（环境工程专业论文）缺氧bf好氧mbr工艺处理垃圾渗滤液的脱氮特性研究.pdfVIP

摘要 垃圾渗滤液是垃圾填埋过程中产生的二次污染物，未经严格处理就排放会严 重污染地表及地下水体和土壤，直接威胁着人类的身体健康。垃圾渗滤液中高浓 度的氨氮既是水体富营养化的主要污染物，也是垃圾渗滤液生物处理的限制性因 素，因此，翔何开发高效的垃圾渗滤液生物脱氮工艺是当蘸环保研究领域的热点。 本研究采用缺氧b f 与好氧m b r 组合工艺，以实际垃圾渗滤液为处理对象，在 连续进水条侔下，系统考察遴水c n 、进水稀释倍率和缺氡籽氧圈流眈对该工艺 的硝化反硝化以及c o d 降解特性的影响；同时对m b r 的膜污染特性以及膜清洗方 法进行了初步研究。 具体的研究结果归纳如下： ( 圭) 在处理适中氨氮浓度负荷的渗滤液时，c n 毖对硝化与反硝化反应的影 响很小，氨氮和总氮的平均去除率基本稳定在9 0 和6 5 ；在处理较高氨氮浓度负 荷的渗滤液时，通过外加碳源葡萄糖提高e 罔比使反磺纯能力增强，可有效地消 除亚硝氮的积累，氨氮和总氮平均去除率能稳定在6 9 7 8 和4 6 , - - 5 0 之间。 ( 2 ) 将渗滤液稀释比从2 0 倍降炎l 倍，使进永氨氮浓度负荷上升时，由 于氨氮浓度升高可使硝化反应速率增大，因此氨氮和总氮去除率出现上升；然而， 当稀释比继续降至5 倍，使进水氨氮浓度负荷进一步提嵩时，由于系统出水中的 亚硝氮积累明显，导致氨氮和总氮去除率下降，较高的氨氮浓度负荷条件下，硝 化麓更容易受到氨氮抑制。 ( 3 ) 将回流比从1 0 0 提高到2 0 0 ，增大好氧与缺氧单元间的混合强度时， 虽然可降低好氧出水的硝态氮，僵因更多的氨氮流入好氧单元并转化为硝态氮， 使出水总氮量基本保持一定，系统氨氮和总氮的去除率基本稳定在9 0 和7 0 左 右。 ( 4 ) 膜片表面沉积而形成致密的凝胶层是膜污染的主要原因。在化学清洗 方法中，采用单纯酸洗法对膜通量的恢复几乎没有效果，采用先碱洗后酸洗法对 膜污染去除比较有效，可使膜通量恢复到原来的8 5 左右。 关键词：垃圾渗滤液；缺氧b f ；好氧m b r ；硝化；反硝化：膜污染去除 a b s t r a c t l a n d f i l l l e a c h a t ed i s c h a r g e df r o ml a n d f i l lh a ss e v e r e l yc a u s e d s e c o n d a r y p o l l u t i o nt ot h es u r f a c ew a t e r ，g r o u n d w a t e ra n ds o i l ，w h i c h c a n d i r e c t l y t h r e a tt oh u m a nh e a l t h d u et ot h ea m m o n i aw i t hh i g h c o n c e n t r a t i o np r e s e n t e di nl a n d f i l ll e a c h a t e ，i ti sq u i t ed i f f i c u l tt o a c h ie v et h ed e s i r a b l er e m o v a le f f i c i e n c yo fa m m o n i aa n do r g a n i cc o m p o u n d s s u c c e s s f u l l yi nb i o l o g i c a ll e a c h a t et r e a t m e n tp r o c e s s e s t h e r e f o r e ，h o w t od e v e l o pa na l t e r n a t i v et e c h n i q u et oe f f e c t i v e l yi m p r o v et h eb i o l o g i c a l d e n i t r i f i c a t i o no fl e a c h a t et r e a t m e n te f f i c i e n c yt om e e tw i t ht h e w a s t e w a t e rd is c h a r g es t a n d e rh a sb e c o m eat a r g e ti ne n v i r o n m e n t a l p r o t e c ti o nw o r k 。 