（环境工程专业论文）铁炭微电解map沉淀生化联合处理垃圾渗滤液的研究.pdf

铁炭微电解m a p 沉淀生化联合处理垃圾渗滤液的研究 摘要 卫生填埋是我国目前处理垃圾的主要方法，其产生的垃圾渗滤液对环 境危害很大。垃圾渗滤液水质复杂，具有高c o d 浓度、高金属离子和高氨 氮含量的特点，且污染物浓度变化大。如果垃圾渗滤液进入环境，会对水 体、土壤和地下水带来严重污染。目前国内外的垃圾渗滤液处理工艺，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。 本试验以合肥市龙泉山生活垃圾填埋场渗滤液作为研究对象，研究生 化法和物化法联合处理渗滤液的可行性。以“铁炭微电解m a p 沉淀 作 为预处理，继而用“a b r c a s s ”作为工艺核心。确定了“铁炭微电解m a p 沉淀+ c a s s a b r 的物化生化组合处理工艺。得出以下结论： ( 1 ) 当铁炭比为5 ：1 、p h 值为3 0 、应时间为3 h 时，铁炭微电解的c o d 。， 的去除率为4 7 5 ； ( 2 ) 在投加药剂n ( m 9 2 十) ：n ( p 0 4 n ) ：n ( n h 4 + ) 为1 4 ：1 ：1 、p h 值为9 0 、反 应时间为1h 的条件下，磷酸氨镁沉淀法的氨氮去除率为7 9 7 ； ( 3 ) 在常温下，水力停留时间( h r t ) 为1 天时，厌氧折流板反应器 ( a b r ) 对c o d 。，去除率达到了7 0 以上； ( 4 ) 在常温下，水力停留时间( h r t ) 为1 天时，循环式活性污泥法 ( c a s s ) 工艺对c o d 。，去除率达到了6 5 以上，氨氮去除率达到了8 0 左 右。 研究表明，采用“铁炭微电解m a p 沉淀+ c a s s a b r 工艺处理垃圾 渗滤液是可行的，出水水质达到生活垃圾填埋场污染控制标准 ( o b l 6 8 8 9 1 9 9 7 ) i i 级排放标准。 关键词：垃圾渗滤液，铁炭微电解，磷酸氨镁，循环式活性污泥法， 厌氧折流板反应器 s t u d yo nl a n d f i l ll e a c h a t et r e a t m e n tb yc o m p o s i t ep r o c e s s o fi r o n c a r b o nm i c r o e l e c t r o l y s i s ，m a g n e s i u ma m m o n i u m p h o s p h a t e ( m a p ) a n db i o l o g i c a lm e t h o d a b s t r a c t s a n i t a r yl a n d f i l li st h em a i nm e t h o do ft h em u n i c i p a lr e f u s et r e a t m e n t a n di t c a np r o d u c el a n d f i l ll e a c h a t et h a ti s v e r yh a r m f u lt oe n v i r o n m e n t t h el a n d f i l l l e a c h a t ei sac o m p l e xw a s t e w a t e rw i t hc o n s i d e r a b l ev a r i a t i o n si nc o m p o s i t i o n ，a n d h i g hc o n c e n t r a t i o no fc o d ，h e a v ym e t a li o na n da m m o n i a n i t r o g e n ，a n dp o l l u t a n t s c o n c e n t r a t i o nc h a n g el a r g e l y t h ew a t e r ，t h es o i la n dg r o u n d w a t e re n v i r o n m e n tw i l l b ep o l l u t e ds e v e r e l yp o l l u t e di fl a n d f i l ll e a c h a t ei sd i s c h a r g e di n t ot h ee n v i r o n m e n t c u r r e n t l y ，a l lo ft h el a n d f i l ll e a c h a t et r e a t e m e n tp r o c e s si nd o m e s t i ca n df o r e i g n c a nb ed i v i d e di n t ot h r e es e g m e n t s ；t h eb i o l o g i c a lt r e a t m e n ti st a k e na st h em a i n p r o c e s s ，t h ep h y s i