（环境工程专业论文）鸟粪石生化fenton法处理垃圾渗滤液.pdf

工程硕士学位论文 a bs t r a c t c u r r e n t l y , 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 d sf o rm u n i c i p a ls o l i d e - w a s t ed i s p o s a l l e a c h a t ei sb o u n dt ob eg e n e r a t e df r o mt h ew a s t es a n i t a r yl a n d f i l l t h ed i s p o s a lo f l e a c h a t eh a sr e c e i v e dh i g ha t t e n t i o nd u et oi t sh i g hc o n c e n t r a t i o no fo r g a n i cm a t t e r , h i g h t o x i c i t y , q u a l i t y a n d q u a n t i t y f l u c t u a t i o n s w i t ht h e p r o m u l g a t i o n a n d i m p l e m e n t a t i o no ft h ee n v i r o n m e n t a l c o n t r o lr e g u l a t i o n s m u n i c i p a ls o l i dw a s t e l 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 s ”( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) ，t h ed i s c h a r g e s t a n d a r do f l a n d f i l le f f i b e n ti si n c r e a s i n g l ys t r i n g e n t t h ec o n t r o l a n dt r e a t m e n to fl a n d f i l l1 e a c h a t ep o l l u t i o nh a s b e c o m eas e r i o u s e n v i r o n m e n t a li s s u e t h ew a t e rq u a l i t yo fl a n d f i l ll e a c h a t et h a tw a sg e n e r a t e df r o m t h eh e i m i f e n gl a n d f i l li nc h a n g s h a ，h u n a np r o v i n c ei sa n a l y z e di nt h i ss t u d y t h e s t r u v i t e b i o f e n t o nm e t h o di su s e dt od e ；a lw i t ht h el a n d f i l ll e a c h a t e t h es t r u v i t e m e t h o d ，w h i c hw a sk n o w na sm a g n e s i u ma m m o n i u mp h o s p h a t ep r e c i p i t a t i o nm e t h o d ， e f f e c t i v e l yr e m o v i n gn h 4 十f r o ml a n d f i l ll e a c h a t e t h r o u g ht h er e a c t i o no fm 9 2 十，p 0 4 。 a n dn h 4 + t og e n e r a t et h em a g n e s i u m a m m o n i u m p h o s p h a t ep r e c i p i t a t i o n e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo p t i m a lr e a c t i o nc o n d i t i o n f o rt h ep r e t r e a t m e n t o fm a g n e s i u ma m m o n i u mp h o s p h a t ep r e c i p i t a t i o nm e t h o dw a sa sf o l l o w s ：p h9 0 ， t e m p e r a t u r e2 5 。