（环境工程专业论文）城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液厌氧处理工艺研究.pdf

撼要 城市生活垃圾渗滤液是一种赢浓度、成分复杂盼有枫凌承( 液) ，不但处理罐， 还往往具有潜在的三致危害( 致癌、致畸、敬突变) ，严重危害周围的水环境，因此 研究和完善生活垃圾渗滤液的处理技术，是当今水处理领域的一个重要课题。 本论文通过对我国城市生活垃圾处置现状及卫生填埋场中垃圾渗滤液处理现状 的分析比较，针对生活垃圾渗滤液的水质特点，提出了厌氧生物处理方法，并对厌氧 法的特性、优点及影响因素进行了阐述。缀技术经涤指标的综合对比，选取确定上流 式厌氧污淀床( u a s b ) 作为重点磅究对象，进行了中试。中试工艺设计参数为：c o d 窭辍受簿3 6 5 4 0 k g m 3d ，求力荐窝时阕瓣鬏譬一4 鞭，c o d 去骧率6 0 7 0 ， b o d 5 去除率6 0 ，s s 去除率2 0 。中试绪桊验涯表嚼：u a s b 厌氧处理耨工艺先 进、商效、成本低、管理较便利，在常温或较低温度下设计的容积负荷可使c o d 去 除率达到6 0 8 8 ，b o d 5 去除率达9 2 ，9 7 ，且出水水质相对稳定，适应环境和水 质变化能力强，在高氨氮、低磷的情况下仍可保持高效运行。此外，还分析了厌氧处 理的影响因素以及不足，提出了后续处理方絮及研究前景。 美键溺：卫生填堙场生活垃圾渗滤波厌氟生戆处理上漉式菝氧污涅寐( u a s b ) a b s t r a c t u r b a nd o m e s t i cl 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 rw i t hh i 曲 c o n c e n t r a t i o ni ti sn o to n l yd i f f i c u l t l yt r e a t e d ，b u ta l s oe x i s t st h r e ep o t e n t i a lh a r m ( c a r c i n o g e n i c ，a b e r r a n ta n dm u t a g e n i cc h a r a c t e r i s t i c ) ，a n dg r e a t l yj e o p a r d i z et h ea q u a t i c e n v i r o n m e n t ，s os t u d y i n ga n di m p r o v i n gt h et r e a t m e n tt e c h n o l o g yo fd o m e s t i cl a n d f i l l l e a c h a t ei sai m p o r t a n tt a s ki nt h ew a t e rt r e a t m e n tf i e l dt o d a y i nt h i st h e s i s 。t h ep r e s e n tt r e a t m e n tc o n d i t i o no ft h em u n i c i p a ls o l i dw a s t ea n d 汝 l a n d f i l ll e a c h a t eo fs a n i t a r yl a n d f i l lw a sa n a l y z e da n dc o m p a r e d a i m i n ga tt h ew a t e r q u a l i t yc h a r a c t e r i s t i co fd o m e s t i cl a n d f i l ll e a c h a t e ，t h ea n a e r o b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n tw a s p u tf o r w a r d ，a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c s ，a d v a n t a g e sa n di n f l u e n t i a lf a c t o r sw a se x p a t i a t e d t h r o u g hc o n t r a s t i n gt h et e c t m i c a ta n de c o n o m i c a li n d e x ，u a s bw a ss e l e c t e da sam a j o r o b j e c ts t u d i e d ，a n dn e u t r a l i z a t i o nt e s tw a sp e r f o r m e d t h ed e s i g np a r a m e t e r sa r es h o w na s f o l l o w e d ：t h ev o l u m el o a d i n gr a t eo fc o d = 3 6 5 4 0 k g m 3 d h r t = 4 8 h t h er e m o v a l r a t eo fc o d ，b o d sa n ds sa r e6 0 7 0 ，6 0 ，a n d2 0 r e s p e c t i v e l y t h er e s u l to f t h e n e u t r a l i z a t i o nt e s ti n d i c a t e st h a tu a s b ，a na d v a n c e dt r e a t m e n tt e c h n i q u e ，i sp r o v i d e dw i t h h i g he f f i c i e n c y ，i o wc o s ta n dc o n v e n i e n tm a n a g e m e n t i nt h en o r m a lo rt o w w e r t e m p e r a t u r ea n dt h ev o l u m el o a d i n gd e s i g n e d ，t h er e m o v a lr a t eo fc o da n db o d 5c a l lb e r e a c h e db e t w e e n6 0 - 8 8 a n d9 2 一9 7 r e s p e c t i v e l y , a n dt h ew a t e rq u a l i t yo fe f f l u e n t c a nb ek e p ts t a b l yw i t ht h es t r o n ga d a p t a t i o nt ot h ec h a n g eo ft h ee n v i r o n m e n ta n dt h e w a t e rq u a l i t y , w h a t sm o r e ，i tc a nr u n se f f i c i e n t l yu n d e rt h ec i r c u m s t a n c e s o f h i g ha m m o n i a n i t r o g e na n dt o wp h o s p h o r i na d d i t i o n ，t h ei n f l u e n t i a lf a c t o r sa n dd e f i c i e n c yo ft h e a n a e r o b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n tw e r ea n a l y z e d ，a n dt h ep r o c e s s i n gs c h e m ea n dt h es t u d y p r o s p e c tw e r ep u tf o r w a r d k e y w o r d s ：s a n i t e u d , l a n d f i l l ；d o m e s t i cl a n d f i l lt e a e h a t e ；a n a e r o b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n t ； u a s b 长安大学殛士学位论文 第一章绪论 。 生嚣垃圾豹惫害及延理方法 随羞我圈经济的快速发展，城继化的程度不断加大以及人们生活水平的逐渐提 高，城市生活垃圾问题已日益突出，越来越受到人们的懑视与关注，已经成为一个全 球性的环境阀题。 撵统计，全毽爨产生生滔垃较鹣总量每年增翔近3 ，有懿莺家达戮1 0 。畿 罗戆每年产生生活垃圾近7 0 0 0 万t ，美国是俄罗薪酌3 倍，裁日本每年也有3 5 0 0 万 t 的垃圾产生。美国年人均产生垃圾近6 0 0 k g ，欧洲3 2 0 k g ，皿洲地区人平均产生生活 垃圾也在2 0 0 k g 左右。目莳，全球垃圾总量的7 4 都堆积在垃圾场中，从而产生了 大量的环境闼艨。生活垃圾处理已成为城市管理中一个不可强避豹世界性鼹遴i l 2 , 3 。 我莺援蠢城市慧鼗6 6 8 盔，城青天日约占全嚣入翻翁3 0 ，5 0 万2 万久口 的城市5 2 座，其垃圾产量约占全圜总量的6 0 ；2 0 0 万人口以上的大城市，垃圾产 量约占全国总麓的2 5 ，垃圾乱丢乱堆、垃圾围城现擦十分严重。统计数字显示我 国城市生活垃圾产生量平均每年以8 1 0 的速度增长【1 ，人均日产垃圾已超过 l k g ，接近工簸发达鋈家拳平。2 0 0 t 年垃圾年产生：蠹达蚕ll ，弱亿t ，历年壤露蹩褰达 6 0 多亿f ，侵占6 亿m 2 的土地。霄浚料表明，中国目静6 6 8 座城市中有2 3 盼藏市 被垃圾所包围，严重损害城市环境卫生，恶化人群居住条件，城市生活垃圾融成为非 常突出的个城市环境问题而阻碍城市的建设发展 2 , 4 1 。 1 1 。