（环境工程专业论文）一体式好氧膜生物法处理城市垃圾渗滤液的试验研究.pdf

阳安建筑科技大学硕士学位论文 一体式好氧膜生物法处理城市垃圾渗滤液的试验研究 专业：环境工程 硕士生：崔喜勤 指导教师：金奇庭( 教授) 摘要 垃圾渗滤液是垃圾卫生填埋过程中产生的一种难处理的高浓度有机废水，其特点是水n t v 量波动大、成份复杂、有毒有害物质含量高。目前垃圾渗滤液对周围环境的污染问题曰趋严重， 垃圾渗滤液的控制和治理已经成为当前环境保护领域内的一项重大研究课题。膜生物反应器 ( m b r ) 是由污水生物处理技术和膜分离技术结合而成的- , e e 新型污水处理与回用工艺，其 对于高浓度、难降解有机废水的处理有着一定的研究前景。 本课题以西安市江村沟城市垃圾卫生填埋场产生的垃圾渗滤液为对象，就一体式好氧膜生 物反应器在处理垃圾渗滤液过程中的污染物去除效果、污泥特性、溶解性微生物产物( s m 呼) 特性以及膜污染机理展开了研究，试验结果表明：m b r 对垃圾渗滤液中污染物的去除效果较 好，在h i l t 为2 5 1 1 2 h ，c o d 和n i - i a - n 容积负荷分别为0 3 2 - 2 2 2 k g c o d m 3 d 和 o 1 4 - 4 ) 5 0 k g n h 3 - n m 3 d 的条件下，m b r 对c o d 和n i - 1 3 n 的去除率分别为8 1 2 - 8 8 2 年1 19 9 以上；在c n 比为5 2 ，回流比为3 0 0 的条件下，系统对总氮去除率为7 5 2 - 8 2 2 。 在对反应器中活l 生污泥特性和s m p 特性的试验研究中，稳定状态的污泥浓度随容积负荷 的增加而升高，本试验中反应器污泥浓度最高达1 0 4 9 l ：大量s m p 和胞外多聚物( e c p ) 等 难降解物质随着试验运行时间的增加在反应器中积累，使污泥沉降性能变差、污泥活性刚氐、 污泥颗粒粒径减小、生物相变差，同时对反应器中污泥混合液的过滤性能也有负面影响。 在对膜通量衰减规律和膜污染机理的试验研究中，h i l t 对实际运行中的膜通量衰减速率影 响较大，当h r t 为2 5 - - 4 0 h 时的膜通量衰减速率最大；将m b r 中污泥混合液分为离心上清液、 细胞液和溶解l 生组份，通过死端过滤试验确定出离心上清液中的细d , k 体是造成膜污染阻力的 主要原因；通过阻力分布试验，得出膜污染阻力主要由凝胶极化阻力和外部污染阻力构成，二 者之和占总污染阻力的9 5 以上；同时m b r 中积累的大量细小胶体以及溶解性物质是导致膜 污染总阻力增加，混合液过滤性能变差的原因。 关键词：垃圾渗滤液膜生物反应器污泥特性溶解性微生物产物膜污染阻力 论文类型：应用基础 本课题得到下列科研项目资助：陕西省教育厅专项科研计划项目编号：0 2 1 k 1 3 6 西安市工业科技攻关计划项目编号：g g 2 0 0 2 7 5 西安建筑科技大学硕士攀能论文 t h e e x p e r i m e n t a ls t u d y o nt r e a t m e n t o f m u n i c i p a l l a n d f i l ll e a c h a t e b y as u b m e r g e dm e m b r a n eb i o r e a c t o r s p e c i a l t y ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g g r a d u a t e ：x i q i n c u i s u p e r v i s o r ：q i t i n g j i n ( p r o f e s s o r ) a b s t r a c t l a n d f i l l l e a c h a t e ，p r o d u c e d i n t h ep i 臼s s o f l a n d f i l l d i s p o s a l ，i s o n e k i n d o f o r g a n i c w a s t e w a t e r o f 撕业c o n c e n t r a t i o na n dd i f f i c u l tt r e a t m e n t ，w h i c hi sv e r yd i f f i c u l tt ot r e a tb e c a u s eo fi t sv a r i a b l e q u a n t i t ya n dq u a l i t ya n d m u c ht o x i ca n dh a r m _ r u ti n g r e d i e n ti ni t b e c a u s ei tm a yh a z a r de n v i r o n m e n t b a d l y ，i th a sb e e no n eo ft h ec r i t i c a lp r o b l e mo fp o u u f i o nc o n t r o lt 0t r e a tl a n d f i l ll e a c h a t ei nt h e n o w a