i nt h i sw o r k ，t h en i t r o g e nr e m o v a lb e h a v i o r si nl a n d f i l ll e a c h a t e t r e a t m e n tw e r ei n v e s t i g a t e da tv a r i o u so fc n ，d i l u t i o nr a t i o sa n dr e c y c l e r a t i o sb yu s i n ga na n o x i cb i o f i l t e ra n da e r o b i cm e m b r a n e b i o r e a c t o r p r o c e s s e s i na d d i t i o n ，t h ef o u l i n gb e h a v i o r sa n dc l e a n i n gm e t h o d so f m e m b r a n ew e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t sw e r es u m m a r iz e da sf o ll o w s ： ( 王) w h e nd i l u t i o nr a t i oo fl a n d f i l ll e a c h a t ew a ss e ta t1 0 ，t h e a c t i v i t i e so fb o t hd e n i t r i f i c a n ta n dn i t r i f y i n g b a c t e r i ai na n o x i c b i o - f il t e ra n da e r o b i cm b rw e r en o ta f f e c t e db yc n ，a n dt h ea v e r a g e r e m o v a le f f i c i e n c yo fn h 4 + - na n dt np o s s i b l yr e a c h e da ta b o u t9 0 a n d6 5 ， r e s p e c t i v e l y ：w h e nd i l u t i o nr a t i od r o p p e dt o5 ，t h ed e n i t r i f i c a t i o n a c t i v i t yc o u l db ee n h a n c e de f f e c t i v e l ya n dn i t r i t ea c c u m u l a t i o nc o u l db e e li m i n a t e db ya d d i n gt h ee x t e r n a lc a r b o no fg l u c o s et oi n c r e a s et h ec n ， a n dn h 4 + - na n dt ni nw h o l es y s t e mc o u l db em a i n t a i n e da tt h er a n g eo f6 9 7 8 a n d4 6 5 0 ，r e s p e c t i v e l y ( 2 ) w h e nd i l u t i o nr a t i od e c r e a s e df r o m2 0t ol o ，s i n c et h er e l a t i v e l y h i g hn h 4 l o a d i n gc o u l di n c r e a s en i t r a f i c a t i o nr e a c t i o nr a t e ，t h e r e m o v a le f f icie n c yo fn h 4 + _ na n dt nin c r e a s e d h o w e v e r ，w h e nd il u tio nr a tio d r o p p e dt o5 ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fn h 4 + 一na n dt nd e c r e a s e dd u et ot h e s i g n i f i c a n ta c c u m u l a t i o no fn i t r i t ei ne f f l u e n t t h i sf i n d i n gi n d i c a t e d t h a tn i t r i t eo x i d i z i n gb a c t e r i aa p p e a r e dt ob ei n h i b i t e dm o r ee a s i l yt h a n a m m o n i ao x i d i z i n gb a c t e r i aa tt h er e l a t i v e l yh i g h e rn h 4 + - nc o n c e n t r a t i o n l e v e li nt h ea e r o b i cv e s s e l ( 3 ) w h e nt h er e c y c l er a t i oo ft h ea e r o b i cv e s s e lt oa n o x i cc o l u m nw a s r a i s e df r o m1 0 0 t o2 0 0 ，t h ea v e r a g er e m o v a le f f i c i e n c yo fb o t hn h 4 + 一na n d t ni mw h o l es y s t e md i dn o tc h a n