（环境科学专业论文）垃圾渗滤液的深度氧化处理试验研究.pdf

重庆大学硕士学位论文英文摘要 a b s t r a c t l e a c h a t e ，p r o d u c e di nt h ep r o c e s so fr e f u s ed i s p o s a l ，i so n ek i n do fo r g a n i c w a s t c w a t e rw i t hh i g hc o n c e n t r a t i o n i ti sd i f f i c u l tt ot r e a tf o ri t sv a r i a b l eq u a l i t ya n d u n d e s i r a b l eo rt o x i cc h e r n i c a l si ni t a sa ni m p o r t a n tf a c t o rw es h o u l dt a k ei n t o c o n s i d e r a t i o ni nt h ep r o c e s so fr e f u s et r e a t m e n t ，l e a c h a t ec a nc a u s et h es e c o n d a r y p o l l u t i o nt og r o u n d w a t e ri fn o td e a l t 埘mp r o p e r l y 、i t l lt h ei n c r e a s i n g l yh a r m f u l i m p a c to nt h ee n v i r o n m e n t ，t h ec o n t r o la n dt r e a t m e n to fl e a c h a t eh a v eb e e nt w om a j o r c o n c e t n si nt h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na tp r e s e n ta n dt l l e ya r el i k e l yt or e m a i ns of o r q u i t es o m et oc o m e 1 1 1 i sp a p e ri st oi n v e s t i g a t et h ef e a s i b i h t yo fi n t e g r a t e dm i c r o w a v ea n df e n t o n t r e a t m e n tt e c h n o l o g i e si nt r e a t i n gl e a c h a t ef r o mc h a n g s h e n gl a n d f i l ls i t eo fc h o n g q i n g , a n dt h e nd i s c u s st h eo p t i m u mc o n d i t i o n sa n dr e s u l t so fd i f f e r e n tt e c h n o l o 西e sa p p l i e di n t h et r e a t m e n to f l e a c h a t e a tf i r s t , t h el a n d f i l ll e a c h a t ew a st r e a t e db yt h ef e n t o n sr e a g e n to x i d a t i o n a b o u t 6 0 o f c o di sr e m o v e du n d e rt h ef o l l o w i n gc o n d i t i o n ：2 0 m i nr e a c t i o nt i m e ，1 5 m m o l l f e s 0 4 7 i - 2 0 t h eh 2 0 2 f e s 0 4 7 h 2 0r a t i oo f4t ol ，t h ei n i t i a lp ho f4f o rt h ef e n t o n o x i d a t i o np r o c e s s 1 1 1 et r e a t m e n to f l a n d f i l ll e a c h a t eb ym i c r o w a v ef i e l dt e c h n i q u ew a sa l s od i s c u s s e d i nt h i sp a p e r a f t e r6 m i ni nm i c r o w a v ef i e l d t h ec o dr e m o v a lr a t ei s2 2 w i t ht h e o p t i m u m r e a c t i o nc o n d i t i o n s m i c r o w a v ef i e l ds t r e n g t h0 f6 0 0 w t h ec o m b i n a t i o no f f e n t o n sr e a g