（环境工程专业论文）垃圾渗滤液的高级氧化处理技术研究.pdf

摘要 垃圾渗滤液是非常难降解的有机废水，一般的生物处理出水很难达标排放。 本研究采用光助f e n t o n 、混凝沉淀光助f e n t o n 、臭氧活性炭、u v q 方法处理生 化处理后的垃圾渗滤液。主要探讨了不同处理技术的最佳工况和效能。 利用光助f e n t o n 降解垃圾填埋场渗滤液，c o d 去除率随p h 值的升高先升高 后下降，随f e s 0 4 投加量缓慢增加到一定程度后反而有所下降，随h 2 0 2 投加量 增加到一定程度后趋于平缓，随反应时间的延长缓慢增加。在实验确定的最佳工 况条件下，当进水c o d 为1 1 1 2 m g l ，色度为2 0 3 5 ，光助f e n t o n 技术可使出水 c o d 降到2 6 9 m g l ，色度降到6 5 2 。 利用混凝沉淀光助f e n t o n 联合处理经生化处理后的垃圾渗滤液。t o c 去除 率随混凝剂的投加量增加到一定程度后趋于平缓，随p h 、助凝剂投加量、搅拌 时间先升高后下降。在实验确定的最佳工况条件下，当进水c o d 为9 5 1 5 5 m g l ， t o c 为3 6 0 m g l 时，混凝沉淀光助f e n t o n 联合处理可使出水c o d 降到 19 2 17 m g l ，t o c 降到7 8 9 9m g l 。 对于活性炭一臭氧工艺，通过试验发现，当活性炭投加量增大时，相应的臭 氧投加量可以减少，不同p h 下活性炭的吸附去除量差别不大，而臭氧在p = 8 的碱性条件下去除效果好。对于臭氧一活性炭工艺，原水经1 0 m i n 臭氧处理后， 色度和c o d 去除率随活性炭投加量增加到一定程度后趋于稳定。当活性炭投加 量为3 0 9 l 时，色度由2 6 6 0 降到2 3 6 ，c o d 由1 0 7 7 5 5 m g l 降到2 0 4 0 8 m g l 。 利用u v o ，处理经生化处理后的垃圾渗滤液。u v 0 。对色度有很好的去除效果， 但其对c o d 的去除效果不是很好。可以认为，u v 0 。不适宜作为较高浓度垃圾渗 滤液的处理。 关键词：垃圾渗滤液光助f e n t o n 臭氧活性炭u v 0 。 a b s t r a c t l a n d f i l ll e a c h a t ei sak i n do fc o m p l e xo r g a n i cw a s t e w a t e ra n dt h eb i o l o g i c a l l y t r e a t e de f f l u e n th a r d l yr e a c ht h en a t i o n a ld i s c h a r g e ds t a n d a r d 1 1 1 ep h o t o f e n t o n c o a g u l a t i o np h o t o - f e n t o n ，o z o n e - a c t i v e dc a r b o na n du l t r a v i o l e t o z o n ew e r ec a r r i e d o u tt ot r e a tt h ee f f l u e n tw h i c hw a sd i s c h a r g e df r o mb i o l o g i c a lt r e a t m e n tp r o c e s s t h e o p t i m u mc o n d i t i o n sa n dr e s u l t sw e r ed i s c u s s e di nt h i sa r t i c l e i nt h ep h o t o f e n t o ne x p e r i m e n t s ，t h ec o dr e m o v a le f f i c i e n c yg o e su pt h e nf a l l s d o w nw h e np ha n df e s 0 4d o s a g ei n c r e a s e s i tg o e su pt oas t a b l en u m b e rw h e nh 2 0 2 d o s a g ei n c r e a s e sa n dg o e su pw i t l lr e a c t i o nt i m e u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s t h e e f f l u e n tc o da n dc h r o m aw e r e2 6 9 m g la n d6 5 2r e s p e c t i v e l yw h e nt h ei n f l u e n tc o d a n dc h r o m aw e r e 】11 2 m g la n d2 0 3 5 i nt h ec o a g u l a t i