（环境工程专业论文）空化水射流结合化学方法处理垃圾渗滤液实验研究.pdf

重庆大学硕士学位论文中文摘要 摘要 垃圾渗滤液是一种危害大、难处理的有机废水，目前的处理方法主要是生物 处理法、物理化学处理法、土地处理法等，但这些方法普遍存在处理不彻底等缺 点。空化水射流技术具有空化能力强的优点，国内外已经有学者将它运用到有机 污水处理中，但在渗滤液处理上还未见相关报道。 本论文总结了国内外有关渗滤液处理技术的研究成果及经验教训，首次将空 化水射流技术运用于渗滤液的处理，以重庆某垃圾填埋场渗滤液为研究对象，研 究了空化水射流结合混凝、混凝吸附和化学沉淀处理渗滤液的机理，实验研究了 泵压、围压、空化处理时间和p h 值对c o d 和n h 3 - n 的影响规律以及混凝、混凝 吸附和化学沉淀在后续处理中的影响因素及工艺参数，得到以下六点结论： ( 1 ) 空化水射流对垃圾渗滤液的空化处理是有效的，渗滤液中的复杂大分子 有机物在空化作用下能被降解成小分子有机物。 ( 2 ) 经空化水射流空化处理后的渗滤液水质条件发生了更利于混凝处理的变 化，在相同混凝条件下，空化处理后的渗滤液和空化处理前的渗滤液相比，前者 混凝处理效果更好。 ( 3 ) 空化水射流最佳空化条件为：p h 9 0 ，围压0 6 1 v i p a ，空化时闻9 0 r a i n ， 泵压1 0 m p a ，在此空化条件下，c o d 升高率最高达到1 2 4 8 ，n f l 3 - n 去除率为 5 7 3 2 ，可生化性提高了5 2 “，s s 提高了1 9 1 5 ( 4 ) 空化处理后进行混凝处理，最佳混凝条件为：p f s 投加量1 1 0 0 m g l ，p h 值5 5 ，p a m 投加量2 5 m g l ，在此条件下经混凝处理后，c o d 、n h 3 - n 和s s 的 去除率分别达到8 5 1 3 、9 2 0 4 和8 9 0 4 。 ( 5 ) 混凝处理后进行混凝吸附处理，最佳混凝吸附条件为：p f s 、活性炭和 p a m 投加量分别是4 5 0 m g l 、5 0 9 l 和1 2 m g l ，p h 值7 5 ，活性碳投加时间是快 速搅拌结束后6 0 s ，投加活性碳后慢速搅拌时间是4 0 m i n ，在此条件下经混凝吸附 处理后，c o d 、n h 3 - n 和s s 去除率分别达到6 8 6 3 、2 0 5 5 和9 1 5 4 。 ( 6 ) 混凝吸附处理后进行化学沉淀处理，以m g o 和h 3 p 0 4 为沉淀剂，最佳 条件是m g + ：p 0 4 3 。：n i - - l t + 1 3 ：1 1 5 ：l 。p h 值9 o ，反应时间2 0 r a i n ，沉淀时 间3 0 m i n ，在此条件下，c o d 、n h 3 - n 和s s 去除率分别为1 9 3 4 、9 2 4 l 和8 9 2 9 ，化学沉淀处理后，c o d 、n h 3 - n 和s s 分别为2 9 2 m g l 、2 2 m g l 和3 m g l ， 水质符合生活垃圾填埋污染控制标准( g b l 6 8 8 9 1 9 9 7 ) 中的二级排放标准。 本论文的创新之处在于将空化水射流应用到垃圾渗滤液处理中，探索出了一 种垃圾渗滤液处理方法，对垃圾渗滤液等难处理有机废水的处理有重要的理论和 重庆大学硕士学位论文中文摘要 实践指导意义。 关键词：空化水射流，混凝，混凝吸附，化学沉淀，渗滤液 重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t t h el a n d f i l ll e a c h a t ei sh a z a r d o u sa n dd i 伍c u l tt ob et r e a t e d t h ep r e s e n tm e t h o d s a r cm a i n l y ：p h y s i c a l - c h e m i c a lp r o c e s s b i o l o g i c a lp r o c e s sa n dl a n dt r e a t m e n t a l lo f t h e s em e m o & c 强n o tr e m o v ep o l l u t i o n st h o r o u g h l ya n de f f e c t i v e l y c a v i t a t i n gw a t e r j e t sh a st h em e r i to fs t r o n gc a v i t a t i n ga b i l i t y s o m es c h o l a r sh a v ea p p l i e di tt ot h e p u r i f i c a t i o no fw a s t e w a t e r , b u tn or e s e a r c hh a sb e e nc a r r i e do u to nw a s t el e a c h a t ew i t h c a v i | a t i o nt e c h n o l o g yu pt on o w b a