（环境工程专业论文）氧化剂预处理垃圾渗滤液的研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 垃圾渗滤液中的有机物含量高，其中大部分为较难生物降解的大分子复 杂有机物，氨氮含量也高，且随着垃圾填埋年数而增加，同时还含具有生物毒 性的苯环类芳香族化合物、重金属离子等，采用常规的生物或物理化学方法 难以满足处理的技术要求，因此垃圾渗滤液的处理已成为城市环境中亟待解 决的问题。 本文采用化学氧化的方法对垃圾渗滤液进行预处理，研究氧化剂对垃圾 渗滤液中的c o d 、氨氮的氧化特性和次氯酸钠对芳香族化合物的最佳去除条 件，降低了垃圾渗滤液的生物毒性，为后续生物处理提供了良好的条件。 实验选用次氯酸钠、次氯酸钙、高锰酸钾三种常规氧化剂对垃圾渗滤液 进行预处理，通过对比实验优选出处理效果最好的氧化剂，并采用正交实验 的方法研究其对垃圾渗滤液中的c o d 、氨氮的最佳去除条件和对人工合成芳 香族化合物的氧化特性。 实验结果表明，与其他两种氧化剂对比，在p h 值为9 左右时，次氯酸钠 对垃圾渗滤液中的c o d 、氨氮的去除效果最好；影响c o d 去除效果的主次因 素是次氯酸钠用量一反应时间一温度；影响氨氮去除效果的主次因素是次氯 酸钠用量一温度一反应时间；次氯酸钠处理垃圾渗滤液c o d 的最佳工艺条件 是：次氯酸钠用量为l o m l ，反应时间为4 5 m i n ，反应温度为5 0 ，c o d 去除 率达到2 5 2 1 ；次氯酸钠处理垃圾渗滤液氨氮的最佳工艺条件是：次氯酸钠 用量为l o m l ，反应时间为9 0 m i n ，反应温度为5 0 ，氨氮去除率达到3 2 2 5 ； 次氯酸钠对吡啶与苯酚有很好的氧化效果，苯酚在次氯酸钠作用下迅速发生 开环生成了各种短链脂肪酸等易被生物降解的物质。 关键词：次氯酸钠；垃圾渗滤液；脂肪酸 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 c o n t e n to fo r g a n i cm a t t e ri sh i g hi nt h el a n d f i l ll e a c h a t e ，t h em a j o r i t yo f t h e mi sc o m p l e xo r g a n i cm a c r o m o l e c u l e sw h i c ha r em o r ed i f f i c u l tt od e g r a d a t e ， h i g ha m m o n i an i t r o g e nc o n t e n tw h i c hi n c r e a s e sw i t ht h en u m b e ro fl a n d f i l ly e a r s l e a c h a t ea l s oc o n t a i n sc l a s so fa r o m a t i cc o m p o u n d sc o n t a i n i n gb e n z e n er i n g w h i c hi sw i t hb i o l o g i c a lt o x i c i t y t h et r a d i t i o n a lb i o l o g i c a lo rp h y s i c a lc h e m i s t r y t e c h n i q u e sc a nn o tm a k et h ew a s t e w a t e rc l e a ne n o u g ht os a t i s f yt h et r e a t m e n t c r i t e r i aa ta na c c e p t a b l ee x p e n s e t h u si ti sad i f f i c u l tp r o b l e mt ob es o l v e dt o t r e a tt h el a n d f i l ll e a c h a t ei nt h ec i t ye n v i r i o n m e n t t h ee x p e r i m e n to fp r e t r e a t i n gl a n d f i l ll e a c h a t ea d o p tc h e m i c a lo x i d a t i o n m e t h o d ，m a k i n gc o d ，a m m o n i an i t r o g e n ，a r o m a t i cc o m p o u n d sa c h i e v e sab e t t e r r e m o v a le f f e c t i v e n e s s ，a n df u r t h e rs t u d yt h es p e c i f i cd e g r a d a t i n gs i t u a t i o no f a r o m a t i c c o m p o u n d sp h e n o l ，t h e r e b yr e d u c i n g t h e b i o l o g i c a lt o x i c i t ya n