g e ，w h i c hc o u l dm a i n t a i na ta b o u t9 0 a n d 7 0 ，r e s p e c t i v e l y ( 4 ) t h ec o m p a c tg e l a t i n o u sl a y e rf o r m i n ga tt h es u r f a c eo fm e m b r a n e w a sm a i n l ya t t r i b u t a b l et om e m b r a n ef o u l i n go c c u r r e da tm e m b r a n em o d u l e d u r i n gt h eo p e r a t i o n w i t h i nt h ec h e m i c a lc l e a n i n gm e t h o d ，i tw a so b s e r v e d t h a tt h ea c i d i cc l e a n i n gc o u l dn o tw a s ho f ft h ef o u l i n g ，w h e r e a st h e i n i t i a l l ya l k a l i n ea n df o l l o w e da c i d i cc l e a n i n gc o u l dr e m o v et h ef o u l i n g m o r ee f f e c ti v e l y k e y w o r d s ：l a n d f i i il e a c h a t e ；a n o x i c b i o f i l t e r ；a e r o b i cm e m b r a n e b i o r e a c t o r ：n i t r i f i c a t i o n ；d e n i t r i f i c a t i o n ：m e m b r a n ef o u li n gr e m o v a l 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。 本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在文中以明 确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。 声明人( 签名) ：玛瓿久 伽彦年6 月加日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦f ? 大学有关保留、使用学位论文的规定拳厦f 了大 学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电 子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学 校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适 用本规定。 本学位论文属于 l 、保密() ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密( ( 请在以上相应括号内打“4 ) 作者签名： 夕马毛 久 日期：切2 年6 月加e t 导师签名：琶s 专日期：油眸月彤日 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 当前全球面临严重的水资源危机，而水体富营养化污染正日益加剧。造成 水体富营养化的主要成分为氨氮，水中的氨氮是指以游离氨和离子氨形式存在 的氮，它们一部分来自于农田排灌系统的非点源排放，另一部分来自于城市污 水和工业废水，其中有一类污水( 如养殖场废水、垃圾填理场渗滤液) 含有非常 高的氨氮浓度。氨氮污染的直接后果是导致水体富营养化，影响渔业生产，严 重影响人、畜饮用水安全，恶化了人类的生存环境u 3 。因此，水体中氨氮的污 染是世界性的问题，废水中氨氮的去除受到了广大环保工作者的高度重视。其 中城市垃圾卫生填埋场所产生的垃圾渗滤液中含有高浓度的氨氮，处理不当会 造成严重的二次污染。 随着国民经济的发展和生活水平的提高，每天源源不断大量产生的生活垃 圾，已日益成为一个污染环境、困扰人类的社会问题。据统计，目前我国人均 产生活垃圾约为3 0 0 k g y ，年增长率高达5 ，- - 8 ，虽然建有7 4 0 多座生活垃圾处 理场，但无害化处理率不足2 0 ，大量生活垃圾运到城郊裸露堆放，历年堆存 量高达4 0 多亿t ，侵占土地5 亿多平方米，有2 0 0 多个城市受生活垃圾的包围 的困扰心1 。固体废物产量与日俱增，固体废物造成的环境污染日益严重，控制 固体废物污染已成为我国亟待解决的重大环境问题之一。所以如何按照可持续 发展战略的基本要求，选用技术可靠、安全卫生、经济适用、环境达标的处理 技术，从根本上实现我国生活垃圾减量化、资源化、无害化的治理目标，真正 做到化害为利、变废为宝，是摆在我们面前的一项重要的社会发展战略任务。 目前国内外主要采用的生活垃圾处理方法常用的有填理、焚烧、堆肥、热 解和固体燃料化五种，但是以填理、焚烧和堆肥三种为最多。