（环境工程专业论文）复合式厌氧好氧移动床生物膜反应器处理垃圾渗滤液研究.pdf

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 摘要 城市垃圾渗滤液是一类水质水量变化大、成分复杂、生物毒性大的难降 解高浓度有机废水，其处理是实现城市垃圾无害化处理的一个重要内容，也 成为污水治理领域的一个难题。 本论文采用“复合式厌氧移动床生物膜反应器+ 好氧移动床生物膜反应 器”联合工艺处理哈尔滨某垃圾场渗滤液，两者串联运行。厌氧反应器的有 效容积是4 5 l ，好氧移动床生物膜反应器的有效容积是2 1 l 。厌氧反应器 通过机械搅拌实现流态化，以强化传质；厌氧反应器的出水作为好氧反应 器的进水，好氧反应器通过曝气实现载体的流态化。 两种反应器的接种污泥均来自于市政消化污泥。厌氧反应器采用中温 ( 3 5 + 1 ) 低负荷启动，经过三个月的驯化，在进水c o d 浓度达到 1 0 0 5 2 8 m g l 时，去除率达到了7 0 0 3 。启动成功之后，通过扫描电镜观察 厌氧污泥和填料上厌氧生物膜，发现有大量的产甲烷菌，同时测定厌氧污泥 和生物膜具有很高的产甲烷活性，产甲烷活性( s m a ) 分别为2 5 9 和2 7 1 5 g c o d c h 。( g v s s d ) 。好氧填料挂膜成功并且稳定运行一段时间后，填料上可 以观察到大量的丝状菌和好氧异养菌，以及大量的原生动物和后生动物。厌 氧反应器和好氧反应器内生物量分别为1 7 8 6 9 m l s s l 和7 4 2 6 2 9 m l s s l 。 论文研究了影响厌氧好氧串联系统运行的各种因素。进水c o d 浓度在 1 5 3 4 6 8 6 1 6 9 8 1 4 4 m g l ，厌氧和好氧反应器的水力停留时间分别为4 、 2 5 、1 5 天和2 、1 2 5 、o 7 5 天。相应地，系统的总有机容积负荷随着水力 停留时间的降低而逐步增加，大约为2 7 、4 2 到7 2 k g c o d ( m 3 d ) 。系统最 终的垃圾渗滤液出水在7 5 0 5 1 3 9 8 7 5 m g l 之间波动，平均出水c o d 浓度 为1 1 1 7 6 6 m g l 。厌氧- 好氧联合处理系统对c o d 的总去除率约为 9 1 3 5 9 5 3 3 。这说明厌氧- 好氧联合处理系统对水质变化较大的废水具有 很好的处理稳定性，当进水有机负荷有所增加时，仍能获得较好的出水水 质。 复合式厌氧反应器能够承受较高的有机负荷。当有机容积负荷在 4 0 2 - 6 4 2 k g c o d ( m 3 d ) 时，厌氧反应器平均c o d 去除率达到9 0 1 1 ：当有 机容积负荷高达1 0 8 k g c o d ( m 3 d ) 时，平均c o d 去除率仍然可以达到 7 9 9 5 。论文还研究了不同温度和不同p h 条件下厌氧污泥的产甲烷活性， 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 发现温度在3 5 、p h 在7 0 条件下，比产甲烷活性最高，为2 5 3 2 0 g c o d c h d ( g v s s m 。 在厌氧好氧联合系统中，厌氧反应器对c o d 的去除率的贡献占到了总 去除率的7 9 1 9 9 2 7 6 ；好氧反应器对c o d 的去除率的贡献只占总去除率 的7 2 4 1 2 8 9 。这说明在组合工艺中厌氧反应器起了主要的处理作用，具 有较大的负荷能力，而好氧段起到了保证出水水质的作用。由于进水有机物 浓度非常高，因此要得到好的出水水质，好氧段的深度处理作用也非常必 要。 在本试验中，n h 4 + n 通过厌氧氨氧化、硝化等方式脱除。进水n h 4 + - n 浓度在3 2 5 4 2 3 8 9 3 4 m g l 时，厌氧反应器对氨氮的去除率在8 2 5 3 2 4 5 范围之间，后续的好氧反应器在有机负荷小于1 3 5 k g c o d ( m 3 d ) 时，最终出 水n h 4 + - n 浓度在6 1 3 - 9 8 7 m g l ，能稳定地达到一级排放标准。这说明好 氧反应器对氨氮的去除效果良好。 论文还研究了进水n h 4 + - n 浓度和冲击负荷对厌氧系统和整个串联系统 处理效果的影响。当n i - h + n 浓度达到2 9 5 2 6 9 m g l ，反应器发生了较强的 抑制。当进水有机负荷从6 6 8 突增到2 3 0 5 k g c o d ( m 3 d ) ，冲击时间2 4 小 时，厌氧反应器c o d 去除率下降了2 6 6 ，而整个串联系统则只下降了 7 0 8 ，3 天后恢复正常。后续的好氧工艺提高了整个系统的抗冲击能力。 论文最后研究了好氧移动床生物膜反应器在不同的填料填充比和不同初 始底物浓度条件下的间歇生化反应基质降解模型。应用修正的m o n o d 方程 对基质降解规律进行拟合，求得半速率常数和最大降解速率。填料 填充比在6 0 时，求得的必和v m a x 分别为1 0 0 0 h 。1 和8 4 0 3 3 6 m g l ，均大 于其他填料填充比条件下所求得的值。论文发现和呈很好的线性拟合 关系，对确定渗滤液的可生化性有一定的意义。 