c a l - c h e m i c a lt r e a t m e n ta n d1 a n dm e t h o da r et a k e na st h e p r e t r e a t m e n tp r o c e s sa n dt h ep o s t p r o c e s s i n gp r o c e s s ，r e s p e c t i v e l y t h i ss t u d yi n v e s t i g a t et h ef e a s i b i l i t yo fu n i t e db i o l o g i c a la n dp h y s i c c h e m i c a l t r e a t m e n tt e c h n o l o g yt o t r e a tt h eh e f e il o n g q u a nm o u n t a i nl a n d f i l ll e a c h a t e ”a n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ( a b r ) c y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e m ( c a s s ) ” p r o c e s s i s d e s i g n e d a st h em a i nt r e a t m e n t t e c h n o l o g y ， ”i r o n c a r b o n m i c r o e l e c t r o l y s i sa n dm a g n e s i u ma m m o n i u mp h o s p h a t e ( m a p ) ”p r o c e s si sa c t e d a st h e p r e - t r e a t m e n ts t e p t h ep h y s i c a lc h e m i s t r ya n db i o l o g i c a l c h e m i s t r y t r e a t m e n tt e c h n o l o g yo f ”i r o n c a r b o nm i c r o e l e c t r o l y s i s ，m a pp r e c i p i t a t i o n ，c y c l i c a c t i v a t e ds l u d g es y s t e ma n da n a e r o b i cb a f f i e dr e a c t o r ”i sd e t e r m i n e di nt h i s p a p e r t h ec o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) i nt h ei r o n c a r b o nm i c r o - e l e c t r o l y s i sp r o c e s s ，t h er e m o v a lr a t eo fc o d c ri s 4 7 5 ，w h e nt h ef e c = 5 ：1 ，p h = 3 0 ，r e a c t i o nt i m e ( t ) = 3 h o u r s ( 2 ) i nt h em a g n e s i u ma m m o n i u mp h o s p h a t e ( m a p ) p r o c e s s ，t h er e m o v a lr a t e o fn h 3 一ni s7 9 7 ，w h e n n ( m g 。2 + ) ：n ( p 0 4 弘) ：n ( n h 4 + ) = 1 4 ：1 ：1 ，p h = 9 0 ，r e a c t i o n t i m e ( t ) = 1h o u r ( 3 ) c o d c rr e m o v a lr a t eo fa n a e r o b i cb a 羽e dr e a c t o r ( a b r ) r e a c h e dm o r e t h a n7 0 a tr o o mt e m p e r a t u r e ，w h e nt h eh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) i so n e d a y ( 4 ) c o d c rr e m o v a lr a t eo fc y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e m ( c a s s ) p r o c e s s r e a c h e d6 5 a n da m m o n i an i t r o g e nr e m o v a lr a t er e a c h e d8 0 a tr o o mt e m p e r a t u r e ， w h