d a y sa n d a l o n g f i m e l a t e r t h e m e m b r a n e b i o r e a c t o r ( m b r ) ，a c o m b i n e d p r o c e s s o f b i o l o g i c a l t r e a t m e n tw i t ha d v a n c e dm e m b r a n es e p a r a t i o n ，i san e w t e c h n o l o g yf o rw a s t e w a t e rt r e a t m e n ta n d r e u s e m b rh a st h es p e c i f i e dr e s e a r c hf o r e g r o u n db e i n gu s e df o rt r e a t i n gt h e o r g a n i cw a s t e w a t e ro f h i e # c o n c e n t r a t i o n a n ds l o w - b i o d e g r a d a b l en a t u r e i t sr e m o v a le f f e c to f c o n t a m i n a t i o n 、c h a r a c t e r i s t i c s o fs l u d g ea n ds o l u b l em k x o b i a lp r o d u c t s ( s m p ) a n dm e c h a n i s mo fm e m b r a n ef o u l i n gw e r e i n v e s t i g a t e dt ot r e a tt h el e a c h a t ef r o mj i a n g c u n g o um u n i c i p a ls o l i dw a s t el a n d f i l ls i t ei nx i a l li nt h i s d i s s e r t a t i o n e x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w ： m b r h a s g o o d e f f e c t i n c o n t a m i n a t i o n r e m o v a l ，w h e n v o l u m e l o a d i n gr a t e s o f c h e m i c a l o x y g e n d e m a n d ( c o d ) a n d 嫩氧镬w e r eb c t w e e n0 3 2 - 2 。2 2 k g c o d m 3 da n d0 1 4 - 0 5 0 k g n h 3 - n m 3 d r e s p e c t i v e l y ，t h e m b r h a d r e m o v a l e t f i c i e n c i e s o f c o d a n d n h 3 - n r a n g i n g b e t w e e n 8 1 2 - 8 8 2 a n d o v e r9 9 r e s p e c t i v e l ya t h y d r a u t i c r e t e n t i o nt i m e ( h r t ) b e t w e e n2 5 1 1 2 h ：w h e nc na n d c i m m a f l u e n c e r a t e o f m i x e d l i q u o r w e r e 5 2 a n d 3 0 0 r e s p e c t i v e l y ，t h es y s t e mh a d m m o v a t r a t e s o f t o t a ln i t r o g e nr a n g i n gb e t w e e n7 5 2 - 8 2 2 i ne x p e r i m e n t a l 籼h o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f f l u d g e a n d s m p ，s l u d g e c o n c e n t r a t i o n i ns t a b l e s t a g ei n c r e a s e dw i t ht h ee n l a r g e m e n to fv o l u m e t r i cl o a d i n ga n dw a sa b o v e1 0 4 9 li np r o c e s so ft h e e x p e r i m e n t ：t h en o w - b i o d e g r a d a b l e s u b s t a n c es u c ha ss m pa n de x t r a c e l l u l a r p 0 1 ) a - n e r s ( e c