o np h o t o - f e n t o ne x p e r i m e n t s ，t h et o cr e m o v a le f f i c i e n c yg o e s u pt oas t a b l en u m b e rw h e nc o a g u l a n ti n c r e a s e s i tg o e su pt h e nf a l l sd o w nw h e np h ， c o a g u l a n ta i da n ds t i rt i m ei n c r e a s e u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s ，t h ee f f l u e n tc o d a n dt o cw e r e1 9 2 1 7 m g la n d7 8 9 9 m g lw h e nt h ei n f l u e n tc o da n dt o cw e r e 9 51 5 5 m g la n d3 6 0 m g lr e s p e c t i v e l y i nt h ea c t i v e dc a r b o n o z o n ee x p e r i m e n t s ，t h eo z o n ed e m a n dd e c r e a s e sw h e nt h e a c t i v e dc a r b o ni n c r e a s e s a n dt h ea c t i v e dc a r b o n sa d s o r p t i o nd o e s n tv a r ym u c h u n d e rv a r i o u sp hv a l u e ，b u tt h eo z o n er e m o v a le f f i c i e n c yi sh i g h e rw h e np h = 8 i nt h e o z o n e a c t i v e dc a r b o ne x p e r i m e n t s ，t h ec h r o m aa n dc o dr e m o v a le f f i c i e n c yg o e su p t oas t a b l en u m b e rw h e nt h ea c t i v e dc a r b o nd o s a g ei n c r e a s e sa f t e rl o m i n st r e a t m e n t b yo z o n e t h ee f f l u e n tc h r o m aa n dc o dw e r e2 3 6a n d2 0 4 0 8m g lr e s p e c t i v e l y w h e nt h ea c t i v e dc a r b o nd o s a g ew a s3 0 9 l t h eu v 0 3m e t h o di se f f i c i e n to nt h ec h r o m ar e m o v a l b u tn o to nt h ec o d r e m o v a l 1 3 v o z o n ei sn o ts u i t a b l et ot r e a tt h e 】a n d f i l l 】e a c h a t et os o m ee x t e n t k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ，p h o t o f e n t o n ，o z o n ea c t i v ec a r b o n ，u v o z o n e 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和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘茎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了谢意。 学位论文作者签名：多鳊拨 签字日期：西年f 月严曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤壅盘茎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤叠盘茎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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：冤铺羟、导师签名 签字日期：细1 年1 月1 中日 签字日期： 年1 月h 日 ，一 r 天津大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 垃圾填埋场渗滤液的产生及水质特点 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通过厌 氧及兼氧微生物的降解作用，转化为二氧化碳、甲烷等气态物质。