d p r o v i d i n gag o o dc o n d i t i o nf o rf o l l o w i n gb i o l o g i c a lt r e a t m e n t t h r e ek i n d so x i d a n t si nc o m m o nw h i c ha r es o d i u mh y p o c h l o r i t e ，c a l c i u m h y p o c h l o r i t e ，p o t a s s i u mp e r m a n g a n a t ew e r eb es e l e c t e d t o p r e t r e a tl a n d f i l l l e a c h a t ef o rc o m p a r a t i v ee x p e r i m e n t t h eb e s to x i d a n t sw e r eb es e l e c t e db y c o m p a r i n gt h ee x p e r i m e n t ，t os t u d yt h e b e s tr e m o v a lo fc o d ，a m m o n i a c o n d i t i o n s b yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t a l m e t h o da n d s t u d y t h eo x i d a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so ft h es y n t h e t i ca r o m a t i cc o m p o u n d s t h ea n a l y s e sa n dr e s e a r c h e so ft h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o wt h a t ： c o m p a r i e s w i t ht h eo t h e rt w oo x i d a n t s ，p hv a l u ei na r o u n d9 ，s o d i u m h y p o c h l o r i t eh a st h eb e s te f f e c to nt h et r e a t m e n to fl e a c h a t ef o rt h er e m o v a lo f c o da n da m m o n i a n i t r o g e n t h ea f f e c t e dp r i m a r ya n ds e c o n d a r yf a c t o ro fc o d r e m o v a le f f e c t i v e n e s si st h ea m o u n to fs o d i u mh y p o c h l o r i t e 呻r e a c t i o nt i m e t e m p e r a t u r e ，t h ea f f e c t e dp r i m a r ya n ds e c o n d a r yf a c t o ro fa m m o n i an i t r o g e n r e m o v a le f f e c t i v e n e s si st h ea m o u n to fs o d i u mh y p o c h l o r i t e t e m p e r a t u r e 啼 r e a c t i o nt i m e t h eb e s tc o dr e m o v a le f f e c t i v e n e s st e c h n o l o g i c a lc o n d i t i o n so f t r e a t i n gl e a c h a t ea r et h a tt h ea m o u n to fs o d i u mh y p o c h l o r i t ei s10m 1 r e a c t i o n t i m ei s4 5m i n ，t e m p e r a t u r ei s5 0 c ，t h ec o r r e s p o n d i n gr e m o v a lr a t eo fc o di s 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 i i _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ _ 一 2 5 21 ，t h eb e s ta m m o n i an i t r o g e nr e m o v a le f f e c t i v e n e s s t e c h n o l o g i c a l c o n d i t i o n so ft r e a t i n gl e a c h a t ea r et h a tt h ea m o u n to fs o d i u mh y p o c h l o r i t ei s10 m l ，r e a c t i o nt i m ei s9 0m i n ，t e m p e r a t u r ei s5 0 。