（环境工程专业论文）短程硝化厌氧氨氧化联合工艺处理垃圾渗滤液的初步研究.pdf

桂林理工大学硕士学位论文 摘要 垃圾在卫生填埋和稳定过程中会产生渗滤液，垃圾渗滤液污染物浓度高、毒性大、成分 复杂，对生态环境和人体健康危害十分严重，是一种典型的高污染、难处理的高浓度有机废 水。本试验以桂林市冲口生活垃圾填埋场的垃圾渗滤液为研究对象，使用s b r - a s b r 试验装 置，采用新型生物脱氮t 艺短程硝化厌氧氨氧化联合工艺( s h a r o n a n a m m o x ) ，研究 了对于垃圾渗滤液的处理效果。试验结果表明： 1 在s b r 反应器内，接种压滤车间压榨污泥，以人工配制高氨氮废水为进水，进水 n h 4 + - n 浓度为3 0 0 m g l ，当h r t 为2 4 h ，p h 为7 5 8 5 ，温度为3 5 c ，d o 为1 0 1 2 m g l ， 不排泥的条件下运行时，出水n o f - n 、n h 4 + - n 和n 0 3 - n 平均浓度分别为1 3 8 8m g l 、1 3 5 2 m g l 和5 1m g l ，n 0 2 - n n h 4 + - n 的比值为1 0 3 ，可以满足a n a m m o x 反应器的进水条件。 2 在s b r 反应器h r t 为2 4 h ，p h 为7 5 8 5 ，温度为3 5 ，d o 浓度为1 o 1 2m g l 的条件下，以葡萄糖为碳源，进水n h 4 + - n 浓度为3 0 0 m g l ，当c o d 浓度为5 0 0 m g l 时，出 水n 0 2 - - n 、n 心+ - n 和n 0 3 - n 平均浓度分别为1 3 8 9 m g l 、1 3 4 4 m g l 和5 5 m g l ， n 0 2 - n n h 4 + - n 的比值为1 0 3 ，对自养半短程硝化无影响，可以满足后续反应器的进水条件。 因此，适宜的c n 比值为1 6 7 ，此时c o d 的去除率为4 2 1 。 3 在a s b r 反应器h r t 为2 4 h ，p h 为7 5 8 5 ，温度为3 5 ，以葡萄糖为碳源，进水 n h 4 + - n 浓度为1 4 0 r a g l , ，n 0 2 。- n 浓度为1 6 0 m g l ，当c o d 浓度为4 0 0m g l 时，对厌氧氨 氧化反应无影响，此时c n 比值为1 3 3 ，出水n h 4 + - n 、n 0 2 - - n 和n 0 3 - n 平均浓度分别为 9 1m g l 、0 0 2m g l 和0 ，n h 4 + - n 、n 0 2 - n 、t n 和c o d 的去除率分别为9 4 6 、9 9 9 、 9 7 5 和9 4 5 。 4 用垃圾渗滤液驯化污泥，对于s h a r o n 工艺，通过改变h r t 、p h 和温度对白养半 短程硝化影响冈素的研究，确定h r t 、p h 和温度的适宜数值分别为2 4 h 、8 0 和3 0 3 5 。 对于a n a m m o x 工艺，通过改变h r t 、p h 和温度对厌氧氨氧化影响因素的研究，确定h r t 、 p h 和温度的适宜数值分别为2 4 h 、7 5 8 0 和3 5 。 5 s h a r o n 工艺短程硝化反应器s b r 首先在优化条件下运行，即：s b r 反应器中h r t 为2 4 h ，p h 为8 0 - x - 0 1 ，温度为3 0 , - 一3 5 c ，d o 为1 0 - , 1 2 m g l ，垃圾渗滤液稀释后作为进水， 进水n h 4 + n 浓度为3 0 0m g l ：然后将s b r 反应器出水作为a s b r 反应器的进水a n a m m o x 厌氧氨氧化反应器a s b r 在优化条件下运行，即：a s b r 反应器中的h r t 为2 4 h ，p h 为7 5 8 0 ，温度为3 5 + 1 条件下。s h a r o n - a n a m m o x 联合工艺处理后，出水n h 4 + - n 、n 0 2 - n 、 t n 和c o d 平均浓度分别为1 9 1m g l 、1 7m g l 、5 9 6m g l 和1 5 9 1m g l ，它们的平均去 除率分别为9 3 6 、9 9 3 、8 0 1 和7 3 5 。 关键词：垃圾渗滤液；短程硝化；厌氧氨氧化 桂林理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t d u r i n gt h ep r o c e s so fs a n i t a r yl a n d f i l la n di t ss t a b i l i z a t i o n ，t h eg a r b a g ew i l l p r o d u c el e a c h a t e l a n d f i l l l e a c h a t ei sc h a r a c t e r i z e db yh i g hc o n c e n t r a t i o n so f p o ll u t a n t s ，h i g ht o x i c i t ya n dt h ec