s e do np r e s e n tr e s e a r c ha n dt h ed r a w b a c k so fp r e v i o u sw a s t el e a e h a t et r e a t m e n t m e t h o d s ，t h ep a p e ra p p l i e dt h ec a v i t a t i n gw a t e r j e t st op u r i t i f yl a n d f i l ll e a c h a t e w et a k e l a n d f i l ll e a c h a t ef r o mas a n i t a r yl a n d f i l li nc h o n g q i n ga sr e s e a r c ho b j e c t , a n dw eh a s r e s e a r c h e d t h em e c h a n i s mo ft r e a t m e n t r e s p e c t i v e l yb yc a v i t a t i n g w a t e rj e t s ， c o a g u l a t i o n , c o a g u l a t e - a d s o r p t i o na n dc h e m i c a lp r e c i p i t a t i o nm e t h o d t h i st h e s i s s t u d i e dt h ec h a n gl a wo f c o da n dn h 3 - ni m p a c t e db y5 0 m ef a c t o r s ( p u m p i n gp r e s s u r e ， c o n f 峨p r e s s u r e ，c a v i t a t i o nt i m ea n dp 田a n ds o m ei n f l u e n c i n gf a c t o r s ( c o a g u l a t i o n m e t h o d , c o a g u l a t e - a d s o r p t i o nm e t h o da n dc h e m i c a lp r e c i p i t a t i o nm e t h o d ) ，a n ds t u d i e d f l o r a ec h n o l o g i c a lp a r a m e t e r so fs u b s e q u e n tt r e a t m e n t 。t h r o u g ht h er e s e a r c ha b o v e , f o l l o w i n gs i xc o n c l u s i o n s 眦d r a w n ： ( 1 ) c a v i t a t i n gp r o c e s so fe a v i t a t i n gw r i t e rj e t si se f f e c t i v et ol a n d f i l ll e a i c h a t e p u r i t i f i c a t i o mt h ec o m p l e xm a e r o - m o l e c u l e o r g a n i co r g a n i cm a t t e ro fl a n d f i l ll e a c h a t e c a l lb ed e g r a d e dt ot h es m a l lm o l e c u l a ro r g a n i cm a t t e ra f t e rt h ec a v i t a t i o n ( 2 ) a f t e rc a v i t a t i n gt r e a t m e n t , t h ew a t e rq u a l i t yc o n d i t i o no fl a n d f i l ll e a c h a t ec a nb e c o a g u l a t e de a s i e r c o m p a r e dw i ml a n d f i l ll e a c h a t ew h i c hi sn o tb et r e a t a d c o a g u l a t i o n e f f e c to fl a n d f i l ll e a c h a t et r e a t e dw i 也c a v i t a t i o ni sb e t t e ru n d e rt h e 船l t l ec o n d i t i o no f c o a g u l a t i o n ( 3 ) t h eo p t i m a lc a v i t a t i o nc o n d i t i o ni so b t a i n e d ：i n v e s t i g a t e dp h9 0 ，c o n 缸i n g p r e s s u r eo 6 m p a , c a