年轻垃圾渗滤液中无机离子变化特征的实验研究.pdf

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1、 i 摘摘 要要 垃圾渗滤液是垃圾在卫生填埋或堆放过程产生的一种高浓度有机废水， 分为 “年轻” 渗滤液和“年老”渗滤液。本论文通过模拟垃圾填埋场的方式，研究“年轻”渗滤液水 质情况。所谓“年轻”垃圾渗滤液是指填埋时间在 5 年以内的渗滤液，其水质特点是 CODcr、BOD5浓度较高，且 BOD5/COD 的比值较高，可生化性能强。 垃圾渗滤液水质复杂，含有多种有毒有害的无机物和有机物，因此寻求一种有效的 处理垃圾渗滤液的技术迫在眉睫。回灌法在国内外已经得到实际应用，证明具有很大的 发展前景。本论文通过垃圾回灌实验，重点研究垃圾渗滤液中无机离子（Cl 、SO 42 ） 的变化规律，从而完善整个

2、回灌处理垃圾渗滤液理论体系，为渗滤液回灌处理技术的应 用提供基础参数；同时将回灌法作为垃圾渗滤液生化处理的预处理措施，研究 SBR 处 理垃圾渗滤液的进水、出水中无机离子（Cl 、SO 42 ）含量与 COD 去除率的关系，为 垃圾渗滤液后续生物处理提供基础数据。 本实验设置 5 个实验装置，1、2、3、SBR1 号回灌，4 号不回灌，其中 SBR1 号作 为生化反应器的进水。通过实验研究得出以下主要结论： （1）渗滤液不经回灌自然出水状态下，Cl 含量的总体变化趋势为：在实验初期（8 月 3 日8 月 14 日）呈现下降趋势，在实验第二阶段（8 月 14 日12 月 2 日）表现出增 长的趋

3、势， 出现了累积现象。 回灌处理的渗滤液， 在实验初期即表现出较强的去除效果， Cl 含量迅速降低，进入实验第二阶段后，Cl含量有增有降，但总体呈平稳状态。Cl 浓度对 COD 的去除有一定的影响。 （2）回灌处理的渗滤液中 SO42-出现了降低的趋势，不回灌处理的渗滤液中 SO42- 含量呈现不明显累积。 2 年前填埋的 1 号装置的 SO42-含量较高， 总体呈现累积现象。 SO42- 浓度对 COD 去除率影响不明显。 （3）采用 SBR 反应器处理垃圾渗滤液后，Cl 含量并没有出现累积现象，反而出 现了下降的趋势； SO42-含量总体出现了下降的趋势。 Cl 浓度对 COD 的去除有一

4、定的影 响，SO42-浓度对 COD 去除几乎无影响。 （4）本论文垃圾渗滤液回灌实验持续 12 年，其间的 Cl 、SO 42-浓度对后续生化 处理的影响较小，属正常范围。 关键字：渗滤液 回灌处理 无机离子 生化处理 iii Abstract Leachate is kind of high concentrated organic wastewater yielding from the processes of MSW（municipal solid waste）landfill or packing, divided into “young“ leachate and “old“ l

5、eachate. This paper researched the “young“ leachate through the simulation of landfills way. The “young“ leachate is that which is landfill condition within 5 years, the water quality characteristics are high CODcr concentration, high BOD5 concentration, high ratio of BOD5/COD and the strong biochem

6、ical performance. Landfill leachate is complex, containing a variety of toxic and hazardous inorganic and organic, and therefore to seek an effective treatment for landfill leachate is urgent. Recirculation has been in the practical application, and proved to have great prospects for development bot

7、h at home and abroad. This paper is emphasizing on the variation law of inorganic ions(Cl- 、SO42-) to improve the theoretical system of recirculation, and provide the basic parameters for the application of the leachate recirculation technology. As a biochemical pretreatment measure, we are doing re

