3 8m x 6 01 1 1 ) 。通过对填埋装置回流渗滤液进水和出水水质指标( c o d c r 、b o d 5 、 n h 3 - n 、n o r n 和p n ) 进行监测研究了填埋场渗滤液在不同的填埋结构下，不同回流污染 负荷、水力负荷的回流效果探索低成本、高效率、便于渗滤液后续处理又适合我国国情的 填埋场运行管理方法。 结果表明，准好氧填埋和厌氧填埋两种填埋结构对c o d c ，、b o d s 都有显著的去除效果， 准好氧填埋对n h 3 - n 有很好的去除效果。在低有机负荷时，随着水力负荷的增大，c o d c ，去 除率下降，出水水质恶化。水力负荷由6 2 7l m l d 增大到3 1 3l m 2 d 时，准好氧处理的c o d c ， 去除率由8 9 5 下降到7 5 6 ；厌氧处理c o d c 。去除率由8 8 a 下降到6 7 1 。通过不同水力 负荷下回流效果的对比得到两种填埋结构最佳水力负荷为1 8 8l l m 2 d 。 准好氧填埋同厌氧填埋相比稳定期的垃圾还具有很好的氨氮处理功能即使水力负荷 增大，垃圾填埋体对氨氮仍有较高的去除能力，去除率为8 7 7 ，进水氨氮浓度的变化对去除 率没有显著影响；而厌氧填埋基本无氨氮处理功能易出现n h 3 - n 累积问题，进而影响生化 系统的活性。| 箍着水力负荷的增大，n h ，- n 的去除率呈下降趋势。去除率由低水力负荷小于 6 2 7 “m 2 - d 时的9 9 9 ，下降到高水力负荷31 3l m z d 时的8 7 7 。在n h 3 - n 的进水浓度6 0 0 m g l 、c o d 负荷5 6 4g m 2 d 、水力负荷1 8 8l m 2 - d 时，准好氧填埋氨氯的处理能力为t 0 9 g m 2 d 。n h r n 的去除率受水力负荷影响较大，进水n h 3 。n 浓度的变化对n h 3 - n 去除率的影 响较小。 西南大学硕士学位论文摘要 准好氧填埋垃圾对低可生化性、高浓度氨氮的渗滤液有很好的处理能力，但反硝化能力 不足：准好氧处理中特殊环境有利于硝化作用和反硝化作用的同时进行，有机物浓度成为反 硝化作用的限制因子，较高有机物浓度有利于反硝化作用，使氨氮彻底转化为氮气。 在进水有机浓度较低( c o d c , 为3 0 0 0 m g ，l ) 时，厌氧处理p h 值降幅较大，达0 4 2 1 3 4 ， 且酸性有机物的累积和环境条件的改变不利于微生物的生长和繁殖：准好氧处理p h 值降幅较 小，为0 0 3 0 6 8 ，对微生物的影响较小，有利于有机物的有效去除。在进永有机浓度较高( 6 0 0 0m g l ) 时厌氧处理对p h 值表现出较好的缓冲能力。 厌氧处理和准好氧处理对b o d 5 都有较高的去除率，最低去除率分别为9 5 1 和9 2 2 。 厌氧处理的缓冲能力高于准好氧处理，有机负荷的增大使厌氧处理的有机物去除能力得到充 分发挥，而准好氧处理的有机物去除能力出现下降，但仍有较好的去除效果。厌氧处理对有 机负荷的缓冲能力要高于准好氧处理且浓度越高优势越明显：准好氧在低有机负荷时去除 效果好于厌氧处理。对填埋早期产生有机物浓度高、可生化较好的渗滤液，厌氧填埋有较好 的处理效果；对有机物浓度低，氨氮浓度高的晚期溶滤液准好氧填埋有较好的处理效果。 关键词：填埋结构：渗滤液：准好氧；回流 【i 西南大学硕士学位论文 a b s t r a c t i n f l u e n c eo fl a n d f i l ls 缸u c t i 】r eo nl e a c h a t e r e c i r c u l a t i o ne f f e c ti np i l o t - s c a l ee x p e r i m e n t a p p l i c a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：t i a ny a n j i n s u p e r v i s o r ：p r o f w e is h i q i a n g p r o f w a n gq i a b s t r a c t a tp r e s e n t , s a n i t a r yl a n d f i l li st h em a i nd i s p o s a lt e c h n o l o g yo fm u n i c i p a ls o l i dw a s t e ( m s w ) a sam a t u r ea n dl e s se x p e n s i v eo n e ，t h i st e c h n o l o g yi sp r o p e rt od e v e l o p i n gc o u n t r i e sw e l l l e a c h a t e i st h ep r i n c i p a le n v i r o n m e n t a lp r o