关键词垃圾渗滤液：移动床生物膜反应器；厌氧一好氧；有机容积负荷 比产甲烷活性 堕查鎏三些盔兰三耋璧圭兰堡鲨兰 a b s t r a c t l a n d f i l ll e a c h a t eh a sc h a r a e t e r i s t i e sw i t hw i d ev a r i e t yo ff l o w r a t ea n d q u a l i t y , c o m p l e xc o m p o s i t i o n sa n dh i g h e rc o l o ra n dt o x i c i t y , t h u si t i sah i g h s t r e n g t ho r g a n i cw a s t e w a t e r w h i c hi sd i f f i c u l tt ob i o d e g r a d e t h e r e f o r e ，t r e a t m e n t o fl a n d f i l ll e a c h a t eh a sb e e na ni m p o r t a n tp a r to f n o n - p o l l u t i o nt r e a t m e n t o fs o l i d w a s t e 。a l s oac o m p l i c a t e dp r o b l e mi nt h ef i e l do fw a s t e w a t e rt r e a t m e n t i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，“ah y b r i da n a e r o b i ca n da e r o b i cm o v i n gb e db i o f i l m r e a c t o r s ”p r o c e s sw a se m p l o y e dt o t r e a tl a n d f l l ll e a c h a t et h a tc o m e sf r o ma l a n d f i l ls i t en e a rh a r b i nc i t y t h ev a l i dv o l u m e so fa n a e r o b i ca n da e r o b i cr e a c t o r w e r e4 5a n d2 1 l r e s p e c t i v e l y t h ea n a e r o b i cr e a c t o rw a sm i x e db ym e c h a n i c a l s t i r r i n ga n dt h ea e r o b i cr e a c t o rw a sf l u i d i z e db ya e r a t i o n t h ee f f i u e n to ft h e a n a e r o b i cr e a c t o r ( r u n l ) w a su s e da st h ei n f l u e n to f t h ea e r o b i cr e a c t o r ( r u n 2 ) i n s e r i e s b o t hr e a c t o r sw e r ei n o c u l a t e db yu s i n gm u n i c i p a ld i g e s t e ds l u d g e t h e a n a e r o b i cr e a c t o rw a ss t a r t e da tm e d i u m t e m p e r a t u r e ( 3 5 + 1 ) w i t h l o wl o a d i n g ， 7 0 0 3 o fc o dr e m o v a l e f f i c i e n c y a tt h ei n f l u e n tc o dc o n c e n t r a t i o no f 10 0 5 2 8 m g lw a sa c h i e v e di n d i c a t e dt h a tt h ea n a e r o b i cr e a c t o rh a v e b e e n s n c c e s s f u l l ys t a r t u p a f t e r3 - m o n t hd o m e s t i c a t i o n a b u n d a n t m e t h a n o g e n i c b a c t e r i aw e r eo b s e r v e do nt h ea n a e r o b i cs l u d g ea n db i o f i l ma t t a c h e do nc a r r i e r s b ys c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p e ， a n da b o u t2 5 9a n d2 7 1 5g c o d c h 。