（环境工程专业论文）老龄期垃圾渗滤液的陈垃圾生物反应器脱氮调控研究.pdf

1 l ， d e g r e ep a p e ro fm a s t e rc a n d i d a t ei n2 0 1 1u n i v e r s i t yc o d e ：1 0 2 6 9 e n r o l l m e n tn u m b e r ：5 1 0 8 0 8 0 2 0 6 2 e a s tc h i n an o r m a l u n i v e r s i t y c o n t r o l s t r a t e g i e so n t h et r e a t m e n to f m a t u r el a n d f i l ll e a c h a t e b ya g e d r e f u s e b i o r e a c t o r d e p a r t m e n t ： e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e p r o g r a m ：基坠y 丑= q 垒望曼望! 垒! 星坠g i 望星星煎塾g r e s e a r c ha r e a ： p o l l u t i o nc o n t r o le n g i n e e r i n g s u p e r v i s o r ： c a n d i d a t e ： m a y , 2 0 1 1 6眦5iiii1 50m 9i_m y 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文 老豁羝瑚梭黼穆恕蜘够刺碳籁科玖谚，是在华东师范大学攻读琶彩 博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究 成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表 示谢意。 作者签名： 日期：伽f 年岁月孑日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 媲糖翦撑翰卵懈依扬蝴肫箍麟熬粥郴绍酚昧本人在华东师范大 学攻读学位期间在导师指导下完成的觋生博士( 请勾选) 学位论文，本论文的 研究成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用 此学位论文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位 论文的印刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查 阅、借阅；同意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进 行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理 复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密”学位论文木， 于年，月日解密，解密后适用上述授权。 ( 、2 不保密，适用上述授权。 导师签名本人签名查致釉 咖f 年r 月莉日 涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位论文 ( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上述部门审定 的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权) 。 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 李焉晶硕士学位论文答辩委员会成员、评阅人名单 姓名职称单位备注 徐亚同研究员华东师大主席 史家棵教授华东师大评阅 何国富副教授 华东师大 李秀艳副教授华东师大 评阅 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 中文摘要 城市垃圾采用填埋处理是目前广泛使用的方法。填埋产生的二次污染物 垃圾渗滤液是一种高浓度、难处理的有机废水，它的水质和水量随着填埋时 间的延长而改变：填埋时间越长，其氨氮浓度越高，有机物浓度则逐渐下降，老 龄期的垃圾渗滤液碳氮比严重失调，处理困难。国家新颁布的生活垃圾填埋场 污染控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 对垃圾渗滤液的排放水质提出了严格的排放标 准，这为老龄期垃圾渗滤液处理尤其是脱氮处理提出了挑战。 采用陈垃圾反应器处理垃圾渗滤液是利用反应器中填料的拦截吸附以及填 料上附着的不同微生物对渗滤液进行处理，使得渗滤液得到净化，是一种经济环 保的处理技术。