v i t a t i o nt i m e1 5 t i m e s p u m p i n gp r e s s u r e1 0 m p a , u n d e rt h i so p t i m a l c a v i t a t i o nc o n d i t i o n , c o dc a ni n c r e a s et o1 2 4 8 b o d 5 c o da n ds sa g ei m p r o v eb y s 2 “a n d1 9 1 5 r e s p e c t i v e l y , a n dt h er e m o v a lm 蕾eo f n h 3 ni s5 7 3 2 ( 4 ) c o a g u l a t i o nt r e a t m e n ti sc a r r i e do u ta f t e re a v i t a t i n gt r e a t m e n t t 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 so b t a i n e df o l l o w i n g ：p f sd o s a g e11 0 0 m e c l ，p h5 5 ，p a m d o s a g e2 5 m # l ，u n d e rt h i sc o n d i t i o n , t h er e m o v a lr a t eo fc o d ，s s ，a n dn h 3 - n 锄 聆a c h8 5 1 3 9 0 2 4 a n d8 9 0 4 r e s p e c t i v e l y m 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 ( 5 ) c o a g u l a t e - a d s o r p t i o nt r e a t m e n t i sa f t e rc o a g u l a t et r e a m l c n t 1 h eo p t i m a l c o a g u l a t e - a d s o r p t i o nt r e a u n e n tc o n d i t i o ni so b t a i n e d ：t h ed o s a g eo fp f s ，p a ma n d a c t i v a t e dc a r b o ni s4 5 0 m g l ，l 。2 m e c la n d5 o g r er e s p e c t i v e l y ，p h7 5 ，t h ea d d r i o n a l t i m eo fa c t i v a t e dc a r b o ni s6 0s e c o n d sa f t e rq u i c k s t i r , a n dt h es l o w - s t i rt i m ei s4 0r a i n s a f t e ra d d i n ga c t i v a t e dc a r b o n , u n d e rt h i sc o n d i t i o n , t h er e m o v a lr a t eo fc o d ，s s ，a n d n h 3 - nc a nr e a c h6 8 6 3 ，2 0 5 5 a n d9 1 5 4 r e s p e c t i v e l y c 6 ) t h el a s ts t a g ei sc h e m i c a lp r e c i p i t a t i o nt r e a t m e n t m g oa n dh 3 p 0 4 a r eu s e da s p r e c i p i t a t i o nr e a g e n t t h eo p t i m a l c o n d i t i o no fc h e m i c a lp r e c i p i t a t i o nt r e a t m e n ti s o b t a i n e d ：m 9 2 + ：p o t 。：n h 4 + = i 3 ：1 1 5 ：1 ，p h9 0 ，r e a c t i o nt i m e2 0 r a i n , p r e c i p i t a t i o n t i m e3 0 m i n , u n d e rt h i sc o n d i t i o n , t h er e m o v a lr a t eo fc o d ，n h 3 - na n ds si s1 9 3 4 ， 9 2 4 1a n d8 9 2 9 r e s p e c t i v e l y a f t e rt h ec h e m i c a lp r e c i p i t a t i o nt r e a t m e n t , c o d ，s s ， a n dn h 3 - ni s2 9 2 m g l 3 m g la n d2 2 m g lr e s p e c t i v e l y 1 1 r e