如下所示： 有机物+ 0 2 一h 2 0 + c 0 2 + n h 3 + n 0 3 一+ s 0 4 2 - + p 0 4 + ( 1 1 ) 有机物一h 2 0 + c 0 2 + n h 3 + c h 4 + h 2 s + 低分子有机物 ( 1 2 ) 垃圾渗滤液是指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滤出的污水。其来源可来自降水、地表径流水、地下水入侵、 灌溉水、垃圾分解、液体废弃物混和处理等六个方面。其中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。 1 1 2 垃圾渗滤液的水质特点 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。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人垃圾渗滤液中，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较高；且垃圾降解产生的c 0 2 溶于垃圾渗滤液 中使其呈现微酸性，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，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 和表1 2 。 天津大学硕士学位论文第一章绪论 表1 - 1 国外城市垃圾渗滤液的典型水质( m g l ) 项目浓度( m 乩)项目浓度( m a l ) 1 、一般特性 p b0 0 0 2 1 2 3 1 3 h5 _ 2 - 8 - 2n io 0 1 6 1 c a c o t3 7 1 4 0 0 0 z no 0 1 1 3 0 s s1 0 0 7 0 03 、非金属 t s 5 0 0 1 5 8 0 0 n h l n1 1 7 0 0 2 、金属硝态氮 o 1 1 0 c d0 0 0 0 5 0 0 0 7t p o 6 7 5 a s0 0 0 6 0 24 、有机物 b a0 1 o 3t o c1 9 5 2 3 0 0 0 c a 2 9 4 3 0 0 b o d 1 】一3 8 0 0 0 c r0 0 0 2 1 oc o d2 0 7 0 0 0 0 c oo 0 1 1 8有机氮 3 7 7 0 c uo 0 1 0 3凯氏氮4 7 6 2 f eo 3 2 0 5 0 表1 。2 我国典型城市垃圾渗滤液水质 泳上海杭州广州深圳台湾某市 c o d c , m g 1 15 0 0 8 0 0 0l0 0 0 5 0 0 0 14 0 0 5 0 0 0 5 0 0 0 0 8 0 0 0 04 0 0 0 3 7 0 0 0 b o d s m 鲫 2 0 0 4 0 04 0 0 2 5 0 04 0 0 2 0 0 02 0 0 0 0 3 5 0 0 06 0 0 2 8 0 0 0 t n m g 1 1 0 0 7 0 08 0 8 0 01 5 0 9 0 04 0 0 2 6 0 02 0 0 2 0 0 0 s s m 鲫 3 0 5 0 06 0 6 5 02 0 0 6 0 02 0 0 0 7 0 0 05 0 0 2 0 0 0 n h 3 - n m g 1 6 0 4 5 05 0 5 0 01 6 0 5 0 05 0 0 2 4 0 01 0 0 1 0 0 0 p h5 6 56 6 56 5 7 86 2 6 65 6 7 5 由上表可知，垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度废水，含有大量有机物、 植物性营养物( 含氮为主) 、无机离子以及重金属离子等物质。一般来说，垃圾 渗滤液的一般具有以下特点： ( 1 ) 水质复杂，水质变化大、危害大。张兰英等人 2 1 采用g c 。m s d s 联用技术鉴定 出垃圾渗滤液中有9 3 种有机化合物，其中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。这9 3 种有机化合物中，其中多环芳烃2 4 种，烷、烯烃1 5 种， 羧酸及脂1 3 种，卤代物9 种，杂环化合物8 种，醇、酚8 种，胺及酰胺7 9 e ，单环芳 烃5 种，醛、酮2 种，其它物质2 种。通常分为3 类：低相对分子量的脂肪酸；中等 相对分子量的灰黄酸类物质；高分子物质( 如碳水化合物、腐殖质等) 。 ( 2 ) 渗滤液中含有十多种重金属。一般渗滤液中的重金属含量很低，不会超过排 天津大学硕士学位论文第一章绪论 放标准。但当工业垃圾与生活垃圾混合填埋时，重金属溶出量增加，含量有可能 超标。 ( 3 ) b o d 和c o d 浓度高。