现行的垃圾处理 方法各有优缺点。填埋法因其技术成熟、处理费用低、管理和运行方便，成为 最常用的方法。所谓填理法是将垃圾填入己预备好的坑中盖上压实，使其发生 生物、物理、化学变化，分解有机物，达到减量化和无害化的目的口1 。填理是 大量消纳城市生活垃圾的有效方法，也是所有垃圾处理工艺剩余物的最终处理 方法。目前，我国对城市垃圾主要采用填埋处理，占了垃圾处理量的9 0 以上， 第一章绪论 填埋方式也从最初的简单填埋发展到目前的卫生填埋。 卫生填埋会大大减少因垃圾敝开堆放所带来的环境问题，但就对环境的影 响而言，卫生填埋也同样是一把“双刃剑，这其中最为人关注的是垃圾填埋过 程中所引发的新的渗滤液污染。垃圾填埋渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中 由生物和化学降解作用，雨水的淋浴、冲刷以及地表水和地下水的浸泡而过滤 出来的一种含有高浓度悬浮物和高浓度有机成分的污水h 1 。垃圾渗滤液属于高 浓度有机废水，尤其氨氮含量普遍较高，而且浓度变化范围很大。过高浓度的 氨氮将导致渗滤液中c n 比过低，渗滤液中营养比例失调，严重影响后续渗滤 液生化处理系统的正常运行。此外，高浓度氨氮对环境尤其填埋场周围的水体 造成严重污染。因此，研究垃圾渗滤液中氨氮脱除技术，对确保渗滤液后续生 化处理的稳定运行及保护环境具有重要的现实意义啼1 。 1 2 垃圾渗滤液处理综述 1 2 1 垃圾渗滤液的来源及危害 ( 1 ) 来源 垃圾渗滤液又称渗沥水或浸出液，是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、地下水的浸泡，通过萃取、水解及发酵而滤出 来的污水如1 。垃圾渗滤液的产生来自三个方面：一是大气降雨和径流；二是垃 圾中原有的水分；三是在垃圾填埋后由于微生物厌氧分解作用而产生的水，而 引起渗滤液污染负荷的原因主要是微生物的厌氧分解作用和降雨的淋溶作用。 垃圾渗滤液属于高浓度有机废水，其水质水量不稳定，污染物种类繁多( 有 机物近9 3 种) 且浓度极高，部分填埋场渗滤液的c o d 甚至可达1 0 0 0 0 0 m g l ， 氨氮浓度可达每升几千毫克以上口1 ；色度深、有恶臭；含有1 0 多种金属离子及 各种有毒物质，对环境危害非常大。未经处理的垃圾渗滤液流经地表或渗入地 下水后，将大量消耗地表水体中的氧，导致水体中的需氧生物的死亡，使水质 恶化，威胁饮用水和工业用水水源安全：地下水一旦被渗滤液污染，将在很长 一段时期内失去利用价值，如果有机污染物进入食物链将直接威胁到人类健康 阳1 。在我国以垃圾填埋为主体的垃圾处理场，渗滤液处理的好坏直接关系到其 2 第一章绪论 区域环境质量和周围居民的安定口3 。 ( 2 ) 危害 早期的垃圾渗滤液处理主要以去除液体中的含碳有机物和悬浮固体为主要 目标，而对氮元素的去除关注不够，随着时间的推移，人们发现这些渗滤液处 理设施已越来越难满足渗滤液碳氮比不断降低的特点，氮污染危害也逐渐引起 人们的密切关注，氮元素去除在垃圾渗滤液的处理过程中所占的比重越来越大。 垃圾渗滤液中的氨氮排入受纳水体后，对人类健康、水体乃至生态环境造 成巨大的危害，主要表现在以下几方面： 1 高浓度氨氮持续排入受纳水体中，引起水体的富营养化( e u t r o p h i c a t i o n ) 。 2 氨氮的硝化反应引起水体缺氧。氨氮的硝化反应要消耗大量的氧气，其理论 需氧量为4 6 m g m g ( 0 2 n h 4 ) ，大量氨氮排入受纳水体，会导致水体中溶解氧的 大量消耗，从而影响水体中其他水生生物的摄氧量，影响水生生态系统。 3 氨氮对人体和水生生物的危害。大量氨氮排入水体后，会有部分被氧化成亚 硝酸盐，同时被摄入体内的硝酸盐也会在胃酸和唾液的作用下还原成亚硝酸 盐，从而对人体造成危害。游离态氨氮是鱼类和其他水生动物的毒性物质， 白天由于大量藻类进行光合作用，消耗大量的c 魄，导致水体p h 值升高，伴随 着水体温度升高，影响到游离态氨氮和离子态氨氮的分配，导致水体生物的 氨中毒n 1 j 明。 随着填埋场使用年限的延长，氨氮的浓度增高，高浓度的游离氨降低了微生 物的活性，不仅增加渗滤液生物处理系统的负荷，严重抑制、破坏其氧化作用， 并且随着填埋时间的延长，渗滤液中的c o d 浓度呈下降趋势，一定时间后，会出 现c n 小于3 的情况，造成微生物营养比例的严重失调，影响生物处理的效果n 朝。 高强度氨氮对渗滤液环境中微生物活性的抑制作用，相比一般的污水，渗滤液的 自然和生物降解将因为高强度的氨氮环境而变得非常缓慢和困难。因此，垃圾渗 滤液中高浓度氨氮的有效处理一直是困扰垃圾填埋场的难题，氨氮去除费用几乎 占到渗滤液处理费用的一半以上。 氨氮的危害是巨大的，氨氮的污染问题越来越受到环保工作者的密切关注， 氨氮的去除在垃圾渗滤液的处理过程中所占的比重也越来越大。 3 第一章绪论 1 2 2 垃圾渗滤液的水质特点 对于一个填埋场来说，垃圾渗滤液的性质会随着填埋场的使用时间的变化 而变化，垃圾填埋渗滤液的产量与降水量、蒸发量、垃圾性质、地表径流、地 下渗入、地下层结构和下层排水设施等条件有关n 4 1 。 城市垃圾渗滤液污染物含量的典型指标见表卜l n 瓦1 6 3 。 