对于老龄期垃圾渗滤液，由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的c n 比失调，生物脱氮难以进行，如何提高总氮的去除率是该技术亟待解决的问题。 本文采用上海老港垃圾填埋场填埋十年以上的陈垃圾为填料构建陈垃圾生物反 应器，在实验室条件下模拟填埋场环境条件，在较低温度1 5 和中温3 0 c 两个 环境温度条件下，通过改变负荷、调节回流、添加碳源等方法，分析反应器出水 水质变化，探讨污染物去除效果，结合出水水质变化对工况进行调整，优化脱氮 效果，并得到低温下提高反应器脱氮的策略。本文的主要研究结论如下： ( 1 ) 在1 5 低温条件下，水力负荷从8 5 l ( m 3 d ) 提高到1 7 l ( m 3 d ) ， 氨氮与b o d 的去除率基本不受影响，c o d 去除率下降，总氮的平均去除率从 3 6 7 上升为6 4 2 。在低温下可以通过提高负荷来提高反应器的脱氮效率。 ( 2 ) 在1 5 低温条件下，水力负荷从1 7 l ( m 3 d ) 提高到3 4 l ( m 3 d ) ， 保持1 0 0 回流比不变，b o d 去除率不受影响，氨氮去除率波动一段时间后恢 复，总氮去除率从3 9 1 提高到5 2 5 ，；提高回流比到2 0 0 ，水力负荷为5 1 l ( m 3 d ) 时，b o d 去除率不变，氨氮与c o d 的去除率降低，总氮的去除率可从 5 2 5 提高到6 6 5 。表明在低温下回流可以作为有效的提高反应器脱氮效率的 方法。 ( 3 ) 在1 5 c ，水力负荷为1 7 l ( m 3 d ) 的条件下，外加碳源会在短期内降 低出水c o d 和b o d 的去除率，但总氮的去除率可从5 5 8 升高到8 3 7 。当碳 1 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 源耗尽，b o d 、c o d 。和总氮的去除率又恢复到添加碳源前的水平。 ( 4 ) 在3 0 c 中温条件下，将水力负荷从1 7 u ( m 3 d ) 提高到3 4 l ( m 3 d ) ， 氨氮、b o d 和c o d 的去除率降低，总氮的去除率从7 0 1 升高到7 3 1 。当水力 负荷提高到6 8 l ( m 3 d ) ，回流比为1 0 0 时，总氮的去除率可稳定在7 0 ；当 回流比调整为2 0 0 时，水力负荷为1 0 2 l ( m 3 d ) 时，总氮的去除率下降到4 2 o 。 本实验在水力负荷为6 8 l ( m 3 d ) 、回流比1 0 0 的条件下取得了较高的脱氮效 率。 ( 5 ) 在负荷为1 7 l ( m 3 d ) 的条件下，温度对氨氮的去除率影响不大，温 度升高前后，其平均去除率都在9 9 以上。但当温度升高，总氮的去除率随着温 度的升高从6 4 7 提高到7 0 1 ，c o d 的去除率从7 5 4 提高到8 1 5 。 ( 6 ) 在回流比为2 0 0 ，负荷为5 1 l ( m 3 d ) 的条件下，提高温度前后氨氮 的去除率都保持在9 8 左右，b o d 在升温前后都保持在9 6 以上，c o d 去除 率基本不变，总氮去除率没在提高温度前后没有显著差异。由此可见，在回流比 为2 0 0 ，负荷为5 1 i , ( m 3 d ) 的条件下，提高温度并不能提高总氮的去除率， 因此对于低温条件下的老龄渗滤液脱氮可以采取增加负荷、适当增加回流以及添 加外碳源的方式，来提高总氮的去除率。 综上所述，1 5 。c 温度下对于陈垃圾生物反应可采取适度增加负荷，提高回流 和外加碳源等措施来提高脱氮效率。3 0 c 温度下反应器可以在较高的负荷下运 行，适当的回流也可以提高脱氮效果，但是碳源的缺乏，过高的负荷和回流比会 削弱脱氮效果。 关键词：陈垃圾生物反应器，老龄垃圾渗滤液，脱氮，调控 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 a b s t r a c t t h es a n i t a r yl a n d f i l ld i s p o s a li st h em o s tc o m m o ns t r a t e g yf o rm u n i c i p a lr e f u s e t r e a t m e n t l a n d f i l ll e a c h a t e ，t h es e c o n d a r yp o l l u t a n t sp r o d u c e db yl a n d f i l l ，h a sh i g h c o n c e n t r a t i o no fp o l l u t a n t sa n di sd i f f i c u l tt od e a lw i t h t h ew a t e rq u a l i t ya n dq u a n t i t y o fl a n d f i l ll e a c h a t ev a r i e dw i t ht h et i m eo fl a n d f i