（环境工程专业论文）城市垃圾填埋场渗滤液生物脱氮新技术实验研究.pdf

华南理工大学 学位论文原创性声明 脚删迦舢舢删删删删删 yi8 1 m l 1 1 l l l l9iiiifi6ll i l l l 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，均己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。 览。 作者签名： 石夹夕 日期：矽。g 年石月l gf i 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，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学 校有权保存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 学位论文被查阅( 除在保密期内的保密论文外) ；学校可以公布学位论 文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、 汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 本学位论文属于： ，、 豳保密，在上年解密后适用本授权书。 口不保密。 学位论文全文电子版提交后： 口同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏 ( 请在以上相应方框内打“”) 本人签名： 导师签名： 日期： 日期： 摘要 摘要 渗滤液是城市垃圾卫生填埋过程中产生的污水，具有污染物浓度高、水质水 量变化大等特点，是国内外污水处理一大难题。本课题为探索有效的垃圾渗滤液 生物脱氮新技术，在广东省某市城市垃圾填埋场进行了s b r ( s e q u e n c i n gb a t c h r e a c t o r ) 反应器和u a s b ( u p f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb e d ) 反应器处理渗滤液的 实验研究，主要研究内容如下： 1 在s b r 反应器内，接种城市污水处理厂硝化污泥，短期内驯化出活性良 好的菌种。采用a o 工况处理城市垃圾填埋场渗滤液，当进水c o d e r 、氨氮分别 为1 2 4 9 - 3 6 7 3 m g l 、4 4 8 - - - 9 2 3 m g l 时，出水c o d e r 在3 5 0 - 4 0 0 m g l 之间，平 均去除率达8 6 7 ；氨氮去除率为9 7 6 - - - 9 9 6 ，浓度在1 5 m g l 以下，达到同类 污水国家排放一级标准。运行工况为瞬时进水一厌氧搅拌( 3 h ) 一好氧曝气( 6 h ) 一沉淀( 2 h ) 一排水，c o d e r 和氨氮容积负荷分别为0 7 0 5 k g c o d e r m 3 - d 和 0 1 3 k g n h 4 + - n m 3 d 时，反应器中有机物去除和脱氮性能较佳。在s b r 反应器处 理城市垃圾渗滤液一典型周期内，其p h 、d o 和o r p 变化有着明显规律特征， 可以联合利用p h 、d o 和o r p 来控制运行一周期内的曝气量和曝气时间。系统 内有着明显的同时硝化反硝化( s i m u l t a n e o u sn 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 n ，简 称s n d ) 现象，对影响同时硝化反硝化的c n 、d o 和m l s s 做了分析，投加碳 源提高碳氮比，d o 控制在o 5 m g l 左右，m l s s 在5 0 0 0 m g l 均有利于同时硝化 反硝化生物脱氮。 2 s b r 反应器中出水硝氮较高，采用厌氧氨氧化工艺进一步处理s b r 反应 器出水和垃圾渗滤液的混合配水。u a s b 反应器中接种好氧硝化污泥，实验经过 2 5 5 d 的连续运行，成功培养出厌氧氨氧化污泥。温度3 l 3 3 ，p h 控制在7 8 8 5 ，h r t 为2 d ，进水容积负荷为0 0 4 6 0 0 5 k g n h 4 + - n m 3 d 、0 0 31 0 0 3 5 n 0 3 - n m 3 d 时，氨氮和硝氮去除率达8 0 和5 0 以上，反应器对c o d c r 的 去除率在1 0 - - 2 0 之间，进出水n 0 2 - n 都在1 0 m g l 以下，且出水高于进水。 3 对反应器处理城市垃圾渗滤液的脱氮途径和有机物降解作了机理探讨及电 子计量学方程式的分析。 