b o d 一般在垃圾填埋后的0 5 2 5 年问浓度逐步达到高峰， 此时b o d 5 多以溶解性为主，此后b o d 5 的浓度开始下降，至6 1 5 年填埋场完全稳 定时为止，此时b o d 5 的浓度保持在某一值域范围内，波动很小。c o d 的情况同 b o d 5 相似，但随着填埋时间的推移，c o d 值降低较b o d 5 值慢许多。 ( 4 ) b o d c o d 变化大。在填埋初期，b o d c o d 可达0 5 以上，随着填埋时间的延 长，该值连续下降。当填埋稳定后，该值最终在一个小的范围内波动很小。 ( 5 ) 氨氮含量随填埋时间逐渐增高。 ( 6 ) 磷含量很低，特别是溶解性磷酸盐质量浓度很低。 ( 7 ) 色度深。呈淡茶色或暗褐色。 f 8 ) 溶解性固体总量随填埋时间的变化大。填埋初期渗滤液溶解性固体总量高且 含有相当高的钠、钙、氯化物、硫酸盐等，一般在0 5 2 5 年后达到高峰值，以后 随填埋时间增加，无机物浓度逐渐下降。 同一填埋场的渗滤液性质也随着垃圾场的使用时间而变化，这种变化反映了 固体垃圾的稳定过程，并可以用五个阶段来概括口】。 ( 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。 f 2 1 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 0 4 卜，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 ) 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c o d 。极高，b o d 5 c o d 。，为0 4 0 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 这期间有机物被甲烷菌分解转化为c i - 1 4 、c 0 2 ，同时产氢产乙酸菌的存在，也 会产生一些氢气。c 0 2 溶解于水形成h c 0 3 。、c 0 3 斗、h 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6 8 ，同时也给甲烷菌提供 天津大学硕士学位论文第一章绪论 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 。，、b o d 5 浓度会急 剧降低，b o d 5 c o d 。也降为0 1 0 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已大量减少，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，腐殖质的分子大小逐渐增大，腐殖化的 程度也随之增加，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，使渗滤液中高分子有机物含量增加。 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p h 值较低，c o d 。和b o d 5 浓度高，c o d 。， 最高可达8 0 0 0 0 m g l ，t 3 0 d 5 最高可达3 5 0 0 0 m g l ，b o d s c o d 。比值一般为o 5 0 7 ，可生化性良好。v f a 、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。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 。，较低，b o d 5 c o d 。也明显降低，v f a 较低，氨氮浓度 较高，p h 值升高，金属离子浓度有所降低。c h i a n 4 】和s c o t t l 5 】等对渗滤液中主要 污染物指标随填埋场“年龄”而变化的规律进行了研究，得出了相同的结论。 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 垃圾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 ) 中 的要求。具体见表1 3 。 表1 - 3 垃圾渗滤液的排放标准 c o d ( m e l )b o d ( m g l )n h 3 - n ( m g l )s s ( m g l ) 三级1 0 0 06 0 04 0 0 二级 3 0 01 5 02 52 0 0 一级 1 0 03 01 57 0 注：三级标准是排市政管网的标准，二级和级分别是排地表水的标准。 由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 天津大学硕士学位论文第一章绪论 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 。，、b o d 5 浓度会急 剧降低，b o d 5 c o d 。