（环境工程专业论文）序批式生物膜单级自养脱氮工艺处理垃圾渗滤液的实验研究.pdf

i | i i i1 11i i ii 11 11 i i l y 19 0 5 7 0 9 l a n d f i l ll e a c h a t et r e a t m e n tb yt h es e q u e n c i n gb a t c hb i o f i l mr e a c t o ro f o n e s i n g l ea u t o t r o p h i cn i t r o g e nr e m o v a l b y j il i l i b e ( s h e n y a n gj i a n z h uu n i v e r s i t y ) 2 0 0 8 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g i nt h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a nu n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o ry a n gz h a o h u i p r o f e s s o rz e n gg u a n g m i n g m a y ，2 0 1 1 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成 果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表 或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 秀丽两 日期：i ，年6 月y日 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，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权湖南大学可以将本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和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书。 2 不保密团。 ( 请在以上相应方框内打”巾) 作者签名：蕊蕊 别帷辄楣 日期： 2 - ol1年6 月 日 日期： i j 年多月力日 序批式生物膜单级自养脱氮工艺处理垃圾渗滤液的实验研究 摘要 随着城市化进程的快速发展，城市生活垃圾的产量以每年8 1 0 的速度急 剧增长，而城市垃圾最主要的处理方式是卫生填埋，在垃圾卫生填埋过程中，会 产生大量的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种氨氮和c o d 浓度高的废水，因其低 c n 比，低p h 值，水质和水量变化大等特点，而成为水处理研究领域的难点和 热点。对垃圾渗滤液可以采用物理化学和生物的方法进行脱氮，最广泛使用的物 理化学方法是氨吹脱法和化学沉淀法，而生物脱氮技术则主要是指传统的硝化反 硝化系统。但是，传统的生物处理并不能轻易的使垃圾渗滤液脱氮。本实验选用 序批式生物膜单级自养生物脱氮工艺对垃圾渗滤液进行处理，采用间歇方式运行 反应器，将反应分为两个阶段，分别为亚硝化启动阶段和单级自养生物脱氮阶段。 在亚硝化启动阶段，主要是进行反应器的挂膜启动，用实验室人工配制的无 机模拟废水驯化活性污泥，采用四组s b b r 反应器同时启动，在1 0 0 天的驯化启 动过程中，c o d 的浓度在反应器内随着时间的增加而逐渐减少，氨氮的转化效率 在逐渐地提高，第1 0 0 时，四组反应器内氨氮的转化效率分别达到9 7 3 ，9 4 5 ， 9 6 1 和9 5 4 ，亚硝酸盐氮的积累效率也在逐渐提高，第1 0 0 天时，四组反应器 内亚硝酸盐氮的积累率分别达到8 0 9 ，7 3 9 ，7 7 0 和7 1 8 ，且后期阶段积 累率上升缓慢趋于稳定。在单级自养生物脱氮阶段，主要探讨研究了温度、p h 、 d o 和供氧方式对该系统的影响，结果表明，反应器内微生物活性最好的条件为： 温度在3 5 左右，p h 控制在8 左右，d o 控制在1 5 m g l 左右，以1 2 小时为一 个周期，好氧2 5 h ，厌氧1 5 h 交替运行。并且全程监测了反应器内c o d 和各形 态氮素的变化情况，整个反应过程c o d 的去除效率基本维持在1 0 左右，氨氮 转化效率比较高，基本维持在9 0 以上，反应器能够稳定地运行。