b l e mo fl a n d f i l l ，w h i c hi sh i g h - d a n s i t yo r g a n i cw a s t ew a t e r p r o d u c e db yt h ed e c o m p o s i t i o no f m u n i c i p a lg a r b a g e t h et r e a t m e n to f l e a c h a t ei ss t i l law o r l d - w i d e p r o b l e mb e c a u s eo fi t sc o m p l e x i t y , w o r s eb i o d a g r a d a b i l i t ya n df l u c t u a t i o no fw a t e rq u a l i t ya n d q u a n t i t y d i s p o s a li sa ni m p o r t a n tf u n c t i o no fm s wl a n d f i l l w i t ht h ei n c r e a s i n go fa i ra n dm o i s t u r e c o n t e n ti nl a n d f i l lt h r o u e # l e a e h a t er e c i r c u l a t i o n , t h ec o n t a m i n a n t si nl e a c h a t ed e g r a d ea n dt h ew a t e r q u a l i t yi m p r o v eb yas e r i e so fp h y s i c a l ，c h m a i c a la n db i o l o g i c a lr e a c t i o n t h el a n d f i l ls t r u c t u r ei s c h a n g e dt oi m p r o v el e a c h a t eq u a l 时u s i n gd i s p o s a lf u n c t i o no f m s w l a n d f i l l i nt h i sp i l c t - s c a l ee x p e r i m e n t , s i t ei si nj i u j i a n gl a n d f i l la n dm a t e r i a li sj i u j i a n gm s wa n d l a n d f i l ll e a c h a t e t w ol a r g e s c a l el a n d f i l li n s t a l h t i o n s ( 2 1r e x 3 8m x 6 0m 1w e r eb u i l ta c c o r d i n gt o s e m i - a e r o b i cl t m d f i l l i n ga n da n a e r o b i cl a n d f l l l i n gt h e o r i e s n 艟c o n c e n t r a t i o n so fc o d c t b o d 5 n h 3 - na n dn 0 3 - na n dp hw e r ed e t e c t e di ni n t l u c n ta n de f f i u e n to fd i f f e r e n ts t r u c t u r a ll a n d f i l lt o s t u d yt h el e a c h a t er e c i r c u l a d o ne f f e c tu n d e rd i f f e r e n tc o n t a m i n a t e dl o a d i n ga n dh y d r a u l i cl o a d i n g t h ep u r p o s ei st ow o r ko u tc h e a pa n dh i g he f f i c i e n tl a n d f i l lo p e r a t i o na n dm a n a g e m e n tm e t h o d s w h i c ha d a p t st oo u rs i t u a t i o na n dc o u l dd i s p o s el e a c h a t ee a s i l y t h er e s u l t ss h o w e dt h a t , t w ol a n d f i l ls t r u c t u r e sh a v er e m a r k a b l er e m o v a le f f e c t so nb o d 