（环境工程专业论文）垃圾渗滤液的混凝预处理研究(1).pdf

摘要 卫生填埋作为一种城市垃圾处理方式已被国内外广泛应用。在城市垃圾 填埋过程中，由于压实和微生物的分解作用，垃圾中所含的污染物将随水份 溶出，并与降雨、径流等一起形成垃圾渗滤液。垃圾渗滤液的性质、成分非 常复杂，并随填埋场的年龄而变化，目前渗滤液的处理工艺，总体上采用以 生物处理为主体工艺，物化法作为预处理工艺，土地法作为后处理工艺的系 统。 一般的生物方法处理年龄较长、可生物降解性差的渗滤液，出水往往不 能达到直接或间接排放的标准。本研究主要以天津市双口垃圾填埋场的垃圾 渗滤液为研究对象，采用混凝方法作为预处理工艺，考察影响混凝效果的因 素，确定最佳混凝剂及混凝条件。对于影响混凝效果的因素如投药量、搅拌 方式、温度、p h 值等进行了条件实验，并通过正交试验确定了处理该垃圾 渗滤液的最佳混凝条件。 实验结果表明，适合该垃圾渗滤液处理的最佳混凝剂为聚合硫酸铁 ( p f s ) 。处理该垃圾渗滤液的最佳混凝条件为加药量0 3 7 5 9 l ，p h 值为7 ， 搅拌方式2 5 0 r m i nl m i n5 0r m i nl o m i n ，沉淀时间4 0 m i n 。在最佳混凝条 件下c o d c r 的去除率可达4 0 ，s s 去除率可达8 0 。 另外，本研究还进行了各混凝剂在相同混凝条件下的对比实验，分别考 察c o d c r 去除率、s s 去除率、产泥量、氨氮去除率、总磷去除率及混凝后 的p h 值、电导率的变化。综合各项指标，聚合硫酸铁( p f s ) 处理效果最佳。 关键词：垃圾渗滤液混凝聚合硫酸铁 a b s t r a c t g a r b a g es a n i t a r yl a n d f i l li sw i d e l ya p p l i e di nc h i n aa n do t h e rc o u n t r i e sa sa c i t yg a r b a g et r e a t m e n tm e t h o d d u r i n gt h el a n d f i l lo fc i t yg a r b a g e ，t h ep o l l u t a n t s i ng a r b a g ec o u l db ed i s s o l v e do u tw i t hw a t e ra n df o r ml a n d f i l l1 e a c h a t ew i t hr a i n f a l la n dr u n o f fd u et ot h ec o m p a c t i n ga n dm i c r o b er e s o l v i n ge f f e c t t h en a t u r e a n dc o m p o s i t i o no ft h el a n d f i l ll e a c h a t ei sv e r yc o m p l i c a t e da n dc h a n g e dw i t h t h ea g eo fl a n d f i l lf i e l d a tp r e s e n tt h eb i o l o g i c a lt r e a t m e n ti sa p p l i e da sm a i n p r o c e s s ，a n dp h y s i c a l c h e m i c a lm e t h o da sp r e t r e a t m e n tp r o c e s s 1 a n dm e t h o da s a f t e rt r e a t m e n tp r o c e s si nt h et r e a t m e n to f p e r c o l a t ei ng e n e r a l u s i n go r d i n a r yb i o l o g i c a lm e t h o di nt h et r e a t m e n to fp e r c o l a t ew i t ha ne l d e r a g ea n dp o o rb i o l o g i c a ld e g r a d a b i l i t y ，t h eo u t p u tw a t e ru s u a l l yf a i l sr e a c h i n g e m i s s i o ns t a n d a r d sd i r e c t l yo ri n d i r e c t l y t h i sr e 蠢a r c hi sm a d ew i t ht h el a n d f i l l l e a c h a t ei nt i a n j i ns h u a n g k o ul a n d f i l la sm a i no b j e c t ，w i t hc o a g u l a t i o nm e t h o d a s p r e t r e a t m e n tp r o c e s s i td e t e r m i n e st h eo p t i m a lc o