通过运用 p c r d g g e 技术对驯化前的好氧活性污泥、亚硝化启动成功后生物膜上的活性污 泥、单级自养生物脱氮运行阶段的生物膜上的活性污泥以及垃圾渗滤液原水沉淀 物进行检测，研究了反应器内的微生物群落变化情况。结果表明，垃圾渗滤液原 水中菌群种类较为丰富，在亚硝化阶段，由于驯化采用无机模拟废水，反应器内 的菌群较少，主要以自养型微生物为主，而随着反应的进行，在单级自养生物脱 氮阶段，由于好氧厌氧的交替运行以及垃圾渗滤液的进入，反应器内的菌群种类 有所增加，反应器内菌群的变化情况与脱氮部分的实验过程分析情况基本一致。 关键词：垃圾渗滤液；s b b r ；亚硝化；单级自养生物脱氮；p c r d g g e l 硕= l ：学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fu r b a n i z a t i o n ，t h ea m o u n to f m u n i c i p a ld o m e s t i c w a s t eg r o w sa tt h er a t eo f8 1 0 p e ry e a r 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 do f c u r r e n tm u n i c i p a ld o m e s t i cw a s t ed i s p o s a li no u r c o u n t r y l a n d f i l ll e a c h a t ef o r m si n t h ep r o c e s so fs a n i t a r yl a n d f i l l l a n d f i l ll e a c h a t ec o n t a i n sh i g hc o n c e n t r a t i o no f a m m o n i an i t r o g e na n dc o d ，l o wc nr a t i o ，l o wp h ，a n dt h eq u a l i t ya n dq u a n t i t yo fi t c h a n g e sl a r g e l y s ot h et r e a t m e n to fl a n d f i l ll e a c h a t eb e c o m e sah o ta n dd i f f i c u l t p h y s i c o c h e m i c a la n db i o c h e m i c a lm e t h o d sc a nr e m o v en i t r o g e ni nt h el a n d f i l l l e a c h a t e t h ea i ra m m o n i as t r i p p e rm e t h o da n dc h e m i c a lp r e c i p i t a t i o na r et h em a i n m e t h o d so ft h ep h y s i c o c h e m i c a lm e t h o d t h et r a d i t i o n a lm e t h o d so fb i o l o g i c a l n i t r o g e nr e m o v a la d o p t e dn i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o nt e c h n o l o g y , b u tb i o l o g i c a l n i t r o g e nr e m o v a lo fl a n d f i l ll e a c h a t ei sn o te a s i l y i nt h i se x p e r i m e n t ，w et r e a tl a n d f i l l l e a c h a t ew i t has e q u e n c i n gb a t c hb i o f i l mr e a c t o r t h i se x p e r i m e n ti sc o m p l e t e dv i a t w os t e p s ，t h ep a r t i a ln i t r i f i c a t i o ns t a g ea n dt h es i n g l ea u t