1 生活竣毅逡袋戆危害 ( 1 ) 占用大量土地，污染土壤 据统计，全国各城市每年排放的垃圾、粪便，环卫系统的清运量只有4 0 5 0 左右，9 8 以上的垃圾、粪便未经无害化处理进入环辘，堆敦在环境中占j ；l j 大量土 篷，对壤造成严重夔污象，致笈主壤弱碱度挺毫，金蕊含量攀热，蘩楚主壤土蒺降 低。其中有不少土地属于耕地。 ( 2 ) 污染水体 长囊大学硕士学位论文 有的城市还将大量的城市垃暇倾入到河流或湖泊中，致使垃圾中的各种有害物 质进入水体，傥水中各种有害物质浓度增高。如果卫生医疗废物进入水体，人畜饮用 该水后会引起大面积传染病的发生。同时大量的垃圾倾入河流，还会淤塞河道，影响 泄洪。垃圾无任何骑渗掊燕款露天壤放，会造成逑下承污染，这静污染期便在多年后 遣难戬根除。 ( 3 ) 露天堆放污染大气 未经无鬻化处理的垃圾和粪便，如果在露天随意堆放，不仅影响市容，经风吹、 臼晒加重了城市大气粉尘的污染，掰且还能传播疾病，爨接危害人体健康。特剐是中 小羲镇交予垮至王季睾= 鼗不上，污繁更凳严重，久翻稼之为垃毅“公害”l 。 因此，如何解决好城市垃圾对环境造成的污染，已成为城市综合整治的篷要内 容，被列到各级政府环保目标责任制的考核当中。 1 1 2 城市垃圾处理方法 在生活缝激处瑾蘸，需对城市垃圾进行分遥回收。掇器缝毂的位学、翰瓒往矮， 如比重、电磁性、颜色、回弹性、可燃性等进行分选，再用干法、水浆机法，高温或 中温分解等方法处理，从中回收金属、玻璃、造纸原料、塑料等物质，同时回收热能 和可燃气体，在疑源紧缺的今天，对垃圾进行综合利用。从中回收资源，已成为当前 琢凌工程学瓣鬟簧缝残部分嗣。 目前解决园益增长的城市生活垃圾问题的方法主蘩有卫生填埋、焚烧、堆肥和 资源化综合利用等。我国城市生活垃圾处置的方式主要是卫生填埋，其次为焚烧、堆 肥和资源化综台利用。其中，卫生填埋法由于运输管理方便、处理费用低、技术成熟， 在我国约占垃圾全部处理量静7 0 ，绻g 翌约占2 0 ，焚烧及资源伍综合翻粼占多董 4 1 。 ( 1 ) 卫生填埋 卫生填埋是种垃圾终极处理方法之一。采用底屡防渗，垃圾分层填墁，压实 螽顶层覆盖艨，使垃圾在厌氧条件下发酵，以达到无辫纯处理( 3 j 。填埋法麴谯点是 投资较枣，方浚篱单，廷毽量大；袋患是占遣多，喽壤i t 垃圾嚣占建3 m 2 ，懿瑟楚 理4 0 0 t 垃圾，年占地约4 4 万m 2 ，产生的渗漏液如不处理将污染地下水资源。啥 佛大学研究人员的试验证明，填埋场周围地表水及附近水溪沉积中c r 、c d 、a l 、c u 、 2 托安大学硬士学位谗文 z n 、p b 、c o 、艇g 等含量明显舟高，有的超标上百倍，在填埋场区上窄 毽含量是背 景值的1 0 1 5 倍【6 】；不能杀死有密细菌；处理周期长；没有投资收益；产生的有害 气体搜集外排阑难，甚至有引发气体爆炸的危险等。垃圾中有机质含量达2 0 时， i t 垃圾约产生攀烷1 0 0 m 3 。若处理不当，会发生火灾、爆炸事教，我国j 京、上海、 重庆、广髑等恁歹l 个垃圾场都发鬟三过爆炸，有的还造成人员伤亡。| 司时，晕烧气还是 重要的温室气体，其影响甚至超过c o ：。 我国目前处理城市生活垃圾的方式以卫生填埋为主，很多城市都建殴了垃圾卫 生填埋场，这些填埋场虽然在缓解垃圾污染方面起到了一定的干# 角，但也围填埋丽占 蘑了大量宝赛兹主遣。瑟显多数接l ：鍪臻采爱熬是燕易豹矮壤方式，没畜缀好圭瞧压实( 有 的甚至未作任何处理，垃圾蛊按露天堆放) ，造成土地被占用后几乎是永邋丧失了耕 种的价值，也没有彻底解决防渗漏问题，对地下水造成了严重污染5 ，6 1 。 ( 2 ) 焚烧 焚烧法楚一转蔫湛蕊熊理技术，攀有枧、无祝疲镑在焚烧炉蠹邃行氮纯燃烧反 应，垃圾中的有害、青毒物质在赢潺下被氧化热解。焚烧豹主要目的是焚觳废物，达 到最大限度的减容、减量。焚烧反应过程中，废弃物可以转化为热能、废气和沉渣。 焚烧法的优点是设备占地少，焚烧垃圾的费用可通过销售热能或电能谶行部分 补偿。但是，焚烧过程中易产生大慧蕊二曝英。二嗯夔为脂溶性物质，毒性缀大，是 蓦蘸发瑶懿薮有毒嚣纯学掳爱之一。绞圾焚浇过程中还释放密死静乃至上酉释的金 属“飞灰”和酸性气体，影响人体健康。而且，焚烧法圈定投资大，运行费用搿。 在工业发达国家中，垃圾处理的主要方式是焚烧，方面是由于其产生的垃圾 中可燃物质含鬣离，致使垃圾的燃烧热大；另一方面是幽于其经济发达，能够提供足 够静资金建立垃圾焚浇场寒垃圾焚烧过程承熏要熬褰簸袋瓣。据美莺摄纸掇瀵，2 0 0 1 年3 胃2 6 目，纽约市最后一个大型卫生填埋场关闭，受围生活垃圾实碾了全部焚烧 综合处理”1 。大多数发展中国家垃圾的主要处理方式仍然是传统的填埋法，戴主要原 因是：城市生活垃圾中低热值成分多、水份高、难燃烧，需补充大量能源；焚烧 过程中产生大爨靛二曝荚等有害气体( d i o x i n e ) ，严重污染大气，要想摄豫鬟翔丈投 资帮二次燃浇麓运行费用。焚烧法褥可焉生稠窝资源与其它垃圾一并焚烧簿，无法实 现对资源的循环褥利用。此外，焚烧法虽可以用来发电，但其发电量有限、电压不稳， 而且并网难度大。 气 妊寰大学硕士学位论文 ( 3 ) 堆臌 堆肥是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一定的人为控 制条件下，让垃圾中可降解的成分在好氧微生物作用下转化为稳定的腐殖质，且在发 酵时豹高温下杀惩垃圾中的病菌、虫辩等，成为可施用佟农蹬的壤改良翔或翌精的 生物彳毫学过程中。 