e n ta n dm i c r o w a v ef i e l dt e c h n i q u ei sa l s ou s 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 i s e s s a y 1 1 l et o t a lc o dr e m o v a lo ft h el e a c h a t eb y c o m b i n i n gf e n t o n sr e a g e n ta n dm i c r o w a v ef i e l dt e c h n i q u ei so v e r7 2 u n d e rt h e f o l l o w i n go x i d a t i o nc o n d i t i o u s ：3 0 r a i nr e a c t i o nt i m e ，l5 m m o i lf e s 0 4 7 h 2 0 ，t h eh 2 0 d f e s 0 4 。7 h 2 0r a t i oo f 4 t o1 ，t h ei n i t i a l p ho f 5f o rt h ef e n t o no x i d a t i o np r o c e s s l a n d f i l ll e a c h a t ec 锄a l s ob ed i s p o s e db ym i c r o w a v ef i e l dt e c h n i q u ea n df e n t o n o x i d a t i o np r o c e s st o g e t h e ri nt h es a m et i m e t h et o t a lc o dr e m o v a lo ft h el e a c h a t eb y t h i s p r o c e s s a m o u n t st o7 0 u n d e rt h e f o l l o w i n g o x i d a t i o nc o n d i t i o n s ：8 0 0 、7 l ， m i c r o w a v ef i e l ds t r e n g t h ，8 m i nr e a c t i o nt i m e ，1 5 m m o f lf e s 0 4 7 h 2 0 ，t h eh 2 0 2 f e s 0 4 7 h 2 0r a t i oo f 4t ol ，t h ei n i t i a lp ho f 5f o rt h ef e n t o no x i d a t i o np r o c e s s f r o mt h ee x p e r i m e n tr e s u l t sa b o v e i ti so b v i o u st l l a tt h eb e s tt r e a t m e n tp r o c e s sf o r t h el e a c h a t ei st oc o m b i n ef e n t o n sr e a g e n ta n dm i c r o w a v ef i e l dt e c h n i q u e ，w h i c hc a n l i 重庆大学硕士学位论文英文摘要 s a v et h er e a c t i o nt i m ea n di m p r o v et h ee f f i c i e n c y t h e r e f o r e ，i ti sw o r t h yt oh a v ea f u r t h e rr e s e a r c ho nt h ea p p l i c a t i o no fm i c r o w a v e s t h e r m a la n dn o n - t h e r m a le f f e c ti n t o t h et r e a t m e n to f w a s t e w a t e r k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ，f e n t o n sr e a g e n t ，a n dm i c r o w a v e 1 1 1 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，也不包含为获得重庞太堂 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：、匐这签字日期：沙哆年岁月；i 日 ， 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重废太堂有关保留、使用学位论文的 睨定，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 硷文被查阅和借阅。