o t r o p h i cb i o d e n i t r i f i c a t i o n s t a g e d u r i n gt h ep a r t i a ln i t r i f i c a t i o ns t a g e ，w eu s et h es y n t h e t i cw a s t e w a t e rm a d ei nt h e l a b o r a t o r yt oa c c l i m a t i n gt h ea c t i v a t e ds l u d g e w eu s e df o u rs e q u e n c i n gb a t c hb i o f i l m r e a c t o r s t h es l u d g ea c c l i m a t i z a t i o ns t a g el a s t e d10 0d a y s d u r i n gt h es t a g e ，w i t ht h e t i m ei n c r e a s i n g ，t h ec o n c e n t r a t i o no fc o dw a sd e c r e a s i n g t h ec o n v e r s i o ne f f i c i e n c y o f a m m o n i an i t r o g e nw a si n c r e a s i n g ，u pt o9 7 3 ，9 4 5 ，9 6 1 a n d9 5 4 a f t e r1 0 0 d a y s ，r e s p e c t i v e l y t h ea c c u m u l a t i o nr a t eo fn i t r i t en i t r o g e nw a si n c r e a s i n g ，u pt o 8 0 9 ，7 3 9 ，7 7 0 a n d 71 8 a f t e r10 0d a y s ，r e s p e c t i v e l y ，a n dt h ea c c u m u l a t i o n r a t eo fl a t es t a g er o s es l o w l y d u r i n gt h es i n g l ea u t o t r o p h i cb i o d e n i t r i f i c a t i o ns t a g e ， w em a i n l yd i s c u s s e dt h ei n f l u e n c eo ft h et e m p e r a t u r e ，p h ，d oa n dt h em o d eo f o p e r a t i o nt ot h es y s t e m t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eb e s to p e r a t i n gt e m p e r a t u r ew a s a b o u t3 5 ，d ow a sa b o u t1 5 m g l ，p hw a sa b o u t8 ，12h o u r sf o rac y c l e ( 2 5h o u r s w a sa e r o b i c ，1 5h o u r sw a sa n a e r o b i c ) w ea l s om o n i t o r e dc o da n d n i t r o g e n a n dt h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e m o v a lr a t eo fc o dw a sa b o u t1o a n dt h ec o n v e r s i o no f a m m o n i an i t r o g e nw a sa b o v e9 0 t h ef o u rr e a c t o r s r u n n i n gs t a b l y b yu s i n g p c r - d g g et e c h n o l o g y , w ed e t e c t e dt h em i c r o b eo ft h ea e r o b i ca c t i v a t e d s l u d g e b e f o r ed o m e s t i c a t i o n ，t h e s