( g v s s d ) o fs p e c i f i c m e t h a n o g e n i ca c t i v i t y w e r e m e a s u r e df o ra n a e r o b i cs l u d g ea n d b i o f i l m a l s o ，t h e r ew e r ep l e n t i f u lp r o t o n e m a ，p r o t o z o a na n dm e t a z o a no nt h e a e r o b i cb i o f i l m t h et o t a lb i o m a s si nt h ea n a e r o b i ca n da e r o b i cr e a c t o rw e r e 1 7 8 6 9 m l s s la n d7 4 2 6 2 9 m l s s l ，r e s p e c t i v e l y v a r i o u sf a c t o r st h a ta f f e c t e dt i l eo p e r a t i o no ft h ea n a e r o b i c a e r o b i cs y s t e m w e r e i n v e s t i g m e d t h ei n f l u e n tc o d c o n c e n t r a t i o n sf l u c t u a t e db e t w e e n15 3 4 6 8 6 a n d1 6 9 8 1 4 4 m g l ，t h eh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e so ft h ea n a e r o b i cs t a g ew e r e c h a n g e d f r o m4 ，2 5t o1 5 d a y , a n dt h a to f t h ea e r o b i cs t a g ew e r e c o r r e s p o n d i n g l y c h a n g e df r o m2 1 2 5 t oo 7 5 d a y s a c c o r d i n g l y , t h eo r g a n i cl o a d i n gr a t eo ft h e s y s t e m w a sa p p r o x i m a t e l yi n c r e a s e df r o m2 7 ，4 2t o 7 2 k g c o d ( m 3 + d ) t h e e f f i u e n tc o dc o n c e n t r a t i o nf l u c t u a t e db e t w e e n7 5 0 5a n d1 3 9 8 7 5m g l ，t h e - 1 1 1 窒玺鎏三些查耋三耋堡圭耋堡篁兰 a v e r a g e e f f l u e n tc o dc o n c e n t r a t i o nw a s1 117 6 6 m g l a n dt h er e m o v a l e m c i e n c yo ft o t a l c o dw a sa b o u t9 1 3 5 - 9 5 3 3 w h i c hi n d i c a t e dt h a tt h e a n a e r o b i c a e r o b i cs y s t e mh a sh i g ha n ds t a b l et r e a t m e n ta b i l i t ya n dc a ne n s u r e g o o d w a t e r q u a l i t yo f o u t l e t t h ch y b d da n a e r o b i cr e a c t i o ns y s t e mc a l ls t a n dh i 【曲o r g a n i cl o a d i n g s t h e c o dr e m o v a le m c i e n c yo ft h ea n a e r o b i cr e a c t o rw a su dt o9 0 1 1 o nt h e a v e r a g eu n d e rt h eo r g a n i cl o a d i n gr a t eo f4 0 2 - 6 4 2 k g c o d t ( m 3 d ) ，a n d7 9 9 5 o fc o dr e m o v a le f f i c i e n c ys t i l lc a nb eo b t a i n e de v e nt h o u g h o r g a n i cl o a d i n gr a t e o ft h ea n a e r o b i cr e a c t o rw a si n c r e a s e du pt o 1 0 6 k g c o d ( m 3 d ) i na d d i t i o n ， s p e c i f i cm e t h a n o g e n i ca c t i v i t y ( s m a ) a td i f f e r e n tt e m p e r a t u r e sa n dp hw e r e i n v e s t i g a t e d ，a n dt h ee 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 eh i l g h e s ta c t i v i t y o f 2 5 3 2 0 9 c o d c h j ( g v s s d ) c o u l db e o b t a i n e da tt h e c o n d i t i o n so f3 5 a n d p h = 7 0 i nt h ea n a e r o b i c a e r o b i cs y s t e m ，a n a e r o b i cs e g m e n t sc o n t r i b u t i o nt oc o d r e m o v a lw a s7 9 1 9 - 9 2 7 6 a n dt h ea e r o b i cs e g m e n t sw a s7 2 4 1 2 8 9 ，w h i c h i n d i c a t e dt h a ta n a e r o b i cr e a c t i o ns y s t e mc a l lp l a yat h ep r e d o m i n a t er o l ei nt h e t r e a t m e n t e f f i c i e n c y ，a n dt h ea e r o b i cr e a c t i o ns y s t e m e n s u r e dg o o dw a t e r e q u a l i t y o ft h eo u t l e t t h ea e r o b i cs e g m e n ti sv e r yn e c e s s a r yf o rf u r t h e rt r e a t m e n to ft h e a n a e r o b i ce f f l u e n tw h e nt h es y s t e mc o n f r o n t e dh i 曲l o a d i n g i m p a c t i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，a m m o n i u mw a sc o n v e r t e db ya n a e r o b i ca m m o n i u m o x i d a t i o na n d 斑t r i f i c a t i o n w h e nt h ei n f l u e ma m m o n i 啪c o n c e n t r a t i o nw a s 3 2 5 4 2 3 8 9 3 4 m g l ，a m m o n i u n lr e m o v a le f f i c i e n c y i nt h ea n a e r o b i cr e a c t o r f l u c t u a t e db e t w e e n8 2 5a n d3 2 4 5 a td i f f e r e n th y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e t h e e m u e n ta m m o n i u mc o n c e n t r a t i o no ft h e s e q u e n t a e r o b i cr e a c t o rw a s 6 1 3 - 9 8 7 m g la to r g a n i cl o a d i n gr a t el o w e rt h a n1 3 5 k g c o d ( m 3 d ) ，w h i c hc a n s a r i s f yt h ed i s c h a g es t a n d a r d m o r e o v e r ，t h ei n h i b i t i o ne f f e c t so fn h 4 十一nc o n c e n t r a t i o na n dl o a d i n g i m p a c t o nt h et r e a t m e n t e 蚯c i e n c y w e r er e s e a r c h e d w h e nt h en 1 4 4 + n c o n c e n t r a t i o nw a so v e r2 9 5 2 6 9 m g l t h ec o dr e m o v a le 伍c i e n c yw a sd e c r e a s e d f r o m8 1 6 7 t o7 6 3 8 w h e nt h ei n f l u e n t o r g a n i cl o a d i n g r a t e s