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 呆存、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( v ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“4 ”) 学位论文作者签名：句 签字日期：沙7 年r 月乡日 辫 九_ 吃 e 秘 嗨舒溯 名 期 签 咽 煨 字 斟 签 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 垃圾渗滤液的产生及特点 随着工农业生产的飞速发展和人口的急剧膨胀，我国城市居民生活水平日益 提高，城市化进程发展迅速，城市固体废弃物的总量越来越大、种类也越来越多。 近十年来，我国城市垃圾以平均每年8 9 扣1 0 的速度增长，有一些城市更高，如 北京的增长率高达1 5 - 2 0 。按现在的增长速度预测，到2 0 1 0 年我国城市生活 垃圾将达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 】。许多固体废弃 物如不加妥善处理，会对城市及周边地区造成二次污染，对生态环境和人民生活 造成巨大的危害，甚至会殃及子孙后代。所以城市垃圾的无害化处理显得越来越 重要。 城市生活垃圾处理常见的方法包括卫生填埋、焚烧、堆肥和综合利用等。相 对于其它的处理技术，卫生填埋法管理方便、处理费用低、技术成熟，因而成为 国内外处理垃圾的主要方式。例如波兰9 0 的生活垃圾用填埋法处理，美国、加 拿大等国也以填埋法为主【2 】。目前，我国约有9 0 的生活垃圾采用填埋方式处置。 垃圾填埋过程中产生的渗滤液是一种危害较大的有机废水，可对周边环境以及填 埋场场底土层产生严重的污染，且污染时间长，如处理不当，还会污染地下水和 地表水、影响环境卫生、传播疾病等，因而对渗滤液进行有效的收集和处理已成 为城市环境亟待解决的问题【”】。 1 1 1 垃圾渗滤液的产生 垃圾卫生填埋的机理是利用厌氧发酵的方法，将垃圾中大量有机物降解，转 化为二氧化碳、甲烷等气态物质。由于城市固体废物本身含有大量的水分，在进 行生物转化过程中就会以渗滤液的形式渗滤出来。渗滤液是指垃圾在填埋和堆放 过程中由于垃圾中有机物的分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地 下水，通过淋溶作用形成的污水。渗滤液主要来源于睁。日：( 1 ) 垃圾自身的水分；( 2 ) 垃圾中有机组分在填埋场内经厌氧、好氧分解产生的水分，产生量与垃圾的组成、 p h 值、温度和菌种等因素有关；( 3 ) 地下潜水的反渗；( 4 ) 填埋场内的自然降雨与径 流。其中垃圾填埋场自然降水包括降雨和降雪，而降雨是垃圾填埋场渗滤液的主 要来源，降雨量的大小直接影响垃圾渗滤液的水量。由于填埋场选址尽量避免地 表径流过大这方面因素，所以地表径流对垃圾渗滤液贡献较小。这些水分渗过成 分复杂的垃圾时，使垃圾发生分解、溶出、发酵等反应，从而使渗滤液中含有大 量的有机污染物、氮、磷和种类繁多的重金属类物质。 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 1 2 垃圾渗滤液的特点 垃圾填埋场的渗滤液的性质随着垃圾的组成、当地气候、水文地质、填埋时间 和填埋方式等因素的变化而有显著的不同。在垃圾降解中产生的低分子有机物以 及垃圾中可溶性的污染物进入垃圾渗滤液中，使得渗滤液中氨氮和酚类、丹宁、 可溶性脂肪酸等有机污染物浓度升高；且垃圾降解产生的c 0 2 溶于垃圾渗滤液中 表1 1 国外城市垃圾渗滤液的典型水质( m e l ) t a b l e l ，1 t y p i c a l w a t e r q u a l i t y o f l a n d f i l l l a c h a t e i na b r o a d 表1 2 我国典型城市垃圾渗滤液水质 t a b l e1 2w a t e rq u a l i t yo f l a n d f i l ll a c h a t ei nt y p i c a lc i t yo f o u rc o u n t r y 2 重庆大学硕士学位论文1 绪论 使其呈现微酸性，这种偏酸性环境加剧了垃圾中不溶于水的碳酸盐、金属及其金 属氧化物等的溶解，因此，渗滤液中还含有较高浓度的金属离子。据有关文献报 道 j o j 国外城市垃圾填埋场渗滤液的典型水质和国内几大城市垃圾渗滤液的水质情 况见表1 1 和1 2 。 由表1 1 和1 2 可知，垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，含有大 量有机物、植物营养物( 含氮为主) 、无机离子以及重金属离子等物质。一般说来， 垃圾渗滤液一般有以下特点： ( 1 ) 成分复杂。垃圾渗滤液是一种成分十分复杂的高浓度废水，所含有机物种类 多，且各有机物的浓度都很低 s - g 。如采用气相色谱一质谱计算机( o c m s d s ) 联用 技术已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【1 0 1 。 ( 2 ) 有机负荷高，老渗滤液的可生化性差。渗滤液中的b o d 5 和c o d 浓度最高 可达几万m l ，主要是在酸性发酵阶段产生，p h 值一般在6 0 左右( 显弱酸性) ， b o d ，与c o d 比值为0 5 , - 0 6 。 ( 3 ) 水质变化大。渗滤液的水质取决于填埋场的构造方式 n - i 3 】和垃圾种类、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 ) 金属含量高。垃圾渗滤液中含有十多种金属离子，如h g 、p b 、c d 、a s 、 c u 、a i 、z n 、c r 6 + 、f e 等。 ( 5 ) 氨氮含量高。垃圾渗滤液中的氨氮浓度随着垃圾填埋时间的增加而增加， 可高达t 7 0 0 m 矾左右，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。 ( 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 5 ： n ：p = 1 0 0 ：5 ：1 ，而一般的垃圾渗滤液中的b o d 5 p 都大于3 0 0 ，与微生物所需的 磷元素相差较大。据有关资料报道 1 4 - i s 】，垃圾渗滤液放雹时间越长，b o d 5 c o d 越小，n h 3 n 浓度越高，降低c o d 的难度也越大。 垃圾填埋场的渗滤液的性质随着填埋场的气候条件、水文条件、季节、垃圾的 性质及所含水分的变化而发生明显变化。同一填埋场的渗滤液性质也随着垃圾场 的使用时间变化，这种变化反映了固体垃圾的稳定过程。生物降解对垃圾填埋场 的稳定化起到至关重要的作用，这是因为只有生物降解过程才能使垃圾中的有机 物得到彻底的降解。生物降解是靠天然存在的细菌来完成的，而在填埋场内这是 一个非常复杂的过程，由许多生物化学反应组成。一般来讲，垃圾体内的有机质 在微生物的作用下主要经历以下五个阶段 1 6 - 1 7 。 ( 1 ) 调整期 垃圾填埋场初期或垃圾填埋作业进行中，水分逐渐积累且尚有氧气存在，厌氧 发酵作用及微生物作用缓慢，本阶段渗滤液较少。 重庆大学硕士学位论文l 绪论 ( 2 ) 过渡期 本阶段水分达到饱和容量，垃圾渗滤液中的微生物逐渐由好氧性转为兼氧性及 厌氧性；由厌氧和缺氧情况下电子受体自0 2 转变成n 0 3 及s o ? 。，此阶段尚无甲 烷形成。 ( 3 ) 酸形成期 由于垃圾渗滤液的兼性和专性厌氧微生物的水解酸化作用，垃圾中的有机物迅 速分解为脂肪酸，而含n 、p 的有机化合物经氨化和磷酸盐化转化为氨氮和磷酸盐， 同时一些金属( f e 、m n 等) 也会与有机酸发生络合作用，致使渗滤液呈深褐色。在 此期间产生的渗滤液化学需氧量( c o d ) 极高，b o d s c o d c r 为0 4 加6 ，可生化性好， 而且颜色也相当深，是属于初期渗滤液。 ( 4 ) 甲烷形成期 在酸形成期间，如果有机酸未随渗滤液流出填埋场，则进入甲烷形成期，在这 期间有机物甲烷菌分解转化为c h 4 、c 0 2 ，同时产氢产乙酸茵的存在，也会产生一 些氢气。c 0 2 溶解于水形成h c 0 3 、c 0 3 、1 - 1 2 c 0 3 等不同形态的碳酸化合物，p h 值则由于重碳酸盐的缓冲系统而维持在p 8 ，同时也给甲烷菌提供了较好的生存条 件，由于有机酸的急速分解，渗滤液的c o d c r 、b o d 5 浓度会急剧降低，b o d s c o d c r 也降为0 1 - 4 ) 0 1 左右，渗滤液的可生化性变差，此时渗滤液为后期渗滤液。 ( 5 ) 成熟期 此时垃圾渗滤液中可利用的有机成分己大量减少，细菌的生物稳定作用趋于停 止，并停止产生气体，渗滤液中剩余腐殖质易和重金属离子发生络合作用，所以 渗滤液的颜色还是很深，氧气及氯化物也随之增加，自然环境状况逐渐恢复。 因此在垃圾填埋的稳定过程中存在两个主要作用，一是固体垃圾中有机物分 解，形成可溶性或可挥发性的产物，进入渗滤液或大气，而最终离开了垃圾填埋 场；另一作用是稳定的腐殖质的合成，这些腐殖质有可能留在垃圾中，也可能进 入渗滤液。这两个作用的综合结果，使渗滤液中有机物浓度增高。所以渗滤液通 常可据填埋场的“年龄”分为两大类。一类是“年轻”填埋场( 五年以下) 的渗滤液，其 特点是c o d c r 和b o d 5 浓度高，c o d c r 最高可达8 0 0 0 0 m g l ，b o d 5 最高可达 3 s 0 0 0 m g l ，b o d s c o d c r 比值一般为0 5 o 7 ，可生化性良好；金属含量较高， 例如铁的浓度高达2 0 5 0 m g l ，铅的浓度可高达1 2 3 m g l ，锌的浓度可高达 1 3 0 m g l ，钙的浓度可高达4 3 0 0 m g l ，并且营养元素比例失调，p h 值也较低。另 一类是“老”的垃圾填埋场( 五年以上) 的渗滤液，其特点是b o d 5 、c o d c r 较低， b o d s c o d c r 也明显降低，氨氮浓度较高，p h 值升高，金属离子浓度有所降低。 同时渗滤液的量与垃圾的密度也十分有关，垃圾密度大则渗滤液的水量也大，通 常是年降水量的1 5 5 0 ，并且当其流量达到高峰时，其浓度往往也是最大的。 