l u d g ea f t e rd o m e s t i c a t i o n ，t h es l u d g eo ft h e s i n g l e a u t o t r o p h i cb i o d e n i t r i f i c a t i o ns t a g ea n dt h ep r e c i p i t a t eo fl a n d f i l ll e a c h a t e w es t u d i e d t h ec h a n g e so ft h em i c r o o r g a n i s mc o m m u n i t i e si nt h er e a c t o r t h er e s u l t ss h o w e d t h a t ， i i i l 序批式生物膜单级自养脱氮1 = 艺处理垃圾渗滤液的实验研究 t h em i c r o b ei nt h ep r e c i p i t a t eo fl a n d f i l ll e a c h a t ei st h em o r e d u r i n gt h ep a r t i a l n i t r i f i c a t i o ns t a g e ，t h em i c r o o r g a n i s mc o m m u n i t i e sw e r ev e r yf e wa n dm o s to ft h e m w e r ea u t o t r o p h i cm i c r o b e sb e c a u s eo ft h es y n t h e t i cw a s t e w a t e r b u td u r i n gt h es i n g l e a u t o t r o p h i cb i o d e n i t r i f i c a t i o ns t a g e ，b e c a u s eo f t h et h em o d eo fo p e r a t i o na n d w i t ht h e l a n d f i l ll e a c h a t ei n t ot h er e a c t o r , m i c r o b e si n c r e a s e d t h e c h a n g e s o ft h e m i c r o o r g a n i s mc o m m u n i t i e sa n dt h ea n a l y s i so ft h ee x p e r i m e n t so fn i t r o g e nr e m o v a l a r ei ns u b s t a n t i a la g r e e m 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 ；s e q u e n c i n gb a t c hb i o f i l mr e a c t o r ；p a r t i a ln i t r i f i c a t i o n ； s i n g l ea u t o t r o p h i cb i o d e n i t r i n c a t i o n ；p c r - d g g e i v 硕士学位论文 目录 学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 插图索引v i i i 附表索引x 第1 章绪论1 1 1 选题的背景1 1 2 垃圾渗滤液概述3 1 2 1 垃圾渗滤液的来源3 1 2 2 垃圾渗滤液的产生量：3 1 2 3 垃圾渗滤液的水质4 1 2 4 垃圾渗滤液的特性5 1 2 5 垃圾渗滤液中氮素的危害一6 1 3 废水生物脱氮工艺概述一7 1 3 1 硝化作用7 1 3 2 反硝化作用1 0 1 3 3 厌氧氨氧化作用1 2 1 3 4s h a r o n 工艺13 1 3 5 好氧脱氨工艺一1 5 1 3 6s n d 工艺1 6 1 3 7c a n o n 工艺l7 1 3 8o l a n d 工艺17 1 4 研究内容和意义18 第2 章s b b r 单级自养生物脱氮工艺的亚硝化启动研究1 9 2 1 序批式生物膜反应器概述1 9 2 1 1s b b r 工艺过程19 2 1 2s b b r 工艺分类19 2 1 3s b b r 工艺特征一2 0 2 1 4s b b r 工艺应用一2 l 2 2 