堆肥的伉点是投资成本小，操作简单：缺点是杂质、金属和重金属有密物不能 有效分离，长期施用堆肥产品，容翁造成杂质在土壤表屡沉积。而且堆肥过程中发出 难闻的气味，产晶有机含量不稳定，雉肥过程中养分被大量释放降解，有效成份低， 霹蕴毂中豹瘸霰体杀灭不镯底，容荔造藏二次污繁。蔼藏，莲鼹受至l 垃圾含水鲞麓豹 限制，需要添加固形物。目前国内雄肥产品由于肥效不高，因此销路不畅眠 ( 4 ) 资源化综合处理 由于城市生活垃圾的成分很复杂，采用单一的方式处理垃圾，垃圾往往不能得 蓟充分延理，赫影藏二次垃圾。垃投豹资源诧综合处瑗测怒针对垃圾内麓不阚物质， 分别采露不问的方法进行处瑾( 霓圈l 1 ) 。首先对垃圾进行充分分选，主餮可分疵 三类物质：一畿是可回收利用的物质如废纸、废金属、废玻璃等；二= 是厨余物等有机 物：三是砂石、渣土等无机物。把分离出的有机物制成商效有机复合肥，将腹纸、废 金属、废玻璃等可秀生利用的物质分别回收，剩下的砂石、渣土等无机物可髑来作建 筑蔫穗或裁祷麓。该方法耱缺点蹩对垃教实褒充分分逡0 较邈难。 邈 一 生活娥圾瓷滚纯综会处瑾麓婺王艺渡程 生活垃圾各种处理技术的比较见表i 一1 【”。 4 长安大学硕士举位论文 表1 1生活垃圾鍪羊审处理技术的比较 专辫 蔓生填理爱巍 准l l赣源诧 豢拣、 2 0 3 0 投粪( 万元a ) 4 0 6 5 2 5 3 51 5 2 5 ( 填埋2 0 年； ) 经济处理规模任何 2 - 1 0 0 0 t d5 0 1 5 0 “d 5 0 t d 投资风险低中等较高 低 热值 4 0 0 0 一- 一 对垃墩的要求 无要求有机物含量高无要求 5 0 0 0 k j k g = 次污染渗滤液( 可治理)娴气( 可治理) 重金属( 潜在) 无 环境效益低鞍好中好 资金授a 大，电力 荚摇霾怒选蛙市场试可恶料接广 荠嘲鼹 驮袭l l 可以看出，运过综合院较，垃敷翌生填埋处置方式具有技术可靠，工艺 简单，管理方便；投资省，运行费用低；适用范闰，、，对垃圾成分无严格要求；可作 最终处置等系列优点，在许多发达国家特剐魁发展中国家得到了较为广泛的应用。 近十年来，我国城市生活垃圾产量持续增长，针对我国社会经济发展水平不高的国情， 城市生活垃圾无机物含量高、低热值、含水率商、难以燃烧的性质特点，同时受管理 水平的制约，因而全面推广垃圾焚烧处理还有栩当大的困难；而垃圾堆肥仍有不少技 术、篱溅秘镣路上的蠲题，多数雄艟处理厂运行溷难，翔四川省在2 0 世纪9 0 年代末 建竣豹逅l o 个罄莲薹为主薅匏垃圾练会簸毽厂藏蕾遮逸蘩上述莲题，嚣兹仅令爱运 转正鬻。透诧，在当蘸班爱今后稳当长一羧时麓内，垃圾至生续堙楚置仍是我国缝大 多数地嚣处瑾城市生活垃圾不可替代的主要手段。 1 2 垃圾卫生填埋带来的环境问题 卫生填埋处理是垃圾的最终稳定处置方法，在我国城市生活垃圾处理中占据最重 要的地位。垃圾在卫生填埋后，在微生物作用下，垃圾中有机物经过好氧反应和厌氯 反成发生降解( 反应可用下式简单表示) ，产生的主要污染物为垃圾渗滤液和沼气。 滋气以学烧气髂为主，可俸为l 源回收利用；丽里生填埋带来秘渗滤滚为防止其流出 及渗入逡一f 隶，遥成遣下隶豹污染，在曼垒溪溪繇藏部设餮为塞舞墼茨渗缝搀，将有 5 一兰塞盔兰婴主鲎堡燕塞 效地绦证了环境的安全。由此可见，垃圾渗滤波已戏为制约垃圾卫生填理处理的主要 簸矮，对渗滤渡送行奏效懿浚集与室塾理已；戏为蠛审嚣凌中夔待簿凌麓润题，垃圾渗滤 滚楚骥授豢遣已成为詹蓐上静热点磺究麓麓之一。 好氧菌 有机物叶h 2 0 + c 0 2 + n h 3 q - n 0 2 - + p 0 4 卜+ s o d 2 一+ 厌氧菌 有机物+ f 1 2 0 + c 0 2 + n h 3 + c h 4 + h 2 s + 低分子有机物 1 3 城露生遴遗圾渗滤滚魏产生及零矮褥臻 1 3 1 竣城渗滤液的产生途径 j ；：芷圾渗滤液产生的主要来源有： ( 1 ) 降水的渗入，降水包括降雨和降露，它是渗滤液产生的主要来源； ( 2 ) 外部地表水的流入，这包括地表径流和地表灌溉； ( 3 ) 地下承的渗入，当填埋场内渗滤液水位低子场外地下水水位，并没有设鼹 防渗系统时，地下东裁有可能渗入填埋场内： 吸瓣法 8 长安大学硕士举位论文 活性炭吸拜寸工艺适用于处理填理时间长的绒经过生物预处理后的渗滤渡，它能去 豫中等分子登静有疆耪质。嚣蛙炭吸藤工艺憋主簧藤题是高额豹羹疆。尽管如此，蓑 宠遂嚣生彩矮楚理，孬姆该工艺与絮凝溺淀工艺糖结台时，麓镶证出隶较诋拳乎豹 c o d 。，和有极卤代物 1 0 0 0 0 m 己的渗滤液，当负荷为36 一1 9 7k g c o d m 卜d 、平均泥龄为10 - - 4 3 d 、温度为 3 0 时，c o d 和b o d s 的去除率各为8 2 和8 5 ；h ，t i m u r 等人比较了a s b r ( 厌氧 序批式反应器) 和a h b f ( 厌氧混合床) 处理垃圾渗滤液的处理效果，两者均能在不 调节p h 的条件下有效地处理高浓度的“年辍”渗滤液，t o c 去除率在8 0 上下； k e n n e d y 等使用间歇和连续上流式厌氧污泥床处理垃圾渗滤液，使反应器有机负荷在 o 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 l 9 2 之潮，对于连续上流式厌氧污泥廉反应瓣，c o d 去除效率保持在7 7 9 1 菠闺瘀。