p ) w e r e a c c u m u l a t e di nt h em b rw i t ht h ee x t e n s i o no f r u n n i n gt i m e ，w h i c hc a u s e ds l u d g es e t t l e a b i l i t yt o b e c o m e w o r s e 、s l u d g ea c t i v i t y t o d e c r e a s e 、t h es i z e o f s l u d g e p a r t i c l e t o r e d u c ea n d m i c r o b i a l v a r i a t i o n t o b e b a d ，a s w e l l a s c o n t r i b u t i n g t o t h e p o o r m e m b r a n e p e r m e a b i l i t y o f t h e m i x e d l i q u o r i ne x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho f t h ed e c l i n e r e g u l a t yo f m e m b r a n e f l u xa n dm e c h a n i s mo f m e m b r a n e 磋安建蓑秘鼓大学琰士学霞论文 f o u l i n g ，h r t h a d t h e g r e a t e r e f f e c t t o t h e d e c l i n e r a t e o f m e m b r a n e f l u x i n a c t u a l r u n n i n g p r o c e s s ，t h e d e c l i n er a t e o f m e m b r a n e f l u x w & s t h e l a r g e s t w h e n t l r t a c ta s 2 5 瑚h ；t h e m i x e d l i q u o r i n t h e m b r w a sd i v i d e di n t oc e n t r i f u g a ls u p e m a t a n t 、c e l ll i q u i da n ds o l u b l ep a r t ，t h et i n yc o l l o i di nc e n t r i f u g a l s u p e m a t a n t w a sa s c e r t a i n e dt h em a i nr e a s o nt h a tc r e a t e dm e m b r a n e f o u l i n g r e s i s l a n c eb yt h ef i l t r a t i o n t e s t sw i t ham i n i - m e m b r a n em o d u l e ；t h ec o n c l u s i o nw a so b t a i n e dt h a tt h em e m b r a n ef o u l i n g r e s i s t a n c ew a s m a i n l yc o m p l e t e d o f p o l a r i z a t i o nl a y e rr e s i s t m l c ea n d e x t e r n a lf o u l i n gr e s i s t a n c ew i t h t h e d i s t r i b u t i o n t e s t s o f r e s i s t a n c e ，a n d t h es u m s o f t w o t o o k o v e r 9 5 o f t o t a l f o u l i n g r e s i s t a n c e ；w i t h t h ee x t e n s i o no fe x p e r i m e n tr u n n i n gt i m e ，ag r e a td e a lo f t i n yc o u o i da n ds o l u b l es u b s t a n c e sw e r e a c c u m u l a t e d a m o n g t h em b r ，t h a t t h e r e b yl e a d e d t h et o t a l f o u l i n g r e s i s t a n c et oi n c r e a c i n ga n dt h e m e m b r a n e p e r m e a b i l i t y o f t h e m i x e d l i q u o r t o b e c o m i n g b a d k e y w o r d ：l a n d f i n l e a c h a t em e m b r