表卜l 垃圾渗滤液的典型污染物组成及浓度变化( m g l ) t a b 1 1c o m p o s i t i o na n dc o n c e n t r a t i o no ft y p i c a lp o l l u t a n t si nl a n d f i l l le a c h a t e 资料来源：聂永丰：三废处理工程技术手册一固体废物卷，化学工业出版社，2 0 0 0 年。 蒋海涛，周恭明，高廷耀：城市垃圾填埋场渗滤液的水质特性，水污染防治，2 0 0 2 年。 垃圾渗滤液的水质特性可归纳为如下几个方面： ( 1 ) 水质复杂，水质水量变化大 垃圾成分对垃圾填埋场渗滤液的水质影响大。不同的地方，生活垃圾的组 成可能相差很大n 。表l 一2 为我国几大城市垃圾渗滤液的水质情况n 引。垃圾渗 滤液是高浓度有机废水，污染物种类繁多，其中有2 2 种被列入我国和美国e p a 环境优先控制污染物的黑名单。 4 第一章绪论 表1 - 2 我国部分城市垃圾渗滤液的水质( m g l ) t a b 1 2w a t e rq u a l i t yo fl a n d f i l ll e a c h a t ei ns o m ec i t i e so fc h i n a ( r a g l ) 资料来源：郑德风，赵永胜：垃圾渗滤液处理技术研究，长春地质学院学报，1 9 9 7 年。 由于填埋垃圾的性质、填埋场的土质、当地的气象和水文条件以及填埋场 场龄的不同，导致渗滤液的水质水量变化大，但也呈现一定的规律性，主要表 现为：渗滤液的产生量随季节的变化而变化，雨季明显大于旱季；污染物 组成及其浓度随季节性变化，平原地区填埋场干冷季节渗滤液的污染物组成和 浓度较低；污染物组分及其浓度与填埋年限有关陋1 ，一般填埋时间越长，渗 滤液的可生化性越差。金属离子的含量均随着填埋年限的增长而降低。而p h 值、 氨氮的质量浓度则随着填埋年限的增加而增加，具体见表卜3 n 训。 表1 - 3 渗滤液特征随填埋场搿年龄一的变化( r a g l ) t a b 1 - 3c h a r a c t e r so fl a n d f i l ll e a c h a t ei nd i f f e r e n tl a n d f i lla g e s ( m g l ) 资料来源：c h i ae s k ，e ta 1 ( s a n i t a r yl a n d f i l l l e a c h a t ea n dt h e i rt r e a t m e n t ，j e e ，1 9 7 6 年。 5 第一章绪论 ( 2 ) 浓度高变化大 垃圾填埋渗滤液的c o d 。、b o d 。、总氮、氨氮、碱度、硬度、重金属污染浓 度都很高，且变化范围大乜叫，垃圾渗滤液的这一特性是其它污水无法比拟的， 突出了处理和处理工艺选择的难度。如在新的垃圾填埋场里，挥发性酸的存在 可能会产生高的c o d 。，和b o d 。，c o d 。，最高可达8 0 0 0 0 m g l ，b o d j 最高可达3 5 0 0 0 m g l ，和城市污水相比，浓度相当高。b o d 。c o d 。：比值一般为0 5 o 7 ，表现出 良好的可生化性。一般而言，c o d 盯、b o d 。和b o d 。c o d 。，随填埋的时间增长而降低， 碱度含量则升高。 ( 3 ) 营养比例失调 垃圾渗滤液中氨氮浓度高，而磷元素缺乏，尤其是受渗滤液c a 2 + 浓度和总 碱度水平的影响，溶解性的磷酸盐浓度更低，渗滤液中高浓度的氨氮会降低脱 氢酶的活性，抑制生物的活性，而磷元素的不足也不利于微生物的生长，同时 渗滤液中高浓度的氨氮也使得生物脱氢反硝化过程中的碳源显得严重不足，渗 滤液中营养元素比例失调给渗滤液的处理带来了一定的困难业刿。 ( 4 ) 成分多样性 由于垃圾降解产生的c q 溶于垃圾渗滤液中使其呈微酸性，这种偏酸性的环 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发生溶解，因此渗 滤液中含有较高浓度的金属离子幽1 。垃圾渗滤液中含有十多种金属离子乜钔，其 中有1 0 种被列入e p a 曾颁布的优先污染物的黑名单 2 5 o 垃圾渗滤液中的有机物， 一般除了自然溶解有机物( d o m ) ，如挥发性脂肪酸( v f a s ) 和腐殖质等，还存 在外源性有机化学物x o c s ( x e n o b i o t i co r g a n i cc o m p o u n d s ) 这一类化合物， 特别是芳香类和卤化有机物( a r o m a t i ca n dh a l o g e n a t e dc o m p o u n d s ) ，如苯酚 和三氯乙烯等，个别垃圾渗滤液污染的地下水中还能检测到除草剂、农药等化 学物的存在髓刨。 ( 5 ) 生物的可降解性随填埋龄的增加而逐渐降低 垃圾渗滤液种含有大量的有机污染物，一般来说可以分为三种：低分子量 的脂肪酸类、腐殖质高分子的碳水化合物和中等分子量的灰黄霉酸类物质。 