o m p l e x i t yo fc o m p o s i t i o n ，w h i c hi se x t r e m e l y s e r i o u st ot h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n dt h eh u m a nh e a l t h t h el a n d f i l ll e a c h a t ei sa t y p i c a l o fh i g hc o n c e n t r a t i o n s o r g a n i cw a s t e w a t e ri np o l l u t i o na n dr e f r a c t o r y t r e a t m e n t an o v e lb i o l o g i c a ln i t r o g e nr e m o v a l p r o c e s sw i t ht h ec o m b i n a t i o no f s i n g l er e a c t o rh i g ha c t i v i t ya m m o n i ar e m o v a lo v e rn i t r i t ea n da n a e r o b i c o x i d a t i o no fa m m o n i u m ( s h a r o n - a n a m m o x ) a n dw a su s e dt ot r e a tt h el e a c h a t e f r o m c h o n g k o um u n i c i p a l r e f u s e l a n d f i l l ，g u i l i n t h e c o n c l u s i o n sa r ea s f o l l o w i n g s ： 1 t h es q u e e z e ds l u d g ew a si n o c u l a t e di nas b rr e a c t o r ，a n dm a n - m a d eo r g a n i c w a s t e w a t e rw i t ht h e p r e p a r a t i o n f o rc o n c e n t r a t i o no f 3 0 0 m g l o fa m m o n i a w a s t e w a t e rw a su s e da si n f l u e n t w h e nh r ti s2 4 h ，p hi s7 5 8 5 ，t e m p e r a t u r ei s 3 5 ，d oc o n c e n t r a t i o ni s1 0 1 2m g l ，a n du n d e rt h ec o n d i t i o n st h a ts l u d g ew a s n o td i s c h a r g e d ，t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so fn 0 2 - n ，n h 4 + - na n dn 0 3 。- ni ne f f l u e n t w e r e1 3 8 8 m g l ，1 3 5 。2m g la n d5 1m g l ，r e s p e c t i v e l y ，n 0 2 - n n h 4 + - nr a t i oi s 1 0 3 t h ee 棚u e n tc a nm e e ti n f l u e n tc o n d i t i o n so fa n a e r o b i ca m m o n i u mo x i d a t i o n r e a c t o r 2 i ns b rr e a c t o r ，u n d e rt h ec o n d i t i o nt h a th r ti s 2 4 h ，p hi s 7 5 8 5 ， t e m p e r a t u r ei s3 5 ，d oc o n c e n t r a t i o ni s1 0 1 2m g la n di n f l u e n tc o n c e n t r a t i o n s o fn h 4 + - ni s3 0 0 m g l ，t h eo r g a n i cw a s t e w a t e rw a sk e p tu pb ya d d i n gg l u c o s e ，t h e a v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so fn 0 2 - n ，n h 4 + - na n dn 0 3 。