本课题采用s r b 反应器和u a s b 反应器处理城市垃圾渗滤液，有机物和氨氮 均取得了较好的去除效果，对城市垃圾填埋场渗滤液的处理有一定的指导作用和 工程实用价值。 关键词：垃圾渗滤液；生物脱氮；s b r 反应器；u a s b 反应器；厌氧氨氧化； 华南理工大学硕士学位论文 一l - _ _ - - _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - l _ - i l _ l - _ _ _ _ _ _ - _ - l l i _ - _ a bs t r a c t l a n d f i l ll e a c h a t e ，p r o d u c e di nt h ep r o c e s so fs a n i t a r yl a n d f i l ld i s p o s a l ，c o n t a i n s h i g hc o n c e n t r a t i o no fp o l l u t a n t sa n dg r e a tv a r i a t i o ni so f t e no b s e r v e di nb o t hw a t e r q u a l i t ya n dq u a n t i t y s oi ti s ad i f f i c u l tp r o b l e mi nw o r l d w i d ef i e l do fw a s t e w a t e r t r e a t m e n t t h i ss t u d yw a sc o n d u c t e dt od e v e l o pa ne f f e c t i v ep r o c e s sf o rl a n d l i l l l e a c h a t et r e a t m e n t ：t h e r e f o r eat e s tu s i n gs e q u e n c i n gb a t c h r e a c t o ra n du p f l o w a n a e r o b i cs l u d g eb e dw a sc a r r i e do u ti ns o m e o n el a n d f i l ls i t e m a i n l ye x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o w ： 1 s e e dt h en i t r a t e ds l u d g eo fs e w a g ep l a n ti ns e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ，a c t i v e l y b a c t e r i u mw a ss u c c e s s f u l l ye n r i c h e di ns h o r tt i m e a oe x p e r i m e n tc o n d i t i o nw a s u s e dt ot r e a tt h el a n d f i l ll e a c h a t e w h e n r a wl e a c h a t ec o n t a i n e d 12 4 9 3 6 7 3 m g c o d la n d4 4 8 , - 一9 2 3 m g n h 4 + - n l ，t h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo f c o da n d n h 4 + - nr e s p e c t i v e l ya c h i e v e d8 6 7 a n d9 8 3 c o d i ne f f l u e n tw a s3 5 0 4 0 0 m g l ，w h i c hh a v e n tm e e tt h es e c o n dd i s c h a r g el i m i to fl a n d f i l ll e a c h a t e a n d n h 4 + - ni ne f f l u e n tw a su n d e r15 m g l ，t h a t c a nm e e tt h ef i r s td i s c h a r g el i m i to f l a n d f i l ll e a c h a t e w h e nt h ee x p e r i m e n tc o n d i t i o nw a sl o a d ( i n s t a n t a n e o u s ) - - - , a n a e r o b i c ( 3 h ) - - a