a g u l a t i o na g e n ta n d c o n d i t i o nt h r o u g ho b s e r v i n gt h ef a c t o r st h a ta f f e c tc o a g u l a t i o ne f f e c t s i nt h i s r e s e a r c hc o n d i t i o nt e s th a sb e e nm a d eo na b o v ef a c t o r ss u c ha sd o s a g e ，m i x i n g m e t h o d ，t e m p e r a t u r e ，p hv a l u e ，e t c ，a n dt h eo p t i m a lc o a g u l a t i o nc o n d i t i o ni n t h et r e a t m e n to fa b o v el a n d f i l ll e a c h a t eh a sb e e nd e t e r m i n e db y o r t h o g o n a lt e s t ， t h et e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h eo p t i m a lc o a g u l a t i o na g e n ti na b o v el a n d f i l l l e a c h a t et r e a t m e n ti s p f s ( p o l y m e r i c f e r r i c s u l f a t e ) ，a n dt h eo p t i m a l c o a g u l a t i o nc o n d i t i o ni sa sf o l l o w i n g ：ad o s a g eo f0 3 7 5 9 l ，ap hv a l u eo f7 ， w i t ham i x i n gm e t h o d2 5 0 r m i nl m i n5 0r m i n1 0 m i n ，a n d4 0m i ns e d i m e n t t i m e i ns u c ho p t i m a lc o a g u l a t i o nc o n d i t i o nt h ec o d c r r e m o v a lr a t ec a nr e a c h4 0 a n dssr e m o v a lr a t e8 0 i na d d i t i o n ，c o m p a r i s o nt e s tw i t hv a r i o u sc o a g u l a t i o na g e n t su s e du n d e r s a m ec o a g u l a t i o nc o n d i t i o nh a sa l s om a d ei nt h i sr e s e a r c h ，w i t ht h ec h a n g e si n c o d c rr e m o v a lr a t e ，s sr e m o v a lr a t e ，s l u d g ep r o d u c t i o n ，t o t a lp h o s p h o r o u s r e m o v a lr a t e ，p hv a l u ea f t e r c o a g u l a t i o n ，a n de l e c t r i cc o n d u c t i v i t yb e i n g o b s e r v e d i ti sc o n c l u d e dt h a tt h ep f s ( p o l y m e r i cf e r r i cs u l f a t e ) h a sa no p r i m a i t r e a t m e n te f f e c to nt h eb a s i so fa l l j n d e x e s k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ，c o a g u l a t i o n ，p o l y m e r i cf e r r i cs u l f a t e 独创性声明 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和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得歪注盘茎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了谢意。 学位论文作者签名；酋怕 签字日期：聊占年二月f d 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解叁盗盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 寺授权墨盗盘堂可阱将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 嚣，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 位论文作者签名 青杨 字日期：矽年z , e l ，矿日 导师 签字月l 。