e nt h eh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) i so n ed a y t h er e s u l t ss h o wi ti sf e a s i b l et ou s e ”i r o n c a r b o nm i c r o e l e c t r o l y s i s ，m a p p r e c i p i t a t i o n ，c y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e ma n da n a e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ”t o d i s p o s eo ft h el a n d f i l ll e a c h a t e t h eq u a l i t yo fe f f l u e n ta l s oc a nr e a c ht h es e c o n d g r a d eo fd o m e s t i cl 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 k e y w o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ，i r o n c a r b o n m i c r o e l e c t r o l y s i s ，m a g n e s i u m a m m o n i u mp h o s p h a t e ( m a p ) ，c a s s ， a n a e r o b i cb a f f l e db e a t o r 插图清单 图1 1 垃圾渗滤液产生示意图 图1 2 垃圾渗滤液处理的典型工艺 图2 1 不同初始p h 值下的处理效果 图2 2 反应时间对处理效果的影响 图2 3 铁炭比对处理效果的影响 图2 。4p h 对氨氮去除的影响 图2 5 反应时间对氨氮去除的影响 图2 6p 0 4 3 - 投加量对氨氮去除的影响 图2 7m 9 2 + 投加量对氨氮去除的影响 图3 1 各种结构形式的a b r 反应器 图3 2a b r 反应器 图3 3c a s s 反应器 图3 - 4 容积负荷对c o d 。去除率的影响 图3 5 水力停留时间对c o d 。，去除率的影响 图3 6 反应p h 的变化 图3 7 好氧运行时间对c o d 。，去除率的影响 图3 8 曝气时间对c o d 。，去除率的影响 图3 - 9 好氧运行时间对氨氮去除率的影响 图3 1 0 溶解性c o d 。随曝气时间的变化图 图3 1 1s r t 的托马斯图 表格清单 表1 1 渗滤液中的污染物及其浓度变化范围 表1 2 渗滤液特征随填埋场年龄的变化 表1 3 合肥市龙泉山生活垃圾填埋场渗滤液检测项目及结果 表2 1 不同初始p h 值下的处理效果 表2 2 反应时间对处理效果的影响 表2 3 铁炭比对处理效果的影响 表2 4p h 对氨氮去除的影响 表2 5 反应时间对氨氮去除的影响 表2 6p 0 4 3 投加量对氨氮去除的影响 表2 7m 9 2 + 投加量对氨氮去除的影响 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 金照工些太堂 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：捌凰椭、签字日期：伽。q 年4 月加日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金g 墨王些太堂有关保留、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 权金坦工些盔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。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：各，1 、凰亦夺、 导师签名： 签字日期驴气年4 月如日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 锄另键 签字日期：。7 年铲月汐日 电话： 邮编： 致谢 在硕士学习即将结束之际，我怀着非常感激的心情对老师、同学、朋 友和亲人致以深深的谢意! 硕士研究生学习期间，指导老师彭书传教授，在思想、学习、生活等 各方面都给予本人莫大的关心和帮助；不仅耐心解答和帮助解决学习和实 验中遇到的困难，提供工程实践机会，而且注重启发学习的主动性和实践 的创新性。在论文撰写、审阅、修改过程中也提出了中肯的意见和建议， 投入了大量的时间和精力。他深厚的理论修养、实事求是的工作态度和勇 于创新的科学精神使我受益非浅，在此对老师表示诚挚的感谢和由衷的敬 意。 感谢父母、亲人和朋友给予的物质、精神上的支持以及为我创造的良 好生活环境，使我能够有更多的时间和精力投入学习和工作中去。他们的 激励永远是我拼搏进取的动力。 