e r o b i e ( 6 h ) - - - , d e p o s i t ( 2 h ) - - , d i s c h a r g e ，a n dt h ev o l u m e t r i cl o a d i n dr a t e sw e r e o 7 0 5 k g c o d e r m 3 - da n d0 1 3 k g n h 4 + 一n m 3 d ，h i g hr e m o v a lr a t eo fc o d a n dt nw e r e a c h i e v e d i no n et y p i c a lc y c l eo f t h es b rs y s t e m ，t h ec h a n g e so f p h ，d oa n do r p h a dt h eo b v i o u sc h a r a c t e r s oi tc a nb eu s e da st h ec o n t r o l l i n gp a r a m e t e r so ft h e a e r a t i o nr a t ea n da e r a t i o nt i m e s i m u l t a n e o u sn 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 nw a s e x i s t e di nt h es b rs y s t e m ，t h ei n f l u e n c e so fv a r i e t i e sc n ，d oa n dm l s s c o n c e n t r a t i o no ns n dw e r es t u d i e di nt h i sp a p e r a d d i n gt h ec a r b o nt oi n c r e a s et h e c n ，d oa n dm l s sc o n c e n t r a t i o nc o n t r o l l i n ga t0 5 m g la n d5 0 0 0 m g lc a ni m p r o v e t h ep r o c e s so fs i m u l t a n e o u sn 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 n 2 t h ed i s c h a r g eo fs b rs y s t e ma n dr a wl a n d f i l ll e a c h a t ew e r et r e a t e db yu a s b s y s t e m s e e da e r o b i cn i t r a t e ds l u d g ei nu p - f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb e d t h ea n a e r o b i c a m m o n i u m o x i d i z e d ( a n a m m o x ) s l u d g ew a ss u c c e s s f u l l ye n r i c h e da t ( 3 2 1 ) ， a f t e ra2 5 5 d a yc u l t i v a t i o n ，w i t ht h ep hv a l u er a n g ef r o m7 8t o8 5 e x p e r i m e n t a l r e s u l t si n d i c a t e dt h a t ，w i t hah y d r a u l i cs e t t l i n gt i m eo ft w od a y sa n dav o l u m e t r i c l o a d i n g0 0 4 6 0 0 5 k g n h 4 + - n m 3 d a n d0 0 6 2 - 0 7 0 n 0 3 一n m 3 d ，t h er e m o v a lo f n h 4 + na n dn o f - nr e s p e c t i v e l ya c h i e v e d8 0 a n d5 0 t h er e m o v a lo f c o d e rw a s a b s t r a c t - _ _ - - _ _ _ _ _ l _ _ - _ - l _ _ - _ - _ - - _ l - - - _ _ l - _ _ _ - _ _ - _ _ l _ - - _ _ _ _ _ - _ - _ - _ _ - 一i _ - i _ - - _ _ _ - _ - - - _ - - - _ - _ _ _ - _ - _ _ _ - _ _ - - _ - i - l i 一 b e t w e e n10 a n d2 0 n 0 2 。