ni ne f f l u e n tw e r e1 3 8 9 m g l ， 1 3 4 4m g la n d5 5m g l ，r e s p e c t i v e l y ，n 0 2 - n n h 4 + - nr a t i oi s1 0 3 ，w h e ni n f l u e n t c o n c e n t r a t i o n so fc o dw a s5 0 0 m g l t h ea d d i t i o no fg l u c o s ed o e s n ti n f l u e n c e s h o r t c u t n i t r i f i c a t i o na n dt h ee f n u e n tc a nm e e ti n f l u e n tc o n d i t i o n so fa n a e r o b i c a m m o n i u mo x i d a t i o nr e a c t o r t h eo p t i m u mc nr a t i ow a s1 6 7a n dt h er e m o v a lr a t e o fc o dw a s4 2 1 3 i na s b rr e a c t o r ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fh r ti s 2 4 h ，p h i s7 5 8 5 ， t e m p e r a t u r ei s3 5 ，a n di n f l u e n tc o n c e n t r a t i o n so fn h 4 + ni s i4 0 m g l ，n 0 2 - ni s 16 0 m g l ，t h eo r g a n i cw a s t e w a t e rw a sk e p tu pb ya d d i n gg l u c o s e ，t h ei n f l u e n tc o do f i i 桂林理工大学硕士学位论文 4 0 0 m g ld o e s n ti n f l u e n c ea n a e r o b i ca m m o n i u mo x i d a t i o np r o c e s s s ot h eo p t i m u m c nr a t i ow a s1 3 3 ，t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so fn h 4 + - n ，n 0 2 - na n dn 0 3 - ni n e f f l u e n tw e r e9 1m g l ，0 0 2m g la n d0 ，r e s p e c t i v e l y ，t h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo f n h 4 + n ，n 0 2 。n ，t na n dc o dw e r e9 4 6 ，9 9 9 ，9 7 5 a n d9 4 5 4 u s i n gl e a c h a t et oa c c l i m a t i o ns l u d g e ，t h eo p t i m u mc o n d i t i o no fh r t ，p ha n d t e m p e r a t u r ew e r e2 4 h ，8 0a n d3 0 3 5 ，r e s p e c t i v e l y ，f o rs h a r o n ；t h eo p t i m u m c o n d i t i o no fh r t , p ha n dt e m p e r a t u r ew e r e2 4 h ，7 5 8 0a n d3 5 ( 2 ，r e s p e c t i v e l y ，f o r a n a m m o x 5 t h es b rr e a c t o ro fs h o r t c u t - n i t r i f i c a t i o nw a s o p e r a t e du n d e ro p t i m u m c o n d i t i o n ，i e ，h r to f2 4 h ，p ho f8 0 4 - 0 1 ，t e m p e r a t u r eo f3 0 3 5 。c ，d o c o n c e n t r a t i o n so f1 0 1 2 m g l ，d i l u t e d l a n d f i l ll e a c h a t ea s i n f l u e n c e ，w i t h i n f l u e n c eo fn h 4 + - no f3 0 0m g l t h e ne n f l u e n c eo fs b rr e a c t o rw a su s e da st h e i n f l u e n c eo fa s b rr e a c t o r t h ea s b rr e a c t o ro fa n a e r o b i ca m m o n i u mo x i d a t i o n w a so p e r a t e du n d e ro p t i m u mc o n d i t i o n ，i e ，h r to f 2 4 h ，p ho f7 5 8 0 ，t e m p e r