4 重庆大学硕士学位论文1 绪论 1 1 3 垃圾渗滤液的排放标准 我国根据渗滤液排放的受纳水体不同，渗滤液的排放要求也不尽相同，一般 渗滤液出水应达到生活垃圾填埋场污染控制标准( g b l 6 8 8 9 - 1 9 9 7 ) q ，要求。具 体见表1 3 。 表1 3 垃圾渗滤液的排放标准 t a b l e l 3e m i s s i o ns t a n d a r d so f t h el a n d f i l ll e a c h a t e 注：三级标准是排市政管网的标准，二级和一级分别是排地表水的标准。 由于地方环境保护行政主管部门确定的其他项目，其排放限值按照 g b 8 9 7 8 1 9 9 6 污水综合排放标准的有关规定执行。若需要出水回用，可按照城 市污水再生利用城市杂用水水质( g b r r1 8 9 2 0 - 2 0 0 2 ) 中洗车、扫除和厕所冲洗水 等水质要求而定。 1 2 垃圾渗滤液的组成 填埋场的渗滤液主要成分有以下四类： ( 1 ) 有机物，常以c o d 、t o c 、b o d 5 来计量。一些危害低但危害大的有几组 分如酚等常单独计量。 ( 2 ) 常见无机金属元素和离子：如c d 、m g 、f e 、n a 、n h 3 、c 0 3 、8 0 4 2 和a 。 等。 ( 3 ) 微量金属元素和离子：如m n 、c r 、n i 、p b 等。 ( 4 ) 微生物。 典型城市生活垃圾填埋场渗滤液的成分见表1 4 【1 17 】。 重庆大学硕士学位论文l 绪论 表1 4 典型城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液的组成( 单位：r a g l ) t a b l e l 4t h ei n g r e d i e n to f t h el a n d f i l ll e a c h a t ef i o mt h et y p i c a lc i t y 1 3 垃圾渗滤液的危害 渗滤液对周围地下水和地表水、土壤、大气、生物等方面均会造成严重的二 次环境污染，并会通过食物链直接或间接地进入人体，危害人类的健康【l 引。 如果缺乏必要的防渗措施而使垃圾渗滤液渗入地下水富集区，则可使地下水 丧失利用价值。 众多有机污染物，尤其是列入优先控制污染物范围的有机污染物进入食物链 后将直接威胁人类的身体健康，严重的还会引起流行性疾病的爆发。根据张兰英 等【1 9 】的测试结果，在几十种检测到的有机物中，被我国和美国环境保护署( e p a ) 歹i j 入优先控制污染物黑名单中的就有2 2 种。s u s a n ch a p e 等【2 0 1 报导了渗滤液中重金 属对周围环境的毒性影响。 经生化处理的渗滤液中剩余有机污染物基本上是难以生物降解的。它们的成 分复杂，多为腐殖酸类污染物质。而腐殖酸的危害表现在： ( 1 ) 腐殖酸的存在相当程度上支配着“微量金属的生态效应”。天然水体中的腐 殖酸能与重金属、特别是能与汞形成稳定的络合物，从而对水体中汞的存在形态、 迁移转化起着重大影响。 ( 2 ) 腐殖酸类物质是导致水体发黑发臭的主要原因，更为严重的是，腐殖酸一 经和卤素元素结合( 尤其是氯原子) ，将生成一些能够致癌、致突变性的物质，危害 人类健康【2 l 】。 1 4 垃圾渗滤液处理技术研究进展 垃圾渗滤液作为一种高浓度有机废水，对环境有着巨大的危害作用，所以如 何有效地处理不同来源的垃圾渗滤液一直是国内外研究的重点，渗滤液的处理也 6 重庆大学硕士学位论文i 绪论 因此一直得到广大研究人员的关注，进行了大量的试验研究，取得了不少成果。 但由于渗滤液水质的复杂性和特殊性，目前尚无十分完善的处理工艺，大多根据 不同填埋场的具体情况及其它经济技术要求采取有针对性的处理工艺。纵观国内 外垃圾渗滤液处理的现状，目前渗滤液的处理方案主要有场外综合处理和场内单 独处理两大类。主要处理工艺有生化处理、回灌法、与城市污水合并处理、土地 处理、物化处理以及上述方法的综合。 1 4 1 生化处理方法 生化处理方法是利用各种微生物降解渗滤液中污染物的方法，它包括好氧处 理、厌氧处理和好氧厌氧联合处理。好氧处理包括活性污泥法、生物转盘、序批 式活性污泥法、气氧化塘、稳定塘河滴滤池。厌氧包括升流式厌氧污泥床、厌氧 固定化生物膜反应( 或称厌氧淹没式生物滤池) 、混核反应器及厌氧塘。生化处理方 法是一种相对比较成熟的技术，并且处理运行费用相对较低、处理效率高，被世 界各国广泛采用。 ( 1 ) 好氧处理方法 活性污泥法的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池，良好的活性污泥和充足的 氧气是活性污泥正常运行的必要条件。由于活性污泥具有强大的净化水质能力， 而且这些活性泥粒又不像生物膜法中的生物膜那样固定在一处，它在池中自由流 动，有较多机会同废水中的污染物质接触，所以活性污泥法是目前工作效率最高 的人工生物处理法。 1 9 8 4 年，e h r i g 等1 2 2 采用活性污泥法处理垃圾渗滤液，实验结果表明，当b o d 5 的负荷为o 1 k g b o d s ( k g m l s s d ) 时，出水b o d 5 小于2 5 r a g l ：实验中，高氨氮负 荷引起亚硝酸盐的累积，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 i - 4 + - n k gm l s s d 。 