h a r p l y i n c r e a s e df r o m6 6 8t o2 3 0 5 k g c o d ( m 3 d ) ，t h ec o dr e m o v a le f f i c i e n c yo ft h e a n a e r o b i cr e a c t o ra n dt h ew h o l es y s t e md e c r e a s e d2 6 6 a n d7 0 8 a f t e r2 4 h i m p a c t ，t h es y s t e mc o u l dr e c o v e rt op r e v i o u sp e r f o r m a n c ei n 3 d a y s ，w h i c h i v - 堕耋鎏三些查兰三兰2 圭兰竺鲨兰 i m p l i e d t h ea n a e r o b i c a e r o b i cs y s t e mh a ds t r o n gr e s i s t a n c et ol o a d i n gi m p a c t f i n a l l y t h es u b r a t e u t i l i z a t i o nk i n e t i c sm o d e lo ft h e a e r o b i cr e a c t o ra t d i f f e r e n tc a r r i e r f i l l i n gp e r c e n t s a n dd i f f e r e n ti n i t i a t i v ec o n c e n t r a t i o n sw a s s t u d i e d t h ek i n e t i c sm o d e lc a nb ed e s c r i b e db yam o d i f i e dm o n o de q u a t i o na s f o l l o w s t h eh a l fr a t ec o n s t a n t sk sa n dm a x i m a ls u b s t r a t e u t i l i z a t i o nr a t ev m a x w e r ec a l c u l a t e d t h ek sa n dv m a xw e r e1 0 0 0 h a n d8 4 0 3 3 6 m g la tt h ec a r r i e r f i l l i n gp e r c e n to f6 0 ，w h i c ha r eh i g h e rt h a nt h ev a l u e sa to t h e rc a r r i e rf i l l i n g p e r c e n t s t h en o n b i o d e g r a d a b l ec o dc o n c e n t r a t i o n ( ) i sl i n e a r l yc o r r e l a t e d t o t h ei n i t i a ls u b s t a n c ec o n c e n t r a t i o n ( 品) - k e y w o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ；m o v i n gb e db i o f i l mr e a c t o r ；a n a e r o b i c a e r o b i c ； o r g a n i cl o a d i n gr a t e ；s p e c i f i cm e t h a n o g e n i ca c t i v i t y - v - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 1 1 课题背景 第1 章绪。论 随着现代化城市的不断发展，固体废物已成为困扰城市的主要问题之一。 据统计，目前我国城市年垃圾产量己达1 4 亿吨，且以8 - q 0 的速度逐年递 增，人均每天垃圾产量已超过l k g ”。以往简单的垃圾填埋或堆放所产生的渗 滤液都是依靠土地的自然降解过程来完成，但是随着垃圾的增加，土地对污染 物的的容纳量有限，造成了对地表水、地下水以及周边环境的严重影响。有资 料显示，至1 9 9 7 年美国1 8 5 0 0 座填埋场中几乎有一半对水体产生了污染。 1 9 8 9 年我国颁布了城市生活垃圾卫生填埋技术标准，现代意义的垃圾填埋 场已发展成密封结构，防止对地下水的渗入，对垃圾渗滤液进行专门的收集和 处理。 我国在1 9 9 7 年颁布了生活垃圾填埋污染控制标准( g b l 6 8 8 9 1 9 9 7 ) ， 对垃圾渗滤液的排放限值提出了要求【2 j 。垃圾渗滤液成分复杂，处理难度很 大。垃圾渗滤液的有效处理已成为亟待解决的问题。如果处理不当，可能会危 及地下水的安全。 1 2 城市垃圾渗滤液的特性及处理研究现状 1 2 1 城市垃圾渗滤液的产生及特性 目前城市垃圾的处理一般有卫生填埋、焚烧和堆肥等，其中以卫生填埋最 为普遍。