l l t h el o n g e rt i m et h el a n d f i l ll a s t s t h eh i g h e rc o n c e n t r a t i o no fa m m o n i an i t r o g e na n dl o w e rc o n c e n t r a t i o no fo r g a n i c st h e l a n d f i l ll e a c h a t ew i l lh a v e t h ec a r b o na n d n i t r o g e nr a t i ow i l lb es e r i o u s l yd i s o r d e r e d i i la g e dl a n d f i l ll e a c h a t e ，w h i c hw i l lb eq u i t eh a r df o rb i o l o g i c a ld i s p o s a l m u n i c i p a l r e f u s el a n d f i l lp o l l u t i o nc o n t r o ls t a n d a r d sp r o p o s e dam o r es t r i n g e n te m i s s i o n s t a n d a r d so nt h ee f f l u e n to fl a n d f i l ll e a c h a t e ，w h i c hm a d ee s p e c i a l l yc h a l l e n g ef o rt h e t r e a t m e n to fa g e dl a n d f i l ll e a c h a t e b i o f i l t e rr e a c t o r sw e r eu s e dt ot r e a tl a n d f i l ll e a c h a t eb e c a u s eo ft h ec a r r i e ri nt h e r e a c t o rc a l li n t e r c e p ta n da d s o r bp o l l u t a n t sa n dt h em i c r o b i a la d h e r e do nt h ec a r r i e r c o u l dt r e a tt h ep o l l u t a n t s ，w h i c hm a k et h el e a c h a t ep u r i f i e d t h a ti sa ne c o n o m i c a l a n de n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l ys t r a t e g y f o ra 垂e dl a n d f i l ll e a c h a t et r e a t m e n t ，d u et ot h e d i s o r d e r so ft h er a d i oo fc a r b o nt on i t r o g e nc a u s e db yh i g hl e v e l so fa m m o n i a n i t r o g e n ，b i o l o g i c a ln i t r o g e nr e m o v a li sh a r dt ot a k ep l a c e ，w h i c he v e n t u a l l ym a d ei t d i f f i c u l tt om e e te m i s s i o ns t a n d a r d sf o re f f l u e n t i nt h i sp a p e r , b i o f i l t e rr e a c t o r sw e r e b u i l tt os t u d yt h ep o l l u t a n t sr e m o v a le f f i c i e n c yo fl a n d f i l ll e a c h a t e a b o u tt e ny e a r s a g e dr e f u s ec o l l e c t e df r o ms h a n g h a il a o g a n gl a n d f i l lw a sp a c k e da sc a r r i e r 1 1 1 e b i o f i l t e rw a so p e r a t e da td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e ( 15 ca n d3 0 c ) a n dh y d r a u l i cl o a d i n g ，n l eq u a l i t yo fe