最后，还要感谢硕士研究生期间传道授业的老师、携手共进的同学以 及关心支持我的所有人。有了你们作坚强后盾，我的人生之路必将走得更 加稳健和踏实。 作者：刘国栋 2 0 0 9 年4 月2 日 1 j b 日i f吾 垃圾渗滤液属于高浓度有机废水，生物处理技术由于运行费用低， 是渗滤液处理的主要技术手段。垃圾渗滤液的特点是c o d 浓度高，达数 千至数力m g l ；氨氮浓度数百至数千m g l 。b o d c o d 数值低，可生物 降解性差；渗滤液中含有7 0 多种有机物和各种重金属元素，直接对渗滤 液进行厌氧或好氧处理较难达到排放标准。 目前，垃圾渗滤液的处理技术总体可分为两大类：物理化学法和生 物法。物化法的研究和实践主要集中在发达国家，包括反渗透、超滤、 超声波、光催化、电子束、化学氧化、混凝沉淀、活性碳吸附等；生物 处理包括各种厌氧技术和好氧技术。还有一些研究人员将物化法与生物 处理结合起来，将物化处理作为生物处理的预处理，以提高生物处理工 序的可生化性和降低负荷，或者作为生物处理后的深度处理。以前，我 国对渗滤液处理技术的研究较少。随着近年来卫生填埋场的逐渐普及， 以及已建成卫生填埋场渗滤液处理不能达标现象的日益严重，一些研究 人员开始进行这方面的研究工作。 本论文针对近年来国内外对垃圾渗滤液的处理技术，对垃圾渗滤液 的处理工艺进行研究，其内容大致有以下几个方面： ( 1 ) 利用铁炭微电解磷酸氨镁沉淀法对垃圾渗滤液进行预处理，从 而降低氨氮浓度，提高渗滤液的可生化性； ( 2 ) 对垃圾渗滤液的物化出水进行生物处理，找出工艺运行的具体 参数，从而达到达标排放； ( 3 ) 对垃圾渗滤液的整个处理工艺进行系统研究，并对其机理进行 一定程度的探讨。 由于个人能力有限，论文难免粗泛浅陋，敬请大家给予批评指正。 第一章绪论 1 1 垃圾的产生及处置的方法 垃圾是人类生产生活过程中必然产生的遗留废弃物，随着工农业生产 的飞速发展和人口的急剧膨胀，垃圾的产生量越来越多。全球每年新增垃 圾约1 0 0 多亿吨，平均增长率为8 4 2 。据统计，2 0 0 0 年、2 0 0 1 年我国城市 生活垃圾产生量分别为1 18 、1 3 5 亿吨，按现在的增长速度测算，到2 0 10 年我国城市生活垃圾将达n 2 6 亿吨，2 0 3 0 年超过4 亿吨。 目前，我国生活垃圾无害化处理率仅有2 3 ，绝大多数都是运往郊外 露天堆放，累积堆存量已达6 1 0 9 吨，使2 0 0 多座城市陷于垃圾包围之中， 因此城市垃圾处置及污染防治已成为环境保护的突出问题。垃圾的卫生填 埋由于技术工艺简单，维护费用低已成为国内外广泛采用的垃圾处理方 法。但垃圾在填埋过程中会产生大量的气体及液体污染物，如不妥善处理， 会对周围的大气、土壤、水体造成严重二次污染。垃圾渗滤液是指垃圾在 堆放和填埋过程中由于发酵和雨水的淋浴、冲刷，以及地表水和地下水的 浸泡而渗出来的污水。渗滤液是一种高浓度的有机废水，由于其浓度高、 流动缓慢和渗漏持续时间长，对周围地下水和地表水均会造成严重的污 染。一个不合格的垃圾填埋场就是一个大的再生污染源，其污染延续时间 可以长达数十年，甚至上百年。一旦地下水源和周围土壤被其污染，想用 人工方法实施再净化，技术上将十分困难，其费用也极其昂贵，从而严重 威胁生活和生产，甚至造成不堪设想的后果。 当前，我国城市垃圾主要采取以下3 种方式处理：卫生填埋、堆肥和 焚烧。焚烧对垃圾的热值有一定的要求，而且需要的设备复杂，投资高( 一 个处理量达到l0 0 0 吨的焚烧厂，其投资额竟达到6 6 亿元之多) ，焚烧后还 有大约5 1 0 的残渣需要进行填埋。而堆肥法的肥效过低，产品的销路 也一直没有得到很好解决，所以应用不多。与上述两种方法相比，卫生填 埋技术因其工艺简单、成本较低、技术成熟、便于操作、管理方便和能处 理多种类型废物等优点，特别适合我国这样的资金不足、地域广阔的发展 中国家。卫生填埋场根据所利用自然地形条件可分为山谷型填埋场、坑洼 型填埋场、滩涂型填埋场，也可根据填埋场中垃圾降解的机理，可分为好 氧、准好氧、厌氧三种类型。填埋区工程设施由防渗系统、渗滤液收集系 统、导气系统、覆土场等组成，垃圾填埋场可采用斜坡作业、坑填作业、 平面作业等方法，按单元填埋垃圾、分层压实、单元覆土、终场覆土。建 设部、国家环保总局、科技部联合制定的城市生活垃圾处理及污染防治 技术政策明确指出，垃圾卫生填埋是我国现阶段城市垃圾的主要处理手 段，在具备卫生填埋场地资源和自然条件适宜的城市，以卫生填埋作为垃 2 圾处理的基本方案1 2 j 。因此，可以预计城市垃圾卫生填埋场将在我国得到 越来越广泛的应用，成为我国常见的城市生活垃圾处理方法。国家环境监 测总站对我国城市垃圾处理厂的调查表明，卫生填埋场占垃圾处理设施的 8 7 。5 t 3 1 。即便是在许多发达国家，卫生填埋也是其处理处置垃圾的首要方 式h 】。19 9 7 年全美国有垃圾卫生填埋场3 0 9 1 个，除少数几州外，其它州都 以卫生填埋作为其处理处置垃圾的主要方式【5 j 。 尽管城市垃圾卫生填埋场具有众多优势，但其在填埋阶段以及填埋场 封场后监管期间产生的渗滤液却是一个比较棘手的问题。填埋场产生的渗 滤液不仅数量大，污染强度和污染特征还随填埋时间而不断发生变化。