8、search about the relations of inorganic ions (Cl- 、 SO42-) and the content of COD removal efficiency for SBR treatment to provide the basic data for further treatment. The experiment include five devices: 1#、2#、3#、SBR1# is recirculed,4# is not, and SBR1# is as the influent water of biochemical react

9、or. The research has the following conclusions: . The variation of Cl- concentration of the leachate without recirculation is: in the early days (August 3 to August 14,) it has the downward trend, in the second period (August 14 to December 2) it showed growth trend and the emergence of a cumulative

10、 phenomenon. For the recirculation of leachate treatment, early in the experiment that represent strong removal efficiency, the concentration of Cl- decrease rapidly, in the second period of the experiment, the Cl- concentration have both increase and decrease phenomenon, but overall it was stable.

11、And there is a certain effect on COD removal by the Cl- concentration. . The concentration of SO42- appeared a reduction trend in the leachate recirculation, and the accumulation of concentration of SO42- is not obvious. The concentration of SO42- in device 1# which is land filled at two years ago i

12、s higher, it overall presented accumulation phenomenon. SO42-concentration has less effect on COD removal rate. . There are no accumulation phenomenon but decreasing on Cl- concentration when using SBR reactor; the concentration of SO42- appeared decreasing trend. The Cl- iv concentration has effect

13、s on the COD removal rate, SO42-concentration have no effect on the COD removal rate. . In this paper, waste leachate recirculation experiments last bout 1 to 2 years, it can be seen that the Cl- and in SO42-concentration have less influence on the follow-up biological treatment, its in normal range

14、. Key words: leachate recirculation Inorganic ions biochemical method v 目目 录录 第一章 绪论 1 1.1 城市垃圾的组成 . 1 1.2 垃圾渗滤液的来源 2 1.3 垃圾渗滤液的特征 . 3 1.4 不同类型垃圾渗滤液的水质 4 1.5 垃圾渗滤液的排放标准 5 1.6 垃圾渗滤液处理方法 . 6 1.7 回灌法处理渗滤液技术的研究进展 . 7 1.7.1 回灌法处理渗滤液技术的分类 7 1.7.2 回灌法处理渗滤液的方式 . 8 1.7.3 垃圾渗滤液原位回灌处理技术 . 8 1.8 课题组采用回灌法处理渗滤液的前

15、期研究成果 10 1.9 本课题的研究内容及方案确定 . 10 1.9.1 课题的提出 . 10 1.9.2 研究内容 . 11 1.9.3 研究方案 . 11 第二章 实验方案与实验内容 13 2.1 实验方案设计 13 2.1.1 实验装置 13 2.1.2 实验材料 14 2.1.3 实验分析指标及方法 15 2.2 实验内容 15 2.2.1 实验条件设置 15 2.2.2 实验安排 16 第三章 实验水质常规监测结果与分析 17 3.1 气温及垃圾填埋体温度 17 3.2 垃圾渗滤液的 pH 值及颜色变化 . 18 3.3 垃圾渗滤液产生量 19 3.4 垃圾体沉降高度及沉降速率变化

16、 21 vi 3.4.1 垃圾体沉降高度变化 21 3.4.2 垃圾体沉降速率变化 . 22 3.4.3 垃圾体沉降情况分析 23 3.5 垃圾渗滤液中 COD 的变化 . 24 3.5.1 垃圾渗滤液中 COD 浓度 . 24 3.5.2 垃圾渗滤液中 COD 去除率 . 24 3.5.3 垃圾渗滤液中 COD 变化情况分析 . 27 3.6 垃圾渗滤液中氨氮研究 28 3.6.1 垃圾渗滤液中氨氮浓度 29 3.6.2 垃圾渗滤液中氨氮去除率 29 3.6.3 垃圾渗滤液中氨氮变化情况分析 30 3.7 垃圾渗滤液中硝态氮的变化 32 3.7.1 垃圾渗滤液中硝态氮含量 32 3.7.2