徐竺等采蠲上凌式获氧过滤器j 醴垃圾渗滤滚送行处理，结栗表羁，上滚式 获氧过滤器处毽垃圾渗滤滚豹靛栗良好，中瀑3 5 4 0 磷伲毫质量浓褒( 3 0 0 0 8 0 0 0 r a g l ) c o d 的进水，去除率达9 5 发表，常温下c o d 去除率也能达9 0 左右 。 实践证明：厌氧法具有有机负荷高、耗能少、污泥产率低、对无机营养元素含爨 要求较低、可提高污水可生化性的特点，非常邋用于处理有机物浓度高、磷含量低、 有时可生化性差的垃圾渗滤液。所以，厌氯法可阻作为垃圾渗滤液的核心处理单元， 去黠大慧的c o d 和b o d 有机污染物，其出水可摊入下水道系统与城市污水处理厂 污求合并蜃进行最终处理；或 乍为垃圾处理场渗滤波二缀生物处理单元豹核心处理革 元，逶l 一步驽襄或秘讫跫瑾。我鏊奁裁蠲魇氡瀵处瀵垃圾渗滤滚弱试验裁工程孛，均 l o 采用厌氧滤池或u a s b 工艺作为渗滤液的核心处理单元。 ( 2 ) 好氧处理 用活性污泥法( 或s b r 法) 、氧化沟、氧化塘、生物转盘和生物接触氧化等好氧 法处理渗滤液，可有效降低c o d 、b o d 和氨氮的浓度，以延时曝气法应用最多。低 氧、好氧活性污泥法及s b r 法等改进型活性污泥法比常规活性污泥法更为有效，因 其能维持高有机负荷、低水力停留时间，因而节省空问、提高处理能力。英国和香港 采用氧化塘工艺，对进水c o d 为8 7 3 - - 2 0 8 0 0m g l 、氨氮为18 0 一2 5 6 3m g l 的垃圾 渗滤液进行处理，在滞留15 4 0 d 后，c o d 降至7 6 1 3 2 0 m g l ，b o d 低于6 1m g l ， 氨氮最大去除率达到9 9 5 ，但硝酸盐氮急剧增加；美国、加拿大、英国、澳大利亚、 德国的小试和中试规模研究表明，曝气氧化塘能够取得较好的处理效果，但其占地面 积巨大，不适宜在用地紧张的地区使用；欧美和日本近年来的实践证明，生物滤池和 生物转盘对渗滤液的脱氮有效，当h r t 为o 6 - 4 5 d 时，脱氮率近9 0 ；日本采用生 物与物化处理组合工艺，污染物浓度较低时出水水质能够达标。 与厌氧法相比，好氧处理消耗能量，且c o d 浓度越高，好氧法耗能越多；好氧 处理时有机物转化成污泥的比例远大于厌氧法，因此污泥处理和处置的费用也远高于 厌氧法；好氧处理时污泥的生长量大，所以对无机营养元素的要求高于厌氧法，对于 含磷浓度较低的垃圾渗滤液需投加必要的磷。鉴于以上原因，对高浓度的渗滤液宜采 用厌氧+ 好氧处理工艺。 ( 3 ) 好氧与厌氧结合处理法 由于厌氧分解后有机氮转化为氨氮，厌氧出水中含有较多的n h 。+ ，且溶解氧很 低，有机物含量仍较高，厌氧出水无法达标排放，不宜直排，仍需后续好氧处理。对 高浓度的垃圾渗滤液，采用厌氧与好氧结合处理工艺经济合理，处理效率也较高。厌 氧一好氧处理垃圾渗滤液在我国已有工程实例，陈石等采用氨吹脱一厌氧生物滤池一 s b r 工艺对深圳下坪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 3 一n 和 i n 的总去除率分别达到9 5 ，9 9 ，9 9 5 和9 7 ：贵阳高雁垃圾卫生填埋 场渗滤液处理系统工程实例采用u a s b - - a 0 2 一物化工艺，渗滤液中c o d 、b o d ； 和n h 3 一n 的总去除率分别达到9 7 ，9 9 5 ，和9 2 ；此外，i m 等利用厌氧一好 氧反应系统来处理“年轻”的渗滤液中有机物和含氮化合物，脱氮作用和甲烷生成均 可在厌氧反应器中进行，有机物去除和硝化作用在好氧反应器中进行，效果良好。 1 】 长安犬学碗士学位论文 1 4 3 逢法 土地处理渗滤液主要是通过土壤中的微生物作用使渗滤液中有机物和氨发生转 化，通过蒸发作用减少渗滤液的产生量。它包括慢速渗透系统、快速渗透系统及地表 漫滚等多耱憋处理方蘧。爱圭| 羹法笼瑾渗滤渡嚣主要影式畜渗滤滚基灌搜零耪凄 植物处理系统。 垃圾渗滤液向填埋场回灌，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤 床作用使渗滤液降解，具有良好的发展前景，对回灌法处理渗滤液的工艺流程、技术 参数需要遴一步优化。 壤棱物处璎系统( s - - p 系统) 不仅； g 臻壤或瓣垃敷幻物化及生纯作掰，两 且还利用了槭物根系对微生物的强化和植物修复技术。土壤植物处理法的不足之处是 易产生重金属和盐类的过度积累，对土壤和地下水会带来污染，过量的盐类也会对植 物豹生长产生影孵。 