a n eb i o r e a c t o r c h a r a c t e r i s t i c so f s l u d g e s o l u b l em i c r o b i a l p r o d u c t s m e m b r a n e f o u l i n g r e s i s t a n c e p a p e r t y p e ：a p p l i c a t i o n t h i sp r o g r a mo b t a i n sf i n a n c i a la i df r o mt h el i s t e db e l o ws c i e n t i f i cr e s e a r c hi t e m ： t h es h a n x i p r o v i n c e e d u c a t i o n a lh a l lt os p e c i a lr e s e a r c h p l a n n e dp r o j e c t p r o j e c tn u m b e r ：0 2 j k l 3 6 t h e x i 缸c i t y t oi n d u s t r ya n d t e c h n o l o g ys t r a t e g i cp l a n n e dp r o j e c t p r o j e c tn u m b e r ：g g 2 0 0 2 7 5 声蹋 本人郑重声鞠我所愁交的论文燕我个人在黪掰指导下进行魏礤究_ 工 俸及彀褥静研究藏果。尽我所翔，除了文中特裁蕊段橱注释羧谢的蛇? 了外， 论文中不包含冀德入已绞发表或撰写过的研究成祭，毽不包含本人羲其 | 熟 人在箕它攀霞醪率荣学位或为冀它鬻途镬建遗憨袋柒。与我遴- ：露蕊麓 怎澍本研究所做的所有贡献均己在论文中作了嚼确的说明并袭矛了致谢。 串请学位论文与资糕若骞不实之处，本人承掇瑟耱关黉经。 论文作者签名：在连豺 关予论文使黑授权豹说瞬 嚣絮：勿孝幺 本人宪全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，g i ： 学校祷权保赘送交谂文静夔零孛，兔许论文被套潮鞫爨阕；学校珂掣公耀 论文的全都或鄢分内容，可以采焉影印、缩印或膏其它复铆手段保存论文。 ( 傈密豹论囊在论文熊密嚣应遵守毖趣定) 论文作者摄名：在案瓤导9 币签名：锨嘏：驴z g 多。 注：谶燃此页掰| 在论文酋页。 西安建筑辩技大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 前言 改革开放以来，我国经济持续高速增长，城市化进稷发展迅速，居民生活水平大幅度提高。 蘧羞我国浚泰数量豹臻相、撬模羲扩大帮入疆熬增多，藏隶垃较氇摇癍建逐速灌长。鑫1 9 7 9 年以来，我阐的城市垃圾的年平均增氏率达8 9 8 ，幽1 9 8 0 年的3 1 3 2 万吨猛增至1 9 9 5 年的 1 0 7 4 8 万吨，增加了2 4 3 2 e i o 近年来，我国城市生活垃圾业已对城市及城市周围的生态环 境梅成墨趋严重的威胁。对全重2 9 8 个城毒的调查结豢褒爨，不适当遣处理和处置城市垃圾， 不仅造成- y 严重的环境里生的恶纯，且黉占用大量的嫩。因此，我潮政府部门及器地环境卫 生和环境保护专家相继进行了城市垃圾的处理( 置) 和污染控制技术的研究与开发。 城市垃圾处置的方法相当多，主要有：堆肥处置法、焚烧处置法鄹卫生填埋法。在这三种 方法中，翌生壤瑾处置法蔽葵授资省、运行费强 蓑、逡瓣菠垂广、环缳效果显著帮楚嚣筋底等 特点，得到了世界各国的蒋遍采用。我豳是发展中国家，经济基础薄弱，这决定了我国的垃圾 处置要以成本低廉的卫生填埋法为主，阁此卫生填埋法被认为是最邋合我国国情的处置方法。 国家科技聱程建设部已把戴工艺定为我潮垃圾楚置与鲶壤靛蓄选捱广方法。叁上激怒，年 代以来，潮内许多大中城市如；北京、上海、杭娟、沈阳、广州、深堋、西安等都榴继建立了 垃圾卫生填埋场。目前，全国已有垃圾卫生填埋场几十个，另外还有一大批中小城市的垃圾卫 生填埋场正谯规划建设中。 城市垃玻卫生壤堙楚餐法存在豹一个灌瑷避免翡溺惩，簿垃皲填疆稳定过程中掰产生的渗 滤液对周围的水环境造成的污染。垃圾渗$ 基液主要有三i 个来源【3 】：一是外来水分，包括大气降 水、地表水和渗入的地下水；二是垃圾受至0 挤压后部分韧始含水的释放：三是垃圾降解过程中 大量的存撬貔在厌氧及兼畿镦生糖痒用下拿证为东、二蓑裁碳窝零烧等鹱释放戆蠹含承。垃圾 渗滤液是一种成份复杂的离浓度有机废水，含有大量有机物、悬浮物、氮氮、重金麟离子以及 致病菌等，且由于物理、化学、生物等诸多因素影响，水质水量变化幅度很大。据有关文献报 道，垃圾渗滤液中c o d 浓发可达2 0 0 0 - s 0 0 0 0 m 朗l , 爨氮浓度可达1 0 ( 1 ) m l 以上，含有机物 近8 0 静，英中包括瘸藤微生物竣及菜些教癌、促癌帮辅健致瘗籀崩硼。由诧可觅，垃圾渗滤 液是一种离强度的环境污染源，如不加处理而直接排放，将对周围环境及地下水源造成严重污 染，更会限制垃圾卫生填蠼处理技术在我国的应用及发展。 磊嚣，嚣内各垃羧羹燕溪理场经过1 0 多年豹运行，己先蜃避入了垃圾渗滤液熬高海产出 期。