填埋作为一种城市固体废物处理方式已被国内外普遍应用，在我国目 前有9 0 左右的城市固体垃圾废物使用填埋法处理的【3 】。在城市垃圾填埋过程 中，由于压实和微生物降解作用，垃圾中所含有机物随水分溶出，并与降雨、 径流等一起形成垃圾渗滤液【4 】。其产生受到大气降水、垃圾分解过程和地下水 侵入等因素的影响。垃圾渗滤液是一种污染很强的高浓度有机废水，其成分主 要由垃圾种类和成分所决定，并随填埋场“场龄”而变化。 一般来说，城市垃圾渗滤液主要具有以下特点： ( 1 ) 有机物种类繁多及水质复杂垃圾渗滤液中含有大量的有机物，含量 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 较多的有烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、醛酮类和酰胺类。张兰英 5 】采用 g c m s d s 联用技术测定出垃圾渗滤液中含有9 3 种有机化合物，其中2 2 种被 列为我国和美国e p a 环境优先控制污染物的黑名单。 ( 2 ) 污染物浓度高且变化范围大其中的c o d 浓度值最高可达 6 0 0 0 0 - - 7 0 0 0 0 m g l 【6 】，主要在酸性发酵阶段产生，p h 在乱7 ，此时b o d 5 c o d 为o 5 0 6 。一般而言，c o d 、b o d 、b o d 5 c o d 随场龄的增加而有所下降。 ( 3 ) 氨氮含量高主要由于含氮可生化有机组分的厌氧水解发酵所致。垃 圾渗滤液氨氮含量随着填埋时间的增加而有所增加，厦门某垃圾填埋场渗滤液 氨氮浓度高达3 5 0 0 m 。g l 。在处理工艺中过高的氨氮浓度会抑制微生物的活 性，给生物处理带来了很大的难度。 ( 4 ) 金属种类多且含量高华南理工大学【7 】采用i c p m s 技术检测出垃圾 渗滤液中含4 7 种金属，其中有1 0 种属于美国环保局e p a 颁布的优先污染物 列表，分别为：铬、镍、锌、铜、砷、硒、镉、锑、铊、铅。 ( 5 ) 水质水量变化大水量随季节变化明显，雨季远大于旱季；污染物组 成及浓度随季节变化，同时也随填埋时间而变化。深圳某填埋场，前五年的渗 滤液c o d 、b o d 5 、n h 4 + - n 典型值为3 5 0 0 0 m g l 、1 5 0 0 0 m g l 、l o o o m g l ；五 年后相应的值变为：1 0 0 0 0 m g l 、4 0 0 0 m g l 、8 0 0 m g l t 2 1 。 鉴于垃圾渗滤液具有如此复杂的特点，城市垃圾渗滤液是一类水质水量变 化大、成分复杂、色度高、生物毒性大的难降解高浓度有机废水。因此，垃圾 渗滤液的处理已成为污水治理领域的一个难题和热点。全面了解垃圾渗滤液的 来源、产生量、组成、水质特征及影响因素，以期能为垃圾渗滤液的处理提供 可靠的依据。 1 2 2 生物法处理 现在国内外对垃圾渗滤液的处理除了按照简单的比例将其汇入城市污水厂 和土地法之外，主要的处理方法有以厌氧滤池和活性污泥法为主导的生物法， 以及以化学氧化和化学沉淀为主导的物化法。 城市垃圾渗滤液的生物处理工艺，总体上包括厌氧处理、好氧处理以及厌 氧好氧联合处理。 一般对c o d 浓度在5 0 0 0 m g l 以上的垃圾渗滤液，建议采用厌氧工艺后 接好氧工艺进行处理，对c o d 浓度在5 0 0 m g l 以下的垃圾渗滤液，建议采用 好氧工艺进行处理，对于5 0 5 0 0 0 m g l 之间的垃圾渗滤液，可以根据基建投 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 资等其他因素来选择处理工艺。 1 2 2 1 好氧生物处理对于填埋场初期渗滤液b o d 5 c o d 值较高，其可生化性 很好。好氧生物处理工艺适合于处理可生化性较好的垃圾渗滤液，包括活性污 泥法、氧化沟、生物膜等工艺已在国内外有成功的经验。 c a s s 工艺在辽宁盘锦市垃圾埋场渗滤液处理系统中应用，处理效果良 好，运行稳定【8 j 。s b r 法也已经在杭州市垃圾填埋场成功运行，进水c o d 和 b o d 5 浓度分别为9 3 8 1 3 6 4 0 m g l 和4 7 2 6 2 3 8 0 m g l ，两级曝气池的有机负 荷分别为0 1 6 和0 0 7 k g c o d ( k g m l s s d ) 时，c o d 和b o d 5 的去除率分别为 6 2 3 9 2 3 和7 8 6 - 一9 6 9 ，总凯氏氮平均去除率为6 7 5 ，磷的平均去除率为 9 0 5 。 k e e n a n 等【州采用活性污泥法对渗滤液处理的结果表明，b o d 5 的去除率可 达8 0 9 9 ，当进水中的总有机碳高达1 0 0 0 m g l 时，污泥生物相也能较快地 适应并起到降解作用。 由于好氧工艺负荷低，而垃圾渗滤液往往有机物含量相当高，这就使得水 力停留时间很长，造成了能源的巨大消耗。同时剩余污泥量大，处理困难且费 用高。而随着填埋场场龄的增加，垃圾渗滤液的可生化性变差，导致单独的好 氧工艺很难达到特定的处理效果。 1 2 2 2 厌氧生物处理2 0 世纪7 0 年代以来，厌氧生物处理技术得到了迅速发 展，出现了以升流式厌氧污泥床反应器( u a s b ) 等为代表的第二代厌氧反应 器处理技术。