a t u r e o f35 士1 t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so fn h 4 + n ，n 0 2 n ，t na n dc o dw e r e19 1 m g l ，1 7m g l ，5 9 6m g la n d i5 9 1m g l ，r e s p e c t i v e l y t h ea v e r a g er e m o v a lr a t e o fn h 4 + n ，n 0 2 n ，t na n dc o di nt h ee f f l u e n to fs h o r t c u tn i t r i f i c a t i o n a n a e r o b i c a m m o n i u mo x i d a t i o np r o c e s sw e r e9 3 6 ，9 9 3 ，8 0 1 a n d7 3 5 ，r e s p e c t i v e l y k e y w o r d s ：l e a c h a t e ，s h o r t c u t - n i t r i f i c a t i o n ，a n a e r o b i ca m m o n i u mo x i d a t i o n 1 1 1 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书 独创性声明 本人声明：所呈交的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，论文中不包含他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表 示谢意。 r 、c 学位论文作者( 签字) ：智净三2 一 签字同期：y 塑笸：2 ； 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，有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借 阅。本人授权( 学校) 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。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过 网络向社会公众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 导师签字： 签字日期a 矿 “侈朽 6 月1 3 日 如 、 点，：厂b 名 i 糍r 文 吼埘醐倒铂 桂林理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 随着经济的快速发展，我国城市垃圾产量不断增加，已成为我国可 持续发展的一大绊脚石。有关资料表明，我国城市垃圾产量已超过1 4 亿吨，且每年以8 10 的速度递增，按现在的增长速度预测，到2 0 10 年我国城市生活垃圾将达到2 6 4 亿吨，2 0 3 0 年为4 0 9 亿吨，2 0 5 0 年为 5 2 8 亿吨i lj 。目前，填埋作为一种城市垃圾处理方式已被国内外广泛采 用，在我国有9 0 左右的城市垃圾是应用该法进行处理的。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。如果不加处理或处 理不当，不但会污染土壤和地表水源，而且会污染地下水和大气，给环 境造成极大的危害。 1 1 垃圾渗滤液的来源 垃圾渗滤液的产生受诸多因素影响，垃圾渗滤液主要来自以下五个 方面【2 】。 ( 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 ) 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， 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。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 t 渗滤 液。 ( 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，其产生量与垃圾的组成、p h 值、温度和 菌种等因素有关。 1 2 垃圾渗滤液的稳定化过程 垃圾渗滤液的性质是随着垃圾填埋场运行时间的不同而发生变化， 这主要是由填埋场中垃圾的稳定化过程所决定的。垃圾填埋场的稳定化 桂林理工大学硕士学位论文 过程可分为五个阶段 3 - 4 】，即为初始调整阶段、过渡阶段、酸化阶段、甲 烷发酵阶段和成熟阶段。 ( 1 ) 初始调节阶段：这一阶段是填埋场内固体废物的放置和水分积 累的过程。此阶段内垃圾中易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生 好氧生物降解反应，生成c 0 2 和水，同时释放一定的热量，垃圾温度明 显升高。