，也降为0 1 0 o l 左右，渗滤液的可生化性变差，此时渗滤 液为后期渗滤液。 r 5 1 成熟期 此时垃圾渗滤液中可利用的有机成分已大量减少，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，腐殖质的分子大小逐渐增大，腐殖化的 程度也随之增加，这些腐殖质有可能留在垃圾中，也呵能进入渗滤液。这两个作 用的综合结果，使渗滤液中高分子有机物含量增加。 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p h 值较低，c o d 。，和b o d 5 浓度高，c o d 。， 虽高可达8 0 0 0 0 m g l l ，b o d 5 最高可达3 5 0 0 0 r n g l b o d s c o d 。，比值一般为05 4 0 7 ，可生化性良好。v f a 、金属含量较高，例如铁的浓度高达2 0 5 0 m e , l ，铅的 浓度可高达1 23 m g ，l ，锌的浓度口 高达1 3 0 m g l ，钙的浓度可高达4 3 0 0 r n g l ， 并且营养元素比例失调。另一类是“老”的垃圾填埋场( 五年阻上) 的渗滤液， 其特点是b o d 5 、c o d 。较低，b o d 5 c o d 。，也明显降低，v f a 较低，氨氮浓度 较高，p i 值升高，金属离子浓度有所降低。c h i a n 4 1 和s c o t t m 等对渗滤液中主要 污染物指标随填埋场“年龄”而变化的规律进行了研究，得出了相同的结论。 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 垃圾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 91 9 9 7 ) 中 的要求。具体见表1 3 。 表1 - 3 垃圾渗滤液的排放标准 c o d ( m g 1 )b o d 酣。)n h 3 - n ( m g l )s s ( m g l ) 三级 1 0 0 06 0 04 0 0 二级 3 0 01 5 02 52 0 0 一级 1 0 03 0157 0 注：三级标准是排市政管网的标准二级和级分别是排地表水的标准。 由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 污水综合排放标雅的确关规定执行。若需要卅水回用，可按照城市污 1 9 9 6 污水综合排放标准的有关规定执行。若需要出水叫用，可按照城市污 天津大学硕士学位论文 第一章绪论 水再生利用城市杂用水水质( g b t1 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 垃圾渗滤液处理技术 作为一种高浓度有机废水，渗滤液的处理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。但由于渗滤液的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。主要处理工艺有生物处 理法、物化法、土地法以及上述方法的综合。 1 2 1 垃圾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。垃圾渗滤液中的c o d 。，、b o d 5 都很高，并且含有很多难降解有机物， 与城市污水合并处理时，可将其稀释而并不会造成对城市污水处理系统的正常运 转的影响。据加拿大科研机构分析【6 】，当渗滤液c o d 。，= 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。 合并处理可节省单独建设渗滤液处理系统的高额费用，但这并非是普通适应 的方法。一方面，由于垃圾填埋场往往远离城市污水处理厂，渗滤液的输送将造 成较大的经济负担；另一方面，由于渗滤液所特有的水质及其变化特点，在采用 此方案时，如不加控制，易造成对城市污水处理厂的冲击负荷，影响甚至破坏城 市污水处理厂的正常运行m 。 1 2 - 2 土地处理 用土地法处理渗滤液的主要形式是渗滤液回灌和土壤植物处理系统等。 渗滤液回灌就是将渗滤液收集后返回到填埋场的顶部，利用垃圾层和覆盖土 壤层的净化作用来处理渗滤液，这样可以加速有机废物的稳定化过程，提高垃圾 的溶解速度，同时不影响c o d 浓度的稳定。首先，渗滤液的回灌处理可提高垃 圾的湿度，增强垃圾中微生物的活性，加速产甲烷的速率和有机物的分解，从而 加速垃圾填埋场的稳定；其次，渗滤液回灌依靠表面蒸发和生物降解可降低渗滤 液的污染浓度，减少渗滤液的产量，对水质水量起稳定化作用，减少了处理设施 的冲击负荷。渗滤液回灌可以在填埋场的早期得到应用，这时渗滤液的水量比较 天津大学硕士学位论文第一章绪论 少。北英格兰的s e a m e rg a l l 垃圾填埋场 8 】，有一部分采用渗滤液回灌，2 0 个月 后回灌区渗滤液的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9 1 ，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。