曰 第一章绪论 1 1 垃圾渗滤液的来源 第一章绪论 填埋作为一种城市垃圾处理方式已被国内外广泛应用，在我国目前有 9 0 左右的城市垃圾是用填埋处理的。在城市垃圾填埋过程中，由于压实 和微生物的分解作用，垃圾中所含的污染物将随水分溶出，并与降雨、径 流等一起形成垃圾渗滤液。垃圾渗滤液的产生受诸多因素影响，不仅水量 变化大，而且变化无规律。垃圾渗滤液的产生来自以下五个方面“1 。 降水的渗入。降水包括降雨和降雪，降雨的淋溶作用是渗滤液产生 的主要来源。 外部地表水的流入。包括地表径流和地表灌溉。 地下水的渗入。当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，并没 有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内。 垃圾本身含有的水分。这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨 水中的吸附量。当垃圾含水为4 7 时，每吨垃圾可产生0 0 7 7 2 吨渗滤液。 垃圾填埋后，微生物的厌氧分解产生的水。垃圾中的有机组分在填 埋场内分解时会产生水分。 在垃圾填埋场中垃圾的降解主要是微生物作用的结果。垃圾气体与渗 滤液这两种产物也与微生物的活性相关。对大多数城市垃圾填埋场的调查 研究证明，填埋垃圾的稳定要一次经历5 个阶段，而且从填埋场产生的渗 滤液和生物气的产率和性质随各个阶段而不同，这反映了在填埋场内发生 的微生物参与降解的过程。垃圾填埋场中垃圾的降解过程如下”1 。 阶段：最初调节阶段 这一阶段是填埋场内固体废物的放置和水分积累的过程。在达到能够 为有活性的微生物群落提供足够的水分之前，可观测到有一个适应阶段。 为了创造适宜的生化降解条件，填埋垃圾在成分和性质方面发生了初步的 变化。 阶段：过渡阶段 在过渡阶段，有时运来和填埋的废物超过了该填埋场的容量，导致出 现填埋垃圾中的氧气被消耗殆尽，从而发生从耗氧往厌氧环境的转化。由 于氧向硝酸盐和硫酸盐传递电子受体以及氧被二氧化碳取代而逐渐形成 还原条件，在这一阶段的最后，渗滤液中可测出可计量的c o d c ，和挥发性 有机酸。 第一章绪论 阶段 ：产酸阶段 在这一阶段中，填埋的垃圾的连续水解以及随后( 或者同时进行的) 微生物降解可生物降解的有机组分，导致产生高浓度的中间产物一一挥发 性有机酸。经常观测到p h 值降低，随之而来的是一些金属成分的溶出。 这一阶段的主要特征是，由产酸菌构成的活性微生物的增长以及底物和营 养物质的快速消耗。 阶段：产甲烷阶段 在这一阶段中，甲烷菌将挥发性有机酸代谢并转化为甲烷和二氧化碳， 硫酸盐和硝酸盐分别被还原为硫化物和氨氮。p h 有所上升，重碳酸盐能对 p h 值的变化有所缓冲，保障了甲烷菌的增值。一些重金属通过络合和化学 沉淀而去除。 阶段 ：成熟阶段 在垃圾填埋最后的稳定阶段，可利用的营养物和底物的数量都大为减 少，限制微生物的活性，使其进入相对的休眠状态，生物气的产量急剧下 降。慢慢地可以观测到氧气和氧化产物重新出现。但是，难降解有机组分 的缓慢降解可能持续很长时间并产生腐殖质类物质。 在不同的阶段，垃圾渗滤液的成分变化相当大。如果不能很好地了解 垃圾渗滤液中成分的化学变化和从产乙酸到产甲烷阶段的时间范围，就很 难设计出适宜的垃圾渗滤液处理系统。 1 2 垃圾渗滤液水质特性 垃圾渗滤液中的有机物可分为3 种“1 ：低分子量的脂肪酸；中等 分子量的灰黄霉酸类物质；高分子量的碳水化合物类物质、腐殖质类。 渗滤液中的有机成分随填埋时间而变化。填埋初期，渗滤液中的有机物的 可溶性有机碳约9 0 是短链的可挥发性脂肪酸，其中以乙酸、丙酸和丁酸 浓度最大。其次的成分是带有相对高密度的羟基和芳香族羟基的灰黄霉 酸。随着填埋时间的增加，填埋场逐步趋于相对稳定，此时，渗滤液中挥 发性脂肪酸含量减少，而灰黄霉酸和腐殖质类成分则增加。垃圾渗滤液的 特性如下； 有机污染物种类繁多，水质复杂 垃圾渗滤液中含有大量的有机物，含量较多的烃类及其衍生物、酸酯 类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等。 污染物浓度高和变化范围大 垃圾渗滤液的这一特性是其它污水所无法比拟的，其中的b o d s 和 第一章绪论 c o d 。浓度最高可达每升几万毫克，主要是在酸性发酵阶段产生，p h 达到 或略低于7 ，此时b o d 5 与c o d 。比值为o 5 - 0 6 。一般而言，c o d 。b o d 5 、 b o d 5 c o d 。，随填埋场的年龄增长而降低，碱度则上升。表1 1 所示为渗滤 液中的污染物及其浓度变化范围口1 。 表卜1 渗滤液中的污染物及其浓度变化范围 污染物浓度范围污染物浓度范围 c o d 。