f f l u e n ta n dp o l l u t a n t sr e m o v a lr a t eu n d e rd i f f e r e n tc o n d i t i o n si nt h e r e a c t o rw e r es t u d i e dt op r o p o s eam o r ee f f i c i e n tm e t h o do fd e n i t r o g e nt r e a t i n g m a t u r el a n d f i l ll e a c h a t e t h em a i nc o n c l u s i o n sw e r ed r a w na sf o l l o w i n g s ： ( 1 ) a tal o wt e m p e r a t u r eo f1 5 ，t h eh y d r a u l i cl o a d i n gr a i s e sf r o m8 5 l ( m 3 - d ) t o17 l ( m 3 - d ) ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fa m m o n i an i t r o g e na n db o dw e r en o t i i 丁 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 a f f e c t e d ，c o dd e c r e a s e d ，h o w e v e r , t o t a ln i t r o g e nr e m o v a lr a t er a i s e sf r o m3 6 7 t o 6 4 2 t h e r e f o r e ，i m p r o v i n gt h el o a d i n ga tl o wt e m p e r a t u r e sw a sc o n d u c i v et o d e n i t r i f i c a t i o ne f f i c i e n c y ( 2 ) a tal o wt e m p e r a t u r eo f15 ，m a i n t a i n i n gr e c i r c u l a t i o nr a t i oo f10 0 ， i n c r e a s i n gt h ea m o u n to fw a t e r , t h eh y d r a u l i cl o a d i n gr a i s e sf r o m 17 l ( m 3 d ) t o 3 4 l ( m 3 - d ) ，b o dr e m o v a lr a t ei sn o ta f f e c t e d ，a m m o n i an i t r o g e nr e m o v a lr a t er e t u r n s t on o r m a la f t e rf l u c t u a t i n gf o rap e r i o do ft i m e ，t h et o t a ln i t r o g e nr e m o v a lr a t er a i s e s f r o m3 9 1 t o5 2 5 ；w - h e nr e m a i n i n gt h es a m ea m o u n to fw a t e r , i m p r o v i n gt h e r e c i r c u l a t i o nr a t i ot o2 0 0 ，b o dr e m o v a lr a t ek e e pc o n s t a n t ，a m m o n i an i t r o g e na n d c o dr e m o v a lr a t ed e c r e a s e s ，t o t a ln i t r o g e nr e m o v a lr a t er a i s e st o6 6 5 f r o m5 2 5 t h et o t a ln i t r o g e nr e m o v a lr a t ei n c r e a s e sf o u r t e e np e r c e n t a g eo nt h eb a s i so f p r e v i o u s s t a g ew i t ha10 0 r e c i r c u l a t i o nr a t i o r e c i r e u l a t i o na tl o wt e m p e r a t u r e sc a nb eu s e d a sar e l a t i v e l ys i m p l ew a yt oi m p r o v en i t r o g e nr e m o v a le f f i c i e n c y ( 3 ) a tal o wt e m p e r a t u r eo f15 ，e x t e r n a lc a r b o ns o u l c ew i l lr e d u c et h ee f f l u e n t c o da n db o di nas h o r tt e r m ，t h er e m o v a lr a t eo ft o t a ln i t r o g e nf r o m5 5 8 r i s et o 8 3 7 ，b u tw h e nt h ec a r b o ns o u r c e r u n so u t ，a l lw i l lr e t u r nt ot h ep r e v i o u sl e v e l ( 4 ) a t3 0 ，r a i s i n gt h eh y d r a u l i cl o a d i n gf r o m1 7 l ( m 3 d ) u pt o3 4 l ( m 3 d ) ，w i l lr e d u c et h ea m m o n i an i t r o g e n ，b o da n dc o dr e m o v a lr a t e ，b u tt h et o t a l n i t r o g e nr e m o v a lr a t ei n c r e a s e df r o mp a t i e n t st o7 3 1 t h e r e f o r e ，a t3 0 ，i m p r o v e t h eh y d r a u l i cl o a d i n gc a l li m p r o v et h ed e n i t r i f i c a t i o ne f f i c i e n c y ( 5 ) w h e nt h el o a d i n gc o n d i t i o ns t a y e da t17 l ( m 3 d ) ，t h et e m p e r a t u r eh a dl i t t l e e f f e c to na m m o n i an i t r o g e nr e m o v a l ，w h i c hs t a y e da b o v e9 9 n om a t t e rb e f o r eo r a f t e rt h ei n c r e a s eo ft e m p e r a t u r e b u ta f t e rt e m p e r a t u r em c r e a s i n g ，t h er e m o v a lo f a m m o n i an i t r o g e nm c r e a s e df r o m6 4 7 t o7 0 1 a sw e l la st h er e m o v a lo fc o d i n c r e a s i n gf r o m7 5 。4 t o8 1 5 ( 6 ) t h ea m m o n i an i t r o g e nr e m o v a ls t a y e da b o v e9 8 a tt h ec o n d i t i o nt h a tt h e r e c i r c u l a t i o nr a t i ow a s2 0 0 a n dt h el o a d i n gw a s51l ( m 3 d ) ，a sw e l la st h eb o d i v 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 r e m o v a la b o v e9 6 a n dc o da n d 田nr e m o v a l e s s e n t i a l l yt h es a m e n et o t a l n i t r o g e nr e m o v a lr a t ew a sn o tf o l l o w e dt h ei n c r e a s eo ft e m p e r a t u r e t h r e r e f o r e ： i n c r e a s i n gt h el o a d i n ga n dr e c i r c u l a t i o na n da d d i n gc a r b o ns o u r c ew e r ep o t e n t i a l c o n t r o ls t r a t e g yt oi n c r e a s et h et nr e m o v a lo ft h ea g e dr e f u s eb i o r e a c t o r t os l i mu p ，a tal o wt e m p e r a t u r eo f15 ，d e n i t r o g e ni na g e dr e f u s