这些反应器将水力停留时间和污泥停留时间相分离，在保证处理 要求的前提下反应器容积大大缩小，处理能力大幅提高，因而应用也日趋广 泛。 和好氧生物处理工艺相比较，厌氧生物处理工艺具有如下优点：能够产生 可利用的沼气资源；产泥量小( 0 1 k g m l s s k g c o d ) ，约为好氧产泥量的 1 5 ；对无机营养元素的需求远低于好氧工艺；有机负荷高，处理系统占地面 积小；能处理好氧条件下难于生物降解的有机污染物【1 0 】。因此，厌氧工艺较适 合高浓度难降解垃圾渗滤液的处理。 目前，典型的厌氧处理工艺包括：升流式厌氧污泥床反应器( u a s b ) 、厌 氧固定膜反应器( a f f r ) 、厌氧滤池( a f ) 等。 升流式厌氧污泥床反应器是一种高效的厌氧处理反应器。由于其中的颗粒 污泥浓度可以达到6 0 8 0 9 l ，u a s b 比其他的厌氧处理设施有更强的处理能力 1 1 1 1 2 1 。英国w r c 采用u a s b 处理c o d 浓度超过1 0 0 0 0 m g l 的垃圾渗滤液， 在容积负荷为3 6 1 9 7 k g c o d ( m 3 d ) ，平均泥龄为1 0 4 3 d ，温度为3 0 。c 时， 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 c o d 和b o d s 的去除率分别达到8 2 和8 5 。k e n n e d y 等【”1 对连续流和间歇 运行的u a s b 应用于垃圾渗滤液的处理进行了比较，试验结果表明低的有机负 荷下，厌氧s b r 和连续流运行效果近似，但是在高负荷和低的停留时间条件 下，连续流系统有更好的毒性去除率。同济大学口4 j 采用高效u a s b 工艺处理 垃圾渗滤液，仅通过5 0 d 的快速启动，在有机容积负荷高达1 0 k g c o d ( m 3 d ) 的 情况下获得了7 0 的c o d 去除率。 加拿大的h e n r y 等【15 在室温条件下采用厌氧滤池分别对c o d 浓度为 1 4 0 0 0m g l 的垃圾渗滤液进行处理，结果表明：当有机容积负荷为1 2 6 1 4 5 k g c o d ( m j d ) ，可达9 0 的去除率。 此外，也有学者采用折流板厌氧反应器【l6 j 和序批式厌氧反应器【l 处理垃圾 渗滤液，取得了不错的处理效果。 1 2 2 3 厌氧一好氧联合处理垃圾渗滤液经过厌氧产甲烷作用后，其可降解的有 机物浓度相对较低，但由于其有机物浓度经常非常高，单独的厌氧工艺并不能 使其满足出水要求，而且水中氨氮含量较高，通常采用后续好氧工艺同时去除 氨氮和剩余有机物。将好氧工艺作为后处理是可行的。 o s m a nn u r i 等【”】研究了两段上流式厌氧污泥床( u a s b ) 好氧全混流反应器 ( c s t r ) 工艺处理食品废物的垃圾渗滤液的处理效果。启动结束后，c o d 浓度 平稳地从5 4 0 0 提高到了2 0 0 0 0 m g l ，同时o l r 也随之从4 3 提高到了 1 6 k g c o d ( m 3 d 】。当o l r 从4 3 提高到1 6 k g c o d ( m 3 d ) ，好氧出水的c o d 去 除率达到了最高值8 0 ，氨氮的去除率在9 9 6 左右。 李军等【l9 】采用复合厌氧反应器和a o 淹没式生物膜曝气池及碱化吹脱塔 技术对深圳市下坪垃圾填埋场渗滤液进行了中试研究，最终出水 c o d 6 0 0 m g l ，氨氮 2 5 m g l ( 达到排入当地城市下水道标准) ，处理出水排 入地下水管道，最后在污水处理厂进行最终处理。 陈石等【2 0 l 采用氨吹脱厌氧生物滤池s b r 工艺对深圳某填埋场的渗滤液进 行了中试研究，渗滤液中c o d 、b o d 5 、n h a + - n 和t n 的去除率分别达到 9 5 、9 9 、9 9 5 和9 7 。郑金伟等【”】采用u a s b f s b r 工艺处理鞍山垃圾 填埋场渗滤液，出水水质达到了生活垃圾填埋污染控制标准中的垃圾渗滤 液二级排放标准。程洁红阻】采用厌氧s b r 混凝沉淀耦合工艺，确定厌氧、 s b r 和混凝沉淀的最佳运行参数，结果表明c o d 去除率达9 1 2 ，氨氮去除 率达9 0 4 ，达到较好的效果。卢平等研究采用吹脱缺氧好氧工艺处理含高 浓度氨氮垃圾渗滤液。结果表明，吹脱条件控制在p h - = ( ) 5 、吹脱时间为1 2 h 时，吹脱预处理可去除废水中6 0 以上的氨氮，再经缺氧好氧( a 0 2 ) 生物处 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 理后对氨氮和c o d 的去除率大于9 0 。 此外，c h r i s t i a nf u x 等1 2 3 1 进行了短程硝化与厌氧氨氧化联合工艺处理高浓 度含氮废水的研究。 总之，采用厌氧好氧联合处理不仅有效地去除了氨，而且后续的好氧工 艺能够对有机物进行进一步的去除，保证了良好的出水水质。 