综上逶遥对各耱楚理方法兹艮较攀失羹，生穆法囊予其攥律麓霞，鬏资费蠲及运行 费用相对较低，对有机物处理效率离，技术成熟，不会融观化学污泥等造成二次污染， 因而被世界各圈广泛采用；物化法对于可生化性低，难降解的有机物，以及簿性高的 废水处理效果较强，但投资和运行成本较生物法明显偏瀚，不适宜大量垃圾渗滤液的 处理；瑟媳法爨毒受驽熬发展蕊豢，嚣砉蓍仍处予科学磷突除段。因瑟，对予我国这 个发震中国家稻言，从经济、技术麓角度出发综合考虑，生物法结合物化法不失为一 种既高效又经济且管理方便的垃圾渗滤液处理方法 6 , 7 , 8 , 9 , 1 1 , 1 2 , 1 3 ，1 6 ，1 7 ，2 5 ，2 6 2 72 9 1 。 。5 我国垃圾渗滤液处理现状 近十足年寨各国学者魏菠毅渗漶滚簿筵理逮行了大壤的探索和研究，敬褥了不 少成功经验。我国在垃圾渗滤液的处理研究方面虽起步较晚，真正意义上的卫生填埋 场从2 0 世纪8 0 年代末才开始建设，但近几年来得到了广大研究人员的广泛关注，取 得了一些成果，积累了一些宝贵的经验，并有一批渗滤波处理厂已经或正在兴建。对 填淫凌渗滤波熬控铡不莰餐证霾体袋褥蕊长期安全处嚣，受楚影镝圭囊霪场稳定讫过程 的一个重要函索。 敝蛩大学硕士学位论文 1 5 1 搽放标准 垃圾渗滤液处理作为一个卫生填埋场必不可少的环节，近，l 年越来越受到人们 的重视，我嗣根据渗滤液排放的收纳水体不同，渗滤波的排放标准也不尽捆嗣，具体 觅表l 一2 。 液1 2 生活垃圾壤遴污染控制标准( g b l 6 8 8 9 - - 1 9 9 7 ) 排放标准 c o d ( r a g l )b o d s ( r a g l )n h 3 一n ( m l )s s ( m g l ) 三级 1 0 0 06 4 0 0 二缀 3 0 01 5 02 52 0 0 一级 1 0 0 3 0 1 5 7 0 注：三级标准烘排市政管网的标准，= 级和一级标准分别是排地表水的标准。 1 5 。2 薤霆褒狻 从前可知，受到经济发展水平的限制， 末才开始建设。渗滤液处理厂的建设就更晚 阶段。 我国垃圾卫生填埋场从2 0 鲢鳃8 0 年代 从时间上肴，渗滤液的处理经历了三个 ( ) 第一狳段 此阶段在9 0 年代初期，处理工艺主要参照城市污永的处理方法，代表性的工程 实例有杭州天子岭、北京阿苏卫和六里屯卫生填埋场渗滤液处理等。 在此阶段，由于渗滤液处理主疑参照城市污水处理厂进行建设，没有考虑到渗 滤滚承震特蠖，懑此都存在不麓稳定运行麓状覆，出承瞧不缝稳定达拣。戡釜黪楚瑾 为主的处理工艺处理成本一般为3 5 元矗n 3 。 ( 2 ) 第二阶段 此阶段在9 0 年代中后期，研究人员考虑到渗滤液的水质独特性，如离浓度的氨 氮、高浓度的有掇貔等，采取了脱氦撼施，采取的处理王艺般为氨吹脱+ 厌氧处理 驽氧楚瑗，代袭注煞工程实翻毒深绸下鲆、香港耨爨瓣翌生填缍场等，窭承蓥本可 以达标排放。 长安大学硕士学位论文 ( 3 ) 第三阶段 2 0 0 0 年以后，由于经济的飞道发展，新建的卫生蠛埋场一般远离城区，渗滤液 没有条件排入城市污水管网，因此处理要求也相应提高，般需要处理到= 级甚至一 级捧放轹准。此时盼渗滤渡一般采取生物处理+ 深度处理螅方法。代表性豹工攫实穰 有广鲻耨丰、麓庆长鼹桥、责鬻离鼷等渗滤液楚瑾等。 1 6 本研究课题的提出 随着现代城市的迅速发展，人们在享受产业和科技革命所带来的辉煌的弼时，也 体验到环境污烫所造藏懿基大危害，城市垃圾己或为鬻撬渡枣瓣严重阉题。簸泰垃瑗 处理的方法主要有填埋、焚烧和堆肥等。其中垃圾卫生嫫理处置方式己在我阁城市垃 圾处理中占据嫩要地位，即使按照图外标准建设和营运管理，其费用也比焚烧等其它 处理方法低，建设垃圾卫生填埋场怒符台我们国情的，在任何时候都是不可域缺的。 璇市生活垃圾在翌生填埋螽，带来豹兰要环境目题孽为壤圾渗滤渡，藏枣垃毅渗滤滚 是液体在填壤场整力流动的产鞠，主要来源予降求和垃圾本身的内含水，是一释成分 复杂的高浓度有机废水，若不加处理丽直接排放，会造成严重的环境污染。以保护环 境为目的，对垃圾渗滤液进行处理是必不可少的。 纵观尽内外垃授渗滤液的处理城妖，垃圾渗滤液的始理方法包括物理域物化法、 生耪法及遗法。逶过对吾静处褒：【艺经济、技术赘分毫露比较，采爱生物法为核心处 理工艺较为适宜，符合我国的实际运行状况。其中，生物法中的厌氧处理与好氧方法 相比具有以下优点： 1 , 6 1 好氧方法需消耗能量( 空气压缩机、转刷等) ，衙援氧处理却可产生能量f 产 生平烷气) 。c o d 浓度越毫，好裁法耗筵越多，厌氯法产蔻蘧多，两者懿夔异藏越 明显。 1 6 2 厌飘处理时有机物转化成污泥的比例( 0l k g m l s s k g c o d c ，) 远小于好氧处 理的比例( o 5 k g m l s s k g c o d c 0 ，胤此污泥处理和处嚣的赞用大为降低。 1 6 1 3 厌氯她理时污泥豹生长薰小，黯无规营养元素浆要求运低于好氧她毽，困 藏适于处淫磷含蓬眈较低静垃圾渗滤渣。 1 6 4 根据报道，许多在好氧祭件下难于处理的卤索有机物在厌氧时可以被生物 降解。 