eb i o r e a c t o r c o u l db ei m p r o v e db ya p p r o p r i a t ei n c r e a s i n gt h eh y d r a u l i cl o a d i n ga n dr e c i r c u l a t i o n a n dc a r b o ns o u r c ea d d i n g a tah i 曲t e m p e r a t u r eo f3 0 ，t h ea g e dr e f u s eb i o r e a c t o r c o u l dr u na tt h eh i g h e rl o a d i n g ，a n da p p r o p r i a t ei m p r o v i n gr e c i r c u l a t i o nc a na l s o i m p r o v en i t r o g e nr e m o v a le f f i c i e n c y s i n c et h el a c ko fc a r b o ns o u r c e ，t h eh e a v y h y d r a u l i cl o a d i n ga n dr e c i r c u l a t i o nr a t i ow i l lr e d u c et h en i t r o g e nr e m o v a le f f i c i e n c y k e yw o r d s ：a g e dr e f u s eb i o r e a c t o r ；m a t u r el a n d f i l ll e a c h a t e ；n i t r o g e nr e i t l o v e ； c o n t r o ls t r a t e g y v 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 目录 中文摘要i a b s t r a c t 。i i i 目录v i 第一章绪论1 1 研究目的和意义1 2 国内外研究现状，2 2 1 垃圾渗滤液的产生及其特点2 2 2 国内垃圾渗滤液处理发展过程：2 2 3 垃圾渗滤液的处理方案3 2 4 垃圾渗滤液处理技术现状4 2 4 1 物理化学法处理垃圾渗滤液4 2 4 2 生化法处理垃圾渗滤液6 3 研究内容与技术路线1 0 3 1 研究内容1 0 3 2 技术路线1 1 第二章1 5 c 下陈垃圾生物反应器对老龄期渗滤液的处理效果研究1 2 1 前言1 2 2 实验材料与方法1 3 2 1 实验材料1 3 v i 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 2 2 陈垃圾生物反应器装置1 3 2 3 工况运行：1 4 2 4 取样和检测方法1 5 2 5 数据分析方法1 5 3 结果与讨论1 6 3 1 水力负荷调节对渗滤液污染物的去除效果影响1 6 3 1 1 水力负荷调节对氨氮去除效果的影响1 6 3 1 2 水力负荷调节对c o d 去除效果的影响1 7 3 1 3 水力负荷调节对b o d 去除效果的影响1 8 3 1 4 水力负荷调节对总氮去除效果的影响1 9 3 2 回流调节对渗滤液污染物去除效果的影响2 0 3 2 1 回流调节对氨氮去除效果的影响2 0 3 2 2 回流调节对c o d 去除效果的影响2 1 3 2 3 回流调节对b o d 去除效果的影响2 2 3 2 4 回流调节对总氮去除效果的影响2 3 3 3 外加碳源在不同温度下的处理效果2 4 3 3 1 外加碳源对c o d 去除效果的影响2 4 3 3 2 外加碳源对b o d 去除效果的影响2 5 3 3 3 外加碳源对总氮去除效果的影响2 6 3 3 4 外加碳源对硝氮、亚硝氮的影响2 7 3 4 小结2 7 第三章3 0 c 下陈垃圾生物反应器对老龄期垃圾渗滤液的处理效果研究2 9 1 前言2 9 2 实验材料与方法2 9 2 1 实验材料与检测方法同第二章2 9 v i i 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 2 2 工况运行2 9 3 不同工况下的处理效果3 0 3 1 水力负荷调节对渗滤液污染物的去除效果影响3 0 3 1 1 水力负荷调节对氨氮去除效果的影响3 0 3 1 2 水力负荷调节对c o d 去除效果的影响3 1 3 1 3 水力负荷调节对b o d 去除效果的影响3 2 3 1 4 水力负荷调节对总氮去除效果的影响3 3 3 2 回流调节对渗滤液污染物去除效果的影响3 4 3 2 1 回流调节对氨氮去除效果的影响3 4 3 2 2 回流调节对b o d 去除效果的影响3 5 3 2 3 回流调节对c o d 去除效果的影响3 6 3 2 4 回流调节对总氮去除效果的影响3 7 3 3 小结3 7 第四章不同工况下的脱氮优化条件研究3 