众 多研究和实践表明，填埋场渗滤液不仅难处理，并且处理费用很高。同时 由于填埋场设计、施工和运行监管的缺陷易使填埋场渗滤液控制系统发生 故障，最终对填埋场地下水体造成污染。19 7 7 年，美国l8 5 0 0 个填埋场中 几乎有一半对周围水体造成了污染，污染情况严重【6 。7 l 。我国现己建成的卫 生填埋场中同样有渗滤液污染周围环境的现象。因此为使城市垃圾卫生填 埋场真正成为“无害化的城市垃圾处置方式，对填埋场产生的渗滤液的 处理非常关键j 。 1 2 垃圾渗滤液 1 2 1 垃圾渗滤液的产生 在垃圾填埋过程中，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。垃圾填埋后， 在微生物的作用下，垃圾中的有机物会经过好氧反应和厌氧反应产生降 解，其反应可分别用下式简单表示【9 】： 有机物錾掣h 2 0 + c 0 2 + n h 3 + n 0 2 + s 0 4 2 - + p 0 4 3 + u 2 有机物压氢堕h 2 0 + c 0 2 + n h 3 + c i - 1 4 + h 2 s + 低分子有机物 垃圾降解后生成的无机物以及垃圾中的可溶性污染物，大量进入垃圾 渗滤液中，使得垃圾渗滤液中污染物含量极高。同时，垃圾中的病原微生 物也会在雨水的淋溶作用下进入垃圾渗滤液。此外，垃圾渗滤液的产生还 受到很多方面因素的影响，不仅水量变化大，而且变化无规律性，主要可 概括为以下五个方面 i 0 1 。 ( 1 ) 填埋场内的自然降水的渗入，降水包括降雨和降雪，是渗滤液 产生的主要来源。 ( 2 ) 外部地表水的流入，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， 且没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗人填埋场内。 ( 4 ) 垃圾本身含有的水分，包括垃圾本身携带的水分及从大气和雨 水中吸附的成分，当垃圾含水量为4 7 时，每1 吨垃圾可产生0 0 7 7 2 吨 渗滤液。 ( 5 ) 垃圾在降解过程中产生的水分，垃圾中的有机组分在填埋场内 分解时产生的水分。 由于垃圾填埋场在选址时都会尽量避免地表径流过大这方面因素，所 以地表径流对渗滤液的影响较小，垃圾填埋场自然降水是渗滤液的最主要 来源。图1 1 是垃圾渗滤液产生的一个简单示意图。 场外径流 地下水侵入 地表径流 垃圾渗滤液 图1 - 1 垃圾渗滤液产生示意图【8 】 f i g l - 1s k e t c hm a po f t h eo r i g i no fl a n d f i l ll e a c h a t e 1 2 2 垃圾渗滤液的性质及特点 由于垃圾卫生填埋场的特殊性，垃圾渗滤液中有机污染物浓度极高， 其中含有大量易生物降解的挥发性有机酸( v f a ) ，可生物降解的中等分子 量有机物以及难以生物降解的有机物，同时含有大量的无机重金属离子和 氨氮等【l1 1 。因此，其水质受众多因素的影响而呈现出与一般工业废水所不 同的如下特征： ( 1 ) 有机物浓度高，老渗滤液的可生化性较差。张兰英等【1 2 1 3 l 采用 气相色谱质谱计算机联用技术( g a sc h r o m a t o g r a p h y m a s s s p e c t r o m e t r y - d i g i t a ls i g n a l ，g c - m s d s ) 在长春市和广州市垃圾渗滤液中 分别检出有机污染物9 9 种和7 7 种，其中2 2 种被列为我国和美国e p a 环境优 先控制污染物黑名单。主要有机物有萘、蒽、铊、荧葸、苊、茚、1 甲基 萘、1 ，5 二甲基萘、3 甲基氮茚、二甲基苯、十五烷、十六烷、乙醇、3 戊烯乙醇、对甲酚、氯苯、二氯苯、p c b s 、己烷、甲胺、乙胺、环己酰 胺、脲、苯乙酸等。渗滤液中的生物需氧量( b i o l o g yo x y g e nd e m a n d ，b o d ) 4 和化学需氧量( c h e m i c a lo x y g e nd e m a n d ，c o d ) 浓度最高可达几万m g l ， 主要是在酸性发酵阶段产生；p h 值达到或略低于7 ，b o d 与c o d 比值为 0 5 o 6 。 ( 2 ) 金属含量高。经发射光谱定性分析，垃圾渗滤液中检测到的金 属：c u 、z n 、p b 、c r 、c d 、h g 、n a 、m g 、c a 、k 、s i 、b 、s n 、a l 、t i 、 a g 、b t 、p d 、g d 、n i 、m n 、c o 、h f 、s c 、v 、r b 等2 6 种【1 4 】。其中铁和锌 在酸性发酵阶段较高，铁的浓度可达2 0 0 0m g l 左右，锌的浓度可达 1 3 0 m g l 左右。 ( 3 ) 成分复杂，水质变化大。由于填埋场进场垃圾组成复杂、成分 繁多，填埋场内微生物活动情况不同，所进行的物理化学和生物反应也不 一致。又由于垃圾中可溶组分经渗入水分溶解以及其它有机组分经微生物 分解后成为渗滤液中的污染物成分排出填埋场，因而渗滤液中污染物也呈 现出非常复杂的组成。