单级自养生物脱氮工艺概述一2 2 2 3s b b r 反应器的启动2 3 2 3 1 实验材料2 3 v 序批式生物膜单级自养脱氮t 艺处理垃圾渗滤液的实验研究 2 3 2 监测项目及分析方法 2 4 结果与讨论一 2 5 本章小结 第3 章s b b r 单级自养脱氮工艺处 3 1 实验材料及方法 3 2 结果与讨论一 3 2 1 温度对系统的影响 3 2 2p h 对系统的影响 3 2 3d o 对系统的影响 理 ：! z i ：1 6 ：；：； 垃圾渗滤液的研究3 4 3 4 ：；! ； ：；5 ：；7 3 2 4 供氧方式对系统的影响4 3 3 2 5c o d 处理效果4 5 3 2 6 氮素转化效果4 6 3 2 7 单级自养生物脱氮阶段脱氮机理的研究4 7 3 3本章小结4 7 第4 章基于分子生物学技术对微生物群落的分析4 9 4 1 引言4 9 4 2 分子生物学概述4 9 4 2 1 分子生物学的概念4 9 4 2 2 分子生物学研究内容4 9 4 3p c r 技术概述 4 3 1p c r 定义 4 3 2p c r 基本原理 4 3 3p c r 反应体系5 2 4 4d g g e 技术概述5 3 4 5 实验材料和方法一5 4 4 5 1 样品来源5 4 4 5 2 实验所用设备一5 4 4 5 3d n a 的提取和纯化5 4 4 5 4p c r d g g e 5 5 4 5 5 统计分析 4 6 结果与讨论一 4 7 本章小结 结语 参考文 附录a 5 6 5 6 5 8 5 9 6 l 攻读学位期间发表论文目录6 7 v i 硕士学位论文 附录b 攻读学位期间专利申请目录6 8 致j 射6 9 v i i 序批式生物膜尊级白养脱氮工艺处理垃圾渗滤液的实验研究 图1 1 图1 2 图1 3 图1 4 图1 5 图1 6 图1 7 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 6 图2 7 图2 8 图2 9 图2 1 0 图2 11 图2 1 2 图2 13 图2 1 4 图2 15 图2 1 6 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 6 图3 7 图3 8 插图索引 氮素循环2 垃圾渗滤液产生的来源示意图3 厌氧氨氧化反应模型1 3 全程硝化反硝化与短程硝化反硝化生物脱氮途径1 3 协同硝化反硝化模式1 5 独自硝化反硝化模式一1 6 活性污泥絮体颗粒内d o 浓度梯度示意图1 6 s b b r 工艺处理废水阶段图1 9 s b b r 微孔膜载体中基质和氧气的传递机理2 0 s b b r 反应器装置示意图一2 5 s b b r 反应器a 亚硝化启动阶段c o d 浓度变化曲线2 6 s b b r 反应器b 亚硝化启动阶段c o d 浓度变化曲线一2 7 s b b r 反应器c 亚硝化启动阶段c o d 浓度变化曲线一2 7 s b b r 反应器d 亚硝化启动阶段c o d 浓度变化曲线2 7 s b b r 反应器a 亚硝化启动阶段各形态氮素浓度变化曲线2 9 s b b r 反应器b 亚硝化启动阶段各形态氮素浓度变化曲线2 9 s b b r 反应器c 亚硝化启动阶段各形态氮素浓度变化曲线一3 0 s b b r 反应器d 亚硝化启动阶段各形态氮素浓度变化曲线一3 0 s b b r 反应器a 亚硝化启动阶段的氨氮去除效率曲线一3 1 s b b r 反应器b 亚硝化启动阶段的氨氮去除效率曲线一3 1 s b b r 反应器c 亚硝化启动阶段的氨氮去除效率曲线一3 1 s b b r 反应器d 亚硝化启动阶段的氨氮去除效率曲线3 2 s b b r 反应器亚硝化启动阶段单周期各形态氮素变化曲线3 2 s b b r 单级自养脱氮阶段垃圾渗滤液随时间变化所占进水比例3 5 l5 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线3 6 2 5 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线3 6 3 5 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线3 7 4 5 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线3 7 p h = 6 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 0 p h = 7 