填埋初期，渗滤液种大约9 0 的可溶性有机碳是短链的可挥发性脂肪酸， 6 第一章绪论 其次是带有较多羟基的灰黄霉酸，随着填埋时间的延长，挥发性脂肪酸逐渐减 少，而灰黄霉酸类物质的比重则增加，这种有机物组分的变化，意味着b o d ； c o d c r 的下降，即渗滤液的可生化性的降低口利。 可见垃圾渗滤液是一种具有成分复杂，水质水量变化巨大，有机物和氨氮 浓度高，微生物营养元素比例失调等特点的重度污染废水，因此在选择垃圾渗 滤液生物处理工艺时，必须详细测定垃圾渗滤液的各种成分，分析其特点，以 便采取相应的对策。 1 2 3 垃圾渗滤液的处理方法综述 由于垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，不同的填埋场或同一 填埋场的不同时间段，渗滤液的水量水质都有不同的特点，其处理既有常规废 水处理技术的共性，又有其自身显著的特点。目前，渗滤液的处理有四种途径： ( 1 ) 直接排入城市污水处理厂合并处理；( 2 ) 预处理后汇入城市污水处理厂合并 处理；( 3 ) 向填埋场的循环喷洒回灌处理：( 4 ) 就地建筑污水处理系统进行处理。 主要处理方法有：回灌处理法、土地处理法、物化处理法和生物处理法啪1 。 1 2 3 1 回灌法 。回灌处理法是2 0 世纪7 0 年代由美国的p o h l a n d 最先提出的踟，英国目前 5 0 的填埋场采用了回灌技术。我国在2 0 世纪9 0 年代也开始对垃圾渗滤液回 灌的影响因素进行了研究啪1 。渗滤液回灌实质是把填埋场作为一个以垃圾为填 料的巨大生物滤床，通过自然蒸发，并经过垃圾层和埋土层的物理、化学、生 物等作用达到处理渗滤液的目的。回灌处理方式主要有填埋期间渗滤液直接回 灌至垃圾层、表面喷灌或浇灌至填理场表面、地表下回灌和内层回灌等。采用 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，且有利于降低垃圾中有机质的含量，使c o d 更为稳定口。 回灌法主要存在以下几个问题：( 1 ) 回灌会加速恶臭气体的挥发，周围大气 环境质量下降；( 2 ) 填埋气的产气速率加快，可能引发安全问题；( 3 ) 不完全消 除渗滤液，回灌的渗滤液量受填埋场特性的限制，有大量的渗滤液仍需外排； ( 4 ) 在降雨量大的地区或季节应慎用汹1 。 郭蕴苹幻试验模拟蒸发量与降水量日均值比为0 5 8 ，进水c o d 值为 7 第一章绪论 8 6 4 9 3 m g l ，经过2 7 0 天回灌运行后，出水c o d 值为4 6 0 7 m g l ，c o d 去除率为 9 4 7 。何厚波等人啪1 发现，对回灌渗滤液中有机物的去除效果随垃圾堆体高 度的增加而增加，但是进入垃圾堆体的有机负荷不能无限制地增加，否则会毁 坏渗滤液回灌系统。 1 2 3 2 土地处理法 渗滤液的土地处理主要是通过土壤颗粒的过滤、离子交换、吸附和沉淀等 作用去除渗滤液中的悬浮固体颗粒物和溶解成分。通过土壤的微生物作用使渗 滤液中的有机物和氮发生转化，通过蒸发作用减少渗滤液的发生量。渗滤液的 土地处理包括：慢速渗滤系统( s r ) 、快速渗滤系统( r i ) 、表面漫流( o f ) 、湿 地系统( w l ) 、地下渗滤土地处理系统( u g ) 以及人工土地渗滤处理系统( a r i ) 等多种土地处理系统。土地处理具有投资少，操作简单，运行费用低等优点， 但对土壤和地下水有长期污染作用，土壤的渗透能力也会随着时间的延长而逐 渐下降，渗滤液的处理效率也会随之降低，且易受气候条件和土地条件限制， 一般只应用于干旱地区和土地广阔的地区1 ，且该方法容易产生重金属和盐类 在土壤中积累的问题，对土壤和地下水造成污染，过量的盐类也会对植物的生 长产生影响。另外，土壤的渗透能力也会随着时间的延长而逐渐下降，对渗滤 液的处理效率也会随之降低阱1 。 陈玉成等人畸3 对重庆金刚碑垃圾填埋场渗滤液进行了土壤渗滤和芦苇湿地 两级模拟处理试验研究，原水c o d 为6 5 2 3 , - 一1 3 3 3m g l ，n h 4 + 一n 为1 8 6 2 - - 2 6 7 8 m g l ，色度为2 5 0 - - , 4 0 0 倍，s s 为4 4 - - 1 6 3m g l ，处理后c o d 和n h 4 + 一n 的去除 率均达到9 0 以上，出水水质达到国家一级排放标准。b u l ct 等人啪3 建造一个 4 5 0m 2 的人工湿地对渗滤液处理进行研究，平均水力负荷o 0 3i f ( m 2 d ) ，在 进水c o d 为1 2 6 4m g l ，b o d 。为6 0m g l ，n h 。+ - n 为8 8m g l 条件下，结果发现 c o d 去除率为6 8 ，b o d 。去除率为4 6 ，n h 4 + - n 去除率为8 1 。 1 2 3 3 物化处理法 物化处理法即通过一系列物理、化学反应去除垃圾渗滤液中的不可溶组分 和可吸附有机物，同时将垃圾渗滤液中的难生物降解有机物转化为易生物降解 的有机物并将其去除。渗滤液的物化处理法包括混凝沉淀、化学氧化、湿式氧 化、气提、蒸发、中和沉淀、活性炭吸附、膜分离法、光催化氧化法和电化学 第一章绪论 法等。它具有良好的适应水质、水量变化的特点，尤其适用于填埋年限较长的 垃圾填埋场排出的渗滤液口7 1 。