1 2 3 物化法处理 当垃圾渗滤液的b o d s c o d 大于0 3 ，渗滤液的可生化性较好，可以使用 生物处理法：对b o d 5 c o d 比值较小( 0 0 7 0 2 ) ，难以生物处理的垃圾渗滤 液，以及生物法很难去除的相对分子量较小的有机成分，物化法处理效果更 好，但其处理成本较高，在投资费用和运行费用上分别比生物处理过程要多出 5 2 0 倍和3 1 0 倍。 基于物化法处理的特点以及垃圾渗滤液的水质特征，目前人们更多地将物 化法作为垃圾渗滤液的一种前处理工艺。垃圾渗滤液成分复杂，仅采用普通的 生物处理工艺难以达到理想的效果，因此需采用合适的预处理措施。同时垃圾 渗滤液中高浓度的氨氮以及重金属对微生物有严重的抑制作用，因此必须采用 预处理去除一定的氨，以利于后续的生物处理。应用物化法对渗滤液先进行预 处理，可有效削减渗滤液中的c o d 。、重金属离子、色度等，提高 b o d j c o d ，以改善渗滤液的可生化性，尽量减少重金属和氨氮等对微生物的 抑制作用，降低负荷，为其后续的生物处理工艺创造良好的条件并节省后续处 理的费用。 垃圾渗滤液的物化处理工艺主要包括混凝沉淀、化学沉淀、吸附、吹脱、 化学氧化和膜分离等。物化法尤以较为经济的混凝沉淀为首选。 于瑞莲等刚以a h ( s 0 4 ) 3 为凝聚剂，以聚丙烯酰胺( p a m ) 为助凝剂，用化学 混凝法预处理垃圾渗滤液。结果表明：投药量与p h 值对混凝效果有显著影 响；加入p a m 后可使凝聚剂用量大大减少，同时提高了c o d 。去除率；当 a 1 2 ( s 0 4 ) 3 加入量为2 5 m g l 、p a m ( 阴离子型) 加入量为l m g l 、p h = 7 时，c o d 和色度去除率分别可达5 8 和9 5 以上。 高浓度氨氮对微生物有严重的抑制作用。赵庆良等研究表明当垃圾渗滤液 中氨氮的起始浓度控制在5 0 和8 0 0 m g l 时，活性污泥微生物的脱氢酶活性分 别为9 2 9 和4 9 3 肛g t f m g m l s s 。目前关于渗滤液预处理的研究有用空气自由 吹脱和加石灰吹脱预处理方法，效果良好，但吹脱法伴随有氨气、硫化氢等有 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 毒气体的排放，易造成对环境的二次污染。此外还有化学沉淀和吸附的方法去 除氨氮，都取得了不同程度的去除效果。 倪佩兰等吹脱时将p h 值控制在1 0 5 1 1 0 ，气液比控制在2 5 0 0 左右。水 温1 0 以上，吹脱率可保证在7 0 以上，当水温达3 0 ，吹脱率高达9 0 。 根据渗滤液的氨氮浓度、水温的不同，可通过对p h 值、气液比的调整，来控 制处理出水中的氨氮浓度，同时尽量降低成本。若环境温度低于1 0 。c ，可通过 降低反应器中渗滤液的深度来提高吹脱率。蒋建国等 2 5 1 研究了沸石吸附法去除 垃圾渗滤液中氨氮的效果及可行性，氨氮去除率达到了7 8 5 。 总之，物化法是一种行之有效的处理方法。 1 2 4 土地法处理 土地处理法亦即土壤灌溉法，是人类最早采用的污水处理法。垃圾渗滤液 的就地循环处理系统，就是设置垃圾渗滤液的收集系统，将产生的渗滤液回流 至垃圾填埋场中进行循环。利用填埋场的上覆土壤层及垃圾填埋层的净化机理 来处理垃圾渗滤液，具有投资省，操作简便，运行费用低等优点。大量的运行 数据表明，渗滤液回灌大幅度提高了渗滤液中有机物的去除率。并且渗滤液循 环的同时，促进了垃圾的加速降解，减少了渗滤液的产生流量，有效地固结了 重金属，有利于反硝化脱氮，而且通过回流，加速了有机物向腐殖质方向的转 化，从而促进了填埋场的稳定。 英国的s e a m e r c a r r 垃圾填埋场的渗滤液循环试验表明，循环区渗滤液 c o d 浓度由6 6 l 降至3 年末的1 6 9 l ，金属浓度有较大幅度下降，而n 地+ n 、c l 浓度变化较小【2 ”。土地回灌能够大幅度的降低渗滤液中有机污染物浓度 口”。同时，渗滤液回灌能够使渗滤液较快地转变为中性或弱碱性溶液，从而有 利于其中的重金属离子生成氢氧化物沉淀；此外，垃圾在降解过程中产生的大 分子量腐殖质类有机物能与重金属离子形成稳定的螯合物【2 8 】。 在英国5 0 的填埋场进行了渗滤液回灌，美国已有2 0 0 多座垃圾填埋场采 用渗滤液循环技术 2 9 l 。我国于2 0 世纪9 0 年代开始研究回灌法处理技术。在我 国也有填埋场循环处理的例子，但缺乏全面的研究，没有形成完成的技术体 系，还没在实践中得到广泛应用1 3 0 j 。 1 3 生物膜法废水处理的基本原理和特点 堕尘鎏三些盔兰三兰罂圭兰堡堡兰 生物膜法是使微生物群体附着于其他物 体表面呈膜状，并让它和废水接触而使之净 化的方法。由于生物膜不仅具有很大的表 面，能够大量吸附废水中的有机物，且具有 很强的氧化能力，剩余污泥量少，污泥停留 时间长，普遍受到人们的欢迎。 以好氧生物膜为例说明它的净化机理， 如图所示。生物膜是附着在载体上的生物污 泥，其表面吸附一层水层。附着水层流动很 慢，其中的有机物大多已被生物膜中的微生 物所摄取，其浓度要比流动水层中低得多。 废水在填料表面流动时，有机物就会从流动 水层转移到附着水层中，进一步被生物利用。微生物对有机物进行分解，将其 转化为无机盐和二氧化碳。二氧化碳沿着相反的方向从生物膜经水层排到空