，l0 0 9 0 0 0 0f eo 0 5 2 8 2 0 b o d 5 4 0 7 3 0 0 0m g1 7 1 5 6 0 t s0 5 9 2 0 0 c d0 0 0 3 1 7 s s1 0 7 0 0 0c u0 9 9 n h 3 一n 6 1 0 0 0 0 p b0 0 0 2 2 n o x - no 2 1 2 4m n0 0 7 1 2 5 t p0 1 2 5z n0 2 - 3 7 0 p h 5 8 6t c r o 0 1 8 7 c 1 5 6 4 2 0 v f a1 0 1 7 0 2 s 0 4 2 1 1 6 0 0大肠杆菌群值 2 3 0 0 0 ( 2 3 x 1 0 8 ) ( c f u l ) c a 2 +2 3 7 2 0 0 注：除p h 和大肠菌群值外，其它项目单位均为m g l ：t s - 总硫； t c r 总铬；v f a 挥发性脂肪酸 水质水量变化大 垃圾渗滤液水质水量变化大主要体现在以下方面： a ) 产生量随季节变化大，雨季明显大于旱季； b 1 污染物组成及其浓度也随季节变化，例如，平原地区填埋场在干冷 季节渗滤液中的污染物组成和浓度较低； c ) 污染物组成及其浓度随填埋时间而变化。 金属离子含量高 垃圾渗滤液中含有1 0 多种金属离子，由于国内垃圾不像国外某些城 市那样经过严格的分类和筛选，所以国内城市垃圾渗滤液的金属离子浓度 与国外某些城市垃圾渗滤液中金属离子浓度有差异。其中铁离子浓度可高 达2 0 5 0 m g l ，铅离子的浓度可达1 2 3 m g l ，锌离子的浓度可达1 3 0m g l ， 钙离子的浓度可达4 3 0 0m g l 。 氨氮含量高 第一章绪论 城市垃圾渗滤液是一种组成复杂的高浓度有毒有害有机废水，其中 n h 3 - n 浓度是城市垃圾渗滤液的重要水质特征之一。渗滤液中的氨氮浓度 随着垃圾填埋年数而增加，可以高达1 7 0 0 m p j l 左右，渗滤液中的氮多以 氨氮的形式存在，约占t n 的7 0 8 0 。当氨氮( 尤其是游离氨) 浓度过 高时，会影响微生物的活性，降低生物处理的效果。 营养元素比例失调 对于生化处理，污水中适宜的营养元素比例是b o d 5 ：n ：p = 1 0 0 ：5 ：i ，而 一般的垃圾渗滤液中的b o d 5 p 大都大于3 0 0 ，与微生物生长所需的磷元 素相差较大。 其他特点 渗滤液在进行生物处理时会产生大量泡沫，不利于处理系统正常运 行。由于渗滤液中含有较多难降解有机物，一般在生化处理后，c o d 。浓 度仍在5 0 0 2 0 0 0 m g l 范围内。 下表是根据国内外垃圾渗滤液的统计数据，总结出了典型垃圾渗滤液 的成分及含量“1 。 表1 - 2 典型垃圾渗滤液的成分及含量 成分 青年期中年期老年期 典型含量范围典型含量范围典型含量范围 b o d 5 1 6 0 0 02 0 0 0 4 0 0 0 01 5 0 02 0 0 5 0 0 05 02 0 - 2 0 0 c o d c ，3 0 0 0 03 0 0 0 6 0 0 0 03 5 0 04 0 0 8 0 0 01 0 0 02 0 0 2 0 0 0 n h 。一n5 0 05 0 - 7 5 07 0 05 0 一i 0 0 08 0 06 0 - 1 2 0 0 p h 6 o4 2 - 7 87 06 0 7 28 07 5 - 8 2 f e5 0 02 5 0 - 2 5 0 01 0 05 0 5 0 05 02 0 2 0 0 z n5 02 5 2 5 02 01 0 一1 0 01 05 - 2 0 p b20 2 - 1 010 i - 50 50 0 2 - 1 0 注：除p h 值外，其它项目单位均为m g l 下表总结了国内外部分垃圾渗滤液中主要污染物的成分及含量“1 。 4 一 第一章绪论 表卜3 国内外部分城市垃圾渗滤液的水质 参数 上海 杭州 广州深圳 台北 英国西班 牙巴 c o d c ，( m g l )1 5 0 0 - 8 0 0 01 0 0 0 5 0 0 01 4 0 0 - 5 0 0 01 5 0 0 0 6 0 0 0 04 0 0 0 - 3 7 0 0 05 5 1 88 6 0 0 0 b o d 5 2 0 0 - 4 0 0 04 0 0 2 5 0 04 0 0 2 0 0 05 0 0 0 - 3 6 0 0 06 0 0 0 - 2 8 0 0 03 6 7 07 3 0 0 0 t n ( m g ，l ) 1 0 0 - 7 0 08 0 - 8 0 01 5 0 - 9 0 06 5 0 - 2 0 0 02 0 0 - 2 0 0 01 5 72 7 5 0 s s ( m g l ) 3 0 - 5 0 0 6 0 - 6 5 0 2 0 0 - 6 0 01 0 0 0 - 6 0 0 0 5 0 0 2 0 0 0 1 8 41 5 0 0 n h 3 - n 6 0 - 4 5 05 0 5 0 01 6 0 5 0 04 0 0 - 1 5 0 01 0 0 1 0 0 0 1 3 01 7 5 0 p h 5 0 6 56 0 - 6 56 5 8 06 2 3 ，o5 6 7 55 0 8 o 6 2 1 3 垃圾渗滤液处理技术综述 受到经济发展水平的限制，我国卫生填埋起步较晚，真正意义上的卫 生填埋场从2 0 世纪8 0 年代末才开始建设。渗滤液处理厂的建设就更晚， 从时间上看，渗滤液的处理经历了三个阶段“1 。 