c ，t h ec o r r e s p o n d i n gr e m o v a lr a t e o fn h 3 一ni s3 2 2 5 s o d i u mh y p o c h l o r i t et r e a tp y r i d i n ea n dp h e n o lh a v eag o o d e f f e c to fo x i d a t i o n p h e n 0 1i nt h er o l eo fs o d i u mh y p o c h l o r i t er a p i d l yg e n e r a t e sa v a r i e t yo fo p e n 1 0 0 ps h o r t c h a i nf a t t ya c i d s k e y w o r d s ：s o d i u mh y p o c h l o r i t e ；l a n d f i l ll e a c h a t e ；f a t t ya c i d s 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本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、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位 论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密酣使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“4 ) 学位论文作者签每：聊 日期：郦o f 指剥币签名：肄葵炙 日期：刎& 易、s 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作 所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 1 次氯酸钠、次氯酸钙、高锰酸钾三种常用的氧化剂处理垃圾渗滤液， 次氯酸钠对氨氮与c o d 的去除效果优于其余两种；次氯酸钠处理垃圾渗滤 液p h = 9 时，其处理效果最好。 2 通过正交试验分析，影响c o d 去除效果的主次因素是次氯酸钠用量 _ 反应时间_ 温度；影响氨氮去除效果的主次因素是次氯酸钠用量_ 温度一 反应时间。次氯酸钠处理垃圾渗滤液c o d 的最佳工艺条件是：次氯酸钠用 量为1 0 m l ，反应时间为4 5 m i n ，反应温度为5 0 ，c o d 去除率达到2 5 2 1 ； 次氯酸钠处理垃圾渗滤液氨氮的最佳工艺条件是：次氯酸钠用量为1 0 m l ， 反应时间为9 0 m i n ，反应温度为5 0 ，氨氮去除率达到3 2 2 5 。 3 次氯酸钠对吡啶与苯酚有很好的氧化效果，苯酚通过次氯酸钠处理 后，被氧化为短链有机酸类物质，易被生物降解且不具生物毒性；通过次氯 酸钠处理垃圾渗滤液的液相色谱分析说明：次氯酸钠对大分子环状化合物、 苯环类芳香族化合物具有较好的氧化作用，它能够去除或者降低这些对生物 活性有抑制作用的物质，为后续生物处理提供良好的条件。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 概述 第1 章绪论 随着我国人口的增长、城市化和经济发展以及居民生活水平的不断提高， 城市生活垃圾的产生量日益增多，垃圾处理己成为限制城市化进程和城市经 济发展的重大问题之一。据不完全统计，目前我国城镇生活垃圾年产生量超 过1 7 亿t ，占世界垃圾总产生量的2 6 5 t ，城市生活垃圾的人均日产量为 0 9 1 2 k g ，而且每年以8 1 0 的速度增长【2 j 。长期以来，由于对环境保 护基础设施重视不够，投入不足，数量庞大的城市垃圾已对城市及城市周围 的生态环境构成日趋严重的威胁。填埋作为一种城市固体废物( 垃圾) 处理方 式己被国内外广泛应用，在我国目前有9 0 左右的城市固体废物是用填埋法 处理的【3 】。在城市垃圾( m s w ) 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。 垃圾渗滤液是一种有害的高浓度难处理有机废水，其难处理的主要原因在于 它的c o d 浓度高、重金属离子浓度高、氨氮含量高且含有一些具有生物毒 性的大分子环状、芳香族化合物等，如不加以收集处理，将对环境产生严重 的污染。目前经济有效的处理垃圾渗滤液仍是一大难题，目前尚未解决。 垃圾渗滤液目前主要采用常规物化法与生物法进行治理。垃圾渗滤液中 含有吡啶、苯酚等环状类、芳香族类化合物，因为其化学组成及结构特点， 在环境中具有相当的稳定性，不容易被普通的物理化学方法分解去除，而在 环境中“长期”存在。更值得注意的是，垃圾渗滤液中c o d 浓度高、氨氮含量 高、重金属离子浓度高，这些都制约着微生物的生长，对生物处理效果不利。 常规的生物或物理化学方法难以满足处理的技术和经济要求，因此垃圾渗滤 液的处理已成为城市环境中亟待解决的问题。 