c ， p 0 4 3 n h 4 + p 0 4 3 1 ：1 ：1 ，u n d e rw h i c h9 7 1 o f n h 4 + c o u l db er e m o v e d t h ee f f l u e n tw a st r e a t e du s i n gf e n t o nm e t h o d ，w h i c h c a nd e g r a d a t e t h en o n b i o d e g r a d a b l eo r g a n i cm a t t e r st oe a s i l yd e g r a d a b l eo r g a n i c s t h er e s u l t sf o r t h ef e n t o np r o c e s s w a st h a tt h eb e s tr e a c t i o nc o n d i t i o n sf o rt h ei n f l u e n tp hw a s4 0 ， h 2 0 2d o s a g ew a sc o n t r o l l e da to 0 3 m o l l ，h 2 0 2 f e 2 + m o l a rr a t i o w a s4a n dt h e r e a c t i o nt i m ew a s2 h l a n d f i l ll e a c h a t ew a sf i n a l l yf l o wi n t o a e r a t i o nt a n ka f t e r m a g n e s i u ma m m o n i u mp h o s p h a t ep r e c i p i t a t i o nm e t h o da n d f e n t o nm e t h o d i nt h e a ob i o f i l mp r o c e s s ，t h r o u g hu s i n gac o m b i n a t i o no ff i l l e r s ，s e t t i n gt h er e f l u xr a t i oa s 2 c o n t r o l l i n gt h et e m p e r a t u r ea t a b o u t3 0 ，a n dc o n t r o l l i n gt h ec o n c e n t r a t i o no f d i s s o l v e do x y g e nc o n t r o l l e da t2 0 m g l ，t h e t r e a t m e n te f f i c i e n c yc o u l da c h i e v et h e d e s i r e ds t a n d a r d a n dm e e tt h er e q u i r e m e n t so f g a r b a g el a n d f i l lp o l l u t i o nc o n t r o l s t a n d a r d s ”( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) ，a c c o r d i n ga b o v e ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o m b i n e d p r o c e s so fs t r u v i t e b i o f e n t o nm e t h o di sar e a s o n a b l e ，e f f e c t i v ea n df e a s i b l em e t h o d t od e a lw i t hl a n d f i l ll e a c h a t e i i i k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ；m a g n e s i u ma m m o n i u mp h o s p h a t e p r e c i p i t a t i o n ； b i o f i l m ；f e n t o n ；c o d ；t n ； i v 鸟粪石一生化- f e n t o n 法处理垃圾渗滤液 插图索引 图2 1 磷酸铵镁( m a p ) 法处理垃圾渗滤液示意图1 7 图2 2 不同p h 值下氨氮去除率变化18 图2 3 不同温度下氨氮去除率变化1 9 图2 4 不同 m 9 2 + n h 4 + 】摩尔比氨氮去除率变化2 0 图2 5 不同 v 0 4 3 。 n h 4 + 摩尔比氨氮去除率变化2 1 图2 6 磷酸铵镁法对c o d c r 去除率和余磷量变化2 2 图3 1 不同p h 下c o d 。，去除率曲线2 6 图3 2 不同h 2 0 2 投加量c o d 。，去除率曲线2 7 图3 3 不同h 2 0 2 f e 2 + 摩尔比c o d 。