渗滤液p h 不大于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 ) 过渡阶段：在此阶段，填埋场内氧气已被消耗尽，填埋场内开 始形成厌氧条件，垃圾降解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解，此时起主 要作用的微生物是兼性厌氧菌和真菌。此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐 分别被还原为n 2 和h 2 s ，填埋场内氧化还原电位逐渐降低，渗滤液p h 值开始下降。 ( 3 ) 酸化阶段：在此阶段对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和 专性厌氧细菌，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。填埋气的主要成分是c 0 2 ，渗滤液中c o d 、v f a 和金属离子浓度继续上升至中期达到最大值，此后逐渐下降。同时p h 值继续下降至中期达到最低值( p h 值在5 0 左右) ，此后慢慢上升。 ( 4 ) 产甲烷阶段：在这一阶段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。 ( 5 ) 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。此时渗滤液p h 保持不变，可生化性更差，b o d 5 与c o d c ，的比值小 于0 1 ，渗滤液性质趋于稳定，生化方法很难继续降解渗滤液。 总的来说，填埋场渗滤液污染物的组成和浓度与填埋时间、季节、 气温等有密切关系，在不同的阶段垃圾渗滤液的成分变化相当大。 1 3 垃圾渗滤液的特点 渗滤液的水质随垃圾的组分、当地气候、水文地质、填埋时间和填 埋方式等因素的影响而有显著的不同 5 - 7 】。其特点是： ( 1 ) 有机物浓度高，种类繁多，水质复杂。渗滤液中的b o d 5 和c o d c ， 2 桂林理工大学硕士学位论文 浓度最高可达几万m g l 。有机污染物一般可分为三类，即低分子量的脂 肪酸类、中等分子量的富里酸类物质和腐殖质类高分子量碳水化合物。 除此之外，渗滤液中还含有包括许多致癌、促癌和辅促致癌物质，尤其 是当生活垃圾与部分工业垃圾混合时，成分更为夏杂。郑曼英等1 8 。9 】采用 惠普5 8 9 0 型g s 和5 9 2 7 型m s 联机分析测定了广州大田山垃圾渗滤液 中的含c 有机物，共检出主要有机污染物7 7 种，其中芳烃类2 9 种，烷 烃烯烃类18 种，酸类8 种，脂类5 种，醇、酚类6 种，酮、醛类4 种， 酰胺类2 种，其它5 种。在7 7 种有机污染物中，已被确认的可疑致癌 物1 种，促癌物、辅致癌物5 种，被列入我国环境优先污染物“黑名单” 的5 种。张兰英等【lo j 采用g c m s d s 联用技术测定出垃圾渗滤液中含有 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 ) 氨氮含量高。垃圾渗滤液中氨氮浓度很高，且氨氮浓度在一定 时期随时间的延长会有所升高，主要是因为有机氮转化为氨氮造成的。 渗滤液中的氨氮浓度随着垃圾填埋年数而增加，可以高达17 0 0 m g 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。在中晚期填埋场中，氨氮浓度高是垃圾渗滤液的重要特征之一， 也是导致处理难度增大的一个重要原因。由于目前多采用厌氧填埋技术， 导致渗滤液中的氨氮浓度在填埋场进入产甲烷阶段后不断上升，达到高 峰值后延续很长的时间直至最后封场，甚至当填埋场稳定后仍可达到相 当高的浓度。 ( 3 ) 微生物营养元素比例失调。由于影响垃圾渗滤液水质的因素很 多，其可生化性b o d 5 c o d c ，和营养素c n 的比值也不是固定不变的， 在不同场龄的垃圾渗滤液中，c n 的比值会出现失调的情况，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 = 10 0 ：5 ：1 ，而一般的垃圾 渗滤液中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。 b o d 5 c o d c ，比值变化也很大，常给处理带来一定难度。 ( 4 ) 重金属含量大，色度高且恶臭。渗滤液含多种重金属离子，当 工业垃圾和生活垃圾混埋时重金属离子的溶出量往往更高。由于国内垃 圾不象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重金属离子浓度有差 异。其中铁浓度可高达2 0 5 0 m g l ，铅的浓度可达1 2 3m g l ，锌的浓度 可达1 3 0m g l ，钙的浓度可达4 3 0 0 m g l 1 1 1 】。渗滤液的色度可高达2 0 0 0 - - 桂林理工大学硕士学位论文 4 0 0 0 倍，并伴有极重的腐败臭味。 ( 5 ) 溶解性固体浓度高。这些溶解性固体在渗滤液中的浓度通常随 填埋时间而变化。国内垃圾渗滤液的总固体含量( t s ) 可达到3 5 0 0 0 m g l 左右，但是其不可溶固体浓度( s s ) 只有几百毫克每升，溶解性固体占 其总固体含量的绝大部分。