（环境工程专业论文）基于垃圾渗滤液生化出水特征的生物炭技术试验研究.pdf

中文摘要 摘要 生活垃圾焚烧发电是近年来国内采用的垃圾处置方法之一，该法可有效地达 到垃圾减量化、无害化、资源化的目的，在大城市中有广泛的应用前景，但也因 此带来了新的二次污染问题，其中就包括焚烧厂的贮仓渗滤液。它的水质特性不 同于填埋场渗滤液，且具有可生化性高、有机物浓度高、毒性大、难处理等特点， 在经过生化处理后仍有难降解的有机物残留，难以使之达标排放。目前国内外在 垃圾焚烧厂渗滤液处理方面的研究很少，为解决这个新的污染问题，课题以重庆 同兴垃圾焚烧发电厂的垃圾渗滤液生化处理后出水为研究对象，采用生物炭深度 处理工艺对其进行深度处理。围绕垃圾渗滤液生化出水水质特征采用生物炭技术， 重点研究了0 3 一生物炭池臭氧氧化过程；生物炭池工程菌的筛选、培养和固定 化；采用三种生物炭工艺( 自然挂膜b a c l ，固定工程菌b a c 2 和0 3 固定工程 菌b a c 3 ) 对比实验研究适用于垃圾渗滤液生化处理出水深度处理的生物炭处理技 术，结果表明： 臭氧化的功效并不在于改变有机物总量，而在于改变有机物性质，提高有机 物生化降解性。臭氧化前后，当臭氧投加量为1 0 m g l 时，u v 2 5 4 的去除率为2 9 0 3 ， 色度的去除率为4 8 ，原水中的u v 2 s 4 t o c 比值为0 0 2 6 4 ，臭氧化后为0 0 1 5 ，降 低了4 8 3 1 。按照u v 2 5 4 t o c 比值小于o 0 2 的水适宜生化降解这个标准，表明臭 氧化能提高水质的可生化性。因此臭氧投加量在2 m g l 左右，氧化10 r a i n 是合理的。 采用生物工程技术，从同兴垃圾焚烧发电厂现有生化处理系统曝气池的活性 污泥中筛选出3 株高效工程菌y 5 、y 8 、y 1 0 。经过1 6 s r d n a 鉴定表明，这三株 工程菌分别为海杆菌属、埃希式菌属和不动杆菌属，尽管形态不一样，但均有很 强有降解渗滤液二级生化出水中有机物的能力，对t o c 的去除率分别为4 9 1 、 6 1 3 、5 2 4 。对3 株高效工程菌进行扩大培养，经过载体的选择，采用物理循 环吸附法制各了可用于工程应用的人工固定化生物炭。 稳定运行期间，分别在1 5 m l m i n ，2 5 m l m i n 3 5 m l m i n 和4 5 m l m i n 的设计流 量下，分别考察流量对b a c 法去除水中u v 2 5 4 所表征的难降解有机物的影响，根据 试验监测数据，综合考虑效率，经济等方面的因素，认为2 5 m l m i n 的流量比较适 合本试验水质和工艺。进水流量为2 5 m l m i n 时，三种工艺中炭层在7 0 c m 以后， 对u v 2 s 4 去除率较低1 0 以下。四种流量下，0 3 b a c 和b a c 2 工艺出水t o c 分 别比b a c l 低1 5 和1 0 左右。进水t o c 在1 1 0 m g l ，进水流量在1 5 - - - - 2 5 m l m i n 之间时，0 3 b a c 工艺绝大部分时间出水t o c 可以稳定在6 0 m g l 以下。从t o c 指标考虑，采用0 3 。b a c 工艺深度处理垃圾渗滤液生化出水可以达到生活垃圾 重庆大学硕十学位论文 焚烧污染控制标准( g b l 8 4 8 5 2 0 0 1 ) 的二级排放标准( c o d 3 0 0 m g l ，即t o c 6 0 m g l ) 。生物量和生物活性沿水流方向逐渐减小。经过连续运行和监测，得出 b a c 柱采用间歇式气水联合反冲洗，试验运行参数为水强度2 3u ( s m 2 ) ，气 强度为6l ( s m 2 ) ，间隙l m i n ，反冲历时2 0 m i n 。，反冲洗后，b a c 柱需要一 天左右的恢复期。 关键词：垃圾渗滤液，深度处理，生物炭，工程菌 i i 英文摘要 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，p o w e rg e n e r a t i o nb yi n c i n e r a t i n gm u n i c i p a ls o l i dw a s t e s ( m s w ) i s o n eo ft h ew a y si nd i s p o s i n gw a s t e si nm e t r o p o l i s ，w h i c hs h o w sag r e a ta d v a n t a g ei n p o l l u t a n tm i n i m i z a t i o n ，r e s o u r c e1 2 1 s ea n dd e t o x i f i c a t i o no fm s wa n ds oo n h o w e v e r , t h i sw a yi nd i s p o s i n gm s wl e a d st ot h es e c o n d a r yp o l l u t i o np r o b l e mi n c l u d i n gl e a c h a t e f r o mm s w