，去除率曲线2 8 图3 4 不同反应时间c o d 。，去除率曲线2 8 图3 5f e n t o n 法对氨氮和总氮的影响2 9 图4 1a o 生物膜法处理垃圾渗滤液工艺流程图3 2 图4 2 不同回流比下c o d 。，去除情况3 3 图4 3 不同回流比下氨氮去除情况3 4 图4 4 不同回流比下总氮去除情况3 4 图4 5 不同温度下c o d 。，去除情况3 5 图4 6 不同温度下氨氮去除情况3 6 图4 7 不同温度下总氮去除情况3 6 图4 8 不同d o 下c o d 。，去除情况3 8 图4 9 不同d o 下氨氮去除情况3 8 图4 1 0 不同d o 下总氮去除情况3 9 图4 1 1 不同填料对c o d 。，去除情况4 0 图4 1 2 不同填料对氨氮去除情况4 0 图4 1 3 不同填料对总氮去除情况4 1 图5 1 鸟粪石生物f e n t o n 组合工艺流程图4 4 图5 2 组合工艺出水水样检测数据4 5 v i i i 工程硕士学位论文 表1 1 表1 2 表2 1 表2 2 表3 1 表3 2 表4 1 表5 1 附表索引 国内主要大城市生活垃圾组成4 部分城市垃圾填埋场渗滤液水质情况4 主要试剂1 6 主要试剂1 6 主要试剂2 5 主要试剂2 5 主要仪器31 各处理单元处理效果4 5 i x 工程硕士学位论文 第1 章绪论 随着现代城市的迅速发展，城镇数目日益增加，规模也逐渐扩大，城市生活 垃圾的产量随之攀升，城市垃圾已成为困扰城市的严重问题。据有关文献统计报 告，我国城镇生活垃圾年产量超过1 7 1 0 8 t ，占世界总垃圾产生量的2 6 5 t 1 1 。 城市垃圾处理的方法很多，我国垃圾处理主要也采取填埋的方式。 垃圾填埋产生的垃圾渗滤液水质极差，对土壤和水体造成非常大的污染。目 前国内外垃圾渗滤液处理工艺中还是以生物处理为主体工艺，物化法作为前期预 处理工艺，随着技术的进步和工艺的发展，后期用膜做深度处理越来越普遍，但 是由于膜处理成本高，更新操作比较麻烦。所以生物法处理垃圾渗滤液依然是较 好的选择，但是由于垃圾渗滤液有机物含量高，重金属离子含量较高，氨氮含量 高等特点使得生物法处理比较困难0 因此，选择合适的工艺组合才能达到真正处 理垃圾渗滤液的效果。 1 1 垃圾渗滤液的产生 随着经济和社会各方面的迅速发展及人民生活水平的提高，城市垃圾的产量 也越来越大，垃圾的处理和处置也成为了当务之急。生活垃圾侵占了大量土地， 恶化了居住环境，损害了城市卫生，对人们的生活和工作等多方面造成了严重的 影响。城市生活垃圾现已成为了一个阻碍城市发展和建设的突出的环境问题。因 此，生活垃圾也不可避免的成为了城市发展和管理过程中的一个世界性的难题。 城市垃圾处理的方法很多，例如填埋、焚烧、热解、堆肥、厌氧发酵等。填埋 法由于技术成熟、运输管理方便、处理费用低等优点而得到广泛应用。如波兰9 0 的生活垃圾用填埋法处理，德国占4 6 ，美国占5 5 ，英国更是占到了7 0 以上 2 】。我国生活垃圾由于其无机成分含量高，可燃物质少等特点，因而，主要采取 填埋的方式。 卫生填埋的方式直接导致了一个严重的问题，即垃圾渗滤液的处理。垃圾在 堆放和填埋过程中经过压实、发酵和渗流等过程的作用而产生了高浓度的有机废 水，即垃圾渗滤液。 垃圾渗滤液的产生来源于以下五个方面：【3 4 5 】 ( 1 ) 降水的渗入。垃圾渗滤液产生主要来源于降雨的淋溶作用。 ( 2 ) 地表水的流入。其主要途径为地表径流和地表灌溉。 ( 3 ) 地下水的渗入。当场外地下水水位高于填埋场内渗滤液水位，并防渗系统 设置不到位时，地下水就有可能渗入填埋场内。 鸟类石一生化- f e n t o n 法处理垃圾渗滤液 ( 4 ) 生活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 吨渗滤液【6 】。 ( 5 ) 垃圾填埋后，厌氧降解产生的水。 影响垃圾渗滤液的产生量的因素主要有： ( 1 ) 填埋场的地形地貌及水文条件。 ( 2 ) 填埋区域的气候及降水条件。 ( 3 ) 垃圾填埋场的构造。 ( 4 ) 垃圾的组分和性质。 ( 5 ) 场地内的操作条件。 垃圾填埋后，在各种微生物的作用下。垃圾中的有机物经过好氧和厌氧反应 而降解，降解后生成的无机物 1 2 垃圾渗滤液的特性和处理的必要性 1 2 1 垃圾渗滤液的特性 垃圾渗滤液是一种成分复杂，污染物含量高的很难处理的污水，其特性主要 有一下几点： ( 1 ) 有机物浓度高，同时伴有恶臭和很高的色度 有机物浓度高是垃圾渗滤液最显著的一个特点，有时c o d 。，浓度甚至可达到 9 0 0 0 0 m g l ，b o d 5 也可达到4 0 0 0 0 m g l 。渗滤液中含有大量的黑褐色高分子腐殖 质，使得渗滤液的颜色看起来很深，透光度也明显下降。由于高浓度有机成分含 量高，主要有脂肪酸、灰黄霉酸类物质、复杂碳水化合物以及腐殖质等。因此渗 滤液同时伴有腐败的恶臭。 ( 2 ) 氨氮含量高，营养比例失调 导致渗滤液中氨氮含量高的主要原因是生活垃圾中含有大量的蛋白质类物 质，尤其是餐厨生活垃圾。渗滤液中n h 3 n 浓度一般在5 0 0 - - 2 0 0 0 m g l ，约占 t n 的7 0 8 0 。是垃圾渗滤液中主要的长期性无机污染物，氨氮的去除一直以 来都是处理垃圾渗滤液的难题。由于高氨氮含量，使得渗滤液中营养元素比例严 重失调，c n 会出现很低的情况，并且缺少p ，使得微生物在此条件下难以存活。 所以为了使微生物正常代谢，确保去除率就必须进行预处理降低氨氮含量，并投 加p ，以改变营养元素比例。 ( 3 ) 水质水量变化大且成分复杂 水质水量主要和地域、季节等条件密切相关，由于不同地域降水差异较大， 导致各地区渗滤液水质都有所不同。此外，随着季节的变化，雨季和旱季交替到 来，一年之中同一个地区的降水量有所不同，甚至有些地区有很大差异，从而导 工程硕士学位论文 致同一地区不同季节的渗滤液水质也有较大变化。有研究表明 7 1 ，渗滤液的时变 化系数、日变化系数高达2 0 0 和3 0 0 。当填埋场建成初期，渗滤液呈黑色，水 质为弱酸性，可生化性能较好；填埋场时间长之后，颜色渐渐变成褐色，呈弱碱 性，可生化性变差。垃圾渗滤液含有的组分复杂，有9 3 种有机化合物，其中被列 入e p a 环境优先控制污染物的黑名单的就达2 2 种之多。这也是渗滤液难以处理 得一个重要因素。 ( 4 ) 重金属离子含量高，且毒性强 垃圾渗滤液含有多种重金属离子，这些金属离子也会随着垃圾的来源不同而 发生变化。一般生活垃圾为主的填埋成中渗滤液的重金属含量会比工业垃圾填埋 场中的少很多。虽然会采取措施控制工业垃圾进入垃圾填埋场，但是由于累积效 果垃圾渗滤液中依然含有大量的铁离子、铅离子、锌离子，还含有汞、镉、铬等 多种有毒有害的重金属离子。所以造成了垃圾渗滤液重金属离子含量高且毒性强 的特点，也是垃圾渗滤液的处理更加得到重视。 ( 5 ) 溶解性固体含量高 溶解性固体含量会随着填埋时间增加而发生变化，一般会在垃圾填埋o 5 2 5 a 之间达到峰值，这其中含有高浓度的n a + 、k + 、c 1 和s 0 4 2 - 等无机盐离子。随着 时间继续增加，这些盐类浓度逐渐降低直到稳定。 1 2 2 垃圾渗滤液处理的必要性 垃圾渗滤液由于水质极其恶劣，? 污染非常严重。过去有很多填埋场的位置和 建造不合理，防渗效果不理想，因此对环境造成了十分严重的危害。每当时值雨 季，都会有大量的垃圾渗滤液随雨水一起渗入土壤、河流和湿地等。不仅会对周、 围水质和水生生物造成影响，而且能通过食物链直接或间接的危害人类的健康并 造成生态环境的破坏。 垃圾渗滤液的处理作为垃圾卫生填埋的最后一道环节，必须严格要求，否则 将会威胁到人类的身体健康并对环境造成非常严重的危害，从而也就丧失了我们 进行垃圾填埋的意义。因此我们应该尽力避免垃圾渗滤液进入周围环境。 1 3 垃圾渗滤液的影响因素 1 3 1 垃圾成分的影晌 由于各个城市的生活习惯和水平各不相同，垃圾填埋场的垃圾成分也会有很 大的差别，以至于渗滤液中c o d 。，、b o d 差别和变化很大。厨余垃圾中的有机物 产生了大量的c o d 。，和氨氮等物质，所以渗滤液中c o d 。，和氨氮等的含量高低直 接由厨余垃圾含量的多少所影响。另外沙土和炉灰等由于其吸附和过滤作用，也 对渗滤液中的有机物浓度有影响。表1 1 列举了国内主要大城市的生活垃圾组成。 其中深圳市的厨余垃圾含量最高为6 0 、哈尔滨的生活垃圾中厨余含量最低位 1 6 ，其他城市生活垃圾组分相差不大。 表1 1 国内主要大城市生活垃圾组成 表1 2 统计了上海、杭州、广州和深圳这四个城市垃圾渗滤液的水质情况。 表1 2 部分城市垃圾填埋场渗滤液水质情况 根据表1 1 和表1 2 可知，当垃圾中炉灰含量相当时，含有越高的垃圾厨余量， c o d 。，、b o d 和氨氮浓度就越高。深圳作为一座以高新技术、商贸等为主要产业 的新兴城市，人口众多且流动人口量大，垃圾中厨余含量高而炉灰量少，所以深 圳市的垃圾渗滤液中的c o d 。，、b o d 和氨氮含量较其他城市高。 1 3 2 填埋时间对渗滤液水质的影响 垃圾渗滤液的水质与填埋时间密切相关。通常我们根据填埋时间的长短把垃 圾渗滤液分为三大类：一种是填埋时间再5 年以下的“青年”渗滤液，在此期间 的渗滤液c o d 。，和b o d 5 浓度较高且b o d 5 c o d 。，较高，可生化性较好，易生物 工程硕士学位论文 降解的可挥发性脂肪酸含量较高，氨氮浓度在1 0 0 0 m g l 左右，p h 值较低，重金 属离子含量较高；第二种是填埋时间超过1 0 的“老年”渗滤液，其c o d 。，和b o d 5 浓度较低且可生化性差，氨氮浓度较高，p h 值接近中性，重金属离子浓度则有所 下降；还有一种是填埋时间5 1 0 年的“中年”渗滤液，该类型渗滤液性质介于 前两种渗滤液之间。 1 3 3 填埋工艺对渗滤液水质的影响 不同的填埋工艺直接影响渗滤液中的稳定化进程和生物降解等过程。