5a n d c o d c fo f l e a c h a t e s e m i - a e r o b i cl a n d f i l lh a sg o o dr e m o v a le f f e c to nn h r n i nl o wo r g a n i cl o a d i n g ， w i t ht h ei n c r e a s eo fh y d r a u l i cl o a d i n g ，t h er e m o v a lo fc o d od r o pg r a d u a l l y w 1 l e nt h eh y d r a u l i c l o a d i n gi n c r e a s ef r o m6 2 7l j m l dt o31 3u m z 正t h er e m o v a lr a t eo f c o d oi ns e m i - a e r o b i cl a n d f i l l d e c l i n ef r o m8 9 5 t o7 5 6 a n dt h a ti na n e r o b i cl a n d f i l lf r o m8 8 4 t o6 7 1 t h eb e s th 3 ，d r a u l i c l o a d i n gi s l8 8i m 2 do nb a s i so f r e c i r c u l a t i o ne f f e c tc o n t r a s tu n d e rd i f f e r e n th y d m u l i cl o a d i n g 1 西南大学硕士学位论文 a b s t r a c t c o m p a r e dw i t ha n a e r o b i cl a n d f i l l ，m s wi ns t e a d yp e r i o dh a sg o o da m m o n i an i t r o g e nr e m o v a l f u n c t i o no fs e m i - a n r o b i cl a n d f i l l e v e ni ft h eh y d r a u l i cl o a d i n gi n c r e a s e s ，m s ws t i l lh a v eh i 【g h r e m o v a lr a t e8 7 7 v a r i a t i o no f a m m o n i an i t r o g e nc o n c e n t r a t i o ni ni n f l u e n th a sl i t t l ei n f l u e n c eo n t h er e m o v a lr a t e b u ta n a e r o b i cl a n d f i l lr e m o v e sl i t t l ea m m o n i an i t r o g e n n h 3 - na c c u m u l a t i o n p r o b l e mo g e l f ff r e q u e n t l y , a n db i o c h e m i s t r ys y s t e ma c t i v e n e s s i sa f f e c t e d w i t h i n c r e a s i n go f h y d r a u l i cl o a d i n g , n h 3 nr e m o v a lr o l ea s s n l n e st h ed r o pt e n d e n c y r e m o v a lr a t ef r o mt h el o w h y d r a u l i cl o a d i n g9 9 9 d r o p st ot h eh i g f lh y d r a u l i cl o a d i n g8 7 7 w h e nn h 3 - ni s6 0 0m g ，l ， c o di s5 6 4g ，m 1 d h y d r a u l i cl o a d i n gi s1 8 8i m z di ni n f l u e n l , t h er e m o v a la b i l i t yo fa m m o n i a n i t r o g e ni s1 0 9g 佃d t h ea f f e c to f t b eh y d r a u l i cl o a d i n go nr e m o v a lo f a m m o n i an i t r o g e ni sm o r e i m p o r t a n tt h a nc o n c e n t r a t i o n so f n h 3 - n s e m i - a e r o b i