此外，物化法还可以作为预处理技术对渗滤液进 行预处理，从而降低c o d 。，、b o d ；的浓度，除去大部分氨氮、重金属离子、s s 等污染物，提高b o d 。、c o d 。，比值以改善渗滤液的可生化性，尽量减少重金属离 子和氨氮对微生物活动的抑制作用汹1 ，但是物化法处理成本较高，不适于大量 的渗滤液的处理，通常作为渗滤液的预处理或深度处理工艺。 ( 1 ) 混凝沉淀法 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聚集形成絮 凝体，再加以分离的方法。混凝沉淀法可有效地去除浊度、色度和重金属离子， 对c o d 也有一定的去除效果。目前采用的混凝剂多为a l ：( s o , ) 。、f e s o 。、f e c l 。 以及聚铁、聚铝等，但无论采用何种混凝剂，c o d 的去除率一般在3 0 6 0 ， 很难有突破性提高。蒋建国等人呻1 用复合混凝剂( 9 0 p a c + 1 0 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 时，复合混凝剂投加量为4 0 0m g l 时， 对c o d 的去除率分别为3 8 6 和3 7 8 ；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 9 。 ( 2 ) 氧化法 氧化法包括臭氧氧化法、h 2 0 2 氧化法、光化学氧化法、辐射法、电解氧化法 和电催化氧化法等。德国奥古斯丁垃圾填埋场渗滤液1 采用撞击式臭氧反应器 工艺，渗滤液的c o d 为1 0 7 0m g l ，a o x ( 可吸附的有机卤化物) 为7 2 0ug l ，总 氮6 7 m g l ，在经过4 2 h 的反应后，c o d 的去除率为6 7 ，a o x 的去除率为6 2 。 张跃升等h 妇以活性炭作催化剂、h ：瓯作氧化剂处理垃圾渗滤液的试验结果表明： 在h ：o , c o d = 1 5 ，活性炭h o ：= o 6 ，p h = 2 的条件下反应1 8 0m i n ，c o d 及色 度的去除率分别为8 2 8 和8 5 5 。黄本生等人h 幻采用复合催化剂z n o t i o “， 光催化氧化用于垃圾渗滤液的深度处理，处理后的渗滤液能达到国家排放标准。 王敏等人h 如对渗滤液进行电解氧化实验结果表明：在p h 值为8 0 ，电极材料为 r u o ：一i r o ：- - t i o ：t i ，电流密度为l o u m ，电极间距为0 5 c m ，c 1 浓度为 1 0 0 0 0 m g l 条件下电解4 8 m i n ，c o d 去除率达8 2 6 。 ( 3 ) 吸附法 9 第一章绪论 吸附法，即利用吸附材料的巨大表面积和不规则的网孔结构，使垃圾渗滤 液中的污染物质吸附在其表面而被去除。在渗滤液处理中，吸附法主要用于脱 除水中难降解的有机物、金属离子和色度等。活性炭是垃圾渗滤液处理中最常 用的吸附材料，能有效地去除有机物和色度，但是活性炭价格较贵，而且再生 困难。d i a m a d o p o u l o se m 3 用粉末活性炭处理渗滤液原水和混凝处理出水( c o d 5 0 2 1 1 4 1 m g l ) ，在p h 值为7 ，吸附时间4h ，活性炭用量6 9 l 时，c o d 的 去除率可达7 3 。于瑞莲采用天然膨润土2 0g l 吸附去除垃圾渗滤液中5 0 以上的c o d 和色度。隋智慧等人h 司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。 ( 4 ) 氨吹脱法 垃圾渗滤液中高浓度的氨氮是生物处理的抑制因素，目前多采用氨吹脱来 脱氮。氨吹脱，先调节污水p h 值至碱性，然后以曝气的方式使游离氨从水中逸出， 以降低污水中的氨氮浓度。常见的曝气方式有吹脱塔和鼓风曝气等。国内采用 严格意义上的吹脱塔来处理垃圾渗滤液还未见报道。邹莲花和沈耀良等人采用 鼓风曝气池吹脱氨氮。邹莲花等人1 用石灰将渗滤液p h 值调到9 1 、吹脱5h ， 氨氮的去除率为6 7 8 。沈耀良h 7 3 在渗滤液p h 值为1 1 、温度为2 2 5 c ，气液 比为6 6 6 ，经5h 曝气吹脱，获得6 6 7 8 2 5 的氨氮去除率。 ( 5 ) 膜分离法 膜分离就是在动力( 一般是压力) 的作用下，利用特殊的薄膜对水中的成分 进行选择性的分离，其机理主要是膜的筛分作用。膜分离包括微滤、超滤、纳滤 和反渗透。微滤膜的孔径为0 0 5 , - - , 1 5um ，超滤膜的孔径为0 0 0 5 - - - 1 0um ，反渗 透膜的孔径为0 3 1 2d _ i i i ，纳滤膜的孔径在反渗透膜与超滤膜之间。西欧、北 欧、北美和澳洲地区正逐渐采用新型的膜分离技术处理垃圾渗滤液，其中反渗 透( r o ) 分离技术的应用最为广泛，并取得了很好的效果。h u r d 等人3 选用3 种 低压聚酰胺r 0 膜处理t r a i lr o a d 垃圾填埋场渗滤液，试验结果表明：透过液 的流量取决于操作压力大小及t o c 的浓度，当操作压力大于1 0 3 m p a 时，透过 液的流量为2 6 o l ( m h ) - , 5 4 o l ( m 2 h ) ，t o c 和c 1 的去除率大于9 6 ，n h 。