d u m p s i t e ，t h ec h a r a c t e ro fw h i c hi sd i f f e r e n tf r o mt h a tf r o ml a n d f i l li nh i 曲 o r g a n i cc o n t e n t s ，t o x i c i t ya n db i o d e g r a d a b i l i t y w h a ti sw o r s e ，t h e r es t i l lr e m a i n sm u c h r e f r a c t o r yc o n t a m i n a n ti n t h el e a c h a t ea f t e rt h eb i o c h e m i c a lt r e a t m e n tr e s u l t i n gi n f a i l i n gt om e e tt h ed i s c h a r g es t a n d a r d t h i sp a p e ri sa t e n t a t i v es t u d yo nt h ec h a r a c t e ro f l e a c h a t ew a s t e w a t e re f f l u e n ta f t e rb i o l o g i c a lt r e a t m e n tw i t hb i o l o g i c a la c t i v a t e dc a r b o n t e c h n o l o g y t h em a i nf o c u s e sa r eo n t h eo z o l l eo x i d a t i o np r o c e d u r ei nb i o l o g i c a l a c t i v a t e dc a r b o np o o l ；t h ep r o c e d u r eo fs e l e c t i n g ，c u l t i v a t i n ga n di m m o b i l i z i n gt h e e n g i n e e r i n gb a c t e r i ai nb i o l o g i c a la c t i v a t e dc a r b o np o o l ；t h eb i o l o g i c a la c t i v a t e d c a r b o nt e c h n o l o g yw h i c hi ss u i t a b l et ob ea p p l i e dt ot r e a tt h el e a c h a t ew a s t e w a t e r e f f l u e n ta f t e rac o m p a r a t i v ee x p e r i m e n ts t u d yo nt h r e eb i o l o g i c a la c t i v a t e dc a r b o n t e c h n o l o g y ( n a t u r a lb i o - f i l mo fb a c1 ，f i x a t i o no fe n 西n e e r i n gb a c t e r i ao fb a c 2 ，a n d f i x a t i o no fe n g i n e e r i n gb a c t e r i ao f 0 3 一b a c 3 ) o z o n i z a t i o ni sn o tt oc h a n g et h ea m o u n to ft h eo r g a n i c s ，b u tt oc h a n g ei t sc h a r a c t e r a n di m p r o v ei t sb i o c h e m i c a ld e g r a d a t i o n t h er e m o v a lr a t eo fu v 2 5 4a n dt h ec h r o m ai s 2 9 0 3 a n d4 8 r e s p e c t i v e l yw h e no z o n ei su s e dw i t ht h ea m o u n to f10 m g l t h e u v 2 5 4 t o ci s0 0 2 6 4i nt h eo r i g i n a lw a t e r , a n di tc h a n g e st ob e0 0 15w i t ht h e r e d u c i n gr a t eo f4 8 31 a c c o r d i n gt ot h es t a n d a r dt h a tt h ew a t e rw i t hu v 2 5 4 t o c ， s m a l l e rt h a n0 0 2i s q u a l i f i e dt ob ed a g r a d a t e d i ts h o w st h a to z o n i z a t i o nh e l p st o