cl a n d f i l lh a sg o o dd i s p o s a lc a p a c i t yt ot h el e a c h a t eo f l o wb o d s c o da n dh i g h a m m o n i an i u n g e n , b u ti ti si n s u f f i c i e n tt od e n i t r i f i c a t i o n s p e c i a lc i r c u m s t a n c eo fs e m i a e r o b i c l a n d f i l lh a sb e n e f i t 幻t h en i t r i f i c a t i o na n dt h ed e n i t r i f i c a t i o ns i m u l t a n e o u s c o n c e n t r a t i o no f o r g a n i c m a t t e rb e c o m e sl i m i t i n gf a c t o ro fd e n i t r i f i c a t i o n h i 【9 1 1c o n c e n t r a t i o nc o n t r i b u t e st od e n i w i f i c a t i o n ， a n da m m o n i an i t r o g e nc o u l dr u mi n t ot h en i t r o g e nc o m p l e t e l y w h e no r g a n i cl o a d i n go fi n f l u e n ti sl o w , p hi na n a e r o b i cl a n d f i l ld e c r e a s e se v i d e n t l y , a n da c i d c o m p o u n d sa c c u m u l a t i o na n ds i t u a t i o nc h a n g ea l eu n f a v o r a b l et og r o w t ha n dr e p r o d u c t i o no ft h e m i c r o o r g a n i s m ；w h i l ep h i ns e m i - a e r o b i cl a n d f i l ld e c r e a s e s s l i g h t l y , e n dt h ei m p a c to n m i c r o o r g a n i s mi sr e l a t i v e l ys m a l l ，s oi t se f f e c t i v et or e m o v et h eo r g a n i cm a u e lw h e oo r g a n i c l o a d i n go f i n f l u e n ti sh i g h , a n a e r o b i cl a n d f i l lh a sb e t t e rb u f f e r i n gc a p a c i t yt op h b o t hs e m i a e r o b i cl a n d f i l la n da n a e r o b i cl a n d f i l lh a v eh i g h e tr a t eo f b o d 5r e m o v a l a n a e r o b i c l a n d f i l lh a sb e t t o rb u f f e r i n gc a p a c 时t h a ns e m i a e r o b i cl a n d f i l l i n c r e a s i n go f o r g a n i cl o a d i n gm a k e a n a e r o b i cl a n d f i l lr a i s er e m o v a la b i l i t yo fo r g a n i cc o m p o u n d st h o r o u g h l y , w h i l es e m i - a e r o b i c l a n d f i l lr e m o v a la b i l 时o fo r g a n i c sd e c l i n ea p p a r e n t l y , b u ts t i l lh a sg o o dr e m o v a le f f e c t a n a e r o b i c l a n d f i l lh a sh i g h e ro r g a n i cb u f f e r i n gc a p a e i t yt h a ns e m i - a