填埋初期渗滤液溶解固体总量高，且有相当 高的钠、钙、氯化物、硫酸盐等。一般在填埋后6 个月至2 5 年间达到 高峰值，此后随填埋时间的增加，无机物浓度下降，直至达到最终稳定。 ( 6 ) 垃圾渗滤液在生物处理过程中会产生大量的泡沫，不利于处理 系统的正常运行。 1 4 垃圾渗滤液的危害 渗滤液有机物浓度很高，氨氮含量高，且含有多种重金属离子，毒 性大，若不经处理而渗滤到地下水或是地表水体中会对水源造成严重污 染，并且在渗透的过程中污染周围的土壤。如果渗流的液体临近农田， 一些有毒物质还会累积到植物体内而进入人们的食物链，从而影响到人 们的健康和生活【1 2j 。 ( 1 ) 垃圾渗滤液对水体的危害 一些垃圾填埋场由于没有采取防渗措施，产生的渗滤液渗入地下水 中，而垃圾渗滤液属高浓度有机废水，由于其浓度高，流动缓慢，渗滤 持续时间长，对周围地下水和地表水均会造成严重的污染。垃圾渗滤液 对地下水造成的严重污染表现在地下水的水质混浊，有臭味，c o d 、氨 氮含量高，油、酚污染严重，细菌、大肠杆菌超标等。一个不合格的垃 圾填埋场就是一个大的污染源，其污染延续时间可以长达数十年，甚至 上百年。渗滤液中的污染物对地下水的污染将会长期存在，即使填埋场 封闭后的一段时期内仍然如此。如广州市老虎窿垃圾填埋场虽然1 9 9 2 年封场，但是1 9 9 5 年其排放的渗滤液b o d 5 、c o d 、氮和磷仍然超标， 其中氮超标最为严重3 1 。在我国兰州，垃圾渗滤液的污染使东盆地雁滩 水源地废弃，西盆地马滩水源地部分水井报废。在澳门与珠海市交界处 的茂盛围，垃圾渗滤液使当地河流鱼虾绝迹、农田失收【1 4 】。一旦地下水 源被渗滤液所污染，想用人工方法实施再净化，不仅技术上非常困难， 其费用也极为昂贵，难以实现。因此，为了避免渗滤液对地下水造成更 深层、更大面积的污染，有必要了解渗滤液中污染物的组成及其在地下 水中的污染传递规律，以便采取必要的措施。 ( 2 ) 垃圾渗滤液对土壤的污染 4 桂林理工大学硕士学位论文 土壤污染是指人类活动产生的污染物质，通过各种途径进入土壤， 其数量和速度超过了土壤净化作用的速度，破坏自然动态平衡，使污染 物质的积累过程逐渐占据优势，从而导致土壤正常功能的失调，土壤质 量下降，影响到农作物的生长发育，使农作物的产量与质量下降。同时 土壤污染还包括土壤污染物的迁移转化，引起大气与水体的污染，最终 影响到人类的健康甚至是生命安全。国际禁止使用的持续性有机污染物 在环境中难以降解，这类废弃物进入水体或渗入土壤中，将会严重影响 人类的健康，对生态环境会造成长期的不可低估的影响。残留毒害物质 不仅在土壤里难以挥发、消解，而且能抑制甚至杀死土壤中的微生物， 破坏土壤的腐熟能力，改变土壤的性质和结构，阻碍植物根系的生长和 发育，并在植物体内积蓄，通过食物进入动物和人体中。垃圾渗滤液对 土壤的污染主要是通过其渗入土层所致。渗滤液污染物在土壤中产生一 系列物理、化学和生物作用，如过滤、吸附、沉淀，或为植物根系吸收 或被微生物降解和合成吸收，从而使污染物质截留在包气带土体内，或 通过土壤孔隙水携带迁移。一般情况下，潜水位以下饱水带中，土壤与 地下水污染范围大体一致，但在潜水位以上的包气带中，一般由于地下 水的不饱和，土壤中的污染范围相对稍小些。 ( 3 ) 垃圾渗滤液对人体的危害 垃圾渗滤液对动物、植物乃至人类的健康的危害是不容忽视的。由 于现代化垃圾填埋场常用封闭装置使渗滤液不进入环境，但长期运转后 仍有泄漏危险，而许多较老的填埋场甚至缺乏防渗设施。垃圾渗滤液属 于高浓度有机废水，其中包含多种病原微生物以及某些致癌和促癌物质， 有毒有害物质进入人的体内，对人的肝脏和神经系统造成严重损害，诱 发癌症和导致胎儿畸形等。如腐殖酸存在于水体中，会和水体中许多其 他物质发生反应，导致很严重的水体污染，和卤素元素结合( 尤其是氯 原子) 将生成一些致癌、致突变性的物质，危害人类健康【l 5 1 。 桂林理工大学硕士学位论文 第2 章垃圾渗滤液处理技术的现状 由于垃圾渗滤液水质复杂，处理难度大，尤其是对于具有老龄特征 的垃圾渗滤液，对其高氨氮和难降解有机物的去除成为难点。因此，研 究和探索适合我国国情的高效、低能耗、投资省的垃圾渗滤液处理技术 具有重要的意义。国外有关渗滤液的处理技术已有较多的研究报道，虽 然垃圾卫生填埋技术在我国的应用起步较晚，但对垃圾渗滤液处理方案、 方法及工艺的研究，已作为垃圾填埋场环境污染防止的重要内容之一而 受到普遍的重视，有关的研究报道近几年也日趋增多，取得了一定的进 展。到目前为止，垃圾渗滤液的处理技术主要有物化处理、土地处理和 生物处理技术。 2 1 物理化学法 物化法主要包括混凝沉淀法、化学沉淀法、吸附法、化学氧化法、 吹脱法、电解氧化法、光催化氧化及膜技术等。和生物法相比，物化法 受水质、水量变化影响小，出水水质稳定，尤其对低碳氮比的垃圾渗滤 液有较好的处理效果。但由于物化法处理费用较高，一般用于渗滤液预 处理或深度处理。 2 1 1 混凝沉淀法 常用的混凝剂种类很多，可归纳有两类：一类为无机盐类混凝剂， 应用最广的是铝盐，其中有硫酸铝、硫酸钾铝、聚合氯化铝和偏铝酸钠 等；其次是铁盐如三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、硫酸铁等；另一 类为有机类混凝剂，其中聚丙烯酰胺( p a m ) 使用普遍。