- ni n f l u e n ta n de f f l u e n tw e r eu n d e r10 m g l 3 t h em e t r i c se q u a t i o no fo r g a n i cc o m p o u n d sd e c o m p o s i t i o n ，n i t r a t i o na n d d e n i t r a t i o ni nt h es y s t e mt r e a t i n gt h el a n d f i l ll e a c h a t ew e r ed i s c u s s e di nt h ep a p e r s b rs y s t e ma n du a s bs y s t e mw e r eu s e dt ot r e a tt h el a n d f i l ll e a c h a t ei nt h i s p a p e r a n dt h e r e m o v a lr a t eo fo r g a n i cc o m p o u n d sa n dn i t r o g e nw e r eh i g h l y a c h i e v e d i th a si n s t r u c t i o n a lf u n c t i o na n dp r a c t i c a lv a l u et ot r e a tt h el a n d f i l l l e a c h a t e ss i m i l a rt ot h el a n d f i l ls i t es t u d i e di nt h ep a p e r k e yw o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ，b i o l o g i c a ld e n i t r i f i c a t i o n ，s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o r ， u p f l o wa n e r o b i cs l u d g eb e d ，a n a e r o b i ca m m o n i u mo x i d i z e d m 目录 目录 摘要i a b s t r a c t 1i 符号说明iv 第一章绪论1 1 1 城市垃圾填埋场渗滤液的产生及特性1 1 1 1 垃圾渗滤液的产生1 1 1 2 垃圾渗滤液的特点2 1 1 3 垃圾渗滤液对环境的影响4 1 2 垃圾渗滤液处理技术及国内现状4 1 2 1 垃圾渗滤液处理技术4 1 2 2 国内城市垃圾渗滤液处理技术现状8 1 3 污水生物脱氮技术9 1 3 1 污水生物脱氮概述9 1 3 2 污水生物脱氮机理1 0 1 3 3 污水生物脱氮技术简介及最新研究进展1 3 1 4 论文主要研究内容与意义1 8 第二章实验装置及方法2 0 2 1 实验装置及主要仪器设备2 0 2 1 1 实验装置2 0 2 1 2 主要仪器设备2 l 2 2 实验分析方法一2 2 2 3 实验用水水质特征2 2 第三章s b r 反应器处理城市垃圾渗滤液实验研究2 3 3 1 污泥接种及驯化2 3 3 2s b r 反应器处理垃圾渗滤液各污染物去除效果2 4 3 2 1 反应器对渗滤液中c o d c r 的去除效果2 5 3 2 2 反应器渗滤液中氨氮去除情况2 6 3 2 3 反硝化效果及脱氮一2 7 3 3 反应器中不同运行参数的处理效果比较2 8 3 3 1 不同运行工况的比较2 8 3 3 2 不同进水容积负荷的比较2 9 3 3 3 碳氮比的影响3 0 3 3 4 碱度、p h 的影响31 华南理工大学硕士学位论文 3 3 5 温度的调控3 2 3 4 一周期内反应器中的参数变化3 3 3 4 1 一周期内各阶段参数变化3 3 3 4 2 一周期内的p h 、d o 及o r p 的变化3 5 3 5 联合利用p h 、d o 及o r p 控制反应器曝气量和曝气时间3 6 3 5 1 不同曝气量对c o d e r 去除的影响3 6 3 5 2 不同曝气量对氨氮去除的影响3 7 3 5 - 3 工艺参数的变化及特征点3 8 3 6 同时硝化反硝化实验研究一4 0 3 6 1 不同c n 的影响4 0 3 6 2d o 对同时硝化反硝化的影响4 2 3 6 3m l s s 对同时硝化反硝化的影响4 3 3 7 本章小结4 4 