17、垃圾渗滤液中硝态氮去除率 33 3.7.3 垃圾渗滤液中硝态氮变化情况分析 34 3.8 垃圾渗滤液中总磷的变化 35 3.8.1 垃圾渗滤液中总磷含量 35 3.8.2 垃圾渗滤液中总磷变化曲线 36 3.8.3 垃圾渗滤液中总磷变化情况分析 37 3.9 垃圾渗滤液水质常规监测结果分析小结 . 38 第四章 渗滤液中无机离子的实验研究 40 4.1 渗滤液中无机离子的变化 40 4.1.1 渗滤液中无机氯离子变化 . 40 4.1.2 渗滤液中硫酸根离子的变化 . 44 4.2 渗滤液中无机离子与 COD 含量的关系 . 48 4.2.1 渗滤液中氯离子与 COD 含量关系 . 48 4.

18、2.2 渗滤液中 SO42-与 COD 含量关系 50 4.3 生化处理前后无机离子变化 51 4.3.1 生化处理前后氯离子变化 52 4.3.2 生化处理前后硫酸根离子变化 55 vii 4.3.2 生化处理前后无机离子与 COD 的比值研究 58 4.4 渗滤液中无机离子实验研究分析小结 59 第五章 结论与建议 61 5.1 结论 61 5.2 问题与建议 61 参考文献 63 致谢 67 长安大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 随着我国国民经济的不断提高，工业的不断发展，城市化进程的不断加快，尤其是 城市人口的急剧增加，使得城市垃圾的总量也随之增长，大概以每年 15%左右的速率在 增

19、加， 同时垃圾的组成成分变得愈来愈复杂， 使得垃圾渗滤液的成分也变得越来越复杂。 垃圾渗滤液是垃圾卫生填埋过程中产生的二次污染，如不妥善处理，其存在会产生 恶嗅、孽生蚊蝇、传染疾病等，而且还会污染水体、大气、土壤等。垃圾渗滤液中的无 机、有机污染物种类繁多，会使得地面水体缺氧，导致水质恶化，甚至是富营养化，严 重威胁我国日常饮用水和工、农业用水的水源；如果渗入地下水中，会使得地下水遭受 污染，丧失其利用价值，更糟糕的是如果垃圾渗滤液中的有机污染物进入食物链系统， 将会直接威胁人体健康13。 1.1 城市垃圾的组成 城市垃圾的一般组成成分主要是有机质和无机质， 其具体成分主要包括： 厨余垃圾、

20、废旧纸张、废旧织物、废旧塑料制品、废旧家用电器制品、家用什具、玻璃、陶瓷、瓦 片、煤灰渣等等。我国不同城市的生活垃圾组成成分4及不同国家的城市生活垃圾组成 成分5分别见表 1.1 和表 1.2，可以看出我国城市垃圾组成中厨余垃圾占到 3070%，是 垃圾中含量最多的组分。 表表 1.1 中国不同城市中国不同城市的的生活垃圾组成生活垃圾组成成分表成分表 （单位：单位：%） 城市 （省） 有机质 无机质 其他 厨余 纸 纤维 素 竹子和树 木 塑料和硅 胶 金属 玻璃和陶 瓷 煤灰/混凝 土/砾石 北京市 39.00 18.18 3.56 10.35 2.96 13.02 10.93 2.00 上

21、海市 70.11 8.00 2.80 0.89 12.00 0.12 4.00 2.19 南京市 52.00 4.90 1.18 1.08 11.20 1.28 4.09 20.64 3.00 广州市 63.00 4.80 3.60 2.80 14.10 3.90 4.00 3.80 深圳市 58.00 3.57 2.80 5.19 13.70 1.20 3.20 8.00 武汉市 39.16 4.33 1.33 3.20 7.50 0.69 6.55 32.74 4.50 天津市 50.11 5.53 0.68 0.74 4.81 合肥市 44.97 3.57 2.98 2.52 10.22