在废水中投加 某些化学混凝剂，它与废水中可溶性物质反应，产生难溶于水的沉淀物， 或混凝吸附水中的细微悬浮物及胶体杂物而下沉。这种净化方法可降低 废水浊度和色度，可去除多种高分子物质、有机物、某些金属毒物以及 导致富营养化物质氮、磷等可溶性无机物。 蒋建国等【1 6 l 用复合混凝剂( 9 0 p a c + l0 p a m ) 及试剂a ( 一种壳 聚糖) 在不同p h 及不同投加量的情况下，对垃圾渗滤液c o d 的去除效 果进行了比较分析，在p h 值为5 5 和8 ，复合混凝剂投加量为4 0 0 m g l 6 桂林理工大学硕士学位论文 时，对c o d 的去除率分别为3 8 6 3 和3 7 8 4 ；试剂a 在p h 值为8 ， 投加量为1 0 0m g l 时，对c o d 的去除率达到3 9 8 5 。李英华等【l7 】采 用混凝气浮工艺对垃圾渗滤液进行预处理，结果表明，采用p a c 及p a m 作为混凝剂，在优化工艺条件下，当进水c o d 为5 6 0 0m g l 时，c o d 去除率可达到8 1 9 ，b o d 5 的去除率可达7 3 3 ，b o d 5 c o d 从o 2 6 提高到了0 4 0 ，有效提高了渗滤液的可生化性，达到了较好的预处理效 果。杨健等l l 副研究表明，以化学混凝法进行前期处理，可在短时间内将 渗滤液中有机物大幅去除，c o d 及色度去除率皆可达到5 0 ，且经过化 学混凝前处理的渗滤液，其性质较稳定，不会对后续的生物处理造成影 响。 2 1 2 化学沉淀法 化学沉淀法主要是通过向含氨氮废水中添加m 9 2 + 和p 0 4 3 ，使之与 n h 4 + 反应生成难溶复盐m g n h 4 p 0 4 6 h 2 0 ，简称( m a p ) ，通过重力沉淀 使m a p 从废水中分离以去除废水中的n h 4 + 。这样可以避免往废水中带 入其它有害离子，而且m g o 还起到了一定程度的中和h + 的作用。 黄稳水等i l9 】采用m a p 法预处理高浓度氨氮废水( 1 4 8 0 m g l ) ，可 使镁盐、磷酸盐有效地与废水中的氨氮反应。废水中氨氮去除率大于 9 5 ，为后续生化处理奠定了基础，同时生成的m g n h 4p 0 4 6 h 2 0 可以 作为肥料进行开发利用。张道斌等【2 0 】采用m g c l 2 - 6 h 2 0 和 n a 2 h p 0 4 1 2 h 2 0 或m g s 0 4 和n a 2 h p 0 4 1 2 h 2 0 使n h 3 n 生成磷酸铵镁的 化学沉淀法，结果表明，在p h 值为9 0 ，反应时间为2 5 m i n ，采用分步 沉淀工艺，当药剂配比为n ( n ) ：n ( m g ) ：n ( p ) - - - 1 5 ：1 ：1 5 时，垃圾渗 滤液中n h 3 n 沉淀降低到2 8 5 4m g l ，去除率达9 8 1 0 。刘文辉等【2 1 】 在原垃圾渗滤液的氨氮和c o d 质量浓度高达5 7 1 4 m g l 和5 0 0 2 8m g l 时，采用氧化镁和磷酸对渗滤液进行化学沉淀预处理，实验表明，在p h 为9 5 ，药物投加比n ( n h 4 + ) ：n ( m 9 2 + ) ：n ( p 0 4 3 ) - - 1 ：1 3 ：1 时，n h 3 n 的去除率达到7 6 7 ，c o d 去除率为4 0 7 。 2 1 3 吸附法 吸附法主要是利用多孔性固体物质，使废水中的一种或多种物质被 吸附在固体表面而去除的方法。常用的吸附剂有活性炭、沸石、焦炭、 膨润土、焚烧炉底灰、粉煤灰等，其中应用较广泛的是颗粒状和粉末状 的活性炭。活性炭具有5 0 0 - - 17 0 0 m 2 g 的比表面积，有很强的吸附能力。 7 桂林理工大学硕士学位论文 隋智慧等【2 2 】用混凝与吸附联合的方法对北京安定垃圾填埋场渗滤 液进行预处理的研究。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。活性炭吸附法处理程度高，对水中 的绝大多数有机物都有效，可适应水量和有机物负荷的变化。粒状炭可 再生后重复使用，设备紧凑，管理方便。但是活性炭吸附易受p h 值、 水温及接触时间等因素的影响。 燃煤发电的主要废弃物为粉煤灰，目前其利用率约为3 0 。由于粉 煤灰具有优良的吸附性能和过滤性能，因此，能吸附污水中悬浮物、脱 除有色物质、降低色度、吸附并能除去污水中的耗氧物质。利用粉煤灰 对渗滤液进行吸附净化，成本较低，工艺简单，并且有较好的处理效果， 可取得显著的环境效益、经济效益和社会效益。朱启红【2 3 2 4 】的研究表明， 活化粉煤灰对垃圾渗滤液c o d 具有较高的去除率，在最佳条件下，对 c o d 的去除率达9 5 8 ，同时对铬离子的去除率达8 8 8 。 2 1 4 化学氧化法 化学氧化法是利用强氧化剂氧化分解废水中的污染物质，以达到净 化废水目的，是最终去除废水中污染物质的有效方法之一。通过化学氧 化，可以使废水中的无机物以及有机物氧化分解，从而降低了废水的 b o d 5 和c o d ，或者使废水中含有的有毒有害物质无害化。 