一n 的去除率大于8 8 。 l o 第一章绪论 1 2 。3 4 生物处理法 当垃圾渗滤液的b o d 。c o d o 3 时，渗滤液的可生化性较好，可以采用生物 处理法，生物处理具有处理效果好、运行成本低等优点，是目前垃圾渗滤液处 理中采用最多的方法。常用的生物处理法有好氧生物法，厌氧生物法和厌氧一 好氧生物组合法。 ( 1 ) 好氧生物法 好氧法是利用微生物的耗氧反应来降解渗滤液中的有机物，实现对b o d 。、 c o d 和氨氮的有效降低，且还可以部分除去f e 、m n 等金属离子。目前好氧处理 法主要包括活性污泥法、曝气稳定塘、生物膜法、生物滤池和生物流化床等工 艺。好氧法对使用多年的填埋场产生的成分复杂，氨氮浓度很高，可生化性差 的渗滤液，需要结合其他的方法来使用，否则处理效果一般h 引。 活性污泥法。活性污泥法处理垃圾渗滤液效率高，而且费用较低，因而 应用比较广泛。例如美国宾州f a l lt o w n s h i p 污水处理厂，其垃圾渗滤液进水 c o d 为6 0 0 0 2 1 0 0 0 m g l ，b o d 为3 0 0 0 - 1 3 0 0 0 m g l ，氨氮为2 0 0 - - 一2 0 0 0 m g l ， 采用活性污泥法处理时曝气池污泥浓度( m l v s s ) 为6 0 0 0 - - 1 2 0 0 0 m g l ，是一般 活性污泥浓度的3 6 倍。在容积负荷为1 8 7 k g b o d ( m “d ) 时，f m 为0 1 5 - - - 0 3 1k gb o d ( k gm l s s d ) ，b o d 去除率为9 7 ；在容积负荷为0 3k gb o d ( m 3 d ) 时，f m 为0 0 3 - 0 0 5k gb o d ( k gm l s s d ) ，b o d 去除率为9 2 。这些数据 说明，只要适当提高活性污泥的浓度，使f m 为0 0 3 - - - , 0 3 1k gb o d ( k gm l s s d ) ( 不宜再高) ，活性污泥法是能够有效地处理垃圾渗滤液的唧1 。但是，活性污泥 法也存在对渗滤液水质变动冲击负荷的适应性较低和脱氮效果较差的问题，因 而一些活性污泥法的改良工艺( 如s b r 、a b 法等) 逐渐受到重视。近十几年来， 不断有专家学者进行实验研究，对传统活性污泥法进行一系列改进，如低氧一好 氧活性污泥法、s b r 法等，这些新方法具有维持较高运转负荷、耗时短等特点。 徐迪民等人璐订用低氧一好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液，试验证明：在 控制运行条件下，垃圾填埋场渗滤液通过低氧一好氧活性污泥法处理，效果卓 越，最终出水的平均c o d ”b o d 。、s s 分别从原来的6 4 6 6 m g l 、3 5 0 2 m g l 、2 3 9 6 m g l 相应降低到c o d 。， 3 0 0 m g l 、b o d 。 5 0 m g l ( 平均为1 3 3 m g l ) 、s s i o o m g l ( 平均 为2 7 8 m g l ) ，p h 值为6 5 - - - 7 5 ，且有较好的n 、p 去除率( p 为9 0 5 ，凯氏氮 第一章绪论 为6 7 5 ) 。杭州天子岭垃圾填埋场采用的就是这种方法。 曝气氧化塘。曝气氧化塘体积大，曝气时间长，适合处理水质、水量变 动大的垃圾渗滤液，虽然其有机负荷低，降解速度较慢，但若经过人工强化，也 可取得与活性污泥法相近的渗滤液处理效果，且由于其工程简单，在土地不贵 的地区，是最经济的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。1 9 8 2 年，英国投资6 0 0 0 英镑在b r y n d o s t e g 垃圾填埋场建立了一座1 0 0 0m 3 的曝气氧化塘出引，设2 台表 面曝气装置，最小水力停留时间为1 0d ，氧化塘出水经沉淀后流经3l ( i n 长的 管道排入城市下水道。在1 9 8 3 - - 1 9 8 6 年运行期间，垃圾渗滤液平均水质为： p h 为5 1 8 ，c o d 为5 5 1 8m g l ，b o d 为3 6 7 0m g l ，n h 。一n 为1 3 0m g l ，属于 “年轻 的垃圾渗滤液。经氧化塘处理后出水水质为：p h 为8 ，c o d 为1 5 3 m g l ， b o d 为1 8 1 4m g l ，n h 。- n 为9 1 4m g l ，c o d 、b o d 和n h 。一n 的平均去除率分别 高达9 7 2 ，9 9 5 和9 2 8 ；且当c o d 增至2 4 0 0 0m g l ，n h 。一n 为6 0 0 m g l 时， 处理效果仍然良好。此外，美国、加拿大、澳大利亚、德国的小试和中试试验 研究都表明，曝气氧化塘处理垃圾渗滤液能取得较好的效果，但其占地面积太 大，不适合在用地紧张的地区使用。 生物膜法。生物膜法由于膜上生物量大，生物相丰富，既有表层的好氧 微生物，又有内层的厌氧微生物，而且生物膜上能够生长世代较多的微生物， 如硝化菌之类，