e r o b i cl a n d f i l l , a n dt h e h i g h e rt h e c o n c e n t r a t i o ni s t h em o r eo b v i o u st h ee f f e c ti s r e m o v a le f f e c to f s e m i a e r o b i cl a n d f i l li sb e t - t e rt h a n t h a to f a n a e r o b i cl a n d f i l lu n d e rl o wo r g a n i cl o a d i n g k e y w o r d s ：l a n d f i l ls t r u c t u r e ；l e a e h a t e ；s c m i - - a e r o b i c ；r e c i r c u l a t i o n 独创性声明 y - 9 3 7 5 1 9 学位论文题目：堕堡结抽盘洼滤速旦速煎墨受喧鲍生达盈究 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，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，也不包含为 获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者：旧纯锦签字日期：弘钳年月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：留不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：旧狍锑 签字日期：p 一6 年6 月1 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： 签字日期： 秘终 砂“年g 月_ 7 日 电话：(! 邮编： 西南大学硕士学位论文 文献综述 第1 章文献综述 1 1 前言 我嗣城市生活垃圾主要采用3 种处鬣方式：焚烧、堆肥、填埋【1 1 填埋具有技术成熟、处 理费用低等优点，是城市垃圾集中处置的主要方式。而卫生填埋场产生的渗滤液为高浓度有 机废水具有氨氨舍量高、污染负荷大、承质水量变化大的特点闭，难以处理，对填埋场周围 的地面水、地下水构成严重威胁 垃圾填埋场的作用大致分为三类，即贮目垃圾，隔断垃圾与外界环境的水力联系。以及 水、气和垃圾本身的处理唧传统填埋场被设计成封闭式结构，虽然实现了贮留垃圾和隔断污 染的功能，但这种填埋处理技术仅把填埋场作为一个被动接受垃圾的系统，垃圾完全被密封 在填埋场内氧气及水分无法进入垃圾体，填埋场内湿度低，无法为微生物生长提供一个适 宜的条件，垃圾的生物降解受到了限制 4 1 ，而且产生大量不利的副产物，如h 2 s i s ! 。封场后很 长一段时间( 数十年) 内垃圾保持不变或变化很小渗滤液在长时问内仍会污染地表水和地 下水”。填埋场的处理功能正被人们逐淅了解和重视，并被运用于改善填埋场渗滤液水质。 填埋场的处理功能主要是指，一方面，填埋场内垃圾中可降解物在微生物的作用下降解 为小分子物质。一部分以气态形式进入空气，一部分溶解到渗滤液中捧出场外，大部分难降 解物和降解残留物滞留在场内被矿化，进而实现填埋场的稳定，这是对垃圾的处理功能。另 一方面，填埋垃圾具有大量的孔隙和附着了大量的微生物，渗滤液在垃圾体中流动，将发生 一系列的物理、化学和生物的作用，渗滤液中的污染物有些被垃圾体吸附，有些转化成气体 而扩散也有些转化为不被垃圾吸附的水溶性成份，在垃圾体中自由流动，而得到连续降解。 使渗滤液中的污染物得到去除。进而改善填埋场渗滤液出水水质。这是填埋场对渗滤液的处 理功能。这两方面的处理功能并非独立而是相互联系、相互作用的，在对垃圾进行降解的同 时也改普了渗滤液的水质，渗滤液回流填埋场，不仅潘滤液得到处理，也加速了垃圾的降解。 目前国内外利用填埋场的处理功能的主要途径是改变填埋场的结构，通过工程措施使有 机物转化由厌氧降解为好氧降解过程，可以有效地使垃缀中大部分有机组分( 在传统填埋场 中是潜在的污染绚) 降解降低渗滤液的进入环境的可能性，提高填埋场的使用年限 6 1 另外 一种途径是欧美学者提出的。生物反应器。技术，即利用填埋层作为有机物降解的生物反应 器，通过回流技术使垃圾中的有机物快速降解并达到处理潘滤液的目的。 1 2 卫生填埋 1 2 1 卫生填埋处置的基本概念 卫生填埋处置是从传统的堆放和土地处置发展起来的一项最终处置技术不是单纯的堆、 填、埋，而是一种工程理论、土地标准，对固体废弃物处理技术进行有控管理的综合性科学 工程方法。在填埋处置方式上它已从堆、填、覆盖向包存、屏蔽、隔离的工程贮存方向发 展。土地填埋处置目标需要进行科学的选址，在设计规划的基础上对场地进行防护、防渗处 西南大学颈士学位论文文献综述 理，然后按严格的操作程序进行填理和封场操作制定全面管理制度，定期对场地进行维护 和监测。 