i m p r o v et h eb i o d e g r a d a b i l i t yo ft h ew a t e r i ti sp l a u s i b l et oi n p u tt h ea m o u n to fo z o n eo f 2 m g lw i t ht h et i m eo f 10 r a i n t h ea u t h o rm a k e su s eo ft h e b i o t e c l m o l o g y t os e l e c tt h r e eh i 9 1 le f f e c t i v e e n g i n e e r i n gb a c t e r i af r o ma c t i v a t e ds l u d g ei nb i o c h e m i c a lt r e a t m e n ts y s t e ma e r a t i o n p o o li nt o n gx i o n gp o w e rg e n e r a t i o np l a n to fm s wi n c i n e r a t i o n t h e s et h r e eh i g h e f f e c t i v ee n g i n e e r i n gb a c t e r i aa r ei d e n t i f i e da ss e ab a c i l l u s e e g j eb a c t e r i aa n d a c i n e t o b a c t e ra f t e r16 s r d n ai d e n t i f i c a t i o nw i t hd i f f e r e n tf o r m sb u th i g hc a p a c i t yi n d e g r a d i n go r g a n i c si ns e c o n d a r yl e a c h a t e t h r e eh i g he f f e c t i v ee n g i n e e r i n gb a c t e r i a g o e st h r o u g ht h ep r o c e s so fm i c r o b i a ls p e c i e se x p a n d i n gc u l t u r e ，a n do nt h eo t h e rh a n d ， i i i 重庆大学硕士学位论文 a r t i f i c i a li m m o b i l i z e db i o c h e m i c a la c t i v a t e dc a r b o ni sc r e a t e db yp h y s i c a lc i r c l e a b s o r p t i o nm e t h o d d u r i n gt h es t a b l ep r o c e d u r e ，t h ea u t h o rt r i e st h ef l o wr a t eo f15 m l m i n ，2 5 m l m i n ， 35 m l m i na n d4 5 m l m i nt os e et h ei n f l u e n c eo ff l o wr a t eo nt h em e t h o do fb a c s d e g r a d a t i o no fo r g a n i c s t h em o n i t o r i n gd a t ai ne x p e r i m e n tc o n c l u d e st h a tt h ef l o wr a t e ， 2 5 m l m i ni st h eb e s tc h o i c ef o rp r e s e n ts t u d y , a l l o w i n gf o rt h ef a c t o r so fe f f i c i e n c ya n d e c o n o m y w h e ni n p u ta m o u n to fw a t e ri s2 5 m l m i n , t h et h i c k n e s so fc a r b o nl a y e ri s b i g g e rt h a n7 0 c ma n dt h er e m o v a lr a t eo fu v 2 5 4i sl o w e rt h a n10 i nt h et h r e e p r o c e s s e s t h et o cw i t ht h em e t h o do f0 3 一b a ci s15 l o w e rt h a nt h a tw i t ht h e m e t h o do fb a c1a n d10 l o w e rt h a nt h a tw i t ht h em e t h o do fb a c 2 w h e nt h ei n p u t t o ci sll0 m g l ，a n dt h ei n p u tf l