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 0 p h = 8 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 0 v i i i 硕士学位论文 图3 9 图3 10 图3 1 1 图3 12 图3 1 3 图3 1 4 图3 15 图3 16 图3 17 图3 18 图3 19 图3 2 0 图4 1 图4 2 图4 - 3 图4 4 p h = 9 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 1 d o = 0 5 m g l 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 2 d o = i m g l 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 2 d o = i 5 m g l 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 2 d o = 2 m g l 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 3 曝停频率为3 h l h 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 4 曝停频率为2 5 h 1 5 h 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 4 曝停频率为2 h 2 h 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 4 曝停频率为1 5 h 2 5 h 时反应器内单周期各形态氮素浓度变化曲线4 5 s b b r 单级自养脱氮阶段c o d 浓度变化及去除效率曲线4 5 s b b r 单级自养脱氮阶段各形态氮素浓度变化曲线4 6 s b b r 单级自养脱氮阶段氨氮去除效率曲线4 7 p c r 反应流程图5 l 1 捍、2 4 、3 群、4 撑样品纯化后d n a 电泳图谱5 6 l 群、2 4 、3 4 、4 4 样品p c r 扩增电泳图谱一5 7 1 帮、2 “、3 撵、4 4 样品d g g e 电泳图谱5 7 i x 序批式生物膜单级自养脱氮工艺处理垃圾渗滤液的实验研究 附表索引 表1 1水环境中氮素来源以及进入途径2 表1 2 垃圾渗滤液中的污染物及其浓度变化范围6 表1 3 各属硝化细菌的主要形态特征一8 表1 4 硝化过程中氮素转化9 表1 5包含反硝化细菌的属1 1 表1 6反硝化作用中氮素的转化1 2 表2 1 活性污泥性能指标一2 3 表2 2实验所用模拟废水组成一2 4 表2 3项目指标测定方法及所用仪器一2 5 表2 4s b b r 反应器亚硝化启动阶段试验参数2 6 表3 1垃圾渗滤液原水水质3 4 表4 1p c r d g g e 所用仪器5 4 表4 2p c r 反应体系5 5 表4 3各阶段活性污泥的细菌群落丰富度值5 8 x 硕士学位论文 1 1 选题的背景 第1 章绪论 随着现代化城市化进程的迅速发展，城市生活垃圾已成为困扰城市的严重问 题。据统计，目前我国城市垃圾年产量已超过1 4 亿吨，且每年以8 l0 的速 度递增【l 】。城市生活垃圾的最主要的处理方法有卫生填埋、焚烧发电和堆肥三种， 由于卫生填埋具有成本低、技术成熟、管理方便等优点，而被国内外广泛应用， 国内目前有9 0 左右的城市固体废物是用填埋法处理的【2 3 】。但是，在城市垃圾填 埋的过程中，垃圾中含有的污染物将随水分溶出，与降雨、径流等混合在一起形 成垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种氨氮和c o d 浓度高的废水，因其低c n 比， 低p h 值，水质和水量变化大，随着填埋时间的增加含氮量逐渐升高，垃圾渗滤 液的脱氮处理已经成为水处理研究领域的难点和热点【4 5 】。有效地控制垃圾渗滤液 的污染是实现城市垃圾无害化的关键环节，而对垃圾渗滤液的有效脱氮处理是控 制其污染的重中之重。对垃圾渗滤液可以采用物理化学和生物的方法进行脱氮， 最广泛使用的物理化学方法是氨吹脱法和化学沉淀法，而生物脱氮技术则主要是 指传统的硝化反硝化系统。但是，传统的生物处理并不能轻易的使垃圾渗滤液脱 氮。 氮素是所有生物必须的营养元素，任何生物的生存、发展和延续都离不开氮 素的存在。