当代城市垃圾卫生填埋处置的基本概念是运用各种天然屏障和工程屏障尽可能的将其 与生态环境相隔绝。对于城市垃圾卫生填埋处置而言，由于填埋废弃物中有机物具有可生物 降解性为保证填埋废物的稳定化过程不致延长，容许一定量的大气降水进入填埋场和渗滤 液少量的泄漏。通过填埋场底部衬层渗漏少量渗滤液，其有机污染物质在通过包气带土壤向 下运移的过程中会因吸附、生物降解等原因而得到净化。 1 2 2 垃圾卫生填埋场的功能 垃圾卫生填埋场的目的，就是保护生活环境和自然环境防止由于垃圾产生的各种可能 的环境污染。垃圾填埋场的作用大致分为三类：即贮存垃圾。隔断垃圾与外界环境的水力联 系以及求、气和垃圾的处理 垃圾填埋场的贮存功能即利用自然地形或人工修筑形成一定的空间，将一定年限内产 生的垃圾贮留在内，待空间充满后封闭，恢复这一地区的原貌。这是垃圾填埋场的基本功能， 但不是主要功能，随着技术的进步和环境保护要求的提高，这一功能在整个功能中所占的比 重越来越小。 隔水功能是垃圾填埋场的主要功能。一方面要防止由于垃圾本身所带水分以及降水与 垃圾接触产生的垃圾渗滤液对地下水和地面水的污染，必须将渗滤液与外界的联系切断，同 时收集后引出处理。这就要求埂埋场必须设有防渗层、渗滤液集排水系统；另外，还要防止 外界降水和地表径流、地下水进入填埋场，以减少渗滤液的产生。这样就要求填埋场还要 有必要的场内雨水集排水系统、周边雨水( 洪水) 排泄系统、地下水集排水系统和每日封闭系统、 封项层等。 垃圾填埋场的处理功能是最新被人们了解的一种功能。一方面垃圾填埋场要对渗滤波 以及捧出的填埋气体进行必要的处理：另一方面，垃圾在填埋层中的生物和其他物理化学作 用下达到稳定的过程，实际上也是一种垃圾的处理过程。在这一过程中微生物的作用最大。 垃圾中的厨余物、纸类、纤维、草木类、有机污泥等可分解有机物质在微生物作用下逐 步分解为气态物质( c 0 2 ，c h 4 ，h 2 5 等) 、水和无机盐类等，达到减容和稳定的目的1 7 ，”。 垃圾填埋场首先要根据地质、永文地质、环境、交通运输等综合研究确定场址，然后进 行填埋场的设计。卫生填埋场的设计组成包括：场底基础及地下水导漉设施、防渗层及其保 护设臆、垃圾渗滤液处理设旌、垃圾填埋气收集排放设施、捧洪及清污分流设旖等。然而， 卫生填埋场占地面积大，而且也产生了诸如填埋气( 1 a n d f i l lg a s ) 、渗滤液( 1 e a c h a t e ) 污染等诸多 环境问题。长期以来，填埋场渗滤液被认为是其周边地区地表水及地下水的潜在污染源，而 当填埋场关闭以后，其渗滤液的产生要持续许多年甚至数十年。因此，应该充分认识其危害 程度提出对镱、采取措施，以防治垃圾填埋场对环境的污染1 9 1 0 l 。 1 3 生物反应器 2 0 世纪7 0 年代，美国率先开展了“生物反应器型”填埋技术的研究。生物反应器型填埋 技术与传统卫生填埋场的本质不同在于其生物降解过程是加以控制的。一个填埋单元就是一 2 西南大学硕士学位论文文献综述 _ i i 鼻葛篁量暑皇量吕皇墨皇! 置皇曼置皇置目皇皇! 皇曼舅量皇墨皇量皇曹置毫! 暑璺 个小型的可控“生物反应器”( b i o m a c t o r ) 。许多这样的填埋单元构成的填埋场就是一个大的 生物反应器。生物反应器填埋场是通过有目的的控制手段强化填埋场的微生物过程，从而加 速垃圾中易降解和中等易降解有机组分转化和稳定的一种垃圾卫生填埋场运行方式。它除了 具有一般卫生填埋场的垃圾贮留功能外，还具有较强的生物降解功能，垃圾生物降解速度快、 稳定化时间短、填埋气产量高、收集完全、一般无需渗滤液处理设施 1 1 - 1 4 l 。因此，该技术在 城市生活垃圾处理中越来越受到关注。 1 3 1 生物反应器填埋场对污染物的去除及阻滞机理 1 3 1 1 对一般有机污染物的净化机理 渗滤液回流不仅提高了生物反应器填埋场湿度还增加了有机物和微生物若再配合营养 添加和p h 值调节等操作- 就完全可以刨造一个适合厌氧微生物生长繁殖的环境，众多研究者 均一致认为此时的填埋场完全就是一个天然的厌氧生物滤池。此时，垃圾中易降解和中等易 降解的有机组分以及回流的渗滤液中的有机组分在微生物作用下迅速发生水解、酸发酵和甲 烷发酵等反应，从而在更短时间内场内垃圾和回流渗滤液中的有机污染物得到有效去除而不 仅仅是转嫁了污染途径。 1 3 1 2 对重金囊的阻滞机理 生物反应器填埋场对重金属的阻滞受渗滤液性质的影响。早期填埋场处于产酸阶段，渗 滤液p h 值般较低，许多金属离子都能迁移，此时渗滤液更具危害性。随着产甲烷阶段的快 速形成。填埋场的氧化一还原电位( e h ) 迅速降低。处于还原条件下的低e l l 促使微生物将渗滤 液中的s 0 4 。还原成s 2 ，使众多金属离子形成极难溶的硫化物沉淀。随着此时填埋场向中性或 弱碱性转化，也有利于金属离子形成碳酸盐沉淀和氢氧化物沉淀，而垃圾在降解过程中生成 的大分子类腐殖质也易与重金属离子形成稳定的螯台物。