9 1 一前言3 9日吾3 9 2 实验材料与方法3 9 2 1 实验材料与检测方法同第二章3 9 2 2 工况运行3 9 3 实验结果分析与讨论4 0 3 1 相同负荷下渗滤液的处理效果4 0 3 1 1 氨氮与总氮的处理效果4 0 3 1 2c o d 与b o d 的处理效果4 l 3 2 相同回流量在不同温度下的处理效果4 2 3 2 1 氨氮与总氮的处理效果4 2 3 2 2c o d 与b o d 的处理效果4 3 v i i i 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 3 3 氮的形态对脱氮效果的影响4 4 3 3 1 相同负荷下氮的形态4 4 3 3 2 不同回流下氮的形态4 4 3 4 卅、结4 5 第五章结论与建议4 7 附录4 9 参考文献5 0 致谢5 6 i x 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 1 研究目的和意义 第一章绪论 根据统计资料显示，我国垃圾年增长率达1 0 以上，每年产生近1 5 亿吨 城市垃圾，人均年产量为4 5 0 多公斤，其累积堆存量已达7 0 亿吨，近年来又以 平均每年4 8 的速度持续增长。全国6 0 0 多座城市，有四分之一已没有合适场 所堆放垃圾1 3 1 。如此大量的城市生活垃圾，如果得不到有效的处理，将对我们 的生活环境造成极大的污染与破坏，甚至会威胁到居民的身心健康。目前我国城 市生活垃圾在处理方面广泛采用填埋、焚烧、堆肥这三种处理方式，综合处理作 为一种资源化水平较高的处理模式正在兴起。根据中国统计局公布的数据，我国 生活垃圾处理方式中填埋所占的比例最大，在2 0 0 8 年底达到了5 4 5 7 ，并呈现 出逐渐上升的趋势。卫生填埋相比其他处理方法，它的技术成熟、处理量大、操 作简单且总成本较低，但同时垃圾的卫生填埋也存在一些问题，比如占地面积大、 一次性投入高以及会产生渗滤液等问题【4 。 垃圾渗滤液是在垃圾填埋过程中产生的一种含有高浓度悬浮物和高浓度有 机或无机成分的液体，其水质和水量变化波动大，污染种类繁多，氨氮和重金属 离子含量高，一般情况下色度深且伴有恶臭。随着垃圾填埋时间延长，产生的垃 圾渗滤氨氮浓度越来越高，有机物浓度则逐渐下降，碳氮比严重失调，成为一种 极难处理的老龄垃圾渗滤液0 1 。如果不经处理直接将垃圾渗滤液排入水体，则 会对生态环境造成极大的威胁，因此垃圾渗滤液的处理已成为卫生填埋场必不可 少的环节【1 1 1 3 1 。我国现阶段制定的渗滤液排放标准g b l 6 8 8 9 - 2 0 0 8 1 4 1 对垃圾渗滤 液的处理和排放提出了更高的要求，这为渗滤液处理技术的发展提出了新的挑 战。 陈垃圾生物反应器技术是利用微生物对进入反应器的污水进行生物处理的 一种技术，目前已经相对成熟。它通过微生物的呼吸作用、填料的拦截吸附作用、 离子交换和螯合等使污水得到净化，其具有吸附效果好、污染物去除率高、抗冲 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 击性能强、出水水质稳定等优点【1 5 - 1 6 。但它也存在水力负荷低，总氮去除率不高 的缺点【1 7 1 。本文采用上海老港垃圾填埋场填埋十年以上的陈垃圾为填料构建陈 垃圾生物反应器，在实验室条件下模拟填埋场环境温度( 1 5 和3 0 两个环境 温度) ，通过改变负荷、调节回流、添加碳源等方法，分析反应器出水水质，考 察反应器脱氮和污染去除效果，提出强化脱氮的对策措施。希望通过本实验研究， 为实际的老龄渗滤液脱氮处理提供依据。 国内外研究现状 2 1 垃圾渗滤液的产生及其特点 垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中产生的重要的二次污染物之一，它是 由于雨水的淋洗和冲刷作用，以及填埋场周围地表水和地下水的浸泡作用，通过 萃取、水解和发酵而过滤而来，含有大量的有机杂质和重金属等有害物质【l 翻。 垃圾渗滤液水质和水量变化波动大，有机物浓度高，污染种类繁多，氨氮和重金 属离子含量高，营养比例失调，且极易污染地下水，如果不经处理直接排入水体， 则会对生态环境造成极大的威胁【1 9 ，2 0 1 。 2 2 国内垃圾渗滤液处理发展过程 垃圾渗滤液处理技术在我国的发展过程可概括为以下四个阶段( 2 1 之5 】： 第一阶段：从2 0 世纪9 0 年代初开始，主要以单纯的生物处理为主，采用的工艺 大多参考城市污水处理的方法。代表性的工程有北京阿苏卫填埋场，工艺采用氧 化沟；杭州天子岭填埋场，工艺为三沉二曝活性污泥法。此阶段的工艺对初期垃 圾渗滤液有好的效果，但随着填埋时间的延长，老龄垃圾渗滤液很难达到好的处 理效果。 第二阶段：从2 0 世纪9 0 年代中后期开始，主要采用生化处理与物化处理相 结合的处理方法。代表性的工程有深圳下坪生活垃圾卫生填埋场，采用氨吹脱+ 厌氧复合床+ s b r 工艺；北海市白水塘生活垃圾处理厂，采用厌氧+ 氧化沟+ 混凝 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 沉淀工艺。