o wr a t ei s15 - 2 5 m l m i n ，t h eo u t p u tt o ca m o u n t st o 6 0 m g li nas t a b l ew a y t a k i n gt o ci n d e xi n t oc o n s i d e r a t i o n ，t h em e a s u r e m e n to f 0 3 b a ci nd i s p o s i n gl e a c h a t el i v e su pt ot h es e c o n d a r yd i s c h a r g es t a n d a r d ( c o d 3 0 0 m g l ，t h a ti s ，t o c 6 0m g l ) i ns t a n d a r do fc o n t r o l l i n gm s wi n c i n e r a t i o n p o l l u t i o n ( g b18 4 8 5 2 0 01 ) t h eb i o m a s sa n db i o l o g i c a la c t i v i t yd e c r e a s ea l o n gt h e d i r e c t i o no fw a t e rf l o w w i t hac o n s i s t e n tt r e a t m e n ta n dm o n i t o r , t h ea u t h o rf i n d st h a t b a cw o r k sb yi n t e r m i t t e n tg a sa n dw a t e rc o m b i n e dr e v e r s ew a s h i n g ，a n dt h ew a t e r c o n s u m p t i o ni n t e n s i t yi s2 3u ( s m 2 ) ，g a sc o n s u m p t i o ni n t e n s i t yi s6l ( s m 2 ) ， i n t e r v a lt i m ei slm i n ，a n dt h et i m eo fr e v e r s ew a s h i n gi s2 0 m i n b a cn e e d so n ed a yf o r r e c o v e r ya f t e rr e v e r s ew a s h i n g k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ，d e e pt r e a t m e n t ，b i o l o g i c a la c t i v a t e dc a r b o n ，e n g i n e e r i n g b a c t e r i a i v 学位论文使用授权书 本人完全同意中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全 在中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库以及 重庆大学博硕学位论文全文数据库中全文发表。中国博士学位论文全文数 据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库可以以电子、网络及其他数字媒体 形式公开出版，并同意编入c n k i 中国知识资源总库，在中国博硕士学位论 文评价数据库中使用和在互联网上传播，同意按“章程 规定享受相关权益和 承担相应义务。 作者签名：翌孚丝 导师签名： 年月日 论文题目：墓弘幽& 业丝巡牡皇幽盏丝鲞迎缝圣弘 论文级别：博士口硕土口 毕业院校：重庆大学 所属学院：j 国芦巳鞋竺型茏堕童塾互黼 毕业年月： 型仝生篓旦 作者联系电话： ! i 定量i q 垒仝! 丝 作者通信地址( 邮编) !至弘王茗垒巫互全鲤! 垒f 垒翌! ! 】 作者e _ m a i l ： 宰缸2 堑! ! 翌兰! 兰! 垒臣丛堡：翌竺 研究生学号： 塑白五盖，1l 备注：本人承诺该学位论文不涉密，否则后果自负。 说明：本授权书望亟一式三份，由学校研究生管理部门、中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社和作者本人各保存一份。 c n k i 联系电话：0 1 0 - 6 2 7 9 1 9 5 1 、6 2 7 9 3 1 7 6 、6 2 7 9 4 9 9 4 传真：0 1 0 - 6 2 7 9 1 8 1 4 网勾上：婴：旦k i ：n 金主，w w w c h i n a j o u r n a l n e t a n 通信地址：北京清华大学邮局8 4 4 8 信箱采编中心邮编：1 0 0 0 8 4 学位论文独创性声明 文 研究 ，论 文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期： 学位论文使用授权书 本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意中 国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程( 以 下简称“章程 ) ，愿意将本人的量士学位论文缮i 连物碰罐逝毖型蚴届们铴钾豺渖 提交中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社( c n k i ) 在中国博士学位论文全文数酗彻 据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库以及重庆大学博硕学位论文全文 数据库中全文发表。