但是，渗滤液循环并不能取代渗滤液的处理，这是由于过剩的渗滤 液还要进行处理。 土壤植物处理系统( s - p 系统) 不仅利用土壤或陈垃圾的物化及生化作用， 而且还利用了植物根系对微生物的强化和植物修复技术。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和溶解成分：通过土壤中 的微生物作用使渗滤液中的有机物和氮发生转化。x j a s ab u l c 等“”建造一个 4 5 0 m 2 的人工湿地，对垃圾渗滤液处理进行了研究，结果发现，c o d 。，去除率为 6 8 ，b o d 5 去除率为4 6 ，f e 去除率为8 0 。1 9 8 5 1 9 8 6 年在瑞典建立了大规 模现场s - p 系统进行试验，该系统占用了总面积为2 2 公顷的填埋场中的4 公顷， 其中1 2 公顷种植了柳树，另外2 8 公顷种植了各种草本植物。试验区域为填埋 场边缘的3 个坡地，种植3 00 0 0 棵柳树。在试验的最初3 年中，灌入试验区域 的渗滤液共计32 9 0i r l l l ，测得年平均的蒸发量为3 4 0 m m ，为降水量的4 6 ，而 在试验前相应区域的年平均蒸发量为1 4 0m m ，为年降水量的1 9 ，蒸发量增加 了二到三倍。该系统不光有减量的功能，还能够降低渗滤液的浓度，例如氮的浓 度平均下降了6 0 ，从6 9 3 m m o l l 下降到了2 9 6 m m o l l ，可以肯定随着 柳树的生长和根系的发展，处理效果还可能进一步地提高。 人工湿地处理技术由于具有建设和运行成本低、设备简单、易于维护等优点， 用该技术处理渗滤液在近几年得到了一定应用。t j a s a b u l c 等人在a d r i a t i c 海滨 建造了一座中试c w ( c o n s t r u c t e dw e t l a n d ) 0 1 0 3 处理d r a g o n j a 一处公共填埋 场的渗滤液，该人工湿地系统包括l 座容积1 0m 3 的均化池，2 座互联的潜流床， 总面积4 5 01 1 1 2 。在水力负荷为2 4 5c m 3 ( e m 2 d ) ，进水c o d1 2 6 4m g l ，b o d 6 0m g l ，n h 3 - n8 8m g l 的条件下，从1 9 9 2 1 9 9 6 年连续监测，上述几种污染 物的平均去除率分别为6 8 、4 6 、8 1 。这表明人工湿地对处理b o d ，c o d 1 0 0 0 0 m 。g l 的渗滤液川，当负荷为3 “1 9 7k g c o d ( m 3 0 d ) ，温度为3 0 。c ，c o d 和b o d 5 的 去除率分别为8 2 和8 5 ，它们的负荷比厌氧滤池要大的多。k e n n e d y 等【2 2 j 使 用间歇和连续上流式厌氧污泥床( u a s b ) 处理垃圾渗滤液，使反应器有机负荷 率在0 6 1 9 7 9 ( l d ) 的条件下操作，间歇上流式厌氧污泥床去除c o d 的效率在 7 1 9 2 之间，对于连续上流式厌氧污泥床反应器，c o d 去除效率保持在7 7 9 1 范围内。 t i m u r 等1 2 3 】利用厌氧s b r 反应器( a s b r ) 将原液中8 3 的c o d 转化成甲烷 气体。同时，t i m u r l 2 4 1 l g 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不调节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【2 5 】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 5 c o d 为0 2 0 6 6 5 ，经过反应器处理后，出水的b o d 5 c o d 为o 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。 实践证明厌氧处理对高质量浓度( p ( b o d 5 ) 2 0 0 0 m g l ) 有机废水的处理是 有效的，但单独采用厌氧生物处理渗滤液的情况很少见。 天津大学硕士学位论文第一章绪论 1 2 3 3 厌氧一好氧联合处理 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 c ，和 b o d ，还可较好的去除氮和磷等。北京市政设计院1 9 8 8 年进行了这方面的研究， 得出的结论是建议采用厌氧好氧组合法处理工艺【2 6 】。此时，c o d e r 和b o d 5 去 除率分别为8 6 8 和9 7 2 。 