在此阶段，研究人员开始重视垃圾渗滤液自身的特性，并根据这些特 性采取了相应的措施，为了保证生物处理的效果，采用了一些物化处理方法，比 如利用化学氧化法去除渗滤液的色度和硫化物，利用吸附和混凝法去除一些悬浮 颗粒，利用吹脱法降低氨氮的含量等，此阶段的研究虽然没有解决有机物的去除 问题，但是在一定程度上解决了渗滤液的污染问题。 第三阶段：从2 0 0 0 年开始，工艺采用生化处理+ 深度处理相结合的处理方法。 代表性工程有广州兴丰垃圾填埋场，采用u a s b + s b r + 反渗透( r o ) 工艺；北京阿 苏卫填埋场，采用氧化沟+ 两级碟管反渗透( d t r o ) - e 艺( 两级碟管反渗透为改造 增加内容) ；大连毛茔子填埋场，采用气浮+ c 工艺等。此阶段的处理ast+dtro 主要是在升华处理后加上了膜处理，使得出水能够达到g b1 6 8 8 9 1 9 9 7 的一级或 二级排放标准，但存在前期生物处理效果不佳，使得膜易结垢，出水率低。 第四阶段：从2 0 0 5 年之后，渗滤液处理工艺以典型的膜填埋场生物反应器+ 深度处理组合为主。此种工艺对新鲜渗滤液的处理效果很好，但对于老龄化渗滤 液的处理效果不佳。由于碳氮比严重失调，老龄化渗滤液的处理成了研究的重要 内容。 2 3 垃圾渗滤液的处理方案 垃圾渗滤液的处理方案一般分场内处理和场外处理【2 6 - 3 0 。场内处理一般是指 在垃圾填埋场对渗滤液直接处理，用各种物理的化学的方法，其中包含建立渗滤 液处理厂。场外处理一般是指将填埋场产生的垃圾渗滤液通过各种途径输出到填 埋场外面，或者送入污水处理厂，或者并入市政管网进行统一集中处理。具体可 分为以下三类：( 1 ) 将垃圾渗滤在填埋场直接处理。可以在填埋场内建造水处 理厂对渗滤液进行处理，也可以使用土地处理方法对渗滤液进行处理。( 2 ) 将 经过预处理的垃圾渗滤液并入市政管网统一处理。这种预处理的方式可以为此后 的合并处理提高好的条件，经过预处理的渗滤液其毒性、色度和氨氮等会大大降 低，可生化性也随之提高。( 3 ) 直接排入市政管网进行统一处理。这种方式存 在很大风险，但只要渗滤液排放量小于城市污水总量的0 5 ，其带来的负荷 波动上限控制在1 0 以内，则不会对城市污水的生化处理效果产生影响，是一 华东师范大学2 0 1 1 届硕士学位论文 种可以尝试的处理方式。 2 4 垃圾渗滤液处理技术现状 2 4 1 物理化学法处理垃圾渗滤液 物理化学处理法包括活性炭吸附法、混凝沉淀、密度分离、气浮法、离子交 换、膜分离技术和化学氧化法等 ( 1 ) 混凝沉淀法 主要运用于去除垃圾渗滤液中的悬浮物、重金属、不溶性c o d 以及对渗滤 液进行脱色，对氨氮也有一定的去除效果。混凝沉淀是指向垃圾渗滤液中添加混 凝剂或气浮剂，使废水中的不溶性颗粒物在化学试剂的作用下通过压缩双电层和 吸附架桥作用凝聚成絮状颗粒而沉淀【3 1 1 。 混凝沉淀法在去除废水中s s 的同时，也能去除一部分非溶解性有机物和金 属离子。一般情况下它与其他工艺串联使用，作为系统的预处理工艺，但也可以 作为最后污染物分离过程，杨叶等【3 2 采用石灰一硫酸亚铁一h 2 0 2 体系对渗滤液 进行处理，出水后的渗滤液基本达到生活垃圾填埋污染控制标准二级排放标 准。 尚爱安等研究了絮凝剂a 1 2 ( s 0 4 ) 3 、p a c 、f e c l3 、p f s 对垃圾渗滤液的预 处理和后处理效果，结果表明，p f s 和p a c 的混凝预处理可有效降低难降解有 机物的含量，同时可提高渗滤液的可生化性，也可以去除渗滤液中的有毒物质。 将其作为后续处理方式时，可保证出水c o d 达n - - 级排放标准。 沈耀良【3 4 】等采用焦炭作为吸附剂、聚合氯化铝作为混凝剂对渗滤液进行处 理，结果表明这种方法可以有效去除渗滤液中的c o d 和重金属离子。当聚合氯 化铝的用量为4 0 0m g l 、焦炭为8 1 0g l 时，c o d 去除率为8 9 ，重金 属去除率为6 0o 6 ，色度去除率为6 8 ，并且可以完全去除铜。 一般情况下认为，混凝沉淀法不会对后续的生化处理产生不良影响。 ( 2 ) 吸附法 吸附法适用于去除中等分子量的有机物。填埋场的老龄渗滤液渗滤液或者经 华东师范大学2 0 11 届硕士学位论文 过生物预处理的渗滤液可用此方法去除。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。上世纪7 0 年代欧洲的实验室研究结果表明，用活性 炭吸附法处理垃圾渗滤，其c o d 的去除率为5 0 - 6 0 ，而用石灰石做预处 理其去除率可高达8 0 t 3 5 3 6 】。该工艺主要的缺点是费用较高，一般将其与混凝 法相结合使用。 ( 3 ) 化学氧化法 化学氧化法是利用氧化还原过程中电子的转移和传递来改变废水中有毒有 害物的化学性质，使其分解为无害物或者提高它们的可生化性能常用的氧