s u l to ft r e a t m e n tc a l l m e e tt h es e c o n de m i s s i o ns t a n d a r df o rw a s t e w a t e rd i s c h a r g e n 他i n n o v a t i o no ft h i sp a p e ri sa p p l y i n gc a v i t a t i n gw a t e rj e t st ot r e a tl a n d f i l l l e a e h a t e b yr e s e a r c h i n g ，t h ep a p e ri n t r o d u c e sa n e wl a n d f i l ll e a c h a t et r e a t m e n tm e t h o d , a n dt h i sm e t h o dh a sg r e a tt h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a lg u i d cv a l u et oo r g a n i cw a s t a g ew h i c h i sd j f f i c u l tt ob e e nt r e a t e d k e yw o r d s ：c a v i t a t i n gw a t e rj e t s ，c o a g u l a t i o n , c o a g u l a t e - a d s o r p t i o n , c h e m i c a l p r e c i p i t a t i o n , l a n d f i l ll e a c h a t e i v 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，也不包含为获得重庆太堂 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。 学位论文作者签名：荔钐 签字日期：叼 年莎月夕日 v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重庞太堂有关保留、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。本人授权重废太堂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() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：葛弛 签字日期：炒7 年6 月乡日 导师签 签字日期。 勺年6 月厂日 | 重庆大学硕士学位论文l 绪论 1 绪论 我国从二十世纪8 0 年代开始采用垃圾卫生填埋技术，该技术至今已成为我国 城市垃圾的主要处理手段，并将得到越来越广泛的应用。尽管城市垃圾卫生填埋 技术具有众多优势，但其会产生危害大、难处理的渗滤液，若处理不当会对环境 造成严重污染，因而对渗滤液进行有效处理己成为城市环境中急需解决的问题。 本章先总结了垃圾渗滤液的水质特征、危害、处理现状和存在的问题，然后提出 本文的研究目的和意义，最后概述了本文的研究思路和研究内容。 1 1 垃圾渗滤液的水质特征 在垃圾渗滤液的产生过程中，垃圾中原有的污染物经过溶解、淋洗等作用进入 垃圾渗滤液中，此外垃圾降解后产生的大量有机代谢物也进入垃圾渗滤液中，这 些原因导致垃圾渗滤液污染物浓度特别高，而且成分复杂。表1 1 【l 】列出了国内外 垃圾渗滤液典型污染物组成及浓度变化。 表1 1 垃圾渗滤液水质 里生堡! ：! ! 堡地! 鱼! ! ! 塑些! 塑g ! 型盟p ! 墅塑 成分变动范围成分变动范围 5 8 6 4 0 7 3 0 0 0 1 0 0 9 0 0 0 0 2 6 5 8 2 8 0 6 1 0 o 0 2 1 2 4 o 1 2 5 0 5 9 2 0 0 1 0 7 0 0 l o o 2 5 0 0 0 5 6 4 2 0 k + ( m g l ) c a 2 + ( m g l ) f e ( m g l ) m g c m g l ) z n ( m g l ) c u ( m g l ) c d ( m g l ) t c r ( m g l ) p b ( m g l ) n i ( m g n 一) w a ( m g l ) 2 8 3 7 7 0 2 3 7 2 0 0 0 0 5 2 8 2 0 1 7 1 5 6 0 0 2 3 7 0 0 9 9 o 0 0 3 1 7 0 0 1 8 7 0 0 0 2 2 o ，l o 3 1 0 1 0 7 2 由表1 1 可以看出，渗滤液的水质具有与一般污水所不同的特点： ( 1 ) 有机物浓度高。渗滤液的b o d s 和c o d 浓度最高可达几万m g l ，是城市 m 文 一 出謇l咖僦粉口12鼹一一 。 。m 擞 ” 黼 n 重庆大学硕士学位论文1 绪论 污水的1 0 1 0 0 倍。渗滤液中含有的有机物主要有以下三类：低分子量的脂肪酸 类，腐殖质类高分子的碳水化合物及中等分子量的灰黄霉酸类物质。 ( 2 ) 金属含量高。渗滤液中含有十多种金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段 较高，铁的浓度可达2 0 0 0 m g l 左右，锌的浓度可达1 3 0 m g l 左右。 ( 3 ) 水质、水量变化大。由于垃圾的种类、性质及处理方式等诸多因素影响， 导致渗滤液组分相当复杂，且在一个相当大的范围内变动。渗滤液与其他污水相 比的一个重要特点是水量波动大，雨季是产生渗滤液的高峰期，而干旱季节基本 上没有渗滤液流出。 ( 4 ) n h 3 - n 含量高。渗滤液中高浓度的n h 3 制是导致其处理难度增大的一个重 要原因【2 】，n h 3 - n 浓度随着垃圾填埋年数的增加而增加，可以高达1 0 0 0 m g l 以上， 随着垃圾填埋年龄的增长，n h 3 - n 含量还将逐渐上升。如此高的n h 3 - n 浓度，对 微生物活性有很强的抑制作用【3 】。对于生物处理，当n h 3 - n 浓度过高时，会影响 微生物的活性，降低生物处理的效果。 ( 5 ) 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 ：1 ，而一般的垃圾渗滤液中b o d 5 大都大于3 0 0 ，与微生物生长所 需的磷元素相差较大。 ( 6 ) 色度深且有恶臭，需考虑脱色处理。渗滤液均具有很高的色度，其外观多 呈淡茶色、深褐色或黑色，色度可达2 0 0 0 4 0 0 0 倍，有极重的垃圾腐败臭味【”。 ( 7 ) 渗滤液在进行生化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 i l l g 几 2 0 0 0 m g l 范围内【4 j 。 ( 8 ) 持续时间长。随着垃圾中有机物不断地降解，垃圾渗滤液也会不断地产生， 直至有机物彻底降解后垃圾渗滤液的污染才会终止。有研究表明垃圾中有机物降 解极其缓慢，一般在垃圾填埋后垃圾渗滤液要持续2 0 a 3 0 a 5 1 。 1 2 垃圾渗滤液的危害 垃圾渗滤液是一种高浓度废水，一般里黑褐色，含有大量的有机污染物。张 兰英等人【6 】采用色谱质谱联用技术鉴定出长春市的垃圾渗滤液中有9 3 种有机污染 物，多为芳烃、杂环化合物、卤代物、烷烃、烯烃、醇、酚、醛、酮、梭酸、酷 类、胺及酞胺类等，其中2 2 种被列入我国和美国e p a 环境优先控制污染物的黑名 单。同时垃圾渗滤液还溶解和携带有n h 3 - n 、细菌、病毒以及重金属离子等污染 物，如果处理不当，必将对受纳水体和周围环境造成恶劣的影响。 2 重庆大学硕士学位论文i 绪论 1 3 垃圾渗滤液的处理现状 几十年来，国内外对垃圾渗滤液处理的研究取得了明显进展，特别是发达国 家将研究成果付诸生产实践，积累了许多运行经验。常用的垃圾渗滤液处理方法 为物理化学处理法、生物处理法、土地处理法、复合法等。 1 - 3 1 物理化学法 物理化学法包括化学混凝法、吸附法、化学氧化和催化氧化法、超声波法、 膜渗析法、化学沉淀法等方法。 ( 1 ) 混凝法 混凝法优先去除悬浮的或胶体的有机物，一般分子量大于1 0 0 0 0 的有机物通 过胶体的脱稳凝聚、吸附架桥及卷扫沉淀等作用，用正常的药剂量即可完全去除。 尚爱安1 7 1 等通过化学混凝实验，结果表明混凝可以去除渗滤液中的有毒物质，因而 能促进渗滤液生化处理中活性污泥的增殖。傅平青【8 1 等人通过混凝臭氧氧化预处理 垃圾渗滤液，研究表明垃圾渗滤液的c o d 、b o d 5 和色度去除率分别达到7 0 6 、 7 5 4 和9 4 0 ，其水质已经基本接近我国生活垃圾填埋场污染控制二级标准。此 外，混凝法可有效地去除浊度、色度和重金属离子。 ( 2 ) 吸附法 吸附法，即利用吸附材料的巨大表面积和不规则的网孔结构，使渗滤液中的 污染物质吸附在其表亟而被去除。在废水处理中，吸附法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等，其中活性炭最为常用。在渗滤液的处理 中，吸附法主要用于去除水中难降解的有机物( 酚、苯、胺类化合物等) 、金属离子 和色度。邓寅生等【9 】粉煤灰吸附垃圾渗滤液，试验结果表明粉煤灰因其大的比表积 的特性具有一定的吸附作用。但是其吸附能力很大程度上受到吸附时间、温度、 p h 的影响。m o r aw e 等【i o 】用两个活性炭柱来处理经生物法处理后的垃圾渗滤液， 其结果表明：对难降解有机物、氯化物以及色度都能降低到可接受的水平；对中 间分子量的化合物具有吸附和降解的双重作用。活性炭吸附法处理程度高，对水 中绝大多数有机物都有效，管理方便，但是，活性炭吸附过程中存在三个问题， 一是容易堵塞，二是运行费用高，三是活性炭价格较贵，而且再生困难。 ( 3 ) 化学氧化和催化氧化法 采用活性炭作催化剂，h 2 0 2 作氧化剂，在酸性溶液中，活性炭催化剂中的铁 被氧化成铁离子，而铁离子与双氧水形成f e n t o n 试剂，产生h o 自由基，该自由 基具有非常强的氧化性，氧化渗滤液中的有机物。f e n t o n 作为一种高级氧化技术 常用于废水的深度处理。