渗滤液的水质取决于填埋场的构造方式和垃圾的种 类、质量、数量以及填埋年数的长短，其中构造方式是最主要的。 ( 4 ) 氨氮含量高( 约占总凯氏氮( t o t a lk j e l d a h ln i t r o g e n ，t k n ) 的 4 0 5 0 ) 。渗滤液中的氨氮浓度随着垃圾填埋年数的增加而增加，可高 达1 7 0 0 m g l 左右；当氨氮浓度过高时，会影响微生物的活性，降低生物处 理的效果。 ( 5 ) 渗滤液中磷相对缺乏，营养元素比例失调。对生化处理，污水 中适宜的营养元素比例是b o d 5 ：n ：p = 10 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。 ( 6 ) 色度深且有恶臭，需考虑脱色处理，臭味给运行操作及周围的 环境治理带来困难。 ( 7 ) 其他，渗滤液在进行生化处理时会产生大量泡沫，不利于处理 系统正常进行。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。 表1 1 为总结得到的我国垃圾卫生填埋场典型垃圾渗滤液的污染物含 量值【1 0 1 。 表1 1 渗滤液中的污染物及其浓度变化范围【8 1 t a b1 1p o l u t a n t si nl a n d f i l ll e a c h a t ea n di t sc o n c e n t r a t i o n 污染物浓度范同 污染物 浓度范围 污染物 浓度范围 c o d c r 1 0 0 9 0 0 0 0 p h 5 8 6c u o 9 9 b o d 5 4 0 - - _ ，7 3 0 0 0c i 。5 - 、一6 4 2 0p b0 0 0 2 2 t s0 - - 一5 9 2 0 0 s 0 4 2 。 l 1 6 0 0m n 0 0 7 - 1 2 5 s s1 0 - - 7 0 0 0c a 2 +2 3 - - - 7 2 0 0z n0 2 3 7 0 n h 4 + - n 6 1 0 0 0 0f e0 0 5 2 8 2 0t c r0 0 1 - 8 7 n o x - n o 2 1 2 4 m g 1 7 1 5 6 0v f a1 0 1 7 0 2 t p0 - - - 1 2 5c d0 0 0 3 - - 1 7 大肠菌群值( 个l ) 2 3 x 1 0 4 - - 2 3 x 1 0 8 1 2 3 垃圾渗滤液水质的影响因素 垃圾中有机物降解生成的低分子物质、垃圾中的可溶性物质以及溶于 水中的金属离子形成渗滤液。因此渗滤液水质与垃圾降解的速度、垃圾成 分以及降雨渗透量有关。垃圾降解速度主要受温度控制，一年四季气温不 断变化影响填埋场内垃圾降解的反应温度，从而使渗滤液的水质不断变 化。另外，降雨时渗入的雨水淋溶作用使垃圾中的污染物随雨水流出，增 加渗滤液中的污染物浓度；同时，降雨使渗滤液水量增加导致渗滤液在填 埋场内的滞留时间缩短，使其污染物在填埋场内的降解量减少而使渗滤液 内污染物的浓度变大。但另一方面，降雨时增加渗滤液的水量又会使渗滤 液中的污染物浓度相对降低，故垃圾渗滤液的水质特性变化很大。 影响垃圾渗滤液水质特性的主要因素有填埋垃圾的成分、性质、垃圾 填埋时间以及填埋的方式、方法等5 1 。 ( 1 ) 垃圾成分。由于垃圾成分性质的不同，稳定化过程所需时间以 及渗滤液的性质会有较大的不同。渗滤液中的有机污染物负荷主要由城市 垃圾中剩余废物含量决定，其因人们生活水平、生活习惯、城市垃圾分类 程度以及环保意识的不同而存在较大差异。例如我国不同城市的垃圾渗滤 液性质都存在较大差异。 ( 2 ) 垃圾填埋场的“年龄 。固体废弃物的生物降解一般经历最初 调节阶段、过渡阶段、产酸阶段、产甲烷阶段和成熟阶段等5 个阶段【l6 | 。 垃圾填埋后，由于其所处的阶段不同，垃圾渗滤液的性质会有较大的差异。 一般来说，渗滤液中污染物的浓度随着填埋时间会有着这样的变化规律： 上升短期稳定下降。达到相对稳定的年限一般为3 年左右。填埋年龄和渗 滤液水质的变化情况见表1 2 。 6 表1 2 渗滤液特征随填埋场年龄的变化【1 7 1 t a b l e l - 2c h a n g e so fl a n d f i l ll e a c h a t ew a t e rq u a l i t yi nd i f f e r e n ta g e s ( 3 ) 填埋方法。由于各个填埋场的填埋方法( 如压实度、填埋深度等) 对渗滤液的水质具有一定的影响。增加垃圾的填埋密度和填埋深度，可减 少垃圾的含水率和土壤的渗水量，限制外来水进入填埋场，因此可推迟垃 圾中有机成分的降解作用，使渗滤液浓度较低，延长渗滤液的产生时间。 另外，垃圾填埋场的填理结构也直接影响到渗滤液的生物降解及稳定 化过程。目前根据垃圾层中空气的存在状况，填埋场结构可分为厌氧填埋、 好氧填埋和准好氧填埋，厌氧填埋较好氧填埋所产生的渗滤液中有机物含 量较高且较难处置l l 引。 