本研究旨在以长安垃圾填埋场的垃圾渗滤液为研究对象，采用强氧化剂 氧化降解废水中的污染物，对化学氧化法处理垃圾渗滤液的规律进行探索性 的研究与实验，解决环状类芳香族化合物等具有生物毒性物质对垃圾渗滤液 处理的制约，并且以新的思路，探索一条有效处理高浓度垃圾渗滤液的途径。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 垃圾渗滤液的治理研究现状评述 1 2 1 垃圾渗滤液的来源及其特点 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 性。垃圾渗滤液的产生来自以下五个方面【4 】： 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。 2 夕 部地表水的流入。包括地表径流和地表灌溉。 3 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。 4 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( t ) 垃圾可产生0 0 7 2 2 t 渗滤液1 5 j 。 5 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【6 】。 其中垃圾填埋后，在堆放过程中分解产生的污水，根据p h 值及有机物 质含量的变化可将它的产生分为四个阶段【j 7 】：( 1 ) 好氧分解、甲烷加速产生阶 段。在该阶段，渗滤液p h 值小于6 5 ，含有大量高浓度的有机物质，b o d 5 与c o d 的比值高，可生化性好；( 2 ) 厌氧分解、甲烷加速产生阶段。在该阶 段，渗滤液的p h 值升高，所含有机物量降低，可生化性降低，但b o d 与 c o d 的比值仍大于0 4 ；( 3 ) 稳定产气阶段。在该阶段，渗滤液p h 值上升到 最大，有机物浓度下降，可生化性差，b o d 5 与c o d 的比值小于0 1 ；( 4 ) 厌 氧分解、甲烷减速产生阶段。在该阶段，渗滤液p h 值保持不变，有机物浓 度继续下降，可生化性更差【8 。1 0 1 。 尽管不同填埋场的垃圾渗滤液因垃圾成分、填埋方法及填埋时间的不同 而不尽相同，但总的说来垃圾渗滤液的性质和特点主要有以下几个方面。 1 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， 含量较多的有烃类及其衍生物、酸醋类、醇酚类、酮醛类和酰胺类，还含有 一些有毒有害的芳香族有机化合物等。郑曼英等【1 1 】对垃圾渗滤液有机污染物 进行分析的结果表明，从垃圾渗滤液中检出的有机污染物7 7 种，其中芳烃类 2 9 种，烯烃类18 种，酸类8 种，酯类5 种，醇、酚类6 种，酮、醛类4 种， 酰胺类2 种，其它5 种。张兰英等【1 2 1 采用g c m s d s 联用技术测定出垃圾渗 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 滤液中含有9 3 种有机化合物，其中2 2 种被列为我国和美国e p a 环境优先控 制污染物的黑名单。 2 污染物浓度高，变化范围大。在垃圾渗滤液的产生过程中，由于垃圾 中原有的、以及垃圾降解后产生的污染物经过溶解、洗淋等作用进入垃圾渗 滤液中，以致垃圾渗滤液污染物浓度特别高，而且成分复杂。垃圾渗滤液的 这一特性是其它污水无法比拟的，造成了处理和处理工艺选择的难度大。 3 水质变化大：垃圾成分对渗滤液的水质影响大。不同的地区，生活垃 圾的组成可能相差很大。相应的渗滤液水质也会有很大差异。垃圾渗滤液水 质因水量变化而变化，同时随着填埋年限的增加，垃圾渗滤液污染物的组成 及浓度也发生相应的变化。 4 金属含量高。垃圾渗滤液中含有1 0 多种金属离子，由于国内垃圾不像 国外那样经过严格的分类和筛选，所以国内垃圾渗滤液的金属离子浓度与国 外有差异。其中铁浓度可高达2 0 5 0 m g l ，铅的浓度可达1 2 3 m g l ，锌的浓 度可达1 3 0 m g l ，钙的浓度可达4 3 0 0 m g l t j 。 5 氨氮含量高。城市垃圾渗滤液是一种组成复杂的高浓度有毒有害的有 机废水，其中高氨氮浓度是垃圾渗滤液的重要水质特征之一。渗滤液中的氨 氮含量随着垃圾填埋年数而增加，可高达1 7 0 0 m g l 左右。 6 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 ：n ：p = 1 0 0 ：5 ：l ，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。 7 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。 1 2 2 目前垃圾渗滤液的处理方法简介 目前垃圾渗滤液的处理手段主要分为与城市污水合并处理和单独处理两 类。渗滤液与城市污水合并处理是目前国内常用的处理方案之一。由于垃圾 渗滤液的高污染物浓度、高氨氮和高重金属含量对城市污水系统的冲击负荷 影响较大，故在合并处理中，合理的控制垃圾渗滤液的进水比最为关键。根 据加拿大科研机构分析1 1 4 】当渗滤液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。