第一阶段：此阶段在9 0 年代初期，处理工艺参照城市污水的处理方 法，代表性的工程实例有杭州天子岭、北京阿苏卫等。 在填埋初期，由于渗滤液的有机物、氨氮浓度较低、可生化性较好， 因此可以满足排放要求。随着填埋时间的延长，垃圾渗滤液的浓度越来越 高、成分越来越复杂、可生化性降低，且变化幅度大、变化规律复杂，使 得处理难度越来越大。 第二阶段：此阶段在9 0 年代后期，研究人员考虑到渗滤液的水质独 特性，如高浓度的氨氮、高浓度的有机物等，采取了脱氨措施，采取的处 理工艺一般为氨吹脱+ 厌氧处理+ 好氧处理，代表性的工程实例有深圳下 坪、香港新界西等。 第三阶段：2 0 0 0 年以后，由于经济的飞速发展，新建的渗滤液处理厂 一般远离城区，渗滤液没有条件排入城市污水管网，因此处理要求也相应 提高，一般需要处理到二级甚至一级排放标准。此时的渗滤液若仅靠生物 处理无法达到处理要求，一般采取生物处理+ 深度处理的方法。代表性的 工程实例有广州新丰、重庆长胜桥等。 垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点：b o d 。和c o d 。，浓度高、金 - 5 - 第一章绪论 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。目前，国内外垃圾渗滤液的处理方案有场内处理( 渗滤液循环喷洒 或场内建独立的处理系统) 、场外处理( 直接与城市污水合并处理) 以及 场内外联合处理( 预处理后的渗滤液与城市污水合并处理) 三种方法。 城市污水合并处理时，可将其稀释而并不会造成对城市污水处理系统 的正常运转的影响。据加拿大科研机构分析1 ，若渗滤液c o d 。，为 2 4 0 0 0 m g l ，流量占城市污水处理厂总流量约2 左右时，污水厂的运行管 理和处理效果不受影响。 将垃圾填埋场渗滤液直接排入污水处理厂城市污水合并处理，是一种 简单的处理方法。垃圾渗滤液中的c o d 。b o d 。都很高，并且含有很多难降 解的有机物，与城市污水合并处理可节省单独建设渗滤液处理系统的高额 费用，但这并非是普通适用的方法。一方面，由于垃圾填埋场往往远离城 市污水处理厂，渗滤液所特有的水质及其变化特点，在采用此方案时，如 不加控制，易造成对城市污水处理厂的冲击负荷，影响甚至破坏城市污水 处理厂的正常运行。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。 渗滤液的处理技术可分为生物处理、物化处理、土地处理三种。目前 国内外渗滤液的处理工艺，总体上采用以生物处理为主体工艺，物化法作 为预处理工艺，土地法作为后处理工艺的系统。 1 3 1 垃圾渗滤液生物处理技术 生物处理法是依靠处理系统中微生物的新陈代谢作用以及微生物对 污染物的吸附作用来去除废水中有机污染物的一种废水处理方法。生物处 理法可以有效地去除垃圾渗滤液中的有机污染物，且运行费用低廉。但是 对于难降解的垃圾渗滤液，特别是老龄垃圾渗滤液，常规的生物法就难以 达到令人满意的处理效果，一般需要预处理和后续处理。生物处理受温度 影响较大，特别是冬季低温少雨时，处理效率迅速降低。 ( 一)好氧生物处理技术 填埋场初期渗滤液的b o d 。c o d 值较高，其生化性好，此时各种好氧工 艺，如活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘等好氧法处理渗滤液 都有成功的经验，好氧处理可有效地降低b o d 。、c o d 和氨氮，还可以去除 另一些污染物质如铁、锰等金属。在好氧法中又以延时曝气法用得最多， 还有曝气稳定塘和生物转盘( 主要用以去除氮) 。 第一章绪论 活性污泥法：传统活性污泥法是利用悬浮生长微生物的生物处理系 统，因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。低氧一好氧活性污泥法及 s b r 法等改进型活性污泥流程，因其具有能维持较高运转负荷，耗时短等 特点，比常规活性污泥法更有效。美国和德国的几个活性污泥法污水处理 厂的运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷，活性污泥法 可以获得令人满意的垃圾渗滤液处理效果。例如美国宾州f a l lt o w n s h i p 污水处理厂呻1 ，其垃圾渗滤液进水的c o d 。，为6 0 0 0 2 1 0 0 0 m g l ，b o d 。为 3 0 0 0 1 3 0 0 0 m g l ，氨氮为2 0 0 2 0 0 0 m g l 。曝气池的污泥浓度( m l v s s ) 为 6 0 0 0 1 2 0 0 0 m g l ，是一般污泥浓度的3 6 倍。在体积有机负荷为 1 8 7 k g b o d 。( m 3 d ) 时，f m 为0 1 5 o 3 1 k g b o d 。( k g m l s s d ) ，b o d 。的 去除率为9 7 ；在体积有机负荷为0 3 k g b o d 。( m 3 d ) 时，f m 为0 0 3 0 0 5 k gb o d ；( k g m l s s d ) ，b o d ；的去除率为9 2 。