形成沉淀和整合物后，重金属得以 大量滞留渗滤液中f c 、n i 、c d 、z l l 、p b 等浓度降至极低的水平1 1 5 3 6 1 。 1 3 1 3 对寿毒有机物的去除机理 生物反应器填堙场通过渗滤液回流延长了渗滤液在场内的水力停留时间，使微生物与有 毒有机物、必需营养物能保持连续的接触，强化了专性微生物的同化作用及其对有毒有机物 的生物转化、去除过程1 1 7 1 。 1 3 2 生物反应器填埋场的优势 1 3 2 1 降低外排渗滤液的污染强度 填埋前期渗滤液中污染物浓度很高。此时可将渗滤液全部回流，待填埋场进入甲烷化阶 段后再根据现场情况排放部分污染强度已较低的渗滤液。众多渗滤液回流研究表明外排渗滤 液典型浓度值为c o d 7 0 5 0 0m g l ，b o d 3 0 - - 3 5 0m g l ，因而在排放时可根据情况不需处理或 只进行简单处理川。 1 3 2 2 增加填埋场有效容积 3 西南大学硕士学位论文 文献综述 一方面填埋垃圾快速分解而体积减少、沉降加快，增大了填埋能力：另一方面使用其他 日覆盏层也可使士与垃圾比小于传统填埋场l ：4 的比例提高填埋场的空间利用率，最终减 少填埋场占地 1 3 2 3 提高气体产量和产气速率 由于优化了微生物生长环境、生物反应器填埋场快速进入甲烷化阶段前，产气更集中， 单位垃圾产气璧更大，因而更具回收利用价值。现场资料表明同一填埋场内渗滤液回流 处产甲烷速率是没有回流处的2 倍多l ”。试验室研究结果也表明，如果不进行潘滤液回流， 少量垃圾不会产生甲烷气体：而进行渗滤液回流则能产生大量的甲烷气体。 1 3 2 4 加速填埋场稳定 渗滤液回流将会明显增加填埋场垃圾的湿度，从而加速好氧微生物的降解作用。使有机 物的降解速率加快啪1 r o b i n s o n 和m a r i s 等1 2 ”人研究表明，渗滤液回流可以加速填埋垃圾中 有机物的分解，缩短填埋垃圾的稳定化进程，可使原需1 5 2 0 年的稳定过程缩短至2 3 年。 填埋场提前稳定可缩短封场后维护管理时问，减小控制系统后期可能失效潜在风险，还可提 前复用填埋场地。 1 3 2 5 藏小渗滤液水量水质波动对场外处理系统的冲击 生物反应器填埋场内垃圾体的巨大缓冲能力完全可以均衡如降雨等外因造成的渗滤液水 量和水质波动，从而使外排的渗滤液能保持一定程度的稳定，减少对场外渗滤液处理系统的 冲击。 1 3 2 6 藏小渗滤液处理系统的设计风险 由于生物反应器填埋场初期渗滤液不需摊放，故完全可以根据前期渗滤液特点针对性地 设计渗滤液处理系统，从而避免了传统填埋场事先设计渗滤液处理系统时的盲目和被动造成 的实用性和处理效率误差。 1 3 2 7 降低填埋垃圾处理成本 p o h t a n d ( 1 9 9 5 ) 2 2 1 将采用渗滤液回流的生物反应器填埋场与传统填埋场的经济性进行了比 较后发现生物反应器填埋场经济优势非常明显。在考虑缩短封场后监管期、成矿开采和场地 提前复用带来的经济效益后生物反应器填埋场还实现了平均年度利润。 尽管有关生物反应器填埋场的研究还在继续，我们已可看到它具有巨大的应用优势。正 如c a r s o n ( 1 9 9 5 ) 刚所言，由于它将垃圾填埋场从一个被动接收系统转变成一个主动管理控制系 统，这种方法代表了垃圾处置的未来。 1 3 3 生物反应器填埋场设计及运行要素 1 3 3 1 日覆盖材料抉择 在满足防尘、防病、防臭、防火、防动物等功能后，生物反应器填埋场每日覆盖不应影 4 西南大学硕士学位论文文献综述 响渗滤液从垃圾顶部到底部的连续渗透，同时占据最少的填埋场空间。w a t s o n ( 1 9 9 5 ) 1 2 4 l 还建议 用泡沫塑料或土工织物取代传统的土壤覆盖，填埋下一层垃圾时揭开覆盖材料下次再用。 1 3 3 2 布水系统 布水系统应满足均匀布水要求和防堵塞要求。由于卫生问题，一般宜采用地下回洒方式， 填埋期间可利用气体收集井回流也可分层设穿孔管道，填埋结束后用穿孔管道或地下喷流型 布水器设回流布水区一般布水器下衬砾石或破碎轮胎，上覆粗沙或破碎轮胎。 1 3 3 3 垃圾破碎、混合及压实控制 垃圾破碎后填埋可增加垃圾、渗滤液、微生物相互接触面积从而加速垃圾分解。垃圾 混合可提高垃圾填埋的均一性而利于渗滤液均匀下渗还可避免含糖量高的食物垃圾集中而 抑制甲烷化进程。垃圾压实要兼顾多层填埋和满足渗滤液传输要求，避免不均匀的压实形成 渗滤液优先通道。 1 3 3 4 渗滤液回灌操作 根据产气和渗滤液日常监测结果灵活调整回流操作。对产酸阶段的场区少回流，甲烷化 的场区回流量可增至最优回流水平。产甲烷区回流至产酸区利于微生物接种，产酸区回流至 产甲烷区又为甲烷菌提供食物和营养。 1 3 3 5p h 值调节 p a o c y ( 1 9 9 5 ) 1 2 s j 认为p h 值调节是生物反应器填埋场最有效的管理手段之一。产酸阶段的渗 滤液回流前先中和，避免场内有机酸积累而抑制甲烷菌生长繁衍。还可在覆盖层或垃圾体中 加入石灰消化污泥等碱性物质增强填埋场的p h 值缓冲能力。 