根据填 埋层中空气的状况我们可以将垃圾填埋分为好氧填埋、准好氧填埋和厌氧填埋。 在好氧填埋和准好氧填埋情况下，渗滤液中的污染物浓度降低速度较快，出水中 的污染物一般在封场1 2 年内达到稳定，厌氧填埋则需要较长的时间水质才能趋 于稳定。 另外，填埋的密度和深度也对产生的渗滤液的水质有影响。当增加填埋密度 和深度时，可减少外来水进入填埋场，降低垃圾的含水量，使得微生物降解作用 减慢，使得渗滤液浓度较低。 1 3 4 填埋场运行管理方式的影晌 对填埋场进行营养成分、湿度、设置单元、回灌等调节方式，将会影响渗滤 液水质。例如进行回灌处理时，会改变填埋层中的湿度和营养成分，为垃圾中的 微生物活动提供了更好的条件，从而改善渗滤液中的水质。 1 3 5 气象条件对渗滤液水质的影响 渗滤液水质和气象条件密切相关，主要受其中温度和湿度的影响比较大。温 度对于填埋场中微生物的生长和活动有很大影响。当达到适宜温度时微生物繁殖 和代谢快，垃圾降解也快，渗滤液产量也会增加，反之当温度过低时，渗滤液产 量会减少。 1 4 国内外垃圾渗滤液的处理工艺现状 生活垃圾渗滤液作为一种成分复杂的高浓度有机废水，国内外对其处理处置 开展了广泛的研究，并取得了一定的研究成果。垃圾渗滤液的处理方法主要有单 独处理和与城市污水合并处理这两类。 其中与城市污水合并处理可以很好的改善渗滤液的可生化性和处理效果，这 样可以降低处理成本，但是该方法要控制好合理的渗滤液进水量，以降低对城市 污水处理系统的冲击。据f 8 】加拿大科研机构分析，当渗滤液c o d 。，为2 4 0 0 m g l ， 流量占城市污水处理厂总流量的2 左右时，将不会对污水厂的运行和处理效果 造成影响。在合并处理中，渗滤液进水比都比较小，并随着污染物含量而变化。 鸟粪石一生化- f e n t o n 法处理垃圾渗滤液 由于合并处理方法中，渗滤液处理量小和污水厂与填埋场位置等因素的影响， 合并处理法并没有得到广泛的应用。而单独处理可以根据渗滤液水质水量的不同 而选择适当的工艺使得处理更加灵活，更加易于控制而被国内外广泛采用。垃圾 渗滤液的单独处理方法主要包括物化法、生化法、土地法和膜处理等方法。 1 4 1 物化法 以前，物化法可以单独运用于垃圾渗滤液的处理中，且能保持一定的去除率。 随着垃圾渗滤液排放标准越来越严格，物化法常用来作为渗滤液后处理工艺中的 重要环节。 ( 1 ) 氨吹脱法 吹脱法【9 】是一种常用的处理氨氮的的技术，通常作为生化处理的预处理方法。 是以曝气的方式使废水中的游离氨逸出的方法，从而使废水中的氨氮浓度下降。 当氨氮浓度过高时会抑制微生物的活性，因此需要进行脱氮预处理。 氨在水中的基本平衡式表达为：n h 3 + h 2 0 h n h 4 + + o h 吹脱法是吹脱水中的游离氨，由上式可以发现游离氨所占比例与溶液p h 值 相关，p h 值越高时游离氨越多，更易于吹脱。此外，游离氨的比例还受温度的影 响，当温度较低时吹脱效率将急剧下降。吴方同等【lo 】在温度为2 5 ，p h 为1 0 5 1 1 0 ，气液比为2 9 0 0 - - 一3 6 0 0 时得到的吹脱效率能达到9 5 以上。 吹脱法处理后尾气中含有大量的氨气，如处理不得当，将会对环境造成二次 污染。而目前用于氨吹脱尾气收集的方法不够完善，成本较高所以氨吹脱法在渗 滤液的处理中处于被淘汰的边缘。 ( 2 ) 吸附法 、 吸附法是利用多孔性材料，将废水中的难降解有机物、氨氮和重金属等物质 吸附在多孔性材料表面，从而达到净化废水的效果。吸附法的机理是物质的浓度 在相界面上自动发生累积或浓集，具有吸附能力的多孔性材料被称为吸附剂，被 吸附的物质被称为吸附质。一般我们常用的吸附剂有活性炭、木炭、沸石和蒙脱 石等。 隋智慧等人【l l 】通过对北京安定填埋场的渗滤液使用混凝吸附法进行预处理 研究，结果表明，该法对渗滤液处理后c o d e r 的去除率为3 0 左右，对渗滤液水 质影响不大。 y i n g 等【1 2 】将活性炭颗粒投入s b r 反应器中，活性炭颗粒作为微生物的载体， 使微生物在其表面上形成面积很大的生物膜，结合成为生物活性炭，使得活性炭 吸附和生物降解能同时进行，效果比传统活性炭吸附要好得多且费用要低。 蒙脱石的吸附能力对垃圾渗滤液中的有机物具有较好的去除效果，含不同金 属离子的蒙脱石其处理渗滤液中有机物的效果也不相同。例如，c r 3 十蒙脱石处理 工程硕士学位论文 苯酚的效果较好，但是对二甲苯吸附效果不明显，切无明显规律可循。 ( 3 ) n 凝沉淀法 混凝法处理垃圾渗滤液是一种非常经济，处理效果也很好的一种方法，该方 法运行也较稳定，设备简单，因此，常被人们采用来处理垃圾渗滤液。混凝沉淀 法中磷酸铵镁法常被用于垃圾渗滤液的前处理中，其高效的处理氨氮的能力使得 该方法非常适合氨氮浓度含量高的垃圾渗滤液的处理。赵庆良等【l3 】使用 m g c l 2 6 h 2 0 和n a 2 h p 0 4 1 2 h 2 0 与渗滤液中氨氮反应，生成磷酸铵镁沉淀。