当渗滤 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 液c o d 为3 5 0 0m g l 左右，而流量不超过城市污水厂流量的4 0 时，城市 污水厂的处理效果也不受影响。由此可知，在合并处理过程中，垃圾渗滤液 的进水比一般都比较小，并且随着渗滤液中污染物含量的不同，进水比随之 不同。 虽然合并处理可以节省单独建设渗滤液处理系统的高额费用，但这并非 是普通适应的方法。考虑到渗滤液复杂多变的特性，在合并处理时污水的混 合比例很难控制，故处理量一般较小。另外，合并处理受到填埋场附近有无 污水厂的条件限制，因此其应用未能得到广泛推广。而单独处理可根据水质、 水量设计，选择运行工艺，处理量大，且不受污水混合比的限制，运行参数 也易于获得和控制，属于国内外广泛采用的方案。其处理方法主要包括：生物 处理方法、物理化学方法、物化生物结合工艺以及土地法。 1 生物处理方法 生物处理一般分为好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧好氧生物结合处 理三种。 好氧生物技术处理年龄较短和可生物降解的垃圾渗滤液，具有良好的运 行效能，可有效去除c o d 、b o d 5 和重金属。好氧生物处理工艺一般包括： 活性污泥法、序批式反应器( s b r ) 、循环式活性污泥法( c a s s ) 、氧化沟、耗 氧稳定塘、生物转盘以及滴滤池等。浙江省杭州市天子岭垃圾填埋场渗滤液 采用两段式活性污泥法生物处理工艺。当进水c o d 和b o d 5 浓度分别为 9 3 8 1 - - 3 6 4 0 m g l 和4 7 2 6 - 2 3 8 0 m g l 时，两级曝气池的停留时间分别为2 0 h 和1 5 h ，有机负荷分别为0 1 6 k g c o d ( k g m l s s d ) 和0 0 7 k g b o d s ( ( k g m l s s d ) 时，c o d 和b o d 5 的去除率可分别达到6 2 3 - - - - 9 2 3 和7 8 6 - - 一9 6 9 ，磷 平均去除率达9 0 5 ，总凯氏氮平均去除率达6 5 7 【l5 | 。英国在1 9 8 3 年建成 的b r y n p o s t e y 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 化塘有效库容1 0 0 0 m 3 ，由高密度聚乙烯材料( h d p e 膜) 作防渗衬底，采用两 台高效表面曝气机进行曝气，渗滤液最小水力停留时间1 0 d ，渗滤液处理量 0 1 5 0m 3 d ，此系统自1 9 8 3 年开始运行，渗滤液c o d ，b o d 5 的最大浓度 分别为2 4 0 0 0 m g l 和1 0 0 0 0 m g l ，f m 为0 0 5 0 3 k g b o d s l ( k g m l s s d ) 时，c o d 的去除率为9 7 t 1 6 j 。 厌氧处理较之好氧处理具有许多优点，主要有能耗少、处理费用较低， 污泥的比增长量小，对无机营养元素要求低，对有机物处理负荷较高，特别 是对许多在好氧条件下难以处理的卤素多环芳烃等有机化合物有较强降解能 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 力【1 7 1 。相对好氧，厌氧技术更适合处理高浓度的有机废水包括垃圾渗滤液。 厌氧处理方法包括上流厌氧污泥床( u a s b ) 、厌氧接触法、厌氧淹没式生 物滤池、混合反应器、厌氧塘和厌氧折流板反应器( a b r ) 等。b o r a z a c c o n i l l 驯 等用u a s b 处理c o d 平均浓度3 0 0 0 0 m g l 的渗滤液，获得1 0 - - 6 0 的c o d 去除率和3 0 - , - 6 0 的氨氮去除率。英国w r c t l 9 j 采用u a s b 处理c o d 浓度 超过1 0 0 0 0 m g l 渗滤液，在容积负荷为3 6 - - 1 9 7 k g c o d ( m 3 d ) ，平均泥龄为 1 0 - - 4 3 d ，温度为3 0 时，c o d 和b o d 5 的去除率可分别达到8 2 和8 5 。 李军等【z o j 人采用复合式厌氧反应器和a o 淹没式生物膜曝气池及碱化吹脱 塔技术对深圳下坪垃圾卫生填埋场渗滤液进行处理，复合式厌氧反应器水力 停留时间为2 0 d ，容积负荷为9 5 k gc o d ( m 3 - d ) ，水温为3 4 时，其对c o d 和b o d 5 的去除率可分别达到8 3 3 和8 8 4 。h t i m u r 等1 2 1 】人用实验规模的 厌氧序批式反应器( a s b r ) 对渗滤液进行处理研究。结果表明：容积负荷为 0 4 9 4gc o d ( m 3 d ) 时，c o d 去除率在6 4 - 8 5 的范围内，其中被去除的 c o d 有8 3 转化为甲烷，假设剩余1 7 转化为生物体则计算的生物体产量为 0 1 2 9 v s s g c o d 咖，对比实验测得的污泥产量和内源腐败率常数分别为 0 1 0 9 v s s g c o d 姗和0 0 1 d 。