22、 0.80 4.24 28.40 2.30 重庆市 38.76 1.04 0.97 1.58 9.10 0.53 9.03 37.99 1.00 杭州市 52.48 4.90 3.80 1.66 11.30 0.67 1.15 24.03 宜昌市 29.54 4.33 0.73 1.05 1.18 0.41 8.03 55.84 2.00 无锡市 41.00 2.90 4.98 305 9.83 0.90 9.47 25.29 2.58 西安市 48.00 4.28 1.70 1.01 10.02 1.10 5.80 25.09 3.00 台湾省 26.50 12.30 2.0 13.60 2

23、1.29 21.60 1.80 第一章 绪论 2 表表 1.2 世界世界不同国家垃圾成分组成不同国家垃圾成分组成组成表组成表 （单位：单位：%） 成分 法国 英国 荷兰 瑞典 意大利 美国 日本 德国 有机质（厨余） 22 27 2 20 25 12 18.6 18 纸张 34 38 25 45 20 50 46.2 31 灰渣 20 11 20 20 25 7 6.1 22 金属 8 9 3 5 3 9 16.4 18 玻璃 8 9 10 5 7 9 塑料 4 2.5 4 3 5 5 12.7 4 其他 4 3.5 17 2 15 8 7 水分 35 2.5 25 35 30 25 产量/k

24、g/（人a） 270 320 210 250 210 820 1.2 垃圾渗滤液的来源 垃圾渗滤液通常又被称为浸出液，是指垃圾在填埋或堆放过程中，由于压实、微生 物的发酵作用，以及垃圾本身所含有的水分、进入填埋场中的雨雪水以及其他水分，并 扣除垃圾、覆土层中的饱和持水量，从垃圾层和覆土层滤出的一种高浓度废水6。 垃圾渗滤液主要有六个来源：A、垃圾自身含水；B、垃圾生化反应产生的水；C、 大气降水；D、地表径流；E、地下水入浸；F、灌溉水7。其中主要来源为降水和垃圾 本身内含水。其作用方式如下表 1.3 所示，垃圾填埋场中水分循环情况如下图 1.1 所示。 表表 1.3 垃圾渗滤液来源及作用方式

25、垃圾渗滤液来源及作用方式 来源 作用方式 垃圾自身含水 数量、含水量、压实度 圾生化反应产生的水 有效水分及酸碱度、温度、成分、颗粒大小液 大气降水 数量、强度、频度、持续时间 地表径流 遮盖物、植被、土壤及垃圾含水情况 地下水入浸 地下水流向、速率及地点 灌溉水 流率、流量、渗透率 图图 1.1 垃圾填埋场水分循环示意图垃圾填埋场水分循环示意图 长安大学硕士学位论文 3 1.3 垃圾渗滤液的特征 （1）水量特征 垃圾渗滤液的水量受季节、温度等许多外界因素的影响较大，因此水量变化系数也 比较大8。一般情况下，温度越高渗滤液的产量会越大；春夏秋冬四个不同季节垃圾渗 滤液的产量也是不一样的，而且受

26、降雨的影响较大，如果是持续的较强降雨，更会对渗 滤液的产量造成显著影响。 同时， 垃圾渗滤液的产量还随填埋垃圾的数量的增大而增大， 也跟垃圾的成分有很大关系 9。 （2）水质特征 垃圾体本身不但含有多种病原微生物，而且在堆放腐败的过程中，还会产生大量的 酸性、碱性有机污染物，其中含量较多的是烃类及其衍生物、酮醛类、酰胺类、醇酚类 和酸酯类等。高文毅采用气相色谱质谱定性分析的方法研究了渗滤液中有机物质组成， 得出其有机污染物 51 种，其中醚类 9 种，醇、酚类物质 7 种，酸类 7 种，酯类 1 种， 酮、醛醛类物质 1 种，烷烯烃类 1 种，其它 6 种10。张兰英等采用 GC-MS-DS