中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论 文全文数据库可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入c n k i 中国知识资源总库，在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联 网上传播，同意按“章程 规定享受相关权益和承担相应义务。本人授权重庆大 学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公开论文的全部或部分内 容。 作者签名：j 咩冱皿 导师签名： 备注：审核通过的涉密论文不得签署。授权书一，须填写以下内容： 该论文属于涉密论文，其密级是，涉密期限至年一月一日。 说明：本声明及授权书! 鲤装订在提交的学位论文最后一页。 l 绪论 l 绪论 1 1 填埋场垃圾渗滤液的产生方式和性质特征 1 1 1 垃圾填埋场渗滤液的产生方式 垃圾渗滤液的说法源于垃圾填埋场，一般是指超过垃圾及其所覆土层持水量和 表面蒸发潜力的雨水进入填埋场地后，沥经垃圾层而产生的高浓度污水，所以说 渗滤液的产生机制较为复杂。渗滤液主要来源于三个方面l 卜3 】：大气降雨和径流； 垃圾中原有的水分；在垃圾填埋后由于微生物的厌氧分解而产生的水。垃圾 本身含有一定量的水分，而且也会因厌氧发酵而产生一定量的水分。显然南方地 区由于雨水相对充沛，垃圾填埋场渗滤液的量较北方多，其性质随着填埋年份增 加而逐渐变化。 1 1 2 垃圾填埋场渗滤液的水质特征 由于垃圾组成、气候、温度、填埋方式及填埋时间的不同，导致不同地区和国 家之间渗滤液水质的较大差异，表1 1 列出了各地区填埋场渗滤液的主要水质指标 ( 单位：若未注明，均为m g l ，p h 除外，填埋时间单位为年) 4 1 。 表1 1 国内外垃圾填埋场渗滤液水质指标 t a b l e1 1l e a c h a t ei n d e xo fm s wl a n d f i l ls i t ea th o m ea n da b r o a d 重庆大学硕士学位论文 c o d1 3 03 6 7 2 3 3 0 6 4 00 b o d3 2 21 2 0 o 5 tkn n h 3 - n2 0 98 4 5 0 n i o 3 1 8 4 8 4 5 0 7 4 5 0 1 7 c d0 0 1 0 1 2 - 6 p b0 0 83 2 5o 7 2 c r0 0 40 2 6 69 h g - 1 6 9 0 4 7 2 5 1 0 0 3 2 0 7 0 0 2 6 0 1 5 o 0 0 1 o 0 5 o 0 0 9 0 6 4 6 o 0 0 1 0 8 9 8 0 0 0 2 o 0 1 8 1 2 5 0 2 5 7 0 7 2 6 1 2 1 0 1 0 3 吣 1 3 6 8 0 1 9 6 0 - 5 5 0 0 5 6 2 1 9 9 0 1 0 4 - 1 0 1 4 0 0 6 0 - 0 0 0 10 - 0 1 5 0 0 0 30 3 4 5 0 0 4 0 7 0 2 4 6 0 2 8 3 0 2 2 1 9 2 8 6 0 1 9 0 - 2 7 0 0 “1 8 7 3 8 8 9 1 1 8 0 7 8 4 1 1 5 6 1 0 0 - 7 0 0 1 0 0 0 0 - 4 0 0 4 0 0 0 0 7 5 0 0 8 0 2 8 0 0 0 5 6 4 8 2 - 0 0 5 1 0 从表1 1 可知，无论是在经济发达和不发达地区，随着填埋年龄的增加，渗滤 液的b o d 、c o d 逐渐降低，而有机污染物的可生物降解性却变差，同时p h 值和 氨氮浓度升高，这是由于在完成水解酸化阶段后，垃圾的厌氧发酵作用持续进行， 部分可生化的有机物被降解，导致渗滤液b c 比下降，有机胺转化成氨氮，p h 值 上升，同时氯离子浓度也有所下降p 6 1 。 2 i 绪论 1 2 焚烧厂垃圾渗滤液的产生方式和性质特征 1 2 1 焚烧厂垃圾渗滤液的产生方式 城市生活垃圾焚烧厂的垃圾堆场( 贮仓) 也会产生一定量的渗滤液。与填埋场 渗滤液产生的机制不同的关键是，垃圾焚烧厂的渗滤液主要来源于垃圾本身的内 含水以及垃圾在堆酵过程中厌氧发酵产生的水份。因为中国城市生活垃圾的含水 率高，有机物含量高，且多采用混合收集的管理方式，所以焚烧厂的生活垃圾在 贮仓中短暂停留的三天左右时间中也会产生数量可观的渗滤液，约占垃圾总量的 0 - - 1 0 【7 8 】。