氮素主要以n h 3 ( 1 1 1 ) 、n 2 ( 0 ) 、n 2 0 ( + i ) 、n o ( + i i ) 、n o ；( + ) 、n 0 2 ( + i v ) 和n 0 3 。( + v ) 等价态存在，生物作用可使氮素在不同价态之 间相互转变，构成生物圈的氮素循环，如图1 1 所示。总体而言，生物圈中各个 生态系统一般通过生物固氮，以氨的形式输入氮素，经过同化、氨化、硝化、反 硝化、异化性硝酸盐还原等生物转化作用，以氮气的形式输出。在自然界未受人 类干扰的区域内，氮素循环接近稳态，氮素的输入输出相对保持平衡。而在人类 活动的区域内，氮素循环受到了严重的干扰，改变了相应区域内的氮素组成。而 氮素进入水环境中的途径主要有自然过程和人类活动两个方面。自然过程主要包 括生物固氮，闪电固氮以及大气的降水降尘等过程，人类活动主要包括城市生活 污水，工业废水以及垃圾渗滤液等污水直接排入水体，肥料和农药的流失间接进 入水体，地表径流，大气降尘等过程。水环境中氮素来源以及进入水体途径见表 1 1 所示。其中垃圾渗滤液每升的含氮量高达数百甚至数千毫克【6 】。 序批式生物膜单级自养脱氮工艺处理垃圾渗滤液的实验研究 冈 i 一 a m 氢化作用；a s 同化作用；d 一反硝化作用； 卜生物固氮；n 一硝化作用；r 异化性硝酸盐还原作用 图1 1 氮素循环f 7 】 表1 1水环境中氮素来源以及进入途径 由于氮素污染会对人类环境和健康带来多种危害，氮素的污染控制势在必行， 同时受到了社会各界的广泛关注。在废水脱氮技术的开发研究过程中，出现了很 多有效的处理工艺。废水脱氮技术主要分为物理化学处理法和生物处理法两大类。 物理化学处理方法主要包括空气吹托法、折点氯化法、磷酸铵镁沉淀法、选择性 离子交换法等。生物处理法即生物脱氮技术是目前应用较广泛的脱氮技术，主要 包括硝化、反硝化、厌氧氨氧化、短程硝化反硝化( s h a r o n ) 、短程硝化厌氧氨 氧化( s h a r o n a n a m m o x ) 、好氧脱氮工艺以及几种生物工艺的联合处理等。 2 硕士学位论文 1 2 垃圾渗滤液概述 1 2 1 垃圾渗滤液的来源 垃圾渗滤液是垃圾在填埋或堆放过程中由于垃圾降解产生的水和垃圾中的原 有的游离水、降水以及入渗的地下水和地表水，通过淋溶作用形成的污水8 1 。产 生的主要来源如图1 2 所示，其中降水的渗入( 包括降雨和降雪) 是最主要的来 源。 图1 2 垃圾渗滤液产生的来源示意图 1 2 2 垃圾渗滤液的产生量 垃圾渗滤液的产生量受很多因素的影响，如降水量、蒸发量、地表流失、地 下水渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等【9 】。 主要影响因素包括： ( 1 ) 降水量和蒸发量是影响垃圾渗滤液产生量的重要因素，降水量和蒸发量 可以从当地的气象部门的资料来获得，可以通过降水量和蒸发量初步统计垃圾渗 滤液的产量。 ( 2 ) 填埋场表面的斜坡角度会影响垃圾渗滤液的产生，当垃圾填埋在平缓的 斜坡上，降水容易集结，而导致大量渗滤，而在较陡的斜坡上，降水比较容易顺 坡流掉，从而减少了到达垃圾中的水量，即减少了垃圾渗滤液的产量。垃圾填埋 场的最终覆土层一般会保持1 - - - 2 的坡度，做成中心高、四周低的拱型，这样 可使部分降雨沿地表流走。但是当覆土层表面斜坡大于8 左右时，地表径流就 有可能侵蚀垃圾堆的项部覆盖物，将其大量冲掉，从而使填埋场顶部逐渐暴露， 因此，覆土层表面斜坡坡度应小于8 ，以预防表面被侵蚀。 3 序批式生物膜单级自养脱氮工艺处理垃圾渗滤液的实验研究 ( 3 ) 地下水的渗入，主要根据垃圾场内渗滤液水位和垃圾场外地下水位来确 定，当垃圾场内的渗滤液水位低于垃圾场外的地下水水位时，对于未加防渗系统 或防渗系统不良的垃圾场，地下水就会渗入到垃圾场渗滤液中，对于防渗情况良 好的填埋场，可以不考虑渗滤液的渗出和外部地下水的渗入。 ( 4 ) 填埋场最终覆土后，会有大量植物生长在上面，这些植物可以通过根系 来吸收水分，并通过叶面蒸发作用来减少渗滤液产生量。 垃圾渗滤液的产生量波动较大，但对于同一地区的垃圾填埋场，其单位面积 的年平均产生量是在一定范围内变化的，相对比较稳定。 1 2 3 垃圾渗滤液的水质 ( 1 ) 垃圾渗滤液的物理性质一色与嗅 垃圾渗滤液均具有很高的色度，其外观多呈茶色、褐色或是黑色，色度可达 到2 0 0 0 4 0 0 0 倍( 稀释倍数法) ，垃圾的腐败臭味极其严重。 ( 2 ) p h 垃圾填埋初期，垃圾渗滤液的p h 值大多在6 7 之间，随着填埋时间的增长 和填埋场的逐步稳定，垃圾渗滤液的p h 值可提高到7 - 8 左右。 ( 3 ) b o d 5 随着时间的变化以及垃圾填埋场微生物活动的增强，垃圾渗滤液中b o d 5 浓 度不断地发生着变化。一般的变化规律是垃圾填埋后的6 个月至2 5 年间垃圾渗 滤液的b o d 5 值逐步增至高峰，此期间多以溶解性的b o d 5 为主，此后的b o d 5 浓度开始下降，到6 1 5 年填埋场完全稳定时为止。此时，b o d 5 浓度保持在小 于1 0 0 m g l 的范围内，并且波动较小。因此，垃圾渗滤液b o d 5 值的变化过程实 质是填埋场稳定化的全过程。通过定期测定垃圾渗滤液的b o d 5 值，根据b o d 5 值随时间的变化规律可以判断垃圾填埋场的稳定程度。 ( 4 ) c o d 值 与b o d 5 值相类似，但是随着填埋时间的增长，c o d 值的降低较b o d 5 值缓 慢得多。 ( 5 ) 溶解性固体总量 垃圾渗滤液中含有较高浓度的溶解性固体。溶解性固体在垃圾渗滤液中的浓 度通常随垃圾填埋时间的推移而变化。垃圾填埋初期渗滤液溶解性固体总量较高， 且含有相当高的钠、钙、硫酸盐以及氯化物等。一般在垃圾填埋后的第6 个月至 2 5 年之间达到最高值，此后随垃圾填埋时间的增加，无机物浓度逐渐下降，直 至达到最终的稳定状态。 ( 6 ) 氨氮 垃圾渗滤液氨氮含量很高，这主要是由含氮的可生化有机组分的厌氧水解和 4 硕十学位论文 发酵所形成的，因p h 值接近中性值，氮素主要以氨氮形式或以游离氨形式存在 于垃圾渗滤液之中，很少以氨气形式存在并释放。 由于目前垃圾填埋多采用厌氧填埋技术，因而垃圾渗滤液中的氨氮浓度在填 埋场进入产甲烷阶段后会持续的升高到一定值并维持很长时间，且当垃圾填埋场 稳定后还会维持很高的浓度【l0 1 。垃圾渗滤液中氨氮的含量通常占总氮( t n ) 的 8 5 9 0 。 垃圾渗滤液中高浓度的氨氮及其随时间的增长而不断地增加，不仅加重了其 对受纳水体的污染程度，也给其污染控制及处理工艺的选择带来很大的困难，增 加了工艺的复杂性。“中老年 垃圾填埋场的渗滤液中，具有很高浓度的氨氮，导 致c n 比值很低，这是垃圾渗滤液的重要水质特征之一，也是其处理难度很大的 一个重要原因。其过高的氨氮需要进行脱氮处理，而其过低的c n 比值并不适合 微生物的生长，其中缺乏微生物所需的有机碳源，会限制反硝化反应的实现。 ( 7 ) 磷 垃圾渗滤液中含有较少的磷元素，而磷元素是微生物生长代谢所必须的营养 元素，垃圾渗滤液中溶解性磷酸盐的含量主要由碱式磷酸钙c a 5 0 h ( p 0 4 ) 3 的产量 控制，因而渗滤液中的溶解性磷酸盐含量受到钙离子浓度和总碱度的影响，导致 生物处理中的缺磷问题比较严重。 ( 8 ) 重金属 垃圾渗滤液中所含的重金属主要有：镉( c d ) 、镍烈i ) 、锌( z n ) 、铜( c u ) 、铬( c r ) 和铅( p b ) 等。而陈腐垃圾中的重金属含量远高于新鲜垃圾中的，说明垃圾本身对 重金属有较强的吸附能力【1 0 】。对于只填埋生活垃圾的填埋场，由于在生活垃圾填 埋之前，大都经过挑拣，金属成分较少，且生活垃圾中金属的溶出率也较低，在 中性水溶液中为0 0 5 - - - 1 8 0 ，在微酸性溶液中为0 5 - - 5 0 。一般垃圾渗滤 液中重金属的含量较其它污染物的含量低很多。 1 2 4 垃圾渗滤液的特性 通常，垃圾渗滤液中的有机物可分为3 种：低分子量的脂肪酸、中分子量的 灰黄霉酸类物质以及高分子量的碳水化合物类物质、腐殖质类。垃圾渗滤液中的 有机成分随填埋时间的变化而变化。填埋初期，垃圾渗滤液中的可溶性有机碳约 9 0 是短链的可挥发的脂肪酸，其中以乙酸、丙酸和丁酸浓度较大。其次是带有 相对密度高的羟基和芳香族羟基的灰黄霉酸。随着垃圾填埋时间的增加，填埋场 逐步达到稳定，垃圾渗滤液中灰黄霉酸和腐殖质类成分增加，而挥发性脂肪酸含 量相对减少，垃圾渗滤液的主要特性如下： ( 1 ) 水质水量变化大 垃圾渗滤液的水质水量及其污染物的组成和浓度会随季节和时间的变化而相 序批式生物膜单级自养脱氮工艺处理垃圾渗滤液的实验研究 应变化，一般平原地区填埋场在干冷季节渗滤液中的污染物的水量、组成和浓度 与阴湿季节相比明显较低。 ( 2 ) 水质复杂，污染物种类多，浓度大 垃圾渗滤液的水质较复杂，其污染物浓度高且变化范围较大，其中的有机污 染物的含量较多，主要有烃类及其衍生物、醇酚类、酮醛类、酰胺类和酸酯类等。 垃圾渗滤液中的b o d 5 和c o d 浓度有时可以达到几万毫克每升，在酸性发酵阶段 产生，此时p h 值在7 左右，b o d 5 与c o d 比值在0 5 0 6