b o r z a c e 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 ， 1 8 5 0 0 m g l ，b o d 51 0 5 0 0 m g l ，n h 3 - n1 5 0 0 m g l ) ，经过厌氧阶段( u a s b ) 处理后， c o d c ，降至4 0 0 0m g l 以下，再经过好氧阶段( r b c ) 处理，出水c o d c 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。李征【2 7 j 用 u a s b m b a c 工艺，当进水c o d c ，为1 4 9 1 2 9 6 5 m g l 时，该组合工艺对c o d c ，、 b o d ；、n h 3 - n 的平均去除率分别达到7 3 、9 8 3 和6 1 7 。王宝贞【2 8 j 等人采 用a ( 缺氧活性污泥) b ( a o 淹没式生物膜) 复合工艺处理苏卅七子山填埋场的 渗滤液，c o d c ，n h 3 - n 和t n 去除率分别为9 4 t 2 、9 5 1 和7 3 9 ，使得其出 水c o d 浓度可在1 0 0 0m g l 以下。福卅、中山和武汉分别采用了u a s b 结合氧化 沟活性污泥法、生物稳定塘处理工艺。 罗宇【2 9 j 利用m b r 工艺处理垃圾填埋场的渗滤液，n h 4 - n 主要靠生化去除， 这是系统的核心，c o d 靠生化反应和超滤膜截留。但在反应中发现重金属离子 会在反硝化反应器中富集，对生化反应造成一定的影响，从而降低了处理的效果， 需要在m b r 运行中采用适当的方法( 如超滤出水回流到反硝化反应器) 来减低 重金属离子的影响，经过改进后，n h 4 一n 达到9 8 以上，c o d 由3 2 0 0 m g l 降 到1 0 0 m g l 左右，若要达到国家一级排放标准，可以采用纳滤膜。 1 2 3 4 生物处理工艺的缺点 虽然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，一个共同的特点就是c o d 。，浓度仍较高，很少 有出水c o d 。，浓度低于1 0 0 0 m g l ，不宜直接排放到河流或湖泊中，一般需要进行 后续的处理。另外，生物处理受温度影响较大，特别是冬季低温少雨时，处理效 率迅速降低。生化处理出水中c o d 值仍偏高，难以达标，出水成棕褐色。因此需 要进一步研究易于管理运行，同时达到处理要求的新型组合工艺。 1 2 4 物理化学方法处理 由于垃圾渗滤液常含有较高浓度的c o d e r 、b o d 、n h 4 n 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 天津大学硕士学位论文第一章绪论 氮通过物化方法除去以达到排放标准。由于物化法处理成本较高，一般不宣用于 大量的渗滤液的处理。常用的物化方法有吸附法、絮凝沉淀法、氧化还原法和膜 分离等。 1 2 4 1 混凝沉淀 由于垃圾渗滤液中存在大量的胶体微粒，它们悬浮在水中，散射自然光，造 成水体混浊；还含有一些溶解在水中的有机或无机化合物，它们吸收自然光，造 成水体呈一定颜色。因此，用混凝法对其进行处理是行之有效的。 文献报道【3 0 】，经厌氧一好氧生物处理后的渗滤液进行絮凝沉淀时( 利用铁盐 或铝盐作絮凝剂) ，c o d c r 的去除率可达到5 0 ，反应过程中最佳的p h 值对于 铁盐和铝盐分别为4 5 4 8 和5 0 5 5 ，最小的加药量在2 5 0 5 0 0 9 m 3 之间【3 l 】。 尚爱安等p 2 j 研究了混凝在预处理与后处理渗滤波中的作用。结果表明，混凝 预处理可有效去除难生物降解有机污染物( 以e 2 6 0 表示，e 2 6 0 是表示水中有机物浓 度的一个综合性指标，尤其是可以表征含苯环有机化合物的浓度高低，用7 5 2 型 紫外光栅分光光度计测定) 和对微生物增殖有抑制作用的有毒、有害物质，降低 了生化处理的负荷，提高了可生化性，确保了生化处理系统的运行高效稳定。而 在混凝后处理中，生化出水再经后混凝处理，其出水c o d 可达g b1 6 8 8 9 1 9 9 7 的 二级排放标准。 清华大学的赵宗升【3 3 j 将生化处理后的垃圾渗滤液出水用聚铁进行混凝沉淀， p h 为5 ，投药量为6 m l l ，渗滤液的c o d 从5 9 7 m g l 降至8 0 m g l 以下。熊忠采用混 凝预处理垃圾渗滤液，当p h 为5 ，p a c 投j j h 3 0 0 m g l ，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 $ t j 5 0 3 3 4 o 可见，用混凝法进行渗滤液 的预处理，c o d 去除率约为3 0 4 0 ，很难再有突破性的提高。 在n h 4 - n 的去除方面，潘终胜等 3 5 】利用沉淀药剂m g o 和h 3 p 0 4 使渗滤液中的 n h 3 一n 生成m g n i - h p 0 4 6 h 2 0 沉淀，在p h = 9 5 ，n h 4 + ：m g ”：p 0 4 = 1 ：1 2 ：1 的条件下，可去除7 6 2 的n h 3 - n ，为后续生物处理创造了条件，同时还去除了 4 0 的c o d ，降低了后续生物处理的有机负荷。