结果数据证明：a s b r 用于处理垃圾渗滤液是 可行的。沈耀良等【2 2 】人采用厌氧折流板反应器( a b r ) 处理垃圾渗滤液混合废 水，对反应过程中的水解酸化作用及污泥特性进行了研究。结果表明：a b r 可以有效改善混合废水的可生化性。进水b o d 5 c o d 为0 2 - - - , 0 3 时，出水 b o d 5 c o d 可提高为0 4 - - - 0 6 时，容积负荷为4 7 1 k g c o d ( m 3 d ) 时，形成沉 降性能良好，粒径为l 5 m m 的棒状颗粒污泥，各隔室中污泥浓度为2 0 3 8 9 l ，混合废水经a b r 预处理后大大促进了废水进一步好氧处理运行的稳 定性。 虽然实践证明厌氧生物反应器处理高浓度有机废水的有效性，但单独采 用厌氧法处理渗滤液很少见。北京市政设计研究院自1 9 8 8 年进行了城市垃圾 卫生填埋场渗滤液处理技术的研究【2 3 1 ，经各种工艺组合的实验得出如下结 论：对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧好氧处理工艺既经济合理，处理效率又 高，c o d 和b o d 5 去除率分别为8 6 8 和9 7 2 。邹莲花等【2 4 j 人报道采用厌 氧吹脱缺氧混凝沉淀流程处理深圳市玉龙坑生活垃圾填埋场渗滤液，当 c o d = 2 5 0 0 m g l ，b o d 5 = 1 5 0 0 m g l ，n h 3 n - - 1 0 0 0m g l 时，出水各项指标低 于排放标准。同济大学徐迪民等【2 5 】采用低氧好氧两段活性污泥法处理实验室 模拟配制的垃圾渗滤液，其中c o d = 6 4 6 6m g l ，b o d s = 3 5 0 2 m g l ，s s = 2 4 0 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 m g l ，p h 为5 - - - 6 5 ，获得出水c o d = 2 2 6 7m g l ，b o d s - 1 3 3 m g l ，s s = 2 7 8 m g l ，p h 为6 5 7 5 的良好效果。 2 物理化学方法 物理化学方法主要有：吹脱法、投加混凝剂、活性炭吸附、化学沉淀、 密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜分析、气提、湿式氧化等多 种方法。和生物处理相比，物化处理不受水质水量变化的影响，出水水质比 较稳定，对难以生物降解的垃圾渗滤液有较好的处理效果。物化方法处理成 本虽然较高，但对于垃圾渗滤液某些污染物的处理还是必要的。 吹脱法【2 6 】是渗滤液预处理的一种方法，主要用于渗滤液中氨氮的去除， 目前研究较多的是曝气吹脱技术和吹脱塔脱氨技术。曝气吹脱技术是直接或 调整p h 后在调节池或者专门吹脱池中曝气，以达到脱氨和改善营养比例的 作用。沈耀良等【27 j 对苏州七子山垃圾填埋场渗滤液的吹脱预处理实验中发 现，在温度为2 5 5 ，p h 为1 1 左右，吹脱的时间为5 h ，吹脱效率超过8 2 5 。 王宗平等【2 8 】在武汉青山垃圾填埋场渗滤液小试和中山市垃圾填埋场渗滤液 中实验研究表明：曝气吹脱预处理是经济有效的，不仅可以有效去除氨氮， c o d 也大幅度下降，氨氮去除率可达6 8 ，c o d 去除率可达7 6 ，而在不 曝气的情况下，氨氮与c o d 的去除率仅分别为2 7 和2 2 。国内一些学者 利用吹脱塔对渗滤液进行了预处理研究。吴方同等【2 9 】人的研究表明：在温度 为2 5 ，p h 为1 0 5 1 1 0 ，汽水比为2 9 0 0 - 3 6 0 0 的条件下，吹脱效率在9 5 以上，c o d n 的比值得到明显改善。陈石等【3 0 】人研究表明在温度为2 0 ， p h 为l o 8 ，汽水比为5 0 0 0 - - 6 0 0 0 ，水力负荷为2 8 3 m 3 ( m 2 h ) 的条件下，初 始氨氮浓度为2 0 0 0 m g l 时，去除率达到8 0 以上。但吹脱塔脱氨除了存在 二次污染的问题以外，还存在结垢、回调p h 、初期投资较大等问题。 混凝法是借助于混凝剂对胶体离子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶 体离子脱稳，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可 溶性物质。混凝法具有工艺可靠、处理效率高、设备简单、运行稳定易管理 等特点。张兰英等【l2 j 利用铅矿混凝以及吸附方法对垃圾渗滤液进行处理，结 果表明，其中4 8 9 3 的有机物被去除，其他有机化合物的去除率在5 0 - , 7 0 之间。 吸附法是利用吸附作用进行物质分离，常用的吸附剂有活性炭、沸石、 粉煤灰及城市垃圾焚烧炉底渣掣3 l 】。在处理垃圾渗滤液过程中，吸附剂主要 用于脱除水中难降解的有机物、金属离子和色度等。张兰英掣1 2 】用铝土矿吸 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 附渗滤液，有4 8 9 的有机物被去除。f e t t i g 等【3 2 】则用活性炭吸附预处理渗 滤液。p i r b a z a r i 等【3 3 】用生物活性颗粒炭，即在活性炭上驯化培养生物膜降解 有机物。