第四章厌氧氨氧化工艺处理垃圾渗滤液的实验研究4 5 4 1 引言4 5 4 2 材料与方法4 5 4 2 1 实验用水4 5 4 2 2 接种污泥4 6 4 2 3 实验环境参数4 6 4 3 结果与讨论4 7 4 3 1 反应器对c o d c r 的去除4 7 4 3 2 反应器对氨氮的去除4 8 4 3 3 反应器对n 0 3 n 的去除4 9 4 3 4 反应器对t n 的去除一5 0 4 3 5 反应器内亚硝氮进出水的变化5 1 4 3 6 进出水p h ，碱度的变化一5 2 4 3 7 反应器中污泥性状的变化5 3 4 4 本章小结5 3 第五章反应器内脱氮及有机物降解的反应机理5 4 5 1 同时硝化反硝化脱氮机理5 4 5 2u a s b 反应器中厌氧氨氧化反应机理5 6 5 3 反应器中有机物降解机理及其电子计量学分析5 7 5 4 本章小结6 0 结论与建议6 1 参考文献6 3 目录 攻读学位期间发表的与学位论文相关的论文6 8 致谢6 9 m 华南理工大学硕士学位论文 符号说明 c o d e r - - - - - 化学需氧量( 重铬酸钾法) b o d 5 生化需氧量 s s 一悬浮固体 m l s s 一混和悬浮液固体浓度 n h 4 + - n 氨氮 n 0 3 一n 一硝氮 n 0 2 一n 亚硝氮 t n 总氮 p h 表示溶液酸、碱性的指标 d 0 - - - 一溶解氧浓度 o r p 一一氧化一还原电位 h r t 水力停留时间 s r t 污泥停留时间 s b r 序批式活性污泥法 u a s b 一上流式厌氧污泥床 s n d 同时硝化反硝化 a n a m m o x 厌氧氨氧化 i v m g l m g l m g l m g l m g l m g l m g l m g l 几岖 吖d d 第一章绪论 第一章绪论 1 1 城市垃圾填埋场渗滤液的产生及特性 1 1 1 垃圾渗滤液的产生 近2 0 年来，我国经济高速发展，城市规模不断扩大，城市化进程超过世界上 任何一个国家，但城市化进程及规模的扩大、非农业人口的增多、自由市场的开 放、居民消费结构的改变以及旅游事业的发展，大大增加了城市垃圾的产生量。 我国每年的垃圾清运量已超过1 5 亿吨，并还在以每年1 0 的速度增加n ，。据有关 学者统计预测，到2 0 1 0 年，全球垃圾年产生量可达7 9 6 6 亿吨，将1 9 9 0 - - 2 0 1 0 年这2 0 年的垃圾预测总量累加，将超过11 0 0 亿吨，垃圾平均密度达到 8 11 9 0 0 k g k m 2 ，平均每人拥有垃圾1 6 9 2 0 k g ( 2 0 1 0 年全球人口按6 5 亿计算) 口，按 此速度增长，不到一个世纪，地球表面陆地将全部被垃圾充斥，人类生存空间全 部被垃圾包围。 大量的垃圾不仅侵占土地、污染水体、大气、土壤及农作物，还影响市容环 境卫生、传播疾病，危害人类及其它生物的健康，甚至还会带来其它的环境灾害， 城市垃圾已经严重威胁到2 l 世纪城市社会、经济和生态环境的可持续发展，成为 现代社会都市亟待解决的问题之一。因此控制与治理垃圾污染，为垃圾谋出路， 已成为世界各国共同面临和必须解决的环境问题。 由于各国国情和历史沿袭不同，对垃圾的处理技术也各有侧重，但常规处理 技术归纳起来主要有四种，即填埋、堆肥、焚烧和热解处理，前三种更是一般常 用方法。填埋是大量消纳城市垃圾的有效方法，也是其它方法不能处理的固态残 余物的最终处置方式，该法具有处置量大、方便易行、成本低( 是焚烧法的1 1 5 1 8 ，堆肥法的1 5 1 3 ) 、不受垃圾成分变化影响等优点，大型垃圾填埋场可以 回收利用沼气能源，封场后土地可再利用，故被世界各国广泛采用，我国科技部 和建设部也将此法规定为垃圾处置的首选推广方法。 卫生填埋处理垃圾，伴随而来的就是垃圾渗滤液的二次污染问题。垃圾中所 含的水份、有机物分解产生的水份以及大气降水、径流等由地表渗入填埋场区的 水，除一部分蒸发外，其余的将储存在填埋层中，当垃圾填埋层含水量达到饱和 时，便形成了垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种有毒有害的高浓度有机污染源，如 果不对其进行相应的控制与治理而直接排放，则会污染附近的地表水和地下水， 华南理工大学硕士学位论文 造成严重的环境污染和危害。因此，要发展卫生填埋，必须加强垃圾填埋过程的 规范化管理，对垃圾填埋产生的渗滤液进行有效处理，减少其对环境的影响，这 是我们使用填埋法处理城市垃圾的当务之急。 1 1 2 垃圾渗滤液的特点 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。