美国和德国的几个活性污泥法污水处理厂的运行结果表明，活性污泥法可以 获得较好的垃圾渗滤液处理效果。如美国宾州f a l lt o w n s h i p 污水处理厂 2 3 1 ，其垃 圾渗滤液的c o d c ，为6 0 0 0 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 5 为1 0 0 - 3 0 0 m g l ，去除率达9 7 。 但在高污泥浓度条件下，其泥水分离采用一般的二沉池也是难以实现的。 也有采用低氧一好氧活性污泥法或s b r 法等改进的活性污泥流程，其具有能维 持较高运转负荷、耗时短等特点，比常规活性污泥法更有效。同济大学采用低氧 好氧活性污泥法处理模拟渗滤液【2 4 】，进水c o d c ，、b o d 、s s 分别为6 4 6 6 m g l 、 3 5 0 2 m g l 、2 3 9 6 m g l 时，经过处理后c o d c ，小于3 0 0 m g l 、b o d 小于5 0 m g l 、 7 重庆大学硕士学位论文1 绪论 s s 小于1 0 0 m e j l 。两段法处理渗滤液中的氮、磷去除效果也较高，磷的平均去除 率达到9 0 5 ，氮的平均去除率也为6 7 5 。 与活性污泥法相比，生物膜上能生长时代较长的微生物，促进对垃圾渗滤液 的处理效果。u w e l a n d e r 等【2 5 j 用悬浮载体生物膜反应器在1 0 2 6 下处理垃圾 渗滤液，t n 可去除9 0 左右，同时去除2 0 左右的c o d c f 。j p h e n d 哪o n f 2 6 1 等用 生物转盘( r b c ) 和间歇式反应器( s b r ) 处理垃圾渗滤液，在负荷为4 5 9 ( m 3 d ) 、 h r t = 0 3 d 、t = 1 8 c , - - 2 0 时，渗滤液经r b c 处理n h l - n 去除率9 8 以上。 曝气稳定塘在土地有富余的地区，是最经济的垃圾渗滤液生物处理方法。英 国在b r y np o s t e gl a n d f i l l 投资建立了一座1 0 0 0 m 3 的曝气氧化塘1 2 7 1 ，最小水力停留 时间1 0 d ，氧化塘出水沉淀后进入城市下水道。此系统运行后，f m 为 o 0 5 - - 0 3 k g b o d s ( k g m l s s d ) ，水量变化范围o q s o m 3 a ，出水b o d 5 平均为2 4 m g l ， 出水c o d 平均达7 2 0 m g l 。 p i r b a z a r i 等【2 8 】曾经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，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 的去除率可以达到9 5 - 0 8 ，对特殊有机物的去除也 超过9 7 。 目前，好氧生物处理垃圾渗滤液，主要存在以下不利因素： 好氧处理在有毒金属存在时工作性能不好( 如c u 、n i 、z n 将抑制硝化作用) ； 一般渗滤液中b o d ：p 的值远远大于1 0 0 ：l ，需要另外添加磷酸赫以实现有 效的好氧处理； 当外界温度迅速降低时，难以保持较高的去除率； 如果氨氮浓度太高，硝化作用将有可能被抑制； 如果氨氮浓度太高，硝化反应的进行会使曝气池混合液p h 值下降，需要向 曝气池中投加碱度，保持一定的p h 值； 能耗很大。 ( 2 ) 厌氧处理方法 厌氧生物处理方法是垃圾渗滤液处理的重要方法。在厌氧生物处理装置中， 废水中的复杂分子依次被产酸菌转化为有机酸和甲烷细菌转化成甲烷和二氧化 碳，产生极少数量的污泥。对于渗滤液的处理，与好氧生物处理相比，厌氧生物 处理工艺的优势在于：好氧方法需消耗能量，而厌氧处理却可产生能量( 甲烷气 体) 。c o d 越高，好氧方法耗能越多，而厌氧方法产能越多。厌氧处理时有机物 转化成污泥的比例( 0 1 k g m l s s k g c o d c r ) 远小于好氧处理的比例 ( o 5 k g m l s s k g c o d c r ) 【2 9 1 ，因此污泥处理和处置的费用大为降低。厌氧处理时污 重庆大学硕士学位论文1 绪论 泥的生长量小，对无机营养元素的要求远小于好氧处理，因此适合于处理磷含量 比较低的垃圾渗滤液。厌氧处理的有机物负荷高，占地面积小。但是，厌氧生 物处理工艺的主要缺点在于微生物( 特别是产甲烷细菌) 容易受到抑制，必须在碱性 环境中才能正常运行，而且它们对某些金属的存在非常敏感，这些因素均可能导 致污染物去除效率的急剧下降。 加拿大h a l i f a x h i g h w a y l 0 1 3 0 填埋场采用厌氧生物滤池处理垃圾渗滤液，进水 c o d c 。为1 2 8 5 0 m g l 、b o d c o d 为0 7 、p h 值为5 6 ，将此渗滤液经石灰水调节 p h 值达到7 8 ，沉淀l h 后进厌氧滤池，当负荷为4 k g c o d ( m 3 d ) 时，c o d 出水达 1 0 0 0 m l 以上。 