实验表明：用生物活性炭吸附处理渗滤液和高浓度的有机废水具有 很大的潜力，废水中总碳的去除量和生物浓度与生物的增长曲线有密切的关 系。y i n g 等【3 4 】将粉末状活性炭投入间歇式活性污泥反应器中，由于降解和吸 附同时进行，出水水质明显比两者的单独作用要好，并且费用比传统的粒状 活性炭吸附的费用要低。活性炭吸附法可以有效地去除渗滤液中的绝大多数 有机物，并且适应水量和水质污染负荷的变化范围比较大，设备简便。但是 活性炭吸附过程易受p h 值和水温等因素的影响。隋智慧等人【3 l 】用混凝与吸 附联合的方法，对北京安定垃圾卫生填埋场进行了预处理的研究，结果表明， 该方法对废水c o d 的去除率稳定在7 0 左右，且受水质变化的影响不大。 化学沉淀法中最常用的化学沉淀药剂是c a ( o h ) 2 。对垃圾渗滤液处理来 讲，其投加量通常在l 1 5 9 l 之间，可获得2 0 - - - 4 0 的c o d 去除率，9 0 9 9 的重金属离子去除率，7 0 - - 9 0 的色度、浊度及s s 等的去除率【3 5 。3 8 】。 另外，也可投加药剂用于氨氮的预处理。方建章等【3 9 】利用m 9 2 + 、m n 2 + 分别 与p 0 4 3 + 作用去除氢氮，生成磷酸镁铵沉淀等。在原水氨氮含量高达5 0 0 0 m g l 的情况下，取得了高达9 6 1 的氨氮去除率。 化学氧化法是利用强氧化剂氧化分解废水中污染物质，最终去除废水中 污染物的有效方法之一。它可以氧化水中的有机物和无机物，不但能够降低 b o d 5 和c o d 的浓度，而且有一定除臭的效果，使废水净化。可用的氧化剂 有臭氧、高锰酸盐、次氯酸盐、氯气和二氧化氯等。 物理化学法处理渗滤液除了上述方法外，还有离子交换、电渗析、电解 等方法。 3 物化生化组合工艺 以生物法为主体处理工艺，以物化法为预处理或后处理工艺的物化生物 法在垃圾渗滤液治理中有着广泛的应用。 物化前处理的目的是使物料的理化性状适合于后续生物法处理的要求， 除调节、稳定水量与水质( 如c o d 、s s 、碱度、p n 、物料营养比例等) ，还 有去除生物抑制物质，提高废水可生化性的作用。前处理方法应根据废水特 点及实验结果而定，以沉淀、氧化、絮凝等方法为主。 生物处理的目的是利用高效生物处理工艺容积负荷高、c o d 去除效果 高、耐冲击负荷的优点，大幅度地削减c o d ，使其达标排放。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 王显胜等【4 0 】应用a b r 接触氧化化学氧化组合工艺处理垃圾渗滤液。通 过分阶段污泥培养驯化以及变容积负荷进行实验研究，实验结果表明：进水 有机负荷小于1 0 k g c o d ( m 3 - d ) ，好氧出水c o d 稳定在1 0 0 0 一 1 5 0 0 m g l ，去 除率可以稳定在8 0 8 5 ；好氧池出水经过f e n t o n 氧化处理，出水c o d 小 于1 0 0 m g l 。 李亚峰等【4 1 】采用混凝s b r 工艺处理垃圾渗滤液。研究表明：采用聚合 氯化铁混凝s b r 生化处理工艺能够使垃圾渗滤液的c o d 从5 0 0 0 m g l 1 4 0 0 0m g l 降低到2 0 0m g l ，b o d 5 从18 0 0 m g l , - v 5 6 0 0 m g l 降低到1 0 0m e d l 以下，氨氮值从4 7 m g l , 3 7 4 m g l 降低到1 5 m g l 以下。 p r i b a z a r i 等【3 3 】人曾尝试采用膜生物活性炭工艺对垃圾渗滤液进行处理研 究，向生物反应器中投加粉末活性炭，并最终形成了生物活性炭颗粒，再对 生物反应器的出水进行膜分离，实际就是分置式膜一生物活性炭方式处理垃圾 渗滤液，通过吸附、生物降解和膜过滤的共同作用，达到了较好的处理效果， 该工艺对t o c 的去除率可达到9 5 - 9 8 ，对特殊有机物的去除率也超过 9 7 。 4 土地法 土地法包括【4 2 】慢速渗滤系统( s r ) 、快速渗滤系统( r i ) 、表面漫流( 0 f ) 、湿 地系统( w l ) 、地下渗滤土地处理系统( u g ) 以及人工快速渗滤处理系统( a r i ) 等多种土地处理系统。土地处理，主要通过土壤颗粒的过滤，离子交换吸附 和沉淀等作用去除滤液中悬浮固体和溶解成分；通过土壤中的微生物作用使 渗滤液中的有机物和氮发生转化。目前用于渗滤液处理的土地法主要是回灌 法和人工湿地处理系统。 回灌法在国外应用较多，在国内也有相关的研究。渗滤液回灌的主要优 势在于设计建设准好氧性填埋场，这样可以减少渗滤液中污染物的浓度；渗 滤液形成循环，加速填埋场的稳定化进程，同时减少渗滤液的外排量和污染 物浓度；本身就是渗滤液处理系统。美国的s o n o m ac o u n t y 填埋场1 4 - j j 和 a l a c h u nc o u n t ys o u t h w e s t 填埋场【4 4 】均对渗滤液回灌有助于垃圾填埋场的稳 定化进行了报道。 人工湿地是近几年出现的一种新处理工艺，对于垃圾渗滤液的处理，国 外应用较多。