张跃升等【n 墚用活性炭h 2 0 2 来处理渗滤液，研究结果显 示，以活性炭h 2 0 2 催化氧化处理渗滤液可获得比较高的c o d 和色度的去除率， 在h 2 0 2 c o i 1 5 、活性炭，h 2 0 2 = o 6 、p h 为2 的反应条件下，对c o d 和色度的 3 重庆大学硕士学位论文1 绪论 去除率分别可达8 2 8 和8 5 5 ，同时氧化后渗滤液的臭味也消失了。高艳娇等【1 2 】 采用f e n t o n 法深度处理垃圾渗滤液，结果表明，最佳条件为：h 2 0 2 和f e 2 + 不混合 分3 次投加，h 2 0 2 和f e 2 + 的质量比为2 ；l ，f e 2 + 的浓度为o 0 4 t o o l l ，在最佳条 件下，进水c o d 浓度为1 5 2 1 m g l 时，反应3 h ，出水c o d 浓度为1 2 0 m g l ，可 以达标排放。f e n t o n 试剂虽然是降解高浓度有机污染物的有效方法，但该方法的 缺点是氧化剂的利用率较低，处理成本相对较高l ”j 。 光催化技术是2 1 世纪7 0 年代发展起来的水处理方法，其原理是在紫外光的照 射下一些半导体材料的阶带电子会被发到导带，从而产生具有很强反应活性的电 子空穴对，当它迁移到半导体表面后，在氧化剂或还原剂的作用下参与氧化还原 反应，从而起到降解污染物的作用。罗建中等【1 4 】用光催化氧化法处理垃圾渗滤液， 其c o d 的去除率达8 0 ，色度去除率达8 5 以上。j a r o s l a ww i s z n i o w s k i l l 5 1 等利用 啊0 2 光催化剂对老龄垃圾渗滤液中的腐殖酸的去除试验发现，光催化氧化去除腐 殖酸的效果是不错的，且其最佳催化剂投加计量是o 7 9 l ( t i 0 2 ) 。光催化技术对水 中有机物有很强的氧化能力，其设备简单，运行条件温和，无二次污染，t i 0 2 粉 可以回收利用，而且可以利用清洁能源太阳光作光源【1 6 1 虽然在实际应用上有了 一定进展，但目前国内外对其降解有机物机理的研究仍处于探索阶段。 电解法处理废水的实质就是利用电解作用把水中的污染物去除或把有毒物质 变成无毒或低毒的物质。杨云军【1 7 增用该方法对垃圾渗滤液进行预处理，c o d 去 除率为9 0 4 ，n h 3 - n 的去除率为9 8 4 。电化学氧化法是通过电极反应氧化去除 污水中的污染物质，可分为直接氧化和间接氧化。直接氧化是指污染物被阳极表 面迁移的电子所氧化；而当污水中含较高浓度的氯化物时，c l 在阳极放出电子形 成c 1 2 ，并进一步在溶液中形成c i o ，通过溶液中c 1 2 c 1 0 3 的氧化作用去除污染 物，这种氧化作用称为间接氧化。电化学氧化对垃圾渗滤液中的c o d 和n i - 1 3 - n 有很好的去除效果【1s ，1 9 1 ，但是这种方法耗电量太大，成本高。 臭氧氧化有机物可以通过其直接氧化作用或0 3 的转化物( h o ) 的间接氧化作 用来实现。s t e e n e n m 2 0 | 用0 3 处理垃圾渗滤液，结果表明，当0 3 消耗量为1 2 2 2 k g 时，渗滤液的c o d 从1 0 0 0 m g l 降至3 0 0 m g l ，c o d 去除率达7 0 。但实际运行 证明【2 ，每去除l k g c o d 需要l 3 k 9 0 3 ，而每产生l k 9 0 3 需要2 0 3 0 k w h 的电， 因此臭氧氧化处理渗滤液的费用过高。其他的氧化剂主要有氯和氯化物，由于残 留产物的高毒性而不适合采用。 渗滤液的化学氧化处理研究在国内刚刚起步，在国外也处于实验阶段。 ( 4 ) 超声波法 超声波吹脱是新型的水处理技术，是废水中高浓度的难降解的有机废水的治 理的热点领域阎。超声波技术是应用超声波加速电子，当高速运动的电子不断碰 4 重庆大学硕士学位论文i 绪论 撞水分子或其它分子时，产生可稳定的反应基，其中起氧化作用的是羟基，造成 水中的污染物加速分解。超声波用于污染治理方面在国内外已获得很大进展，如 超声波气浮池、超声波助凝沉淀池、废水超声波液相氧化、超声波催化氧化难降 解有机物等。陶美君1 2 3 等对渗滤液进行了超声波处理研究，结果表明通过超声吹 脱处理，n h 3 - n 的去除率在8 6 以上。超声波法对有机物的去除率高、操作简便， 但是，大功率高能电子发生装置造价昂贵、技术要求高。为了防止射线辐射，需 要特殊的保护措施。此外，该方法能耗较大，能量利用率不高，该技术尚处于研 究阶段。 ( 5 ) 膜处理法 膜处理技术也越来越多地应用到污水处理中。根据溶质或溶剂通过膜的推动 力的大小，膜分离法可分为反渗透法、超滤、微孔过滤等洲。袁维芳等t 2 5 1 对广州 市大田垃圾填埋场渗滤液预处理出水进行了反渗透实验研究，这是国内首次采用 反渗透法处理城市垃圾填埋场渗滤液。近年来，西方一些发达国家还兴起了一种 毫微级膜过滤技术，t r e b o u e t 等 2 6 1 结合物化预处理过程进行毫微级膜过滤，能去 除难降解的c o d ，使出水达标排放。但膜极容易被污染和堵塞，处理效率急剧下 降，同时必须对膜进行定期清洗。膜技术由于其极高的费用，现阶段我国还不可 能将其广泛地应用于垃圾渗滤液的处理。 ( 6 ) 化学沉淀法 化学沉淀法可以用混凝沉降工艺处理城市垃圾填埋场渗滤液，许多研究者都 对此进行了深入的研究。沈耀良等【2 7 】采用聚合氯化铝作为混凝剂，焦炭作为吸附 剂，可以有效去除渗滤液中的c o d 和重金属离子。郭玉华等1 2 8 j 利用聚铁混凝和 h 2 0 2 - f e 2 + 催化氧化二级串联法对某危险废物安全填埋场渗滤液进行了处理试验， 使其c o d 和色度的去除率可分别达到8 5 3 和9 8 ，砷可以达到检不出水平。赵 庆良等1 2 9 】探讨了采用m g c l 2 h 2 0 和n a 2 f i p 0 4 1 2 h 2 0 使n h a - n 生成磷酸铵镁的化 学沉淀去除法，该法有效地去除了垃圾渗中的高浓度的n h 3 - n 并且避免了传统的 砍脱法造成的吹脱塔内的碳酸盐结垢问题。 除以上方法外，渗滤液的物化处理还有离子交换、电渗析、电解、气提、湿 式氧化、消毒等方法。这些方法在一定程度上对渗滤液的水质和水量都有所改善， 但不能从根本上使渗滤液得到完全的处理。 1 3 2 生物法 生物法是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 效果好，因而被世界各国广泛采用，是目前垃圾渗滤液处理中采用最多的方法， 它包括好氧处理、厌氧处理、复合法 好氧法 重庆大学硕士学位论文l 绪论 好氧生物处理法包括活性污泥法、曝气氧化塘法和生物转盘等。好氧处理可 有效地降低b o d 5 、c o d 和n i l 3 - n ，还可以去除铁、锰等金属。 传统活性污泥法因其费用低、效率高而得到广泛的应用。徐迪民【3 0 l 研究的低 氧好氧两阶段活性污泥法处理渗滤液，其脱p 率达9 0 5 ，t n 去除率为6 7 5 。 氧化沟法是1 9 5 0 a 由荷兰公共卫生研究所研究成功的，经过3 0 余年的使用、研究、 开发和改进，氧化沟系统在池形、结构、运行方式、曝气装置、处理规模、适用 范围等方面得到了长足的进步。段琨和秦俊芳【3 1 】采用u a s b o r b a l 氧化沟工艺处理 渗滤液，结果表明对c o d 去除率高，脱氮效果明显。s b r 法是将均匀进水、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。s b r 法与其他连续性活 性污泥法相比，它不仅工艺系统组成简单，而且有其优越的工艺特征。王小虎等【3 2 l 采用s b r 法利用对城市生活垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液进行处理，渗滤液c o d 值大大降低，其去除率可达9 0 以上。c a s s 生物处理法是周期循环活性污泥法的 简称，是在s b r 基础上改进而来的，比s b r 法的抗冲击能力更好。孙召强等【3 3 l 利用c a s s - r 艺处理盘锦市垃圾处理厂渗滤液，经c a s s 稀释后进行处理，c o d 、 b o d 5 和n h 3 - n 去除率分别为8 4 9 l 、9 8 8 3 、9 0 9 6 ，达到设计出水水质。 曝气稳定塘体积大，有机负荷低，但因其工程简单，在土地易征的地区经济 适用。英国在某填埋场采用曝气稳定塘处理工艺，渗滤液c o d 去除率达9 7 州。 美、加、英、澳、德等国家的小试和中试规模研究表明【3 蝌，曝气氧化塘能够取得 较好的处理效果。但其占地面积太大，不适合在用地紧张的地区使用。陶涛【3 6 l 对 稳定塘的设计和运行参数进行了分析和讨论，并提出了推荐工艺，推荐采用的塘 系统可以是：厌氧塘一兼氧塘( 前端曝气) - 好氧塘；或厌氧塘曝气塘一好氧塘：或厌氧 塘兼氧塘水生植物塘曝气塘好氧塘；或4 个串联的曝气塘组合，另外，在厌氧 塘中宜增设上流式厌氧污泥槽，在好氧塘出口处宜设置多层排水控制出水。 与活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点，且生物膜 上能生长世代时间较长的微生物，如硝化菌之类，具有较好的脱氮效果，此外， 生物膜法还能解决活性污泥法的污泥膨胀问题。加拿大b r i t i s hc o l um b i a 大学用生 物转盘处理c o d 1 0 0 0 m g l ，n h 3 - n 5 0 m g l 的弱性渗滤液，其出水b o d 5 和 n h 3 - n 分别小于2 5 m g l 和1 0 m g l e 3 7 1 。p e d d l e 等【3 8 】用直径为o 9 m 生物转盘对“弱 性”渗滤液处理后，出水中的b o d 5 2 5 m g l 。 厌氧法 厌氧生物处理的运用已有近百年的历史，主要优点是负荷高、占地小、能耗 省、剩余污泥量小、操作简单、产生污泥少、对无机营养元素含量要求较低、投 资及运行费用低廉等。厌氧生物处理方法有厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式 厌氧污泥床反应器、厌氧稳定塘及分段厌氧硝化等方法。 6 重庆大学硕士学位论文1 绪论 厌氧生物滤池适于处理溶解性有机物，加拿大h a l i f a xh i g h w a y 填埋场渗滤液 经厌氧滤池处理，c o d 去除率最高可达9 2 以上。