但由予垃圾渗滤液成份复杂多变，有毒有害物质含辍高，使得其处理难度非常大。据不完 全调查，国内几乎所有卫生填埋场产生的渗滤液均未实现达标排放；即使在发达国家，对垃圾 渗滤滚的控黪积治理也缺乏成熬、可 亍靛技术工艺。爨越，发震垃圾渗滤液的控露l 秘治理技术 已经成为当翁一项追诱酌研究课题。 西安建筑科技人学硕士学位论文 1 2 垃圾渗滤液的产生、特征、熊鬻以及处理技术综述 1 2 1 篷圾渗溶液静产生及影响因素 垃圾填蠼场渗滤液，又称垃圾浸出液戚垃圾渗滤水，是指垃圾在填埋过程中受到挤压、垃 圾本身的分解以及地表水和地下水的渗入嚣作用产生的高含量污水。垃圾填埋场渗滤液来源及 影嫡萁产生爨的主要因素懿t “”： ( 1 ) 直接降水降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源。影响渗虑液产生数量 的降雨特性肖降雨量、降硝强度、降雨频率、降雨持续时间等。降雪和渗滤液生成擞的关系受 洚雪量、舞华量、融雪量等的影响。 国地表径流和下渗降水的一部分形成地表径流，一部分被下渗。影响地表缀流的医素 有雨量、雨强、填埋场的含水率、填埋场的表面状况等；未被排走的水分一部分被蒸发，一部 分下渗至垃圾堆体中并逐渐下渗到垃圾底郎，有机物含爨高的垃圾和土层，持水能力较高，会 减小下渗逮率，壤堙场中竣圾茅l 壤熬分瑟壤毽毽会籀露l 采戆下渗。 ( 3 ) 蒸发和蒸腾作用土壤和垃圾的蒸发及植被的蒸腾作用是填埋场水分损失的两个重要 环节。影响蒸发的因素有：辐射、气温、湿度、风速和土壤或垃圾中含水率大小和分布。 ( 4 ) 废物申采分睫阉俸废物进入壤蠼场孛的东分，包摇国体菠物本身携带熬水分戳及放 大气和雨水中的吸附( 当储水池密封不好时) 量。入场废物携带的水分有时是渗滤液的主要来 源之一。 圆脊枫姆分解生成水垃圾中的有机组份在填埋场内经厌氧分解会产生水分，蕻产生量 与垃圾酶缀簸、蹬餐、瀑废耪菌释等因索有关。 此外垃圾渗滤液的性质会随着填埋场的使用年限不问而发生变化，这是由填埋场的垃圾在 稳定过程中不同阶段的特点所决定的。 l 五2 垃圾渗滤滚装特缝 垃圾渗滤液是一种较特殊的废水，它的性质与垃圾酌种类、填埋时的操作条件、垃圾的降 解速度、垃圾的稳定化程度以及当地的自然条件和社会条件等因素有关。不同城市的垃圾填埋 场的渗滤波的性质差另峨次。在广泛收集浚辩和谓研的麓础上，总结出垃圾渗滤液的特征有以 下圈点： ( 一)污染物浓度离 垃圾填埋后，在微生物作用下，垃圾中有机物经过好氧反应和厌瓴反应产生降辩，其反应 霹分筹l 嚣下式楚荤表示： 有机物鲢鱼旦呻封2 0 + ，+ m 1 + n 0 3 一+ s 0 。2 - + p o 。“+ a a 有机物墅选一h 2 0 + c 0 2 + n h j + c 日4 + h 2 s + 低分子有机物 在垃圾降艇过程中，垃圾中原有蛉以及垃圾降解爱产生鲍大量污染甥迸天垃圾渗滤滚中， 以致垃圾渗滤液污染物浓浚极高。秀之妇于垃圾降解产生的溶予垃圾渗滤液瓯跨捷垃圾渗 2 两安建筑辩技大学硕士学位论文 滤渡绲酸憔，从而击b 速了垃圾中金属及其金属氧化物的灞孵，因面渗滤液中还含有较赢的金属 离子。 ( 二)持续时间长 垃圾中肖机物不断地降解，渗滤液t 照会不断地产生，其有机物的降解可用一级反应动力学 方程式表示嘲：e ，；c 。e “。式中，t 为反应时凌，k 努骞援秘簿舞速浚常数，舀为t = o 露垃圾 中的有机物的浓度，g 为菜时刻垃圾中的有机物的浓度。其中k 是各种有机物降解殷应速度的 综合反映，与反应温度、垃圾成分等因索有关。表1 - 1 汇总了几位研究者所获得的垃圾有机物 降解的速率常数k 僵帮l 皮静半衰期t l 趁。 袭1 - 1 垃圾中嘉枫物降解的速率常数k 和半衰期 注：半聚期按t l n = 瞰对3 m 来计算 由上表可知：垃圾中有机物降解及其缀陧，产生垃圾渗滤液的时间持久，一般持续2 0 - 3 0 a 。 ( 三) 流量不均匀 渗滤液流量与垃毅帮覆熬窘永攀、垃圾压密疆度、缝表承藉缝下承殴致洚蕊的渗透量 有关。对于采取了阻水措施的卫生填埋场，垃圾渗滤液主要受降雨的影响，其流量也随之而变 化。卫生填蠼场渗滤液的流量可根据下歹公式估算嘲： a c x i x 1 0 4 式中：o 为垃圾渗滤液平均流量，c 为渗出系数，一般取0 3 - - 0 8 ，为平均繇雨强度， a 为卫生填墁场集雨面积。 垃圾渗滤滚在垃圾中滤魂或渗透速度很慢，一般在降雨后7 天左鑫才出现渗滤波蠢峰期， 渗滤滚流璧大小主要随辩雨量大小丽变化，因诧垃圾渗滤液流量是不均匀。 ( 四) 水质变化 垃圾渗滤波水质与垃圾成份、垃圾降孵速度、垃圾的稳定化程度、降水渗透量以及当地的 享会发震憨渡葶嚣人民戆生溪狡篪等因素森关。垃圾驿瓣速度主要受瀵发影穗，年瀚零气溢不 断变化会影响填埋场内垃圾降解反应温度，从而使垃圾渗滤液水质不断变化，这一点在北方寒 冷地区尤为明显。此外不同稳定程度的垃圾形成的垃圾渗滤液水质也有巨大的差别。另一方面， 蹲求的大量渗入对垃圾渗滤 漆穗释作麓，可会造成璁圾渗滤滚水簇在短凝内遗瑷基丈的波 动。表1 2 楚城市垃圾卫生填埋场渗滤液某些污染物的浓度范围。 3 西安建筑科技大学硕士学位论文 表1 - 2 城市垃圾渗懿农艘陡况汇总研 4 p h 醚单位，e c a l l 的单位为c f v l ，其余的单位为r r l g 儿。 