土壤植物处理系统( s p 系统) 不仅利用土壤或垃圾的物化及生化 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。v j a s ab u l c 等【4 5 】建造一个4 5 0 m 2 的人工湿地对渗滤液处理进行研究，结果显示c o d 、 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 b o d 5 、氨氮和铁的去除率分别为6 8 、4 6 、8 1 、8 0 。挪威、加拿大、 英国和波兰等许多国家都成功的应用了人工湿地系统工艺处理垃圾渗滤液 【4 6 】 o 1 2 3 现有方法评述及展望 垃圾渗滤液有机物含量高；氨氮含量高且随着垃圾填埋年数而增加；还 含有具有生物毒性的苯环类芳香族化合物等，这使得单独运用物化法或生物 法处理垃圾渗滤液，并不能取得理想的处理效果。对于此类废水，常规物化 法去除污染物的能力有限，而采用生物法处理，一则由于自然界中存在的微 生物尚缺乏某些特殊的酶将难降解物质转化成可被生物利用的有机物，因而 必须选择并培养驯化能产生特殊酶的微生物。微生物的培养驯化周期长，生 长环境条件严格，增加了操作难度，其次垃圾渗滤液中一些大分子环状有机 物、含苯环类芳香族化合物等是具有生物毒性的物质，它们的存在会降低生 物活性，甚至使微生物中毒，再次在垃圾渗滤液的处理过程中会有复杂的中 间产物生成，中间产物在不同的酸性环境中，发生结构形态的改变，不易被 微生物所降解，也不易用一般的物理化学法去除，造成处理上的困难。鉴于 这样的情况，选择一种强氧化剂直接破坏垃圾渗滤液中复杂环状大分子物质、 含苯环类芳香族化合物等难降解有机物，将其从大分子物质转变为易生物处 理的小分子物质，这样不但提高b o d 5 c o d 比值，大大改善渗滤液的可生化 性，而且减少了大分子物质、芳香族化合物等对微生物的抑制作用，降低负 荷以促进后续生物处理的运行稳定性。本论文拟采用化学氧化法对垃圾渗滤 液进行预处理研究。 1 3 目前垃圾渗滤液的氧化预处理现状 目前常用的氧化剂有f e n t o n 试剂、0 3 、c 1 0 2 、h 2 0 2 、n a c l 0 、k m n 0 4 等。 f e n t o n 试剂是利用f e 2 + 在酸性条件下催化h 2 0 2 分解产生的o h 来氧化分 解有机物的。其原理是将废水中的有机物氧化成小分子的碳氢化合物或完全 矿化成c 0 2 和h 2 0 。f e n t o n 氧化法可使带有苯环、羟基、c o o h 、s 0 3 h 、 n 0 2 等取代基的有机化合物氧化分解，从而提高废水的可化性，降低废水的 毒性，改变其溶解性、混凝沉淀性，有利于后续的生化或混凝处理。 a n t o n i ol o p e z 等【4 7 】采用f e n t o n 试剂预处理垃圾渗滤液时，可使其 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 b o d 5 c o d 可从初始的0 2 2 提高到0 5 以上，有利于后续的生物处理。h u i z h a n g 等【4 8 j 采用电f e n t o n 法处理垃圾渗滤液，在h 2 0 2 和f e s 0 4 7 h 2 0 投加 比适当的情况下，可大大提高渗滤液c o d 的去除效果。 臭氧降解渗滤液中有机物主要有两种方式：臭氧分子直接进攻和臭氧分 解形成的自由基的反应。当臭氧被用于垃圾渗滤液的深度处理时，其产生的 自由基在许多情况下可以直接将复杂难降解的有机物氧化为简单的易降解的 有机物，同时内部的自由基反应可以加速氧化速度。c h e d l yt i z a o u i 等在 0 3 h 2 0 2 体系中处理高c o d 、低可生化性的垃圾渗滤液时，在h 2 0 2 投加量为 2 9 l 的条件下，可使渗滤液的可生化性比值从0 1 提高至0 7 【4 9 1 。冯旭东【5 0 1 对垃圾渗滤液生物处理出水进行了臭氧氧化的研究。研究表明，随着氧化时 间的延长，c o d 去除率增大；在碱性条件下进行臭氧氧化。p h 越高，c o d 去除效率越高。d a n i e l e 等【5 l j 的研究结果也表明，0 3 氧化可使渗滤液 b o d s c o d 可从初始的o 0 5 提高到0 3 。 二氧化氯自投入应用开始，多用于饮用水、纯净水、医院污水及游泳池 的消毒。在工业废水处理领域，近几年以处理含酚废水，含氰废水、印染废 水等实验研究为主。 渠永生等【5 2 j 利用二氧化氯的强氧化性，对经生物处理后的垃圾渗滤液出 水进行深度处理，当处理的迸水c o d 浓度小于3 0 0 m g l 时，控制流量为 1 0 0 l h ，投加适当浓度二氧化氯进行深度处理后，可使出水p h 接近中性， 出水水质达到垃圾渗滤液国家一级排放标准，同时，该处理技术对污水中的 微生物具有很好的杀灭效果。 次氯酸钠又称漂白液( 水) ，分子式为n a c l o ，相对分子质量为7 4 4 4 2 。 在水溶液中不太稳定，受温度、p h 等多种因素的影响，因此通常在低温、 碱性溶液中保存。它生产工艺简单、价格低廉，在水中以h c i o 和c i o 两种 形态存在，而且h c i o 极不稳定，容易分解出0 2 ，所以次氯酸钠是一种高效 氧化剂和含氯消毒剂。由于次氯酸钠溶液的氧化能力强、作用快、效果好， 且对环境无任何污染，因此次