u a s b ( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb l a n k e t ) 在世界上许多国家都被广泛应用于高 浓度有机废水的预处理工艺中，该工艺也特别适合填埋场渗滤液的处理。人们目 前的研究发现，该工艺能够适应垃圾渗滤液处理过程中出现的冲击负荷高以及毒 性相对较大的现象。 荷兰j a i l sj m 【3 l 】报道了荷兰b a v e l 垃圾填埋场采用u a s b 反应器处理垃圾渗滤 液的运行数据。该反应器处理的渗滤液可生化性好，其运行参数和处理效果见表 1 5 。 表1 5b a v e l 垃圾填埋场采用u a s b 反应器运行参数和处理效果 t a b 1 5 r u n - t i m e p a r a m e t e r a n d d i s p o s a l i m p a c t i n b r a v e l l a n d f i l ls i t e b y u s i n g u a s br e a c t o r 英国的水研究中心报导用上向流厌氧污泥床( u a s b ) 处理c o d 1 0 0 0 0 m g l 的 渗滤液【3 2 1 ，当负荷为3 6 - 1 9 7 k g c o d ( m 3 d ) 、温度为3 0 时，c o d 和b o d 5 的去 除率各为8 2 和8 5 ，它们的负荷比厌氧滤池要大的多。 沈耀良1 采用厌氧折流板反应器处理垃圾渗滤混合液可获得明显的水解酸化 作用，提高废水的可生化性，促进好氧段运行的稳定性。混合液的b o d s c o d 为 9 重庆大学硕士学位论文i 绪论 0 2 加6 6 5 ，经过反应器处理后，出水的b o d 5 c o d 为0 3 7 - 0 6 8 ，并且进水的 b o d 5 c o d 越低，其提高幅度越大。 ( 3 ) 厌氧好氧联合处理 单独采用好氧处理或厌氧处理垃圾渗滤液往往难以达到要求。在现行的渗滤 液处理工艺中，大多采用厌氧一好氧组合处理系统。实践表明，采用该工艺既经济 合理，处理效率又较高，不仅可以较有效地去除c o d c ，和b o d ，还可较好地去除 氮和磷等。 李征【3 4 】用u a s b + m b a c 工艺，当进水c o d c ，为1 4 9 1 2 6 9 5 m g l 时，该组合 工艺对c o d c ，、b o d 5 、n h 3 - n 的平均去除率分别达到7 3 、9 8 3 、6 1 7 。王宝 贞等【3 5 ) 采用a ( 缺氧活性污泥) m ( a o 淹没式生物膜) 复合工艺处理苏州七子山填埋 场的渗滤液，c o d c ，n h 3 - n 和t n 去除率分别为9 4 2 、9 5 1 和7 3 9 ，使得 其出水c o d 浓度可在1 0 0 0 m g l 以下。 虽然以上各种生物工艺处理垃圾渗滤液的c o d 和b o d 去除率较高，但由于 垃圾渗滤液中难生物降解的物质较多，经过处理后的出水c o d 浓度仍较高，大部 分均在w 0 0 m g l 以上，不能达到国家污水排放标准要求。因此需要进一步研究新 型处理工艺，使渗滤液达到国家排放标准。 1 4 2 回灌法 回灌法实质是利用垃圾填埋形成的好氧或厌氧环境，填埋垃圾所含的大量微 生物，对回灌过程中渗滤液内的有机物进行生物降解、吸附和过滤，降低末端处 理设备的投资和运行费用。垃圾渗滤液回灌，就是用适当的方法将在填埋场底部 收集到的渗滤液从其覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场。 罗春泳等嘶j 采用渗滤液回灌技术不仅能降低渗滤液中的c o d 浓度，加快垃圾 中有机质的降解，提高垃圾的溶解速度，而且有利于减少垃圾中有机质的含量， 同时不影响c o d 浓度的稳定。徐迪民等【3 7 】详细研究了垃圾填埋场渗滤液回灌的影 响因素，发现在试验所用的亚粘土中加入一定比例的细砂可使c o d 的去除率达 9 8 左右。d i a m a d o p o r u l o s 等【3 8 】通过渗滤液的回灌处理，得到了比较稳定的出水， 其中c o d 和b o d 的平均值分别为1 1 4 1 m g l 和8 5 m g l ，其可生化性降低，有利于进 一步后续处理。p o h l a n d 等【3 9 】在研究渗滤液回灌后重金属的变化时指出，由于渗滤 液中含有大量的氯化物、硫化物、硫酸盐、以及氨氮，再加上填埋场的厌氧环境， 有利于重金属离子以硫化物沉淀的形式去除，其去除率会随着回灌、垃圾稳定化 的进程加快而提高。 尽管如此，回灌技术无法使最终的处理出水的c o d 达标，而且还会增加渗滤 液出水中氨氮浓度，这就为渗滤液的最终处理提出了更高的要求。 1 0 重庆大学硕士学位论文l 绪论 1 4 3 渗滤液与城市污水合并处理 将垃圾填埋场渗滤液直接排入污水处理厂与城市污水合并处理，是一种简单 的处理方法。该方法是针对垃圾渗滤液中营养物质缺乏，有机物的氨氮浓度过高 而提出的一种方法。垃圾渗滤液中的c o d c r 、b o d 5 都很高，并且含有很多难降解 有机物。与城市污水共同处理时，可将其稀释而并不会造成对城市污水处理系统 正常运转的影响。