1 2 4 垃圾渗滤液的危害 垃圾渗滤液一方面通过填埋场地向下渗透，随着时间的延长，填埋场 周围的土壤对大部分有机污染物的吸附达到饱和，甚至过饱和，达到最大 吸附量后沿着地下水流向作扇形扩散，造成对地下水的污染。另一方面， 渗滤液往往没有经过处理达标而用于农田灌溉或排入江河湖泊，污染地下 水、地表水及土壤，使水生生物和农作物受到污染，并通过食物链直接或 间接地进入人体组织与细胞中，导致各种疾病的产生，危害着人类的身体 健康和生态环境。赵万有等【l8 j 报导，垃圾填埋如不采取防渗措施，对地下 水必然造成严重污染，主要表现在地下水的水质混浊有臭味、c o d 、氮含 量高、油、酚污染严重、细菌及大肠菌超标。c a l v e r t 曾报导距垃圾填埋场 的蓄水池5 1 2 m 远的一口井中，其水的硬度、钙、镁浓度、总固体量和c 0 2 都有增加。张兰英【1 2 】等对长春市四个垃圾填埋场渗滤液成分进行了分析监 测，同时对距离某垃圾填埋场l0 0 m 、6 0 0 m 和1 0 0 0 m 的地下水取样调查。表 明垃圾渗滤液污染组分浓度很高，污染性极强，是一种严重的污染源。且 其中有机物种类繁多，有的己被确认为可疑致癌物，有的被确定为促癌物、 辅癌物，当地人们发现皮肤骚痒，近年来肝炎发病率明显增加。可见，垃 圾渗滤液对地下水的污染是很严重的。 1 3 垃圾渗滤液处理技术研究现状 由于填埋场渗滤液水质的复杂多变性和独特性，目前还没有一种全能 7 的能适合所有填埋场的和适合某一填埋场整个运营期和监管期的渗滤液 处理技术。设计填埋场渗滤液处理设施必须因地制宜、因时制宜。目前的 渗滤液处理方法可分为物化法、生物法和土地处理法三大类，但更多的是 将这几种方法复合起来应用。图1 2 所示就是一个典型的城市垃圾渗滤液处 理工艺流程【l9 1 。 渗滤液 消泡剂p h 调节 混凝剂 图1 - 2 垃圾渗滤液处理的典型工艺1 8 1 f i g l - 2s k e t c ho ft y p i c a ll e a c h a t et r e a t m e n t 1 3 1 生物处理方法 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、处理效率高，不会出现化学污泥等二次污染，因而被世界各国广泛采 用。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结合处理 三种。许多学者认为：对c o d 浓度在5 0 0 0 m g l 以上的高浓度垃圾渗滤液建 议采用厌氧方法进行前段预处理，然后采用好氧或其他后续处理方法；对 c o d 浓度在5 0 0 m g l 以下的垃圾渗滤液建议采用好氧生物处理法；c o d 浓 度在5 0 0 - - - 5 0 0 0 m g l 之间的垃圾渗滤液可以根据实际情况选择好氧或厌氧 处理【1 2 】。 1 3 1 1 好氧生物处理 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 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 e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ，s b r ) 、循环式活性 污泥法( c y c l i ca c t i v a t e ds l u d g es y s t e m ，c a s s ) 、氧化沟、耗氧稳定塘和生 物转盘等。 早在1 9 8 4 年，e h r i g 2 0 】等人就采用活性污泥法处理垃圾渗滤液，其试验 表明当b o d 5 的负荷为o 。i k g b o d f l ( k g m l s s d ) ，出水b o d s d 、于2 5 m g l 。试 验中，高氨氮负荷引起了亚硝酸盐的积累，当氨氮负荷小于 o 0 3 k g n h 4 + - n ( k g m l s s d ) 时，硝化过程可以进行完全，随着微生物对高氨 氮负荷的适应，氨氮的负荷可以提高到o 1 k g n h 4 + - n ( k g m l s s d ) 。 美国宾州f a l lt o w n s h i p 污水处理厂 2 1 - 2 2 】，其垃圾渗滤液的c o d c r 为 6 0 0 0 一1 2 0 0 0 m g l ，b o d 5 为3 0 0 0 - - 8 0 0 0 m g l ，氨氮为2 0 0 - - 2 0 0 0 m g l ，曝 8 气池污泥浓度( 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。 经过处理后的垃圾渗滤液最终出水b o d s 为1o o 3 0 0 m g l ，去除率达9 7 。 该厂的数据说明，只要适当提高活性污泥的质量浓度，使f m 为0 0 3 o 3 l k g b o d 5 ( k g m l s s d ) 之间，采用活性污泥法能够有效地处理垃圾渗滤 液。 有效微生物( e f f e c t i v em i r c o o r g a n i s m s ，e m ) 技术，最初应用于农业与 畜牧业，近几年来开始被应用到环保领域，该技术操作简单。