1 4 酝安丈学硕士学位论文 1 6 5 厌氨处理的有机受蒋离，占鲍面积眈较小| 1 1 , 1 3 1 由上述分析可以看出，由于我圈国情特点，厌氧生物处理工艺在垃圾渗滤液的处 理中占据明显的优势，针对我国目前厌氧法处理渗滤液的具体情况，还有许多工艺参 数不能确定，去豫效率氇较低，特别是在豢湿、毫氯氦、翊不稳定等边赛塞 譬不理 想蠢工程经验参数不是的情嚣下撬| 蠡奉漂题的研究，不仅对垃圾渗滤滚获戴处理的工 程实践有极大的理论和实际指导意义，同时也可以促进其它高浓度有机废水的研究。 1 7 本课题研究的主要内容 奉漂题黪窆耍番舅究瘫窑魏f ： ( i ) 垃圾渗滤液厌氧生物处瑕技术工艺选择及方法选定 在系统查阅园内外文献资料的撼础上，综合分析厌瓴处理工艺的研究概况、主要 影响因素及控制条件、各种厌氧处理技术的特点比较以及垃圾渗滤液最终厌甄处理方 法选定。 ( 2 ) 垃圾渗滤液u a s b 处瑗方案的中试研究 在常温或较低温度下，对p h 德变化较大、高氨氯、低磷的垃圾渗滤液采用上流 式厌氧污泥床( u a s b ) 进行处理，通过试验研究，摸索出接种驯化、启动周期、水 力负荷、c o d 漤积负萄及其去除率、污泥负蔫等工艺参数豹最佳处理工艺条辞，著 鼹中遘影响匿索及绪象送行综合分掇。 ( 3 ) 后续处理方法探讨分析 针对厌氧处理的不足，提出并分析后续处理方法。 1 5 长安大学硕士学位论文 第二章垃圾渗滤液厌氧生物处理工艺选择 2 1 厌氧生物处理工艺研究概况 2 1 1 常温下高速厌氧发酵的可能性 氏期以来，污水、污泥厌氧发酵按发酵温度的不同，分为中温发酵( 3 5 3 7 。c ) 和高温发酵( 5 2 5 5 ) ，而很少应用常温发酵( 1 5 2 5 ) ，其原因是过去的一些厌 氧发酵工艺在常温下发酵速度相当低。因此，在发酵之前需把废水加热。在无余热利 用的地方，往往需消耗大量的沼气，甚至需要从外部加入能量。若要把废水水温升高 1 0 。c ，需要把降解c o d 6 0 0 0 m g l 所产生的甲烷用来加热。 综合国内外的资料可以看出，对于厌氧过滤器和厌氧污泥床反应器等工艺，在 常温下也可以承受高的有机负荷和获得较高的去除率。这些设备之所以在常温下具有 较高的处理能力，主要原因是在单位设备体积内保持高的厌氧活性污泥量。 常温厌氧发酵不仅可以节约能量，而且可以简化设备、减少运行成本和便利运 行管理。可以说，目前常温和低温下高效的厌氧发酵工艺，已获得一些可喜的研究进 展。例如l e t t i n g a 等人发现在处理低浓度有机废水时，水温降至1 2 。c ，并未对有机负 荷和c o d 去除率产生显著的影响 3 0 】。 2 1 2 污泥的絮凝沉淀性能 微生物群体( 即污泥) 的絮凝沉淀性能，主要依赖于微生物优势菌的特性作用。 与好氧生物处理一样，厌氧活性污泥的沉淀性能也是以污泥指数( s v i ) 来衡量的。 污泥的s v i 数值越小，其污泥的沉降性能越好。接触消化池的污泥指数一般为5 0 m l g 左右；上流式厌氧污泥床的污泥指数一般为1 0 3 0 m l g ，颗粒污泥的s v i 一般在 l o m v g 左右，视反应器不同而异。l e t t i n g a 认为，在u a s b 中，s v i 为1 5 2 0 m 1 g 时，污泥就具有良好的沉淀性能 3 0 。 2 1 3 污泥负荷对污泥沉淀性能的影响 污泥负荷高，污泥的沉淀性能恶化。这与好氧活性污泥在高负荷率时发生的污 1 6 长安大学颂士学位论义 混分数性生长是一致的。 a n d e r s o n 等证鞠，当溪纯滚中悬浮魏浓泼宠全稿同时，菝氧污涅抗簿逮褒受污 淀受簿瓣影璃冤蘑2 一l 。污涯受荣率爨裹，污漉絮凝往恶纯，游离细菌鼗量蹭燕， c o d 去除率下降。因此，可以通过控制污漉负赞来改善污淀盼沉淀性髓”1 。 一 美 v 话 篮 柏 凸 o o 污泥负荷率 k g c o d ( k g v s s d ) 】 图2 1 污泥负荷对游混沉淀性能的影响 2 2 厌氧处理的主要影响因素及控制条件 厌氧生物处理工艺一般多用于处理高有机质的食鼎类废水，边界条件较为理想， 对其研究较多，工程实例也较多。但对于垃圾渗滤液，我国对其厌氧处理研究尚处于 实验黧研究蹬段，工程性的中试较少，两舅研究结纂不尽如人意，如深圳下坪填埋场。 2 2 + 1 p i i 夔及羧碱度 一般希望原液的p h 值在6 8 之阊为赢，菪p h 值低于6 5 或高于8 0 瓣，易便 正常的厌氧处理系统遭到破坏，产甲烷菌的生理机能受到抑制。 黧碳酸盐及氨氮等物质是形成厌氧处理系统碱度的主要物质。高的碱度具有较强 的缓冲能力，对保持稳定的p h 值有重要作用。一般要求系统中碱度在2 0 0 0 m g l 以 上，懿氮浓度以介于5 0 2 0 0 m g l 为佳。 2 2 2 甄纯还原电位( o r p ) 沃鬣繇凌莛获氧渣伲过程蔟戮歪鬻l 莛嚣豹袋黧癸熬祭停。菠氧巧凌，主要以薅系 1 7 长安大学饲j i ：学位论文 中的筑纯还琢电位来反映。 羧麓浓凄有规凌隶嚣言，只要严密蕊聚与空气懿接魅，鄯可保证必要静o r p 德e 2 2 3 激渡 温度是影响微生物生命活动过程的重露因索之一。温度主要影h 向微生物的生化反 应遵艘，因而与有机物的分解速率有关。经过 ：多科学家的不懈努力，得出的最熏耍 的结论魁：好氧生物处理过程只有一个最通温度，而厌氧消化过程不仅存在中温和高 温两个鼹适温度，而且在常温下进行发酵已成为可能并应用于工程实践。 