其水质水量受填埋垃圾量及成份、填埋工艺、填埋时间、填埋场水文条 件、气候条件等因素的影响，有着以下几方面的显著特点： ( 1 ) 水质成分复杂，污染物浓度高 渗滤液的产生过程中，微生物的分解作用和降雨的淋溶作用，使得成份复杂 的垃圾在渗滤液和微生物的长期作用下不断被溶解、分解，以溶质形式的各种有 毒有害物质进入到渗滤液中。因此，垃圾填埋渗滤液中的污染物浓度特别高，且 成份复杂多变。一般垃圾渗滤液的典型特征如表1 1 所示： 表卜1 垃圾填埋场渗滤液的典型特征( 单位：m g l ，p h 除外) t a b l e1 - lt y p i c a lp r o p e r t i e so fl a n d f i l ll e a c h a t e s ( u n i t ：m g l ，e x c e p tf o rp h ) 由表卜l 可以看出垃圾填埋渗滤液水质具有以下特点： 1 水质复杂，含有多种有毒有害的无机物和有机物，还有一些微量重金属污 染成份，表现出很强的综合污染特征。 2 c o d c r 与b o d s 大多为工业污染允许排放标准的1 0 0 倍以上，和城市污水相 比，污染物浓度高。 3 氨氮浓度极高，最高可达几千甚至几万，严重地抑制和降低了微生物的活 性。 2 第一章绪论 4 垃圾填埋渗滤液中金属含量高，多为有毒有害的重金属，这些金属离子会 对生物处理过程产生严重的抑制作用。 5 营养元素比例失调，由于氨氮含量高，且随着垃圾填埋年龄的增长，渗滤 液中的氨氮浓度还将逐渐上升，导致碳氮比失调；磷元素缺乏，一般b o d 。t p 高 于3 0 0 ，比值与微生物生产所需的碳磷比( 1 0 0 - 1 ) 相比甚远，以上因素给生物 处理带来了一定的难度。 ( 2 ) 水质水量变化大 由于填埋垃圾的性质、填埋场的土质、当地的气象( 降雨和降雪量) 和水文 条件以及填埋场填埋时间的不同，导致了渗滤液的水质水量变化大。对于某一垃 圾填埋场而言，降雨量和垃圾填埋时间是影响渗滤液水质变化的主要因素，一般 旱季降雨较少时，垃圾填埋场所产生渗滤液中污染物浓度相对会较高；而雨季降 雨量大时，渗滤液中污染物浓度会降低。垃圾渗滤液的水质不仅受降雨量变化较 大，而且随填埋时间及填埋场内垃圾的分解有很大的变化，表卜2 列出了垃圾渗 滤液污染物随填埋时间的变化h ，： 表1 - 2 垃圾渗滤液污染物随填埋时间的变化 t a b l e1 2c h a n g eo ft h el a n d f i l ll e a c h a t ec o n t a m i n a t i o nw i t hl a n d f i l lt i m e 根据垃圾填埋场场龄，渗滤液的水质可分为两大类：一类是年龄在3 - - - 5 年的 “年轻 渗滤液，其特点是p h 低，c o d 和b o d 5 浓度高，b o d 5 c o d 比值高， 各类金属离子浓度也较高；另一类是5 年以上的“中老年 渗滤液，其特点是p h 接近中性，c o d 和b o d 5 浓度低，b o d 5 c o d 比值减少，而氨氮由于有机物的逐 步分解而保持较高的浓度。 ( 3 ) 持续时间长 随着垃圾中有机物不断降解，垃圾渗滤液会不断产生，直至有机物彻底降解 后，垃圾渗滤液的污染才会中止。有研究表明，垃圾中有机物降解及其缓慢，一 般垃圾填埋后渗滤液的产生要持续2 0 - 3 0 年r s ，垃圾渗滤液污染环境的持续时间 长是其一大特点。 华南理工大学硕士学位论文 1 1 3 垃圾渗滤液对环境的影响 垃圾渗滤液是一种有毒有害的高浓度有机污染源，如果不对其进行相应的控 制与治理而直接排放，则会污染附近的地表水和地下水，造成严重的环境污染和 危害。 张兰英等3 ( 1 9 9 8 ) 采用色谱质谱联用技术鉴定出长春市的垃圾渗滤液中有 9 3 种有机污染物，多为芳烃、杂环化合物、卤代物、烷烃、烯烃、醇、酚、醛酮、 羧酸、酯类、胺及酰胺类等，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。渗滤液对地面水的污染是以b o d 。、c o d 表征的有机污染物和n 、 p 污染物为主，而对地下水的污染主要是渗滤液中的难降解有机污染物和重金属 渗入到地下水后引起的水体污染。受渗滤液污染的水体灌溉农田会引起富营养化、 毒理和生态毒理效应，对农作物造成不良影响，如使水稻出现贪青徒长现象，空穗 率、秕谷率增加，导致产量减少5 0 - - 7 0 i ”。由于渗滤液中的微量重金属元素在自 然环境中不易分解或降解，在地表水径流中大多沉积在土壤中，并不断累积，所 以它们的潜在性危害不可忽视。渗滤液污染地下水的途径主要是通过填埋场基底 进入地下含水层而造成的，污染强度取决于基底的水文条件以及基底采取防渗措 施的效果。因此，渗滤液对地下水的污染有潜在影响，特别是渗滤液中难降解的 有机污染物和微量重金属的影响会长期存在，在填埋场的选址和设计、建造时应 予以足够的重视。 