叶晓玫等人 【2 3 】在应用有效微生物技术处理垃圾渗滤液的研究中发现，e m 菌液对其降 解效果显著，这为垃圾渗滤液的处理提供了一种新途径。 1 3 1 2 厌氧生物处理 厌氧处理方法包括升流式厌氧污泥床( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g e b l a n k e t ，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 e r o b i cb a f f l e dr e a c t o r ，a b r ) 等。 h t i m u r 等【2 4 j 利用厌氧s b r 反应器( a n a e r o b i cs e q u e n c i n gb a t c h r e a c t o r ，a s b r ) 时，原液中8 3 的c o d 转化成甲烷气体。同时，t i m u r t 2 5 1 比较了厌氧s b r 反应器( a s b r ) 与厌氧混合过滤( a h b f ) 系统对垃圾渗滤液 的处理效果，发现两种方法均能在小调节p h 的条件下，有效地处理高浓度 的末成熟填埋场渗滤液。 沈耀良等1 2 6 j 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，促进好氧段运行的稳定性，进水 b o d 5 c o d 为0 2 o 3 时，出水b o d 5 c o d 可提高为0 4 0 6 ，并且进水的 b o d 5 c o d 越低，其提高幅度越大。 1 。3 1 3 厌氧好氧结合处理 在现行的渗滤液处理工艺中，大多采用厌氧好氧组合处理系统。实践 表明，采用该工艺既经济合理，处理效率又较高，不仅可以较有效的去除 c o d e r 和b o d ，还可较好的去除氮和磷等。北京市政设计院19 8 8 年进行了 对垃圾填埋场渗滤液各种工艺组合的试验研究【27 1 ，得出的结论是对高浓度 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 e r 和b o d 5 的去除率分别为8 6 8 和9 7 2 。 b o r z a c c o n 等，用u a s b r b c 组合工艺处理高浓度垃圾渗滤液 ( c o d c r = 1 8 5 0 0 m g l 、b o d s = 1 5 0 0 m g l 、n h 3 - n = 1 5 0 0 m g l ) ，经过厌氧阶段 ( u a s b ) 处理后，c o d 。，降至4 0 0 0 m g l 以下，再经过好氧阶段( r b c ) 处理， 出水c o d e r 降到1 2 0 0 m g l 左右。整个系统的污泥产量仅是用好氧处理时的 一半。邹莲花等【l5 】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 c r = 2 5 0 0 m g l 、b o d s = l5 0 0 m g l 和 9 n h 3 n = 10 0 0 m g l 时，出水各项指标低于排放标准。王宝贞【2 8 】等人采用水 解酸化一好氧工艺对渗滤液与城市污水的混合废水处理的可行性、效果和 运行特性进行了研究；在水解酸化段采用a b r 反应器，好氧段采用传统话 性污泥法，在渗滤液c o d 浓度为3 7 0 0 - - - - 5 5 0 0 m g l 、混合比达4 ：6 时，处理 出水c o d 和b o d 5 可分别低于2 0 0 m g l 和3 0 m g l ；混合比达5 ：5 时，系统运 行稳定，c o d 和b o d 5 去除率达8 0 9 和9 6 8 ，当渗滤液c o d 浓度为6 5 0 0 - 8 8 8 5 m g l 时，宜将混合比控制在2 ：8 以内。 1 3 2 物化处理方法 由于物化法处理成本较高，一般不宜用于大量的渗滤液的处理。常用 的物化方法有吹脱法、吸附法、絮凝沉淀法、氧化还原法和膜分离等。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。一般来讲，物理 化学方法主要用于垃圾渗滤液的预处理以及后续处理。 1 3 2 1 吹脱法 吹脱法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【2 9 】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【3o 】对苏州七子山垃圾填埋场 渗滤液的吹脱预处理试验中发现，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 。 吴方同等【3 l j 人利用吹脱塔对渗滤液进行的研究表明：在温度为2 5 ， p h 为1 0 5 1 1 o ，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 2 1 人研究表明在温度为2 0 。c ，p h 为 1 0 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