而发达国家的生活垃圾含水率低，有机质含量少，再经过分类收集 后，对热值高的生活垃圾进行焚烧处理，并且这部分垃圾大都有机质含量和含水 率极低，所以在贮仓中几乎不会产生渗滤液，因此国外文献中极少涉及焚烧厂渗 滤液的处理研刭9 l l 】。 1 2 2 焚烧厂垃圾渗滤液的水质特征 关于垃圾焚烧厂渗滤液的水质资料鲜有报道，且监测的水质指标较少。表1 2 列出了重庆同兴垃圾焚烧厂渗滤液的水质状况( 单位：若未注明，均为m g l ，p h ， b c 除外) 0 2 。 表1 2 同兴垃圾焚烧厂渗滤液水质指标 t a b l e1 2l e a c h a t ei n d e xo f t o n gx i o n g p o w e rg e n e r a t i o np l a n to fm s wi n c i n e r a t i o n 水质指标 c o db o dt o c n h 3 一n s s蹈4p hb c 平均值 5 9 3 8 73 0 8 8 l 1 5 9 2 8 1 2 2 5 6 8 2 21 2 0 9 85 9 60 5 2 从表1 2 可知，同兴焚烧厂渗滤液中，c o d 、b o d 、t o c 、s s 和v f a 含量很 高，且具有较高的氨氮浓度和较低的p h 值，其水质与填埋场早期渗滤液的各项常 规水质指标很相似【1 3 】，生化性良好，且其中的v f a 含量很高。何品晶【1 4 】等人采用 气象色谱测试了焚烧厂渗滤液中挥发性有机物，得出其主要有乙酸、丙酸、丁酸、 异丁酸、戊酸、异戊酸、甲醇、乙醇、乳酸等构成，其中乳酸和乙酸含量很高， 分别为1 6 8 0 0 和3 7 1 0 m g l ，占总的挥发性有机物8 5 以上。此外，焚烧厂垃圾渗滤 液属原生渗滤液，由于在贮仓中停留时间很短，通常不超过三天，所以未经充分 的厌氧发酵、水解酸化过程，受雨水影晌比填埋场垃圾渗滤液小。 垃圾焚烧厂贮仓中污染物的溶出是在水分萃取和厌氧微生物的分解作用下实 现的，因此，凡是影响垃圾层中厌氧微生物生长特性的因素都将成为影响渗滤液 水质的主要因素。焚烧厂贮仓中垃圾渗滤液的产生及其影响因素如图1 1 所示。 3 重庆人学硕十学位论文 图1 1 垃圾焚烧厂渗滤液产生影响机制图 f i g 1 2i n f l u e n c i n gm e c h a n i s mo f l e a c h a t eg e n e r a t i o n i nm s wi n c i n e r a t i o nf a c t o r y 由图1 1 可见，对于垃圾焚烧厂，渗滤液的水质特征不仅与当地的降雨、降雪、 气温、湿度等气象水文因素有关，还与垃圾的性质及垃圾本身的含水率等因素有 关，且这些作用大部分是通过对微生物生长特性的影响而体现的，所以说垃圾层 厌氧微生物的特性与渗滤液中水质变化有紧密的联系【l5 1 。 由于城市垃圾组分复杂，管理处理方式差异，渗滤液产生机制的多重影响，导 致垃圾渗滤液中污染物种类繁多，且浓度变化范围较大。所以无论是填埋场还是 焚烧厂渗滤液均具有c o d 、b o d 极高、毒性大、难处理等特剧1 6 叫引。 生活垃圾焚烧厂渗滤液的水质有以下主要特点： 水质复杂：渗滤液中含有多种污染物，且浓度变化往往很大。垃圾渗滤液中 不仅含有好氧有机污染物，还含有金属和植物营养素( 氨氮等) ，一般还会有有毒 有害有机污染物，水质十分复杂。 ( 参c o d 和b o d 浓度高：垃圾焚烧厂渗滤液中的c o d 平均达5 9 3 8 7 m g l ，b o d 最高达3 0 8 8 l m g l ，具有c o d 、b o d 浓度极高、毒性大、难处理等特点。 金属含量较高：垃圾焚烧厂渗滤液中含有十多种金属离子，其中主要的金属 离子的浓度还是比较高的。 虽然垃圾渗滤液的污染物种类很多，但通常会含有大量的有机污染物、高浓度 的含氮化合物和多种金属，同时总溶解性固体含量也很高【1 9 1 。 渗滤液中的有机物通常可分为三类：低分子量的脂肪酸类、腐殖质类高分子的 碳水化合物、中等分子量的灰黄霉酸类物质。这些化合物中含有已被确认的可疑 致癌物、促癌物、辅助致癌物以及被列入中国环境优先污染物“黑名单”的有机物等 2 0 2 1 。焚烧厂贮仓渗滤液中的低分子量可溶性脂肪酸较多，以乙酸、丙酸和丁酸 为主，这类物质容易降解；其次还有大量难以降解的高分子和溶解性腐殖质，以 及较多的芳香族羧基的灰黄霉酸【2 2 2 3 1 。生活垃圾在焚烧厂贮仓停留时间很短，渗 4 l 绪论 滤液中的挥发性脂肪酸没有经过充分的水解发酵，与填埋场渗滤液不同，挥发性 脂肪酸随垃圾填埋时间延长而减少，而灰黄霉酸物质的比重则相对增加，这种有 机物组分的变化趋势，意味着焚烧厂渗滤液的b o d c o d 高于填埋场，即此类渗 滤液的可生化性较高。 由于生活垃圾组分中含氮有机物较多，且易被溶出或厌氧发酵，所以无论是填 埋场还是焚烧厂渗滤液中的含氮化合物浓度都很高。不同之处在于，由于垃圾在 焚烧厂贮仓的停留时间短，产生的渗滤液中含氮化合物以有机氮形式为主，氨氮 含量较少：而对于填埋场渗滤液而言，随着垃圾填埋时间的增加，有机氮代谢大 量释放氨氮。有资料表吲2 4 吨5 1 ，在填埋进入产甲烷阶段后渗滤液氨氮含量不断上 升，其达到高峰值后延续很长的时间并直至最后封场。