大多数研究者按照垃圾填埋场使用时间的长短将渗滤液分为两类，即“年轻”垃圾填埋场 产生的渗滤波和“老”垃圾填埋场产生的渗滤液。对“年轻”的填埋坜( 3 巧年以下) ，其渗 滤液的蒋意跫黑色、商瑟樊、s s 高、p 辩俊较羝、b 0 瓿秘c o d 浓覆勰、b o d s t c o d 值大( - - 般在0 3 - 0 5 之问) 、且由于p h 值低而愈属离子浓度较高。其有机化食物般可分为3 李g ： 低分子脂肪酸 蕊麓瑷类，毫努予璇东健台秘 中簿分子量的获黄霉酸等 渗滤液中约9 0 可溶商机物是短链的挥发性脂肪酸，以乙、丙、丁酸为多，其次是带有较 多羟基、羧然、芳香基团麴灰黄霉酸。 霹“老”填埋场( 5 年疆上) ，萁渗滤液的b o d 5 霸c o d 浓度都铰羝，盈b o d e c o d 值 也较低( 一般在0 0 5 4 ) 2 之问) ，p h 值大于7 ，n h 3 - n 浓度升高，金耩离子浓度降f 氏。其有机 物中含有大爨难以生物降解的腐殖酸和崮恩酸卿。一般来讲新垃圾渗滤液较易采用生物法来处 理，嚣老缓圾渗滤滚不鬟袋穗生耪法楚懑。獒壅懿掰、老楚羧填理绣渗滤滚隶蜃摇标女g 表l _ 3 所示。 表1 3 新、澎垃圾填埋场渗滤液水质比较 9 】 项目 掰壤壤绣渗滤渣本璇老填理场渗滤渡承聩 4 西安建筑科技火学硕士学位论文 i i 注：除p h 僵外单位均为m g l 峦魏可麓，随着垃缀壤淫场年i 琵静攒翱，在垃瑗稳定疆：过程懿不鞫除段，渗滤液承矮呈瑷 出一定的普遍性规斟。在稳定化过程的第一阶段，渗滤液中有机物宙量较低，p h 值接近于 7 o ：在第= 阶段，渗滤液中c o d 含量迅逋增大，v f a 和金属离子含魑逐渐上升，同时p h 值 逐灏下降；罐蘩三除段，渗滤滚中c o d 、v f a 帮金演舞子含量继续主舞至中霸这至最大篷， 此后逐渐下降，同对p h 德继续下降至中期达到最低值( 5 0 甚至更低) ，此后慢慢上升；在第 四阶段，渗滤液中c o d 、v f a 和会属离子含量继续下降且下降幅度越来越小，同时p h 值继 续上升最后罄本稳定在6 8 - 8 0 ；在第五除段，渗滤液中c o d v f a 秘金属离子含爨很低，且 常含寿一定爨熬难瑷簿鲜豹瘸蔟酸弱富篷酸，目霄p ! q 德依然稳定在6 8 - - 8 0 。在壤壤场的实际 使用过程中，整体填埋场的渗滤液水质怒不同阶段的渗滤液综合的缩果。 1 2 3 垃圾渗滤液的污染现状及危害 垃圾渗搴瞧是一秘或徐掇为复杂弱蠢含量存撬疫承，对蓼凌豹污染主要表王燕在遮下表薄瑟 她表水体的污染，并且其对地下水体的污染还具有不翳觉察和持久的特点。 自从2 0 世纪6 0 年代以来，世界各国逐渐意识到渗滤液对地面水和地下水的污染并展开了 研究“。“1 。渗滤滚可对自然水体产生严整鲍污染，撮撼1 9 7 7 年资料o “，美国共有1 8 5 0 0 个垃 圾填埋场，几乎有一半对水体产生了污染；我国兰娴拳笳地蕹雅水滚地因垃圾渗滚滚污染丽痰 弃，西揣地码滩水源地部分水井也因此而报废：澳门与珠海市交界处因澳门垃圾渗滤液污染， 当地河流鱼虾绝迹，农田失收：在上海黼满江上游的港髓段，近十多够睦，由于在离该段不足 2 0 0 m 楚建设了上海最大熬l $ 圾填堙琚之戆三耩塘蟪汲场，渗蠢蠢滚滚天江中，对浚段汪隶造 成了极大的污染：又如晗尔滨市韩家洼予垃圾填埋场，由于露天不卫生堆放，业已髓测表明对 地下水造成严重污染，其浊度、色度、各种重金属及细谪等已远超过地下水水源及饮用水水质 标准，其中漾含量超标达2 9 莹，大肠楞菠怒标4 0 售。 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 2 4 垃圾渗滤液处理技术综述 如前所述，由于垃圾渗滤液是种成份复杂的高浓度有机废水，不同的填埋场、同一填埋 场的不同时间段之间，垃圾渗滤液的水量水质都有着不同的特点，且周期性不明显，因此，其 处理难度较大。目前垃圾渗滤液的处理有场内和场外两大类处理方案1 2 。 场外处理是指把垃圾渗滤液直接排入城市污水处理厂与城市污水合并处理。这种方法不仅 可以节省单独建设渗滤液处理系统的大额费用，还可以降f 氐处理成本，利用污水处理j - x 渗滤 液的缓冲、稀释作用和城市污水中的营养物质实现渗滤液和城市污水的同时处理。但一方面， 由于垃圾填埋场一般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， 渗滤液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负荷，影响甚至破坏城市污 水处理厂的正常运行。 场内处理是指将渗滤液向填埋场循环喷洒或在填埋场建设污水处理站进行独立处理。渗滤 液的循环喷洒不仅可以降低污染物浓度，还可以因喷洒过程中挥发等作用减少渗滤液的产生 量，对水量和水质起稳定化的作用，有利于废水处理系统的运行，节省费用。但循环喷洒不能 完全消除垃圾渗滤液，剩余的渗滤液仍需进行处理方能排放；还会导致诸如n h a - n 等污染成 份的积累，不利于渗滤液的后处理。 此外，随着人们认识的不断深入，又出现了场内场外相结合的处理观点。