2 2 4 发酵原料的碳、氮、磷比例 秘好羲璧：魏楚理一样，厌氧皇浆处理逛簧求供给全嚣趣营养。坦藏者戆缨萤璞薅 捩，约5 0 6 0 斡b o d 霹予缀蓠磺生，敌对氮秘磷要求毫；两后者数缅菌壤蘧稷， 傲应的b o d 中仅有5 1 0 用于合成菌体，散对氮、磷要求低，即c o d ：n ：p - = 2 0 0 ： 5 ：l 或c ：n = 1 2 1 6 3 ”。 2 。3 几种厌氧处理工艺的比较 魇氧处理工艺因兼有降解有机物和生产气体燃料的双重功能，因而得到了广泛 的发艘和应用。g 前应用较为普遍的厌氯处瑷二芑主要有：厌氧接触系统、上流式厌 氯污淀璇反应器、获氧生物滤渣、流式获畿浚纯廉反应器及复舍反应器等。 上述这鎏瑟望厌氧夏应嚣工艺与簧襞溪讫漶篦较有一个共露瓣特点：臻短了承 力箨窝辩闻、延长了污泥停留时阔、提离了污淀浓波、改善了反应器内的流态。 几种厌氧生物处理工艺比较见表2 一l 和表2 2 。 袭2 1 和表2 2 表明：各种厌氧处理法中无论是在有机物容积负荷、c o d 去除 率、运行管理，还是动力消耗、投资、占她等渚多方面综合比较，上流式厌氧污泥床 反应器( u a s b ) 具备较显著的优点。 上流式厌氧污泥床反应器( u a s b ) 由于结构简单、操作方便、投资运行成本低 等诸多特点，己广泛运用于工程实践。以嗣翁豳内u a s b 的应用现技来看，由于依 攥一般瓷瓣泼诗弱u a s b 装受齑存在处理效率不嵩、不鼹冲毒受蕊以及常温处理不 尽溪慧等些袋疆，覆奉次孛试u a s b 获羲楚鬻王艺系采震琵京溺蒸公罨戆鬏按术。 8 妖安大学礞士学位论文 天子岭垃激壤蠼场己运幸亍l o 年多，以其产生的渗滤波作研究具有很好酶代寝性，为 检验该u a s b 装置的适应能力和处理效果，进行中试鼹得十分必要m 3 1 3 2 1 。 表2 1几羊巾厌氧生物处理工慧的比较 经济技 方法名称工艺特点侥点 疑点 术指标 由完全混合式消化池段能处理悬浮物含量高的废水，系统复杂，消化池 厌氧接触系统沉淀池组成，中问设脱气负荷率较高、运行稳定，出水要有搅拌装置，镎投资较高 装置悬浮物含量低理麻烦 酶蠹填充粒径为2 0 负荷率较高，麓承受；串矗i 负粒蔹赍质填瓣屡茹 5 弧的滤料或装置软靛 厌氧生物滤池荷，运行稳定，能耗低，出水堵塞，不适应处璎投资较高 戏半软性滤料，污泥龄很 长 悬浮物较少s s 含量高的废水 负荷高、浓度小放 上流式厌氧污越波底鄂为固定的污泥负蓊奉高，运行稳定，嚣积小，b s 高对污泥量易投资及运 亍 臻，冀主毒一层悬浮污涎 泥康反应嚣魏滓毒囊瞢轻力强藏失、莸狰击囊饕成本均薮抵 袋，顶部设三提势离嚣 能力低 池内充填粒径为05 m m 上流式厌氧左右的挂膜介质，全部悬负荷率高，容积小，抗冲击负 管理较复杂投资高 流化床 浮予上升水流中，废水常持能力强 需固流 两段厌氧 盘陵发酵池及甲烷发酵抗冲击负荷及毒物的能力强，两港工作条件不 池串联而成，两段可有不同， 投资高 消化系统 蜒行稳定，酸化采用较低湍度 同的组合方式 运行管理麻烦 1 9 篓塞查兰壁圭堂竺丝茎一 表2 2几种常用厌氧工艺瓣特点 厌氯接触厌氧生物上流式污泥 序号类别普通消化池 二i = 艺 滤池宋反应器 处理可溶性有机物容积负荷 l 3 03 0 s + 05 0 1 0 08 o 1 5 0 k g c o d ( m 3 d ) c o d 去踩率约9 0 毒( 一笈，l 、子 大( 可高达大( 可离达o 2 醇。或避 一般( 小于 2 进承允许的有机悬浮翱含量 5 0 9 j i )5 0 9 j l ) 水需经1 0 04 9 l ) 目网过滤) 3 进水c o d 不低于( m g l ) 5 0 0 0 3 0 0 0 3 0 01 0 0 0 4 c o d 去除率 较甄鞍俄较高骏囊 5 动力消耗 较大较大较小较小 6生产控制较容易较容舄较容易较难 了投资较大较大较大较小 g占建较大较大较丈 较小 9堵塞无觅有可能无 1 0低温 效率差 效率麓 效率较高效率较高 h生产经验多鞍多 较多较多 完全混合型与 1 2 设备肉流态完全混合型竞全滏合型接近推流式 攘流式之间 2 4u a s b 处理工艺 滚式厌氡污淀藤反应爨( 乙秘f l o wa n a e r o b i cs l u d g eb l a n k e t ) ，这项援求楚基蓊 兰w a g e n i n g e n 农业大学gl e t t i n g a 管人在1 9 7 1 1 9 7 8 年闻开发成功的，简称u a s b ， 是目前应用最为广泛的一种厌氧生物处理装置。国内对u a s b 的研究是于7 0 年代术 期北京环保所荫先开始研究的，u a s b 技术经世界各国环保专家近三十年采的不断探 索帮完善，己发瓣成为相当成熟的水处理技术，特别在欧潮_ 鞠日本等重，墩褥了擐丈 鹭遂震，在予余痉污承楚理设蘸中褥到应用 1 5 嗣1 。 长安大学颤士学位论文 2 4 iu a s b 工慧原理 u a s b 工艺特征是：在反应潞的上部为沉淀区，设溉有气、液、固三相分离器， 下部为污泥悬浮层区和污泥床区；当反应器运行时，废水以定流速从反应器底部流 入，通过污淀凑区囱土秀浚至爱应器矮邦瀛窭，疫