1 3 3 6 添加营养 w a - i t l l ( 1 9 9 9 ) 1 2 6 】通过实验研究认为在回流渗滤液中加入营养物质对有机垃圾的降解速率有 积极作用若渗滤液反映出填埋场内营养( c ：n ：p ) 失衡，可考虑补充营养物质以满足填埋场 内微生物的需要。 1 3 3 7 温度控制 根据微生物要求填埋场最佳温度是4 5 6 0 c ，将填埋场温度控制在这一范围对垃圾的快 速分解大有益处，但这一操作难度大且费用昂贵。 1 3 3 8 充氯操作 生物反应器填埋场原则上可分为好氧型和厌氧型。垃圾的好氧分解速率比厌氧分解速率 快但可操作性和运行成本限制了它们的应用，一般生物反应器填埋场还是以厌氧型为主。 为解决回流填埋场渗滤液中氨氮浓度较高的问题，o n a y 和p o l a n d ( 1 9 9 8 ) ( 2 7 】提出了将填埋场分 成缺氧带、厌氧带和好氧带运行的新思路，实验研究结果表明氨氮去除率为9 5 ，同时渗滤 液中的硫化物也得到有效去除。 5 西南大学硕士学位论文文献综述 1 3 4 生物反应器填埋场存在问题 因生物反应器填埋场渗滤液回流操作，场内蛋白质等含氮物质降解后产生的氮氮会逐渐 增多，因而其渗滤液会在较长的时间内保持较高的氨氮浓度且其衰减速度不如传统填埋场 明显。另外进水悬浮物过高或者微生物过量繁殖容易造成土壤堵塞、垃圾层中因厌氧消化而 出现的酸积累、表面喷灌时散发臭味、填埋气产气速率加快引发的安全问题等。李启彬等口q 的研究表明生物反应器的渗滤液性质是有机污染物浓度( c o d ) 不高、可生化性很差、重金属离 子浓度较低、氨氮浓度较高、色度较大等特点。 1 4 填埋结构 填埋场根据填埋垃圾层中氧气的存在状况可分为厌氧填埋、好氧填埋和准好氧填埋三种 结构。垃圾中可降解有机物的降解速度和程度受垃圾层中氧气含量的影响较为显著【2 9 i 。有机 物好氧降解形成c 0 2 和h 2 0 ，有机物降解的比较彻底。渗滤液c o d c r 较低。而厌氧降解是有 机物的自身氧化还原过程，降解不彻底，以还原性更高的产物为主，因此渗滤液c o d c 浓度 较高。 1 4 1 厌氧填埋技术 厌氧填埋是我国目前广泛采用的城市生活垃圾处置方法，此方法是将垃圾填埋体独立于 周围环境经过漫长的厌氧发酵使垃圾实现最终稳定化、无害化。厌氧填埋法具有投资省、 处理成本低、工艺简单、管理方便、对垃圾成分无严格要求等优点。但厌氧卫生填埋也存在 着占用土地多、稳定化时间长、渗滤液处理难等缺点。 厌氧填埋场的垃圾降解是一个无任何控制的自然降解过程，因此其降解过程缓慢，垃圾 稳定化时问长一般要持续1 0 2 0 年，甚至更长长时间的稳定化进程势必将增加填埋场的 管理和维护费用。填埋场占用的大量土地资源不能很快建得副再利用，这使得填埋场选址困 难厌氧填埋场的场址不仅在地形、地貌、水文地质、工程地质等方面都有苛刻的要求，而 且还要求运输方便、运距短、投资省。厌氧填埋的上述缺陷制约着其进一步的推广使用。 1 4 2 好氯填埋技术 好氧填埋是利用鼓风机直接向填埋垃圾体中鼓风，使填埋场垃圾发生好氧降解，可以使 垃圾达到稳定的时闻大大缩短，同时降低渗滤液污染物浓度第一座好氧填埋场由u s e p a 于 1 9 6 9 年在加州建立和运行，空气通过渗滤液收集系统鼓入【3 1 1 德国在7 0 年代后期，进行了好 氧生物条件下对垃圾进行预处理的研究这种预处理被用作减轻垃圾量，提高填埋场密度， 改善渗滤液水质1 3 2 1 。美国几座好氧填埋场运行情况研究表明。好氧填埋能加速垃圾层中有机 物的生物降解实现填埋场的快速稳定，有效降低渗滤液中污染物浓度，还能减少渗滤液的 产生量；研究者认为，好氧填埋场有效性最主要的是台理控制好氧环境，以及温度和湿度的 最优配置 3 3 l 。但好氧填埋的缺陷是动力消耗大，工艺设备复杂管理费用高。 1 4 3 准好氧填埋技术 准好氧填埋技术是2 0 世纪7 0 年代日本科研人员研制的新型填埋技术。准好氧填埋设计 6 西南大学硕士学位论文文献综述 原理是不需要进行动力供氧，而是利用渗滤液收集管道的不满流设计，利用填埋体的内外温 差，使填埋体外部空气自然进入，在渗滤液收集管和竖直通风管道周围存在一定的好氧区域。 此处的垃圾进行好氧分解空气扩散不到的地方则处于厌氧状态相对于传统的厌氧填埋， 准好氧填埋方式加快了渗滤液的排出。抑制了甲烷和硫化氢等气体的产生，加速垃圾稳定化 进程，降低渗溏液中污染物浓度( 3 4 j 。 最早的准好氧填埋场于1 9 7 5 年在福网市建成的，当时由于日本经济飞速发展导致城市生 活垃圾急剧增长，日本城市生活垃圾多采用填埋处理，由于技术有限，填埋的垃圾产生了大 量的易然气体、有害渗滤液和臭气，严重地污染了周边环境。福冈市政府联合福冈大学开发 新型的填埋方式。 1 9 6 7 年，福冈大学的m a s a t a k a h a n a s h i m a ( 花岛正孝) 教授发现垃圾场的固体废物如果 供气充足，其分解速度会加快，从而得到好氧菌在固体废物降解中起重要作用。1 9 7