该厂的数据说明，只要 适当提高活性污泥法浓度，使f m 在0 0 3 o 3 1 k g b o o 。( k g m l s s d ) 之间 ( 不宜再高) ，采用活性污泥法能够有效地处理垃圾渗滤液。 曝气稳定塘处理系统：与活性污泥法相比，曝气稳定塘体积大，有机 负荷低，尽管降解进度较慢，但由于其工程简单，在土地不贵的地区，是 最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。美国、加拿大、英国、澳大利亚 和德国的小试、中试及生产规模的研究都表明，采用曝气稳定塘能获得较 好的垃圾渗滤液处理效果。英国水研究中心( w a t e rr e s e a r c hc e n t e r ) 对 东南部n e wp a r kl a n d f i l l 的c o d 。 1 5 0 0 0 m g l 的渗滤液也做了曝气稳 定塘的中试，当负荷为0 2 8 0 3 2 k g c o d ( k g m l s s d ) 或者说为0 0 4 0 6 4 k g c o d ( k g m l s s d ) ，泥龄为l o d 时，c o d 。，和b o d 。去除率分别为9 8 和9 1 以上。在运行过程中需要投加磷酸盐”】。o r u p o l d 0 1 等用氧化塘技术 获得渗滤液5 5 一7 0 的c o d 。，去除率和9 5 一9 9 的酚去除率。 生物膜法：与活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷 能力强，不会因生物相可分离性差而丧失活性等优点，而且生物膜上能生 长世代时间较长的微生物，如硝化菌之类，能实现较好的硝化效果，且硝 化作用受低温的影响较小。u w e l a n d e r 9 】等用悬浮载体生物膜反应器在 1 0 2 6 下处理垃圾渗滤液，t n 可去除9 0 左右，同时去除2 0 左右的 c o d c ，。b o r z a c c o n i “们等研究发现r b c 具有9 0 的脱氮效率。j o k e l a “”等在 现场利用生物滤池技术，获得了9 0 c o d 。和n h 。一n 去除率。l o u k i d o u 等“2 1 对附着生物膜和移动床工艺进行了对比研究，由于生物降解和吸附的共同 作用，其对渗滤液中污染物的去除效果显著；h o i l i j o k i “3 1 等在活性污泥 反应器中加入可生物降解的填料，5 低温下，达到了9 3 的脱氮效果。 第一章绪论 d i n g “耵等在反应器中加入可生物降解的填料，利用高效菌群得到4 0 的 c o d 。，去除率。 ( 二)厌氧生物处理 厌氧生物处理有许多优点，最主要的是能耗少，可产生可利用资源； 操作简单，因此投资及运行费用低廉；而且由于产生的剩余污泥量少，所 需的营养物质也少，如其b o d 。p 只需为4 0 0 ：i ；许多在好氧条件下难于 处理的卤素多环芳烃等有机物在厌氧时可以被生物降解；有机负荷比较 高，处理系统占地面积比较小。厌氧生物处理方法有厌氧生物滤池、上流 式厌氧污泥床反应器等。近年来，又开发的厌氧生物处理方法有厌氧折流 板反应器、序批式厌氧反应器及厌氧固定膜反应器等。 厌氧生物滤池：加拿大t o r o n t o 大学的j g h e n r y “5 1 等在室温条件下 成功地用厌氧滤池分别处理年龄为i 5 年和8 年的填埋场渗滤液，它们的 c o d 。，各为1 4 0 0 0 m g l 和4 0 0 0 m g l ，b o d 。c o d 。，各为0 7 和0 5 ，当负荷为 i 2 6 i 4 5 k g c o d ( m 3 d ) ，水力停留时间为2 4 9 6 h 时，c o d c ，去除率均 可达9 0 以上。 上向流式厌氧污泥床：英国的水研究中心报道用上向流式厌氧污泥床 ( u a s b ) 处理c o d 。， 1 0 0 0 0 m g l 的渗滤液“”，当负荷为3 6 1 9 7 k g c o d ( m 3 d ) ，平均泥龄为i o 4 3 d ，温度为3 0 时c o d c ，和b o d s 的去除率各为8 2 和8 5 ，它们的负荷比厌氧滤池要大得多。 折流板厌氧反应器( a b r ) ：沈耀良“”研究了利用a b r 具有的水解酸化 作用对渗滤液与生活污水混和废水进行厌氧进行处理。实验中采用了折流 板厌氧反应器( a b r ) 作为水解酸化处理单元。发现混和液的出水b o d s c o d c ， 比值有明显的增加，且原水b o d 。c o d 。，比值越低，则增长的幅度越大。当 原水b o d 。c o d 。，为0 2 0 3 时，出水就增加到0 4 o 6 。b o d s c o d “的增 加可以改善在城市污水处理厂中用传统好氧处理工艺处理混和废水的可 生化性和运行效能。 序批式厌氧反应器( a n s b r ) ：t i m u r 等“引进行了a n s b r 处理高浓度城 市垃圾渗滤液的研究。原水b o d 。c o d 。，介于0 5 4 0 6 7 之间，是典型的新 生渗滤液。当容积负荷率分别为0 4 9 4 9 c o d ( l d ) 和0 1 7 一i 8 5 9 c o d ( g v s s d ) 时，c o d 。