m a r t i ns t e v e n s o n t 2 5 j 建立一个全规模系统来研究化学氧化法，并且分 别采用了3 种氧化工艺：( 1 ) 过氧化氢或紫外线；( 2 ) 臭氧；( 3 ) 臭氧固定 床催化剂。所有的工艺都取得了令人满意的结果。常用的氧化剂：氯气、 过氧化氢、高锰酸钾、臭氧、f e n t o n 试剂以及次氯酸钙等的去除率可以 达到2 0 - - 5 0 。王喜全等【2 6 j 采用f e n t o n 法氧化处理中年垃圾渗滤液生 化出水，结果表明，f e n t o n 法氧化处理中年垃圾渗滤液生化出水的最佳 条件是：初始p h 值为7 ，h e 0 2 f e 2 + 比率为4 ：1 ，双氧水的经济投加量为 o 0 5m o l l ，反应时间为3 5h 。此时，混合催化剂可提高双氧水的利用 率，其利用率为1 5 3 9 ，c o d 去除率可达8 0 5 。刘卫华等【2 7 】研究表 明与单纯臭氧氧化相比，采用催化臭氧氧化可明显提高以t o c 和c o d c ， 表征的有机物去除率，但对u v 2 5 4 和色度的去除率无明显改善：采用 c u ( i i ) 催化臭氧氧化处理实际生化出水渗滤液，对c o d 、色度、u v 都 显示出较好的去除效果。 8 桂林理工大学硕士学位论文 2 1 5 吹脱法 吹脱法是指空气吹脱法，将空气通入废水中，使之相互充分接触， 使废水中的溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面，向气相转移，从而 达到脱除污染物的目的。垃圾填埋场尤其是中老年填埋场的渗滤液中营 养比例严重失调，为调整c n 可对其进行氨吹脱预处理。脱氨方法主要 有曝气吹脱和吹脱塔吹脱两类。氨氮在渗滤液中存在如下平衡： n h 4 + + o h 。- - - * n h 3 + h 2 0 ，当p h 调节至碱性时，n h 3 n 主要以游离氨的形 式存在。然后经曝气吹脱或送入吹脱塔以喷淋和鼓风吹脱去除游离氨。 曝气吹脱即直接或问接调整p h 值后在调节池或吹脱池中曝气，渗滤液 中n h 3 通过表面更新和向气泡的传质而脱除，从而改善渗滤液营养比例。 沈耀良等1 2 驯在处理苏州七子山垃圾填埋场渗滤液的工艺中，用曝气 吹脱法去除渗滤液中的氨氮。在温度为2 5 5 ，p h 值为1 1 o 左右，供 气量为l0 l m i n 的条件下，吹脱时间5 h ，吹脱效率达6 8 7 8 2 5 。 吹脱塔脱氮是将渗滤液调整p h 值后，在严格意义上的吹脱塔中进行吹 脱除氮。王文斌等1 2 9 j 对吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮进行了研究。在 水温大于2 5 ，气液比控制在3 5 0 0 左右，渗滤液p h 值控制在1o 5 左 右，对于氨氮浓度高达2 0 0 0 - - - 4 0 0 0 m g l 的垃圾渗滤液，去除率可达到 9 0 以上。氨吹脱效果明显，处理效率较高，但由于需要调节p h ，必须 投加大量的碱，而且为了曝气，还需要提供一定的风量，造成了处理费 用偏高。同时氨吹脱只是将废水中的铵离子转化为游离氨，最后将之排 放到大气中，实质上氨的污染问题并未得到解决。 2 1 6 电解氧化技术 电解法氧化处理废水的实质就是通过o h 直接氧化或【c l 】间接氧化 作用，破坏有机物结构，使有机物降解。李小明等【3 0 】用电解法处理经s b r 处理后的垃圾渗滤液( c o d 及n h 3 n 浓度分别为6 9 3 m g l 和2 6 3 m g l ) ， 在p h 为4 ，c l 浓度为5 0 0 0 m g l ，电流密度为l0 a d m 2 ，s p r ( 三元电 极) 为阳极，电解时间4 h 的工艺条件下，发现电解氧化过程中，n h 3 n 被优先去除，其次是c o d ；c o d 去除率为9 0 6 ，n h 3 n 的去除率为 1 0 0 。姚小丽等1 3 i j 采用电解氧化法对垃圾渗滤液进行了预处理和深度处 理研究。实验结果表明，电解氧化过程中，n h 3 n 优先于c o d 被氧化 去除。当电流密度较小时，用电解法对垃圾渗滤液进行预处理，垃圾渗 滤液中c o d 、n h 3 n 的去除效率很低，增大电流密度有助于增强电解效 果，当电流密度为5 0 0 m a c m 2 时，电解5 小时c o d 去除率为5 0 ，氨 9 桂林理工大学硕士学位论文 氮去除率为1 0 0 。用电解法对垃圾渗滤液进行深度处理，电流密度较小 时，渗滤液中c o d 、n h 3 n 即可呈现稳定降解的趋势。电解法处理常常 作为垃圾渗滤液深度处理，但也有将其作为渗滤液预处理的报道。李庭 刚等1 3 2 1 利用电解氧化法对垃圾渗滤液进行预处理，在添加c l 。浓度为 4 0 0 0 m g l ，极板间距为l0 m m ，p h 为8 ，初始温度为5 0 的条件下，经 4 h 的电解氧化，垃圾渗滤液的c o d 、n h 3 一n 和色度的去除率分别达到 8 8 、10 0 和9 8 。而且高浓度的c l 。和电流密度具有相当强的协同作 用效应，对渗滤液中典型的有毒难降解有机化合物( 苯酚) 有很好的去 除作用，苯酚去除率达8 2