1 2 垃圾渗滤液处理技术及国内现状 1 2 1 垃圾渗滤液处理技术 由于渗滤液水质水量的复杂多变性，目前尚无十分完善的适合处理各种垃圾 渗滤液的工艺，大多需根据不同填埋场的具体情况及其它经济技术要求，参照普 通城市污水的处理方法，提出有针对性的处理方案和工艺。目前对渗滤液的处理 方案主要有两大类：一类是将渗滤液经一定的预处理后直接排入城市污水处理厂 进行合并处理；另一类是对渗滤液进行单独处理。虽然合并处理方案最为简单， 工艺上也属可行，但并非是普遍使用的方法。通常填埋场位于偏远山谷地带而远 离城区，远距离输送费用较高，且其所特有的水质及其变化特点，易造成对城市 污水处理厂的冲击，影响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行，故多数填埋场都 对渗滤液进行独立处理。几十年来，国内外对垃圾渗滤液的处理研究取得了一定 的成功，特别是经济发达的国家，他们将研究成果付诸生产实践，积累了许多的 4 第一章绪论 运行经验。常用的垃圾渗滤液处理方法为生物处理法、物理化学处理法、土地处 理法、循环回灌法等。 1 2 1 1 生物处理法 生物处理是垃圾填埋渗滤液的一类主体处理方法，它具有处理效果好、运行 成本低等优点，是目前渗滤液处理采用最多的方法。根据生物处理系统中微生物 存在的状态，可分为悬浮生长系统、固着生长( 膜法) 系统和菌藻联合处理系统； 根据废水生物处理系统中起主要作用的微生物的呼吸类型，又可以分为好氧处理、 厌氧处理和兼性处理( 即厌氧一好氧联合处理) 系统。 ( 1 ) 好氧生物处理 好氧处理法是常用的废水生物处理方法之一，好氧生物处理中的活性污泥法、 生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法均可有效降低渗滤液中的b o d 5 、c o d 和 氨氮，还可以去除一些金属如铁、锰等。好氧生物处理中，延时曝气法应用最多， 此外还有曝气塘、氧化沟、生物转盘等。 活性污泥法因其费用低、效率高而得到广泛应用。王宗平等，( 1 9 9 9 ) 报道， 活性污泥法能去除渗滤液中9 9 的b o d 5 及8 0 以上的有机碳。徐迪民等哺，( 1 9 8 9 ) 用低氧好氧两段活性污泥法处理进水c o d c r 为6 4 6 6 m g l 、b o d 5 为3 5 0 2 m g l 、 s s 为2 3 9 6 m g l 的渗滤液，出水c o d c r 、b o d 5 及s s 分别降至2 2 6 7 m g l 、1 3 3 m g l 和1 2 7 8 m g l ，且氮磷去除效果较好。由于能维持较高运转负荷且耗时短，低氧 好氧活性污泥法及s b r 法等一些改进型活性污泥法比普通活性污泥法更为有效。 生物膜法与活性污泥法相比，具有抗水量、水质冲击负荷的优点，而且生物 膜上能生长世代较长的微生物，如硝化菌等，这对处理高浓度氨氮的垃圾渗滤液 更为有效，脱除氨氮效果更佳。如uw e l a n d e r 等n 们( 1 9 9 8 ) 用悬浮载体生物膜反 应器处理垃圾渗滤液，在1 0 - - 2 6 下，当达到最佳状态时，无机氮几乎完全去除， 脱氮率达到9 0 左右。此外，用三级生物转盘( r b c ) 和序批式反应器( s b r ) 法处理垃圾渗滤液也有很好的氨氮去除效果。 ( 2 ) 厌氧生物处理 近二十年来，随着微生物、生物化学等学科的发展和工程实践经验的积累， 厌氧生物处理工艺不断出现，这些新工艺克服传统工艺水力停留时间长、有机负 荷低等缺点，使厌氧生物处理在理论上和实践上都有较大的进展。近年来开发的 厌氧生物处理方法有：厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床( u a s b ) 及分段厌氧消化等。这些工艺具有有机负荷高、能耗少、污泥产率低、对无机营 养元素要求低及可提高污水可生化性等优点，适宜于处理有机物浓度高、磷含量 低、可生化性差的垃圾渗滤液。 5 华南理工大学硕士学位论文 k e n n e d ye “，等( 2 0 0 0 ) 使用间歇和连续上流式厌氧污泥床处理垃圾渗滤液，使 反应器有机负荷率在0 6 1 9 7 9 c o d 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。徐竺等，( 2 0 0 2 ) 采用上流式厌氧过滤器对 垃圾渗滤液进行处理，结果表明：上流式厌氧过滤器处理垃圾渗滤液的效果良好， 中温3 5 - 4 0 硝化高质量浓度c o d ( 3 0 0 0 , - - - 8 0 0 0 m g l ) l 拘进水，去除率达9 5 左 右，常温下c o d 去除率也能达9 0 左右。 ( 3 ) 厌氧好氧联合处理 虽然厌氧、好氧处理垃圾渗滤液都有一定的效果，但是由于垃圾渗滤液是一 种有毒有害的高浓度有机废水，故单独采用好氧处理或厌氧处理往往难以达到排 放要求，在现行的渗滤液处理工艺中，大多采用厌氧一好氧组合处理系统，结合厌 氧、好氧方法，能有效去除有机物和氨氮。 i mjh 等钉( 2 0 0 1 ) 用厌氧滤池活性污泥法系统处理“年轻”填埋场的渗滤 液，进水c o d 为1 0 3 6 0 - 2 5 6 0 0 m g l ，n h 4 n 为1 7 2 0 - - 一9 9 0 0 m g l ，b o d 5 c o d 为 0 4 4 ，实验结果表明，在厌氧滤池内有机负荷为1 9 k g c o d ( m 3 d ) 时，c o d 的 去除率达8 0 ，反硝化负荷为1 1 k g n 0 3 。一n ( m 3 d ) 时，9 9 的n 0 3 - n 被去除；在 活性污泥反应器池内，最大的n h 4 n 去除率为o 8 4 k g n h 4 一n ( m 3 d ) ，此时8 0 的 n h 4 n 得到去除。 王宝贞等h 们( 1 9 9 6 ) 采用a b 复合系统处理苏州七子山城市垃圾填埋场的渗 滤液，进水c o d 、n h 4 - n 和t n 分别为1 6 9 3 9 m g l 、1 7 0 m g l 和1 9 0 m g l 时，经 系统处理后，出水c o d 、n h 4 n 及t n 分别降至9 7 9 m g l 、8 3 m g l 和4 9 5 m g l ， 相应去除率分别为9 4 2 、9 5 1 和7 3 9 。 李平等n 钉( 2 0 0 2 ) 采用厌氧好氧生物流化床耦合工艺处理垃圾渗滤液，当进 水c o d 、氨氮浓度分别为5 0 0 0 m g l 和2 8 0 m g l 时，系统出水c o d 和氨氮均达 到国家一级排放标准；当系统受短时间( 1 2 h ) 超正常负荷3 倍的负荷运行时，能 在4 d 左右恢复正常。 厌氧一好氧组合处理技术近年来倍受重视，主要在于组合工艺不仅能提高难降 解有机物的可生化性，还能更好地脱氮除磷，总的效果要优于单独处理方法。不 过，该类工艺在我国还处于起步阶段，缺乏成熟的设计理论和运行管理经验，有 待进一步的研究开发和应用。 1 2 1 2 物理化学法 同生物法相比，物理化学法处理成本较高，不太适用于大量的渗滤液处理， 但是物理化学法不受水质水量变动的影响，对可生化性较差的渗滤液有较好的处 理效果，通常作为渗滤液的预处理和深度处理工艺。物理化学法包括氨吹脱、化 6 第一章绪论 学混凝、吸附和膜分离等。 ( 1 ) 氨吹脱 渗滤液中的高浓度氨氮对微生物有强烈的抑制作用，目前主要采取氨吹脱来 提高碳氮比。一般先调节p h 值至碱性，然后以曝气的形式使游离氨从水中溢出， 以降低渗滤液中氨氮浓度，曝气方式主要采用吹脱塔和鼓风曝气，几种吹脱塔的 比较见下表h 】 表1 3 不同吹脱方式的对比 t a b l e1 - 3c o m p a r e i n go fd i f f e r e n ta m m o n i a s t r i p p i n g 卢平等 ( 2 0 0 3 ) 用吹脱法对渗滤液进行预处理，吹脱条件为p h 值9 5 、吹 脱时间为1 2 h 时，氨氮的去除率达到6 0 以上，可满足后续生化要求。 ( 2 ) 化学混凝 混凝技术是一类重要的化学沉淀法，常常作为后处理以满足c o d e r 、s s 的排 放标准，效果显著，但易受p h 值等条件的限制。赵宗升等，( 2 0 0 1 ) 用混凝沉 淀法对a 2 0 处理垃圾渗滤液出水进行后处理，比较了聚合硫酸铁和硫酸铝的混凝 效果，结果表明：生物处理后的混凝处理宜采用聚合硫酸铁为混凝剂，其混凝的 最佳p h 值为5 ，最佳投加量为每l 水6 m l 聚合硫酸铁，在此条件下c o d e r 从 6 5 3 m g l 降至8 0 m g l 以下，达到国家排放一级标准。范洪波等n 1 ( 2 0 0 3 ) 用水解 酸化s b r 法混凝沉淀工艺处理垃圾渗滤液，p h 为9 ，混凝剂投加量在1 0 0 一- 1 2 0 m g l 时，c o d e r 从4 2 0 m g l 降至1 4 8 4 m g l ，达到同类污水国家排放二级标 准。 ( 3 ) 吸附 蒋建国等，( 2 0 0 3 ) 研究了沸石吸附法去除垃圾渗滤液中氨氮，当沸石粒径 为3 0 - - 1 6 目时，氨氮去除率达到7 8 5 ，在吸附时间、投加量及沸石粒径相同时， 进水氨氮浓度越高，吸附速率越大。 ( 4 ) 膜分离 膜分离就是利用特殊的薄膜对水中成份进行选择性的分离，主要机理是膜的 筛分作用。袁维芳等他( 1 9 9 7 ) 比较了八种不同型号的反渗透膜，从中筛选出最 佳的处理垃圾渗滤液膜材料为醋酸纤维素反渗透膜，该膜能保证出水达到