因此虽然渗滤液中的含氮 化合物浓度很高，但是较之填埋场渗滤液，焚烧厂贮仓渗滤液的有机氮浓度高， 氨氮浓度低。由于高浓度的氨氮含量会增加渗滤液生化处理的难度，所以这两种 渗滤液中含氮化合物的差异也导致了预处理是工艺选择有所不同。 渗滤液中通常含有多种金属离子，其浓度与垃圾的类型、组分和厌氧时间等密 切相关。由于垃圾本身成分的复杂性及垃圾厌氧反应与代谢过程的复杂性，重金 属元素等也会出现在渗滤液中。据报道，生活垃圾中的微量重金属溶出率很低， 在水溶液中为o 0 5 1 8 0 ，微酸性溶液中为o 5 - - 一5 ，且垃圾本身对重金属 有较强的吸附能力【2 6 】。所以对仅处理城市生活垃圾的填埋场和焚烧厂渗滤液而言， 重金属浓度较其它污染物低得多。除了重金属离子之外，由于垃圾中f e 、a 1 、c a 的含量较大，所以渗滤液中此类金属的浓度较高f 2 7 2 8 】。 垃圾渗滤液中一般均含有浓度较高的总溶解性固体。水分流经垃圾层时对垃圾 中的可溶性固体有萃取作用，所以焚烧厂和填埋场中渗滤液的总溶解性固体浓度 都很高。由垃圾固相中溶出潜力最大的应是生物可降解的有机组分；p 0 4 弘、c 1 - 和 s 0 4 2 。因其良好的可溶性也占有较大比例；f e 、a l 、c a 在固相中的含量较大，且有 一定的溶解性，因此在渗滤液中也有较高的浓度。经有机质代谢而大量产生的氨 氮也是垃圾填埋场渗滤液总溶解性固体的主要成分，这些溶解性固体在渗滤液中 的浓度通常随填埋时间的延长而变化【2 9 1 ，但是焚烧厂渗滤液的氨氮含量通常较少。 尽管渗滤液的组成状况及其复杂，但理论分析和大量的现场监测资料表明，渗 滤液处于厌氧状态，厌氧生化过程是渗滤液具有典型的高色度与恶臭特征。 1 3 国内外垃圾渗滤液处理技术简介 由于渗滤液水质波动大，成分复杂，生物可降解性随填埋场场龄的增加而逐渐 降低，污染物浓度高，持续时间长，流量不稳定，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境况及其他经济技术要求提出有针对性的处理方案和 重庆入学硕七学位论文 工艺。渗滤液的处理技术既有与常规废水处理技术的共性，也有其极为显著的特 性。纵观国内外垃圾渗滤液处理的现状，目前主要处理工艺有生物法、土地法、 物化法以及上述方法的联合运用。 1 3 1 生物法 生物法是运用最普遍的污水处理方法，也是垃圾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、处理效率较高，因而被世界各国广泛使用。生 物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。 厌氧生物处理 厌氧生物处理已经广泛应用于许多工业废水的处理，而且诸如能耗少，操作简 单，投资及运行费用低廉等优点更显示出在垃圾渗滤液处理方面的巨大优势，且 由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质也少的特性，也j 下适合于营养物质失 调的渗滤液的处理。近年来，运用于垃圾渗滤液处理的厌氧生物处理方法主要有： 厌氧消化池、厌氧序批式反应器、上流式厌氧污泥床反应器、上流式厌氧过滤反 应器、上流式厌氧污泥床过滤反应器及厌氧折流板反应器等。 1 ) 厌氧消化池 厌氧消化池是最为简易的厌氧反应器，虽然处理效率偏低，但造价低廉，管理 简单，适合于经济条件有限的地区少量渗滤液的处理。黄群贤【3 0 】厌氧消化处理垃 圾卫生填埋场渗滤液，消化温度为3 7 左右，消化时间为2 4 小时，污泥质量浓度 为4 0 9 l ，得到c o d 去除率稳定在8 0 以上。b o y l ewc 【3 l 】用普通厌氧消化法处理 进水c o d 为1 0 6 0 0 m g l ，b o d 为8 4 0 0m g l 的渗滤液，在污泥负荷0 0 8 0 1 5 9 c o d ( g v s s d ) ，水力停留时间1 2 5 天时，去除率分别达到9 4 5 和9 8 9 8 。 2 ) 厌氧序批式反应器 厌氧序批式反应器( a s b r ) 是将均匀水质、厌氧降解、沉淀排水等功能集于一 体的周期循环活性污泥法，具有工艺简练、操作简便、出水悬浮固体含量低和抗 冲击负荷能力强等特点，但是处理效率偏低，符合率低等缺陷也限制其发展。t i m u r h 【3 2 3 3 】等利用厌氧序批式反应器( a s b r ) 处理高浓度垃圾渗滤液，处理效果稳定， c o d 去除率最高可达8 5 左右，容积负荷率可以高达9 4 c o d ( l d ) 且发现约8 3 被去除的c o d 转化为甲烷。 3 ) 上流式厌氧污泥床反应器 上流式厌氧污泥床反应器( u a s b ) 是由7 0 年代荷兰l e t t i n g ag 研制的，具有 总容积小、负荷率高、水力停留时间短、能耗低、不需要搅拌和抗冲击负荷能力 强等优点，在世界各地已被广泛地运用于垃圾渗滤液的厌氧处理，然而主要存在 的问题是反应器构造复杂、操作要求高和启动时间长。k e t t u n e nrh 3 4 】等利用 u a s b 反应器在低温条件下处理城市垃圾渗滤液，发现在温度为1 1 、水力停留 6 1 绪论 时间为1 5 2 天的条件下，c o d 的去除率可以达到6 0 6 5 ：在温度为2 4 、水 力停留时间为1 0 小时的条件下，c o d 的去除率可以达到7 5 以上。