为渗滤液高浓度氨氮的去除提出 了一条途径。 1 2 4 2 活性炭吸附法 活性炭吸附工艺适用于处理填埋时间长的或经过生物预处理后的渗滤液，它 能去除中等分子量的难降解的有机物质、金属离子和色度等。2 0 世纪7 0 年代在 欧洲的实验室研究表明，c o d c r 的去除率为5 0 一6 0 ，若用石灰石作预处理， 去除率可高达8 0 ，但活性炭系统运行了1 4 0 个周期后去除效率将明显下降【3 6 1 。 j f e t t i n g 等【”j 对活性炭吸附预处理渗滤液作了研究。p i r b a z a r i m 等【3 8 用生 物活性颗粒炭，即在活性炭上驯化培养生物膜用以降解有机物。试验表明，生物 天津大学硕士学位论文第一章绪论 活性炭吸附处理渗滤液或者高浓度的有机废水具有很大的潜力，而且t o c 的去 除和生物浓度及生物的增长曲线有密切的关系。y i n g w c 等人【”】将粉末活性炭 投入间歇式活性污泥反应器中，由于降解和吸附的同时进行，出水水质明显比两 者的单独作用要好，费用比传统的颗粒活性炭的费用低。s a m u a lh o 的垃圾渗滤 液活性炭吸附试验显示，渗滤液的c o d 去除为5 5 ，色度基本上可以完全去除。 在生产性试验中，由于渗滤液水质水量多变等原因，出现了去除效率下降和 活性炭被大量污染的现象。活性炭的投加量与去除的c o d c r 量存在线性关系， 当活性炭的投加量为8 0 0 1 2 0 0g m 3 时，每克活性炭吸附3 o 一3 2 m gc o d c r 。活 性炭吸附工艺的主要问题是高额的费用。尽管如此，首先进行生物预处理，再将 该工艺与絮凝沉淀工艺相结合时、能保证出水较低水平的c o d c r 和a o x 。活性 炭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 h 值等因素的影响，同时其价格 较高、缺乏一种简单有效的活性炭再生方法。 1 2 4 3 氧化还原法 常用的化学氧化剂有氯气、双氧水、二氧化氯和臭氧等。 f e n t o n 试剂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 性对废水中的有机物进行氧化处理和试剂中的铁离子进行混凝沉淀。武汉大学张 辉等人【4 0 】利用f e n t o n 试剂对老化的垃圾填埋厂的渗滤液进行处理，当药剂投加 量大约为0 1 m o l l 时，其c o d 的去除可达6 7 5 以上。哈尔滨工业大学的王鹏 4 1 1 等采用f e n t o n 试剂处理渗滤液中的难降解有机物时，投加2 0 0 m g l h 2 0 2 和 3 0 0 m g l f e 2 + ，能去除废水中的7 0 有机物，并且f e n t o n 试剂对色度有很好的去 除效果。 针对垃圾渗滤液的难去除性，世界上许多国家开始采用高效的物化方法直接 对其进行处理，从而直接达到出水标准。 哈尔滨建筑大学的王林等人f 4 2 】利用深度氧化处理技术( a o t s ) 处理垃圾渗 滤液，分别利用光催化氧化、臭氧固定床催化氧化及复合式紫外催化氧化等都可 以达到对垃圾渗滤液良好的去除效果。 目前，在光化学氧化法处理废水的研究中大多采用人工电光源，无疑会增加 运行费用，从而限制了该法在实际废水处理中的大规模推广应用。太阳光是清洁、 价廉、易得的能源，若用太阳光代替人工电光源，可节省能源、降低废水处理成 本。将太阳光应用于废水光化学氧化过程的研究，已开始受到国内外学者的重视， 国外已有利用太阳光催化处理废水的工程应用。这将是以后得发展方向之一。 电解氧化法是利用阳极的直接氧化作用和溶液中的间接氧化作用。阳极直接 天津大学硕士学位论文第一章绪论 氧化是由于水分子在阳极表面上放电产生o h ，o h 对被吸附在阳极表面上的有 机物进行亲电进攻而发生氧化反应；间接氧化是在电解过程中电化学反应产生了 强氧化剂，如c 1 0 一、高价金属离子等，污染物在溶液中被这些氧化剂所氧化。台 湾的l i c h o u n gc h a n g l 4 3 】采用电解氧化处理垃圾渗滤液，采用锡铂钌合金电极， 电解电流密度为1 5 a d m 2 ，投加氯离子7 5 0 0 m g l ，电解2 4 0 分钟后，可将c o d 为 4 5 0 0 m g l 氨氮为2 5 0 0 m g l 的渗滤液降解到c o d 为3 6 4 m g l ，氨氮完全被去除。 王敏等人哗l 对广州大田山垃圾填埋场渗滤液生化处理出水的催化氧化试验中得 出最佳工艺条件：当以t i 0 2 一r u 0 2 i r 0 2 t i 作阳极，电流密度为1 0 a d m 2 , c 1 一 = 1 0 0 0 0 m g l ，电极间距d = 0 5 c m 时，电解c o d 。，为6 5 3m g l 的渗滤液，电流效率为 3 6 1 ，c o d 。的去除率为8 2 6 ，n h 3 - n 的去除效率几乎达1 0 0 。李小明等人j 在应用电解氧化法处理垃圾渗滤液的研究中找