即渗滤液首先通 过设于填埋场的预处理设施进行处理，去除重金属离子、氨氮、色度以及悬浮物等污染物或通 过厌氧处理以改善其生化性、降低负荷，为与城市污水合并处理的正常运行创造良好的条件。 当前，国内外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和研究，纵观国内外垃圾渗滤液 处理的现状，其主要处理方法有以下三种：生物处理、物理处理和土地处理f 1 7 埘l 。 ( 1 ) 生物处理法是依靠处理系统中微生物的新陈代谢作用以及微生物絮体对污染物的吸 附作用来去除废水中有机污染物的一种废水处理方法。用于渗滤液处理的方法有活性污泥法、 生物转盘、好氧生物滤池、厌氧折流板反应器、上流式厌氧污泥床、厌氧生物滤池等。 目前在垃圾渗滤液的生物处理方面进行的研究很多，取得成果也颇丰。例如：英国的水研 究中一i _ 翌】报道用u a s b 处理c o d 1 0 0 0 0 m g l 的渗滤液，当负荷为3 6 - 1 9 7 k g c o d ( m 3 m ，平 均泥龄为1 0 4 3 d ，温度为3 06 c 时c o d 和b o d 5 的去除率各为8 2 和8 5 。同济大学徐迪民 等吲用低氧好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液，试验证明：在控制运行条件下，渗滤液 通过低氧- 好氧活性污泥法处理，效果卓越。最终出水的平均c o d 、b o d 5 、s s 分别从原来的 6 4 6 6 m g l 、3 5 0 2 m g l 以及2 3 9 6 m g l 相应降低到c o o 3 0 0 m g l 、b o d s 5 0 m g l ( 平均为 1 3 3 m g l ) 以及s s 1 0 0 m g l ( 平均为2 7 8 m g l ) 。总去除率分别为9 6 4 、9 9 6 和8 3 4 。 ( 2 ) 物化处理法是利用各种物理和化学手段来处理废水中的各种污染物。用于处理渗滤 液的方法有混凝沉淀和气浮、吹脱、电解氧化、光催化氧化、化学药剂氧化、吸附、膜分法等 等9 3 “2 5 j 。理论上讲，物化法可以去除废水中的所有污染物，并且它还有不受水质水量变化波动 西安建筑科技大学硕士学位论文 鼍曼曼曼曼皇曼喜皇鼎墨i i i i i 棼舅曼曼曼曼曼曼舅缴燃邕鼍詈曼曼曼曼皇皇嘲删摹篁皇! ! 豹影响，出承水质较稳定等的优点。但出予物化法运 亍成本离，国内夕 的研究和应用多集中采 臻物化法对竣圾渗滤滚邋寄予预处理帮深波处理两个方瑟。王鹃孝蠲蠲泡纯学氧纯漾泼处理垃圾 渗滤液的实骏表明，在最健工艺条件下，对u a s b 的出水中n h 3 - n 和c o d 的去除率可分别 达到1 0 0 芹【l8 7 ，电量消耗为5 5 k w h & g c o d ( 其中将电- n 折算成c o d 。罗建中等【7 2 j 采用 毙催位氯戴汝对渗滤滚黎拳懿及经氧纯海楚理暴戆渗滤滚遂行楚理静磅寇绫莱表鹗，在蓑谴条 件下c o d 的去除率分别为8 0 6 和7 7 3 ，色度的去除率分别为8 7 9 和8 3 3 。 ( 3 ) 垃圾渗滤液的土地处理主要通过土壤颗粒的过滤、交换、吸附、沉淀以及生物等作 属去豫其中麴悬浮固体零珏漆释或傍；通过壤的微生物 乍餍是渗滤液审的寄辊物葶l 氨氮发生转 纯，通过蒸发作用减少渗滤液的产生量。弱前，国内多 精于渗滤液处理的土地法主娶有圈灌法 和人工湿地法。 渗滤球网灌处理主要是利用填埋场覆盖层的壤净化作用、垃圾填埋层的降解 乍甩和最终 覆盖爱垃缓壤淫场毽撇瓣暖鼷终嚣等遴嚣懿。渗滤渡懿露灌由予灞翱了垃圾灞发，获磊提 高了生物活性，加速甲烷产生和废物分解。同时回灌中的蒸发作用使渗滤液体积减少，有利于 废水处理系统的运行，且可节约能源费用。同济大学环境工程学院1 7 3 州】对渗滤水的阐灌技术有 较深入地研突，对匿建法垒瑶渗滤波豹婊攥、工艺浚瑕、鼓7 民参数笛均终了较系统建运述。 m e l - f a d e l l 7 6 1 等也研究了缎坡渗滤液的觏灌对填埋场娩圾静处置帮生物降解率的影响。 八工漫地因其操作简单、投资省等优点，是近些年来出现的一种新的土地处理工艺。陈玉 成等1 77 】对重庆金风i 碑垃圾填埋场的渗滤液进行了土壤渗滤年日芦苇湿燃的两级模拟处理试验研 究，藏永c o d 为6 5 2 _ 1 3 3 3 m g 、n h 3 - n 麓1 8 6 2 2 6 7 8 m g f t 、色发为2 5 0 - 4 0 0 倍，s s 为 4 4 - 1 6 3 m g l ，处理后c o d 和n i - 1 3 - n 的汰除率均达到9 0 以上，出水水质达国家一级排放标 准。蛳g d m a r t i n 等旧l 采用曝气和表面流湿地系统处理填埋场渗滤液，自斟每c o d 从1 1 8 2 m g l 酶至1 3 6 m g c l ，瑟显对予n h 3 - n 、t p 、t s s 、t o c 、蘩金属等毒6 4 , - - 9 9 戆去滁率。 目前，对垃圾填埋场渗滤液的处理仍以常规生物处理为主要方法，但该法对于易生物降 解的废水可以有效去除其中的有机污染物，且工艺技术成熟、运行费用低廉；而对于难生物降 解的有枧废7 k ，蠢予其可坐化性差，鼹被徽生物有效利用的有机物含爨少，采用常残生物处理 难班这到令入满意豹效栗。