有 效的去除了垃圾渗滤液中的氨氮，实验显示，当m 9 2 + ：n h 4 + p 0 4 3 - 为1 ：1 ：1 ，p h 值为8 5 - 9 0 时，垃圾渗滤液中的氨氮由5 6 1 8 m g l 降低到6 5 m g l 。 张兰英等【1 4 】研究了使用铅矿混凝吸附对垃圾渗滤液的处理效果，其有机物去 除率为4 8 9 3 。其他有机化合物有5 0 - - 7 0 被去除。m h e a v e y t l 5 】研究了将泥 炭用于垃圾渗滤液的处理中，其效果良好且成本低廉。同济大学舒慧【l6 】对多种混 凝剂处理垃圾渗滤液的效果进行了研究，她分别对聚合氯化铝( p a c ) 、聚合硫酸 铁( p f s ) 、聚合铝铁、硫酸铝、七水合硫酸亚铁、三氯化铝、三氯化铁这几种混 凝剂进行了实验研究，处理效果都很不错。其问题在于对氨氮和难降解有机物处 理效果不是很理想，对渗滤液水质改善不够好。 ( 4 ) 膜分离技术 膜分离技术是利用隔膜的半透性而使溶剂与溶质分离的一种处理技术。膜分 离技术主要有一下特点：根据膜孔径大小不同，可选择性通过不同粒径的物质， 不改变物质的属性而使其得到纯化；膜分离技术能量转化效率高，不发生相变 化；分离和浓缩过程可在膜分离中同时进行；膜分离过程受温度影响小，不 会破坏热不稳定物质；膜分离技术操作简单，易于实现自动化控制，适应性强， 一般不用加入其他物质。膜分离技术主要应用于超滤、纳滤和反渗透技术中。 超滤用于去除污水中颗粒物和大分子物质。其机理为：膜表面孔径筛分作用， 膜孔对微粒的吸附作用，阻滞作用和阻塞作用，其中以筛分作用为主。超滤过程 产生的渗滤压较小，一般采用2 1 0 5 5 10 5 p a 的低压。纳滤膜是2 0 世纪8 0 年 代初，由美国科学家研究出来的。反渗透一般在简单预处理后进行，可截留摩尔 质量在几十克以上的分子。有些填埋场使用反渗透技术将渗滤液容积减少至 3 0 - - 2 0 ，将浓缩液回灌至填埋场。袁维芳等【l7 】曾利用醋酸纤维膜对广州市大 田山垃圾填埋场渗滤液进行了反渗透膜的实验研究，在平均水通量为3 0 4 2 l m 2 h ，最佳操作条件为3 5 m p a ，进水c o d c r = 4 7 0 0 m g l ，b o d s = 1 5 4 0 ，m g l ， n h 3 一n = 1 2 10 m g l 条件下，出水c o d c r 8 0 m g l ，n h 3 - n 1 0 m g l 。c h i a n e s e ， a n g e l 等人【1 8 】在垃圾渗滤液的实验中应用反渗透技术，发现渗透速度与c o d 。，的 阻力系数呈线性负相关，而阻力系数只与操作压力有关与c o d 。，浓度无关。当操 作压力为5 3 m p a 时，阻力系数为0 9 8 。实验结果显示重金属受c o d 。，浓度的影响 鸟粪石一生化- f e n t o n 法处理垃圾渗滤液 不明显。l i n d e k 等人【l9 】对德国、荷兰、瑞士的三种不同类型的渗滤液进行反渗 透处理，研究表明反渗透对c o d 。，以及n h 3 n 的去除效果在9 8 以上。在膜分离 技术中，一般将水的p h 值调到5 6 偏酸性，以延长膜的使用寿命。膜分离技术 由于其成本高昂，在实际工程应用中会尽量寻找其他替代方法达到排放要求，并 不能成为我们的首选工艺。 ( 5 ) 化学氧化法 化学氧化法是一种有效的处理废水的方法。通过化学反应氧化和还原污水中 的有机物和无机物，使其转化为无毒或者微毒的物质，或者转化为易于和水分离 的状态，而被彻底消除。 f e n t o n 氧化法，其机理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，利用产生的 氢氧自由基，氧化带有羟基和苯环等取代基的有机物，因此该方法能降解污水中 的难降解有机物，将其氧化成容易降解的小分子有机物，从而达到改善渗滤液水 质的目的。程洁红等 2 0 1 使用f e n t o n 混凝法对重庆市垃圾填埋场的渗滤液进行处 理，其c o d 。，从2 5 7 3 3 m g l 降至8 5 1 8 m g l 。 电解氧化是通过直接和间接氧化作用，使污水中的离子在电极发生反应，其 中阳极为氧化反应，阴极为还原反应，也可以和电极反应产物反应，转化为无害 的物质而被去除。 光催化氧化法中常用纳米t i 0 2 光催化氧化技术，该方法可以消除二次污染， 运行费用不高，对一些常规方法难以处理的废水有较好的处理效果。谭小萍 2 1 1 等对光催化法处理垃圾渗滤液的影响因素进行了研究，结果显示，减小t i 0 2 投 加量时需要加大光强才能维持一定的处理效果，最佳反应时间为1 5 - - - 2 5 h ，采用 波长为2 5 3 7 n m 的紫外线杀菌处理效果较好，价格低廉，一般c o d 。，去除率可达 到4 0 5 0 。 1 4 2 生物法 生物法作为处理垃圾渗滤液的一种主要方法，其按照微生物的呼吸类型分为 厌氧处理、好氧处理以及两者结合处理3 种方式。 