最近，u a s b 反应器也被运用于城市垃圾焚烧厂垃圾渗滤液的处理，运行效果良好，c o d 去除 率可达7 5 以上，提高可生化性，为后续好氧处理创造良好条件 3 5 】。 4 ) 厌氧生物滤池 厌氧生物滤池( a f ) 可以维持反应器内高浓度的生物膜量，具有较高的c o d 负荷率与去除率，启动时间短，水力负荷高，污泥停留时间长，不需回流，出水 悬浮物低和能耗小等优点，但基建投资大于u a s b 反应器，填料费用较贵，底部 容易发生赌塞，且不适宜处理悬浮物量高的废水。徐竺【3 6 】等以上流厌氧过滤反应 器处理高浓度垃圾渗滤液，在中温消化( 3 5 - 4 0 ) 的条件下，c o d 去除率在 9 5 以上，容积负荷可达到5 k g ( m 3 d ) 以上，且启动期短，耐冲击性好。 5 ) 上流式厌氧污泥床过滤反应器 上流式厌氧污泥床过滤反应器( u a s b f ) 实际上是上流式厌氧污泥床反应器 ( u a s b ) 和厌氧生物滤池( a f ) 复合而成的，复合床的上部为厌氧生物滤池， 下部为上流式厌氧污泥床，集二者优点于一身，当然基建投资更加昂贵，且运行 操作更复杂。k e e n a npj 【3 刀等用u a s b f 反应器进行渗滤液处理的中试研究，对于 进水c o d 为8 0 0 - - 1 0 0 0 0 m g l ，b o d 为3 0 0 - - 4 6 5 0m g l ，在容积负荷为1 0k g ( m 3 d ) 时，c o d 的去除率超过8 5 。李军【3 8 】等以上流式厌氧污泥床过滤器( u a s b f ) 对 高浓度垃圾渗滤液进行中试研究，发现在水温为3 4 、水力停留时间为2 天和平 均容积负荷为9 5k g ( m 3 d ) 的条件下，c o d 和b o d 的平均去除率达到8 3 3 和 8 8 4 。 6 ) 厌氧折流板反应器 厌氧折流板反应器( a b r ) 借助其独特的分格式结构及推流式流态，使厌氧反 应产酸相和产甲烷相沿程得到分离，更有利于充分发挥不同厌氧菌群的活性，提 高系统的处理效果和运行的稳定性，在垃圾渗滤液处理方面既具应用前景。但是 由于该工艺的研究不够深入，运行操作比较复杂，还有许多实际应用问题尚待解 决。深耀良【3 9 】等对a b r 反应器处理城市污水与垃圾渗滤液混合废水过程中的水解 酸化作用进行研究，发现a b r 反应器可有效地改善混合废水的可生化性，混合废 水经a b r 反应器的预处理，大大促进了废水进一步好样处理的运行稳定性。 厌氧生物处理同好氧生物处理相比，最大的优势在于可以大大减少能耗，且降 低了微生物对于营养元素的要求限制，但是缺点也是显而易见的，就是经厌氧处 理后的渗滤液还无法达标排放，必须进一步处理。所以，在实际应用总，厌氧生 物处理往往与好氧生物处理联合运用，以期获得理想的处理效果。 好氧生物处理 7 重庆大学硕十学位论文 好氧生物处理工艺是最为经典和技术最为纯熟的污水处理方式。好氧处理不仅 可以有效降解有机污染物，还可通过流程的安排进行硝化和反硝化来达到降解氨 氮的目的，尽可能降低处理成本，正适合于垃圾渗滤液较高的脱氮要求，且垃圾 渗滤液的处理规模一般较小，成分复杂，因此要求处理工艺必须简单、灵活、安 全可靠和抗冲击能力强，这些也正好是好氧处理的优势所在。目前，运用垃圾渗 滤液处理的好氧处理工艺包括活性污泥法、曝气氧化塘和生物膜法等。 1 ) 活性污泥法 活性污泥法处理垃圾渗滤液效率高，而且费用较低，因而应用比较广泛。其中， s b r 及其改良工艺更是这方面研究的热点。王小虎即】等的研究表明，运用s b r 工 艺处理经氨吹脱预处理后的垃圾渗滤液，c o d 去除率最高可达9 0 以上，氨氮去 除率最高可达9 8 以上，且认为s b r 法处理垃圾渗滤液的确优于其它生物法。孙 召强 4 1 】等利用c a s s 工艺处理高浓度垃圾渗滤液，其去除率分别达到8 4 9 1 、 9 8 8 3 和9 0 9 6 ，效果十分显著。 此外，美国宾州f a l lt o w n s h i p 污水处理厂，采用活性污泥法处理垃圾渗滤液 时，在容积负荷为1 8 7 k g b o d ( m 3 d ) 时，b o d 去除率可以达到9 7 。王里奥【4 2 】等 以木屑微生物系统处理高浓度的渗滤液，采用间歇曝气，c o d 、b o d 和氨氮的去 除率分别为9 4 2 、9 3 1 和9 9 8 ，基本可达垃圾渗滤液二级到三级排放标准， 而且基本无污泥外排。 2 ) 曝气氧化塘 曝气稳定塘容积大，有机负荷低，相对处理效率较低，但因其工程简单，在土 地资源丰富的地区经济适用。英国b r y nd o s t e g 垃圾填埋场的曝气氧化塘处理 c o d 、b o d 和氨氮分别平均在5 5 1 8 m g l 、3 6 7 0m g l 和1 3 0m g l 左右的垃圾渗 滤液，全年运行情况良好，c o d 、b o d 和氨氮的平均去除率分别高达9 7 2 、9 9 5 和9 2 8 4 3 】。吴裂删等以三级稳定塘对垃圾渗滤液的生化出水进行深度处理进水 可生化性级差，但在经过好氧曝气塘、水生植物塘和自然氧化塘处理后，c o d