，去除率介于6 4 8 5 之间，生物气中甲烷含量介于 5 8 7 5 之间。同时t i m u r 等对a n s b r 和a h b f 工艺处理垃圾渗滤液进行 了对比，发现这两种反应器使用驯化的污泥能够在高的有机负荷率、短的 水利停留时间和不必调节p h 的条件下成功地处理年轻的垃圾渗滤液。 8 一 第一章绪论 厌氧固定膜反应器( a f f r ) “1 ：加拿大n o v as c o t i a 技术大学的 t h i r u m u t h i 采用物化一厌氧固定膜法处理c o d 。，为2 2 8 4 5 m g l ，b o d 。为1 6 1 1 8 m g l 的填埋场渗滤液。在有机负荷为1 6 k gc o d ( m 3 d ) 和3 2 c 条件下， 可将经物化预处理后的渗滤液c o d 。，从2 1 8 0 0m g l 减至7 8 0m g l ，s s 从 7 5 6m g l 减至3 6m g l 。 ( - - )厌氧与好氧的结合方式 虽然实践已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一好 氧处理工艺既经济合理，处理效率又高。 厌氧一好氧生物氧化工艺( 厌氧硝化和生物氧化塘) ：张国政等船”采用 两级厌氧一过滤一生物氧化塘工艺对重庆市江北区龙头寺垃圾填埋场渗滤 液处理。迸水c o d 。，为1 6 1 7 m g l 、b o d s 为2 1 4 4 0 6 m g l 、n h a n 为4 7 5 m g l ， 取得出水c o d “、b o d 。、n h 。一n 去除率分别为8 9 9 5 、6 2 9 8 、和9 7 的 良好效果。 厌氧一氧化沟一兼性塘工艺：李坑垃圾填埋场污水处理厂按流量 3 0 0 m 3 d 设计，进水b o d 。为2 5 0 0 m g l 、c o d 。，为4 0 0 0 m g l 、n h 。一n 为 1 0 0 0 m g l 、s s 为6 0 0 m g l 、色度为1 0 0 0 倍；出水b o d 。为3 0 m g l 、c o d c ， 为8 0 m g l 、n h 。一n 为l o m g l 、s s 为7 0 m g l 、色度为4 0 倍。选用工艺流 程为：厌氧一氧化沟一兼性塘一絮凝沉淀。当进水水质较好，兼性塘出水达 标时，即可直接将兼性塘水向外排放；而当进水水质较差，兼性塘出水达 不到排放标准时，则启用混凝沉淀系统，再排放沉淀池上清液。 厌氧一气浮一好氧工艺：大田山垃圾卫生填埋场渗滤液处理采用的是此 工艺。”。渗滤液污水处理设计参数：进水水质c o d 。，为8 0 0 0 m g l 、b o o e 为 5 0 0 0 m g l 、s s 为7 0 0 m g l 、p h 值为7 5 ；出水水质c o d c r 为l o o m g l 、b o d 5 为6 0 m g l 、s s 为5 0 0 m g l 、p h 值为6 5 7 5 。针对该场远离市区的特点， 为便于管理和节省能耗，经比较后选用厌氧和好氧联合处理工艺。厌氧段 为上向流式厌氧污泥床反应器，好氧段为生物接触氧化法，加化学混凝沉 淀和生物氧化塘，净化处理达标后排放。剩余污泥经浓缩后送回填埋场处 理。 u a s b 一氧化沟一稳定塘”1 ：福州市红庙岭垃圾卫生填埋场设计采用上向 流式厌氧污泥床奥贝尔氧化沟一稳定塘工艺流程。处理垃圾渗滤液水量为 1 0 0 0 m 3 d ；垃圾渗滤液水质( 入口) 为c o d 。，为8 0 0 0 m g l 、b o d 。为5 5 0 0 m g l ； 处理水质要求( 出口) 为c o d 。，去除率9 5 、b o d 。去除率9 7 。总氮去除率可 9 一 第一章绪论 达8 0 。 1 3 2 垃圾渗滤液土地处理技术 垃圾渗滤液的土地处理主要是通过土壤颗粒的过滤、交换、吸附、沉 淀以及生物等作用去除其中的悬浮固体和溶解成分。通过土壤的微生物作 用使渗滤液中的有机物和氨氮发生转化，通过蒸发作用减少渗滤液的产生 量。土地处理投资省，运行费用低，但会受气候条件和自然地理条件的限 制。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等。 渗滤液回灌：就是在有防渗衬层的垃圾填埋场中，设置垃圾渗滤液 的收集系统，将产生的垃圾渗滤液回流至填埋场的顶部，利用垃圾层和覆 盖土壤层的净化作用来处理渗滤液。渗滤液回灌由于增加垃圾湿度，从 而提高了生物活性，加速甲烷生产和废物分解。由于喷灌中的蒸发作用， 使渗滤液体积减小，有利于废水处理系统的运转，且可节约能源费用。 由于垃圾在进入甲烷发酵阶段后很快进入稳定态( 垃圾中的有机质已经转 化为腐殖质) 。腐殖质对金属能起鳌合作用，形成了难于流失的沉淀性络 合物，使重金属得到固结。渗滤液回流可使垃圾填埋场上层干湿交替， 而下层处于厌氧状态，此层反硝化过程占优势，降低渗滤液中n h 。一n 的浓 度。北英格兰的s e a m e rc a r t 垃圾填埋场乜”，有一部分采用渗滤液再循环， 2 0 个月后再循环区渗滤液的c o d 。，值降低较多，金属浓度有较大幅度下降， 而n h ，一n 、c 1 一浓度变化较小。 