据加拿大科研机构分析【柏l ，当渗滤液c o d c r = 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。 当渗滤液c o d e r 为3 5 0 0 m 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。城市污水厂的剩余污泥可回填至垃圾填埋场，因 为其中微生物含量较高有助于缩短垃圾填埋厂的稳定过程。但垃圾填埋场往往远 离城市，和城市污水处理管路有相当的距离，渗滤液与城市污水的合并困难较大， 基建费用较高，并且运行管理操作复杂，所以垃圾填埋渗滤液与城市污水综合处 理往往难以实现。 1 4 4 土地处理法 土地处理法是人类最早的污水处理法，在土地法处理垃圾渗滤液中以渗滤液 回灌法最为典型。该法是将收集到的渗滤液回流至填埋区域，利用填埋场自身形 成的稳定系统，使渗滤液滤经覆土层和垃圾层，发生一系列生物、化学和物理作 用而被降解和截留，同时使渗滤液由于蒸发作用而减量。垃圾表面有相当数量的 菌胶团，吸附降解水中的有机物。北英格兰的s e a m e rc a n 垃圾填埋场引】，有一部 分采用渗滤液再循环，2 0 个月后再循环区渗滤液的c o d 、金属浓度均有较大幅度 下降，氨氮浓度变化较小。唐山市垃圾填埋场运用渗滤液回流再渗滤处理法【4 2 】， 将雨后垃圾渗滤液收集后，经沉淀调节池处理后，喷灌回流至填埋场。同时沉淀 调节池中的污泥排放时也可与渗滤液一并回流至填埋场，不但可以消除污泥二次 污染，还可以加速垃圾有机物的分解稳定。但采用土地处理方法，对渗滤液中的 污染物质去除效果不稳定，缺乏各种必要的参数和规范。而且还要考虑清淤、收 害4 和更新植物以及防治病虫害的问题同时易对周围水源造成污染；循环后的渗滤 液也必需经过处理才能排放；在温度较低的季节，蒸发量较少，填埋场中生物活 性弱，循环渗滤液的处理效果较差【4 3 1 。 1 4 。5 物理化学处理方法 由于垃圾渗滤液常含有较高浓度的c o d c r 、b o d 、氨氮及各种重金属离子等， 可生化性较差，在进行渗滤液处理时，需要辅助于物理化学法对渗滤液进行预处 理以改善废水的可生化性或将生化处理后剩余的难降解有机物和高浓度氨氮通过 物化方法除去以达到排放标准。常用的物化方法有吸附法、絮凝沉淀法、氧化还 原法等。 重庆大学硕七学位论文1 绪论 混凝沉淀法是向废水中投加混凝剂，使废水中的悬浮物和胶体物聚集形成絮 凝体，再加以分离的方法。去除原理为胶体的压缩双电层、吸附架桥和网捕等作 用。常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁、聚合铁和聚合铝等。清华大学赵宗升m 将 生化处理后的垃圾渗滤液出水用聚铁进行混凝沉淀，投药量为2 m l l 时，渗滤液 的c o d 自5 9 7 m g l 降至8 0 m g l 以下，c o d 去除率达到8 6 5 以上。熊忠【4 5 1 采 用混凝预处理垃圾渗滤液，当p h 值为5 ，p a c 浓度为3 0 0 m g l 时，混凝处理的效 果最佳。对c o d c r 、b o d 的去除率分别达到4 1 6 和5 0 3 。许多研究者也对垃 圾渗滤液的混凝沉淀处理进行了试验研究，一般采用混凝剂投加量为l l 1 5 9 l ， c o d 的去除率一般在5 0 7 0 ，对重金属的去除率较高，一般在9 0 左右；对色 度、浊度和悬浮物的去除也有很好的效果。 吸附法主要是利用多孔性的固体物质，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。具有吸附能力的多孔固体物质称为吸附剂，而废水中被 吸附的物质则被称为吸附质。吸附过程包括物理吸附、化学吸附、离子交换。在 废水的吸附中这三个过程均存在，是不可分的。常用吸附剂有活性炭、粉煤灰、 铝土矿等物质。吸附剂均有如下特征：吸附剂具有巨大的比表面积。比表面积 越大，其吸附量越大。吸附剂内部有发达的孔隙，且微孔在孔隙中占有很大比 重，如活性炭中的微孔表面积占总面积的9 5 以上。在吸附剂上有含有一些官 能团，可对废水中的某些物质具有离子交换作用。如活性炭表面的非结晶部位上 形成一些含氧官能团一c h o 、o h 、c = o 等，它们通常是活性炭吸附的活性中心， 具有微弱极性，使废水中极性物质竞争表面的活性位置，而非极性溶质吸附量降 低。隋智慧等【4 6 】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 e r 的去除率稳定在7 0 左右，且受水 质变化的影响不大。沈耀良等1 4 7 】采用p a c 混凝一焦炭吸附的联合处理方法，对垃 圾渗滤液进行处理，对c o d 和各种金属离子均有很好的去除效果。 吸附法对于渗滤液的绝大多数有机物都有可能去除，且适应水量和水质污染 负荷的变化，设备简便。但活性炭吸附过程易受p i - i 值、水温等因素的影响。 化学氧化还原处理方法是利用强氧化剂将废水中的有机物氧化分解为小分子 的碳氢化合物或将有机物完全矿化为c 0 2 和h 2 0 。f e n t o n 法是目前应用较多的一 种催化氧化法。它利用羟基自由基的强氧化性