垃圾卫生接壤场本身就蹙一个剥。霉激生彩佟羽来海解蘧缎中有枫成 份的反应系统。随着填埋场垃圾稳定化的进程，其渗滤液中难降解有机物的比例越来越高，可 生化j i 生越泉越差，且氨氮禽量高，这些特点均限制了常规生物法在渗滤液处理中的鹿用。 蓑在楚遴系统中延长簿混箨整时润秘洚羝污混有搽受麓，一方甏键皴生物困缺乏萤莠豹遴 入内源呼吸阶段，迫使其在消耗自身储存的有机物的同时还要利用难降解有机物来维持正常的 生命活动，从而达到去除难降解有机物的目的。另一方瑚污泥停留时间的延长会使系统中的微 生物 十群发黛交纯，有苇哥连化菌的生长秘雾| 纯具有去除难降勰有掇携力豹薮型微生物。近 些年来出现豹膜生物法( i v l b r ) 是这恐路的代表经技术。其； l 用膜的高效截流体翔，使徽 7 西安建筑科技大学硕士学位论文 生物被完全皴流在生物反应嚣中，实现水力停蟹时闻帮污泥停留时间驰彻底分离，从弼保证了 反应器中维持大量的污涎龄稷_ 长的活性污泥。由此可霓，m b r 在蹙瑾难降解有稳废求和高浓 度氨氮废水方面有着极强的优势。目前m b r 在国外已用于小规模的生活污水的处溅，但在处 理工业有机废水，尤其是窝氨氮、高浓度难降鳃有机废水方面还处于研究阶段，其威用于垃圾 渗滤滚戆熊壤还未冕掇道。缀魏，弱舔簇，耋物法楚理蟪较渗滤滚这 孛蠢氨氮、裹浓度难簿舞畜 机废水将有潜很大的研究价值。 1 3 膜生物反应器( m 8 1 q ) 1 3 。l 膜生貔反虚器技术熬本蘸理 膜生物疲应器是将生物反应器技术霸膜分离技术缡台面成的种新型污水签瑷与回用工 艺。其主要由生物反应器和膜组件两个单元设备组成，污水首先进入生物反应器，污染物在生 物反应器中被微生物同化和异他，异化产物多为无害的c 0 2 和h o z ，同化物质成为微生物的 组成部分。膜缰 牟圭要弱予截錾徽生耪零拜适滤邕隶，鑫予簇载截驽t 遘滤作矮，激生扬胃酸被有 效地截留程反应器中，从而控制微生物襁反应器中的停瞬时间( 污混龄) 以及有效城对出水进 行消毒。 由于膜囊物反应器对浮隶阂跨送行黼l 过滤 乍鬻，赝敷出承零壤较妊，逶碧零掺 污染甥 ( c o d 或b o d 5 ) 稆悬浮物的去除率可以达9 5 以上。由于膜的庭好的截留作用，解决了传 统工艺中污混停留时间和水力停留时间滩以协调的问鼷，从而优化生物处理工艺，提高其可行 性和灵活性。对于垃圾渗滤液这种离氨氮、高浓度有机废水来说，膜生物反应器中游泥龄和污 混浓凄弱蠢聋控裁，可馥馁难隧生j 莓的生长髑麓长静女纯缨蓥褥澈存在， 薅足处理麓浓度含氨 废水的要求，膜单元可以承受更高的污混负荷，具有结构紧凑和占地面积少的优点。 1 3 2 膜生物反应器的分类 按貘缀傍窝生甥反应瓣戆翅对爱鬟，貘生物反应瓣霹鞋势秀分黉式貘生物反应器、一俸式 膜生物反应器和复合式膜嫩物反应器三种1 2 9 。 分置式m b r 如图i - i 所示，膜组件和生物反应器分开设置，生物反应器中的混合液由泵 增压后进 骥缀l 牛，在压力作尾下膜过滤液成为系统处理出水，活性滋淀、9 9 5 ，脱氮达6 0 。 9 0 年代以后，国际上对m b r 在生活污水处理、工业废水处理、饮用水处理方面进行了大 量地研究，对m b r 机理、特性、膜通量的影响因素及操作条件等方面也进行了大量的研究工 作，m b r 已进入实际应用阶段，并得到了快速的推广。 m b r 处理生活污水的研究1 9 9 0 年，c h i e m c h a i s r i 等人在泰国进行了中空纤维膜- 生物反 应器中试规模的研究；1 9 9 2 年，c h i e m c h a i s r ie ta l 用m b r 工艺处理生活污水，出水水质好于 传统二级处理后再经消毒的出水；n a g a n o e ta l 报道了m b r 中污泥浓度在好氧和厌氧系统中可 达2 8 t g l 和1 1 3 3 9 l ；1 9 9 3 年c h i e m c h a i s r ie ta 1 分别利用中空、板式m b r 工艺处理城市污水， 对c o d 的去除率为：中空纤维式8 0 - 9 0 ，板式) 9 3 ，其还利用m b r 进行了生活污水脱 氨研究和低温脱氮研究；1 9 9 4 年，b a i l e ye ta l 用错流式微滤m b r 处理生活污水，对c o d 的 去除率达9 7 以上；t r o u v ee ta l 将无机膜生物反应器工艺运用在巴黎a u b e r g e n v i l l ew w r p 处 理城市废水的半生产性运行中，处理能力为1 8 4 0 m 3 d ，对s s 、b o d 去除率大于9 9 9 ，n h 3 - n 去除率大于9 7 ，c o d 的去除率为9 6 ，硝化大于9 9 9 ；1 9 9 5 年，m u l l e re ta l 用错流式 m b r 工艺做中试试验，运行3 0 0 d ，污泥浓度达4 0 - 5 0 9 l ，体积负荷与污泥负荷分别为 0 9 - - 2 0 k g c o d ( m 3 d ) 和0 0 2 1 k e , ( k g h m s s d ) ，总有机碳去除率大于9 0 ，基本实现完全硝化， 另有4 0 的氮被反硝化去除；1 9 9