人工湿地处理系统：人工湿地是近几年才出现的一种新的渗滤液士 地处理技术，是人为创造的一个适宜水生植物或实地植物生长的环境。人 工湿地技术，凭借其缓冲容量大，处理效果好，投资省，能耗和运行费用 低，设备简单，维护和操作以及管理方便，即使在填埋场封闭后仍能发挥 作用等优点，已成功地应用于英国、美国和德国曝气塘出水的二级和三级 处理中。人工湿地技术可用于污水处理，主要是因为其具有较高的植物产 率，在水生植物浸水部分的茎、叶和根系上有大的吸附表面积，并逐渐形 成生物膜，从表层到内部存在着d o 梯度，相应形成好氧、缺氧和厌氧层， 其中有大量的多种活性微生物。这些微生物种群将会迁移，转化或利用城 市垃圾填埋场渗滤液中的各种污染物质。b u l c 等瞄钉建造一个4 5 0 m 2 的人工 湿地对渗滤液处理进行了研究，结果发现c o d 。b o d s 和f e 的去除率分别 为6 8 、4 5 和8 0 。k o z u b 等“”研究发现人工湿地在处理渗滤液过程中有 2 6 8 6 0 3 9 n ( 3 d ) 的反硝化脱氮能力。 第一章绪论 1 3 3 垃圾渗滤液物理化学处理技术 垃圾渗滤液的性质成分非常复杂，并随填埋场的年龄而变化，用生物 方法处理年龄较长、可生物降解性差的渗滤液，出水往往不能达到直接或 间接排放的标准。而且当渗滤液含有较高浓度有毒物质时，则生物处理难 以进行。因此常常有必要用物理化学方法对渗滤液进行预处理以改善废水 的可生化性或将生化处理后剩余的难降解的有机物和高浓度氨氮通过物 化方法除去以达到排放标准。理论上讲，物化法可以去除废水中的所有有 机物，并且它还不受水质水量变化波动的影响，出水水质稳定等的优点。 但由于物化法运行成本高，国内外的研究和应用多集中在采用物化法对垃 圾渗滤液进行预处理和深度处理两个方面。通常用于垃圾渗滤液处理的物 理化学方法有絮凝一沉淀法或气浮法、活性炭吸附法、氧化还原法和膜分 离等。 ( 一)活性炭吸附法 活性碳吸附工艺适用于填埋时间长的或经过生物处理后的渗滤液，它 能去除中等分子量的难降解的有机物质、金属离子和色度等。2 0 世纪7 0 年代在欧洲的实验室研究表明，c o d 。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 ，但活性碳系统运行了1 4 0 个周期后，去除 效率将明显下降”。 j p e t t i n g 等”们对活性炭吸附预处理渗滤液作了研究。p i r b a z a r i m 等7 1 用生物活性颗粒碳，即在活性碳上驯化培养生物膜用以降解有机物。 实验表明，生物活性炭吸附处理渗滤液或者高浓度的有机废水具有很大的 潜力，而且t o c 的去除和生物浓度及生物的增长曲线有密切的关系。 y i n g w c 等”盯将粉末活性炭投入间歇式活性炭吸附实验显示，渗滤液的 c o d 去除为5 5 ，色度基本上可以完全去除。 在生产性实验中，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率的c o d c ，量存 在线性关系，当活性炭的投加量为8 0 0 1 2 0 0 9 m 3 时，每克活性炭吸附 3 o 3 2 m g c o d 。活性炭吸附工艺的主要问题是高额的费用。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 。，和a o x 。活性炭吸附法对于渗滤液的绝大多数有机物都有 可能去除，且适应水量和水质污染负荷的变化，设备简便。但活性炭吸附 过程易受p h 值等因素的影响，同时其价格较高、缺乏一种简单有效的活 第一章绪论 性炭再生方法。 ( 二)氧化处理技术 使用高级氧化工艺，如采用臭氧、h ：0 ：u v ( 紫外线) 、c l ：u v 等对垃圾 渗滤液进行处理，对于那些难以生物降解或对生物有毒害作用的物质的处 理，显示了它独特的优势。它能将有害的有机化合物转交成无害的无机化 合物，如水、二氧化碳和无机盐等，彻底实现对污染物的完全去除和无害 化。 张跃升等以活性炭作催化剂、h 。0 。作氧化剂处理垃圾渗滤液的实验 结果表明，在h 。0 ：c o d 。，为1 5 、活性炭h 。0 ：为0 6 、p h 为2 的条件下反 应可在1 8 0 m i n 内完成，对c o d 。，及色度的去除率分别为8 2 8 和8 5 5 ， 且可使臭味消失，其催化氧化的机理是先由羟基自由基攻击有机物，使之 降解成小分子被吸附在活性炭表面并与h ：o ：反应从而得到降解。 f e n t o n 试剂是目前应用较多的一种催化氧化法，它利用羟基自由基的 强氧化性对废水中的有机物进行氧化处理和试剂中的铁离子进行混凝沉 淀。程洁红，李尔炀等。盯运用f e n t o n 一混凝法对重庆市垃圾填埋场的渗滤 液进行预处理，c o d 。，去除率达6 6 ，可使原水c o d 。，从2 5 7 3 3 m g l 降至 8 5 1 8 m g l ，为后续的厌氧一好氧生化处理提供准备。 ( 三)反渗透 对于老化的填埋场渗滤液，其b o d 。c o d 比值小于0 1 ，有的甚至小于 0 0 1 ，采用生物处理法效果不理想，而采用反渗透分离技术能有效地截流 垃圾渗滤液中的溶解态有机物和无机物。反渗透膜能从水中分离除去 0 3 1 2 n m 大小的溶质分子，也可从水溶液中去除氢离子、氢氧根离