1 4 2 1 厌氧生物处理 厌氧生物处理法具有能耗少、有机负荷高、对营养元素含量要求低、提高污 水可生化性、污泥产率低等特点，因此，该方法适于处理c o d 。，浓度高、可生化 性差、磷含量低的渗滤液。目前用于处理垃圾渗滤液的厌氧生物法有上流式厌氧 污泥床( u a s b ) 法、厌氧生物滤池、厌氧序批反应器( a s b r ) 法等。 ( 1 ) 上流式厌氧污泥床( u a s b ) 上流式厌氧污泥床反应器是是l e t t i n g a 等人 2 2 】于1 9 7 3 - 1 9 7 7 年间研制的。 u a s b 工艺能适应垃圾渗滤液中毒性较大有机物浓度较高的现象，其有机负荷能 工程硕士学位论文 够高达1 0 k g c o d 。r ( m j d ) 。 u a s b 反应器中充满高生物活性的厌氧污泥，其反应区高度一般为1 5 - - 4 m 。 反应区中的微生物以颗粒污泥、絮状污泥和游离污泥这三种形式存在。在u a s b 反应器中，反应区污泥一般沿高程呈两种状态分布。下部1 3 1 2 范围内，污泥 主要以颗粒污泥和絮状污泥形态存在，在此区域内污泥浓度一般为4 0 - 8 0 v s s l ， 被称为污泥床层。该区域是u a s b 反应器去除污水中有机物的主要场所，在此会 去除有机物为去除总量的7 0 - - 9 0 。污泥床层以上区域内污泥主要以较小的絮 状污泥和游离污泥形态存在，污泥离子间存在着较大的距离，此区域污泥浓度小 于污泥床层区域，平均约为5 - - 2 5v s s l ，被称为污泥悬浮层。污泥悬浮层可以 防止污泥流失，起到缓冲作用，污水在该区域处理效果不明显，一般只占去除总 量的1 0 - 3 0 。在悬浮物泥层和污泥床层之间还存在着一个污泥层分界面，在 该分界面区域污泥浓度发生突变，它的存在及高度与污水的出水、出气及其他性 质条件有关。 污泥粒子在u a s b 反应器中的分布从上到下依次为游离污泥、絮状污泥和颗 粒污泥，颗粒从小到大。造成污泥粒子这种分布状况的因素是，反应区气力和水 力分级作用和进水所提供的营养物质造成反应区生态环境的差异。 u a s b 反应器的装置的特点主要有：无需设置搅拌设备搅拌污泥；污水 自下向上流过反应器；反应器顶部设有三相分离器。其优点在于相比于其他厌 氧生物处理设备，处理能力大，性能稳定，构造简单，运行管理方便，处理效果 好。因此u a s b 反应器在处理高浓度有机废水方面得到广泛应用。 ( 2 ) 厌氧生物滤池 厌氧生物滤池是是厌氧生物处理的构筑物之一，是利用生物膜处理污水的厌 氧工艺之一。是利用厌氧微生物附着在载体表面形成厌氧生物膜来净化垃圾渗滤 液中的有机物的一种处理方法。 厌氧生物滤池根据其进水位置不同，分为降流式厌氧生物滤池和升流式厌氧 生物滤池两种。两种厌氧生物滤池的构造和好氧生物滤池类似，由滤料、池体、 布水设备和排水设备等组成。其不同在于厌氧生物滤池是一个封闭的系统，其主 体结构为滤料，选取不同类型的滤料对生物滤池的运行和处理效果有着很大的影 响。滤料一般要求比表面积大、结构坚固并且耐腐蚀，一般我们会选取表面较粗 糙的滤料，以便微生物能更好的附着在滤料上，滤料上也要存在一定的空隙以便 污水能均匀的通过，通过对厌氧生物滤池的时间研究表明，滤料形状及其安装方 式对厌氧生物滤池的处理效果有着很大的影响。 厌氧生物滤池工作原理是发挥厌氧微生物的作用，与哈哦氧生物滤池类似。 渗滤液中流入生物滤池，其中的有机物扩散到滤料表面的厌氧生物膜上，然后通 过微生物的降解作用得到净化。对产生的气体进行收集，净化后的渗滤液排至池 鸟粪石一生化一f e n t o n 法处理垃圾渗滤液 外。不同类型的厌氧生物滤池，其内水流方式也不相同。降流式厌氧生物滤池回 流比较大，混合比较完全。而升流式厌氧生物滤池其水流接近于平流。 ( 3 ) 厌氧序批式反应器( a s b r ) 法 厌氧序批式反应器( a s b r ) 是d a g u e 教授【2 3 】等人研究的一种高速厌氧反应 器。运行过程分为5 个周期：进水、反应、沉淀、排水、闲置。该处理方法的特 点主要有： 形成活性很高的厌氧颗粒污泥，使得其运行稳定而高效。厌氧颗粒污泥可 以起到延长固体停留时间的作用，因此拥有较高浓度的生物量，颗粒污泥还能提 高微生物的稳定性，从而提高厌氧微生物对有机物的降解速率，提高有机负荷， 减小反应器的容积。 ( 喜) a s b r 法对各种浓度的污水均有较好的处理效果，并且其运行方式灵活， 抗毒性强，因此适宜用于垃圾渗滤液的处理。 a s b r 对氨氮承受能力也很强，反应器甚至能承受高达4 0 0 0 m g l 氨氮浓度 的废水，这也使得能适应垃圾渗滤液的水质特征。 a s b r 设有沉淀阶段，所以不用设澄清设备，为泥水分离提供了理想的条 件，同时也减免了脱气的工序。无需出水循环和污泥回流程序，因为是间歇进水 也不会出现短流情况无需配水系统。因此其构造更简单，操作也更方便。 a s b r 能适应高浓度悬浮固体废水，反应器中微生物有着较强的截留能力， 这是生物滤池所不具备的。 ( f 1 ) a s b r 还能有效的杀灭废水中的病原菌，消除水中的臭气。 ( 要) a s b r 对营养物质的需求低，能够适应渗滤液磷含量低的特点。 根据a s b r 的这些特点，国内外有学者将a s b r 应用于垃圾渗滤液处理，并 进行了一定探索性的研究。 1 4 2 2 好氧生物处理 好氧生物处理是一种有效去除污水中有机物和氨氮的方法，好氧生物处理由 于其操作简单，生物活性高，处理效果好而被广泛应用于各类污水处理工艺中。 在处理垃圾渗滤液方面，常采用传统活性污泥法、序批式活性污泥法s b r 法、曝 气氧化塘、好氧生物膜法等方法。 ( 1 ) 传统活性污泥法 活性污泥法是一种应用十分广泛的好氧生物处理方法，在应用于垃圾渗滤液 的处理中会遇到氨氮浓度过高而影响活性污泥正常生长的现象。徐迪民【2 4 】等研究 了低氧一好氧两段活性污泥法处理垃圾渗滤液，其原理是将活性污泥分为两个阶 段。前一阶段是利用霉菌和一些细菌组成的混合菌种，维持微生物较高的浓度和 较低的溶解氧，进而能够较快的去除大量的有机物。在此阶段活性污泥抗毒性和 工程硕士学位论文 耐冲击负荷的能力较强，并且由于需氧量少，污泥浓度高，而减少了曝气时间提 高了窖负荷，相应降低了投资费用。后一阶段供氧充足，在此阶段原生动物占优 势，大量摄取前一阶段剩余的有机碎末和游离细菌等其他杂质。在水温1 6 - - 一2 3 5 ，c o d 。，浓度为5 3 3 7 - - 一7 8 0 8 m g l ，b o d s 浓度为2 2 9 9 4 9 0 4 4 m g l ，s s 为5 7 6 5 0 m g l 时，利用该方法处理垃圾渗滤液c o d 。，、b o d 5 和s s 的总去除率能分别 达到9 6 4 、9 9 6 和8 3 4 。这种利用微生物分阶段处理污水的方法效率高、投 资少、能耗低，因此适宜用于垃圾渗滤液的处理中。 曝气生物滤池和厌氧生物滤池类似，集固液分离和生物降解与一体，占地小， 管理方便。史一欣等【2 5 】采用曝气生物滤池对晚期垃圾渗滤液的短程脱氮进行研 究，经过硝化菌培养和微生物固定化后，通过控制溶解氧等条件使( i - b a f l ) 反 应器进行同步硝化反硝化作用，亚硝化速率达到硝化速率的2 1 5 倍，可去除9 0 左右的氨氮。短程硝化与全程脱氮相比，对于总氮的去除率更高，加入外加碳源 n a a c ，将c n 调到1 6 - - - , 2 2 时，总氮可去除6 0 以上。 ( 2 ) 序批式活性污泥法( s b r ) 序批式活性污泥法( s b r ) 法是集水质均匀化、曝气氧化、沉淀排水等处理 效果为一体的周期性循环式活性污泥法。与传统活性污泥法相比，该法具有工艺 简单，周期循环等特性，适应处理圾渗滤液的需要。一般来说s b r 工艺的组成部 分按时间顺序可以分为：进水、反应、沉淀、出水和排泥这五个程序。从污水的 进入开始到排泥结束为一个操作周期，这种操作可以通过微机程序控制周而复始 的运行，从而达到污水处理的目的。因此s b r 工艺最显著的特点是不需要设置二 沉池和污水，污泥回流系统；通过程序控制合理调节运行周期使运行稳定，达到 净化污水的目的。谢可镕【2 6 】等运用序批式活性污泥法( s b r ) 作为二级生物处理 对汕头油麻埠垃圾渗滤进行处理。处理结果表明s b r 法对垃圾渗滤液中c o d c r 和b o d 污染物去除效果较为明显。在4 1 2 h 曝气时间条件下，进水为2 0 0 0 0 2 5 0 0 0 m g lc o d c r 、1 0 0 0 0 - - 一1 5 0 0 0 m g lb o d 时，各污染物去除率分别达到8 5 9 5 、9 0 - 9 5 ，且处理稳定性很强，有效地降低了垃圾渗滤液治理工艺 中负荷问题，需注意的是该工艺处理后的出水仍需要进行二级处理。 ( 3 ) 曝气稳定塘 曝气稳定塘是经过人工强化的稳定塘，使用曝气装置进行充氧。相比于其他 处理工艺，曝气稳定塘有机负荷低，处理效果稳定，工艺简单，投资少，稳定塘 占地较大，降解速度慢，该工艺比较适合用于垃圾渗滤液的处理中。该工艺在加 拿大、美国及澳大利亚【2 7 】等国外该工艺运用较为成熟国家的小试、中试及生产规 模的研究都表明，曝气稳定塘对垃圾渗滤液处理效果较好，是一种较为有效的垃 圾渗滤液生物处理工艺。 ( 4 ) 好氧生物膜法 鸟粪石一生化一f e n t o n 法处理垃圾渗滤液 好氧生物膜法类似于厌氧生物膜法，是指微生物富集在生物填料表面形成薄 膜然后对污染物进行降解的生物处理法。6 0 年代以后，由于新型合成材料的大量 生产和环境保护对于水要求的进一步提高，生物膜法得到重视和发展。好氧生物 膜法构筑物有普通滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池，还有生物转盘、接触 氧化法( 即浸没滤池法) 等。根据位置与功能不同好氧生物膜的微生物群落分为生 物膜生物、生物膜面生物及滤池扫除生物。与上述垃圾渗滤液生物氧化处理工艺 法相比，生物膜法能抗水量，抗水质冲击负