h a n n a 和b i r g i t t e 公布了在u a s b 反应器中，负荷率为0 3 6 k g n 0 3 n 恤3 d 和6 6 k g c o d m 3 d 条件下，有超过9 9 的硝酸和c o d 被去谢3 9 1 。k e t t u n e n 等m 使用试验规模的u a s b 和混合式反应器对 城市垃圾渗滤液在低温条件下的厌氧处理进行了研究，结果表明：中强度城市垃 圾渗滤液在温度低至1 1 时也可进行厌氧处理，l l 时，两反应器均可实现大于 6 0 的c o d 的去除，2 4 时，1 0 小时的h r t ，1 0 k g c o d m 3 d 的污泥负荷条件下 可实现高达7 5 的c o d 的去除。h e n r y 4 1 1 在室温条件下，采用厌氧滤池对渗滤液 进行了处理，可达到9 0 以上的c o d 去除效果。何宗健和邓国志1 4 2 1 采用缺氧生物 滤池预处理垃圾渗滤液进行了试验研究，结果表明，缺氧生物滤池不仅具有很好 的消泡、脱吸c 0 2 和h 2 s 的作用，而且对渗滤液中的c o d 和n h 3 - n 具有一定的 去除作用，当水力负荷在1 2 m 3 ，( 玎f d ) 以下，有机负荷不超过1 2 7 k g ( m 3 d ) 时，c o d 去 除率可达到4 0 以上 厌氧法具有有机负荷高、能耗少、污泥产率低、对无机营养元素含量要求低 和可提高污水可生化性的特点，非常适用于处理有机物浓度较高、磷含量低、可 生化性差的渗滤液。所以厌氧法可以作为渗滤液的预处理单元，去除大量的c o d 、 b o d 5 ，其出水可以与城市污水合并处理，或作为填埋场渗滤液二级处理单元的预 处理。 1 3 3 土地法 土地处理主要是通过土壤颗粒的过滤、离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤 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，通过蒸发作用减少渗滤液中的蒸发量。目前用于渗滤液处理的土地处理 法主要有回灌法和人工湿地处理法。 回灌处理实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大的生物滤床，利用填 埋覆盖层的土壤的净化作用、垃圾填埋场的降解作用和最终覆盖后的垃圾填埋场 地表植物的吸收作用等进行的。卢城洪 4 3 1 对回灌法处理的依据、工艺流程和技术 参数进行了阐述，王罗春等t 4 4 1 对回灌的方法进行了比较，阐述了渗滤液回灌对填 埋场的影响，认为：回灌为垃圾层带来了大量的微生物，同时能在填埋场内形 成更有利于垃圾降解的环境，从而加速垃圾的降解速率；回灌污水减少了污染 物的溶出负荷，加快了污染物的溶出过程，减轻了对环境的潜在污染；回灌法 可以使渗滤液水质得到均化，减轻了处理设施的冲击负荷，有利于提高处理效果。 p o h a n d 等【4 5 】将渗滤液连续回灌到垃圾表面进行实验，一年后，渗滤液c o d 从 2 0 0 0 m g l 下降1 0 0 0 m 儿。唐家富等1 4 6 】通过实验研究了土壤对垃圾渗滤液的净化作 用，结果表明填埋场的最终6 0 e r a 覆土层可以有效地去除c o d 达8 7 4 左右。 7 重庆大学硕士学位论文l 绪论 但回灌法在实际应用中还存在以下问题：不能完全消除渗滤液，由于喷洒或 回灌的渗滤液受填埋场特性的限制，因而仍有大部分渗滤液须外排处理；通过 喷洒循环后的渗滤液仍须处理后排放，尤其是由于渗滤液在垃圾层中的循环，导 致其n h 3 - n 不断积累，甚至最终使其浓度远高于其在非循环渗滤液中的浓度 4 7 1 ； 回灌处理技术在国内工程上缺乏理论依据及设计参数，运用较少；在雨季， 因垃圾含水量过高而无法应用回灌处理。 人工湿地因其操作简单、投资省等优点，是近些年来出现的一种新的土地处 理工艺。王丽霞等【船l 通过人工湿地与传统处理方法比较分析，认为垃圾渗滤液的 人工湿地处理法有成本低、构建和运行维护费用低、处理效果比较好等优点。陈 玉成【4 9 l 等人对重庆金刚碑垃圾填埋场的渗滤液进行了渗滤液土地处理实验研究， 采用土壤渗滤池与芦苇湿地床两级土地处理模拟系统，取得了很好的效果，c o d 和n h 3 - n 去除率均达9 0 0 以上。 1 3 4 复合法 实践证明，单靠一种方法往往难以对渗滤液进行有效处理，因此实际工程中 常采用复合法，复合法有好氧与厌氧结合处理法、物化与生物结合处理法。 厌氧生物处理虽然对高浓度有机废水是有效性，但单独采用厌氧法处理渗滤 液也很少见，其出水水质仍难以稳定达到排放要求，目前常见的是将厌氧和好氧 方法结合起来。王宝贞等人【5 0 l 采用a ( 缺氧缺活性污泥) b ( a o 淹没式生物膜) 复合 系统处理苏州七子由城市垃圾填埋场的渗滤液，c o d 、n h 3 - n 和 in 去除率分别 为9 4 2 ，9 5 1 和7 3 9 。谢可蓉等1 5 i j 采用厌氧池一s b r 法对汕头市油麻埠2 0 0 t d 的垃圾渗滤液治理工程进行了改造，c o d 、b o d 5 及n i - 1 3 - n 的去除率分别为8 5 9 5 ，9 0 9 5 和6 5 8 0 ，且稳定性很强，为后续处理创造