27、联用技 术测出垃圾渗滤液中含有 93 种有机化合物，其中的 22 种列入了我国和美国 EPA 环境 优先污染物名单1。 垃圾渗滤液是一种组成复杂的高浓度有毒有害的有机废水， 其中高氨氮浓度是城市 垃圾渗滤液的重要水质特征之一，另外垃圾渗滤液的营养元素比例失调，而且含有 10 多种金属离子，其中铁的浓度可高达 2820mg/L，锌的浓度可达 370mg/L，铬的浓度可 达 17mg/L，铅的浓度可达 2mg/L11。 所以渗滤液是一种成分相当复杂的高浓度有机废水， 其性质在一个相当大的范围内 变动。 （3）阶段特征 垃圾在填埋场内的分解主要经历 5 个阶段，渗滤液也就随之形成明显的阶段特征 12

28、。第一阶段为好氧阶段，该阶段在短时间内就能完成，主要是将复杂的有机物分解成 简单的有机物，然后简单的有机物再分解成小分子物质；第二阶段称为过渡阶段，又称 液化阶段。此阶段的主导作用为水解作用，氧气已经被完全耗尽，厌氧环境开始逐渐建 立；第三阶段称为产酸阶段，又叫做发酵阶段。微生物将第二阶段积累的溶于水的产物 转化成含 15 个碳原子的酸(多为乙酸)、醇及 CO2、H2，可作为甲烷细菌的底物而转化 成 CH4、CO2；第四阶段称为产甲烷阶段，是能源回用的黄金时期；第五阶段称为稳定 阶段，该阶段垃圾渗滤液的各项指标开始变的相对稳定。 第一章 绪论 4 这五个阶段并不是绝对孤立的，它们相互作用互为依

29、托，有时会发生一些交叉。各 个阶段垃圾渗滤液的性质如下： 1.4 不同类型垃圾渗滤液的水质 根据垃圾填埋场的年龄，一般将垃圾渗滤液分为两类：年轻渗滤液和年老渗滤液。 年轻渗滤液是指填埋时间在 5 年以下的渗滤液， 其水质特点是 CODcr、 BOD5浓度较高， 且 BOD5/COD 的比值较高，可生化性能强；年老渗滤液是指是填埋时间在 5 年以上的 垃圾渗滤液，由于新鲜垃圾逐渐变为陈腐垃圾，其水质特点是 pH 值接近中性，CODcr 和 BOD5浓度有所降低，BOD5/CODcr 比值减小，氨氮浓度增加，重金属离子浓度开始 下降。 一般而言，垃圾卫生填埋场的稳定化时间大概在 1015 年，因此

30、不同年龄的垃圾渗 滤液的水质特征有所不同。不同年份垃圾渗滤液具体水质参数13见表 1.4，国内外垃圾 渗滤液的水质情况见表 1.5 及表 1.6。 表表 1.4 不同年份垃圾渗滤液的水质特性不同年份垃圾渗滤液的水质特性 渗滤液年份 pH COD(mg/L) BOD/COD 10000 10a 7.5 0.1 第一阶段：复杂的有机物经过微生物胞外酶分解成简单有机物，简单有 机物通过好养分解成小分子物质。本阶段的特征是：开始产生 CO2，产 量明显降低；产生大量的热，可使温度升高 1015。 第二阶段：渗滤液 pH 呈下降趋势，COD 浓度呈升高趋势，含较高浓度 的脂肪酸，还含有钙、铁等重金属以及

31、氨等 第三阶段： CO2是这一阶段产生的主要气体，前半段是上升趋势，后半 段上升趋势变慢或减少；由于大量有机酸的积累，渗滤液的 pH 值很低， 可能到 5 以下；COD、BOD 浓度急剧升高；渗滤液的酸性使无机物质， 特别是重金属溶解，以离子形式存在于渗滤液中；渗滤液中含大量可产 气的有机物和营养物质，如果此时渗滤液不回灌，大量有机物会损失。 第四阶段：甲烷产率稳定，浓度保持在 50%80%；脂肪酸浓度降低，渗 滤液 CODcr，BOD 逐渐降低；pH 他逐渐升高，保持在 6.88 之间；由 于不在呈现酸性，重金属离子浓度降低。 第五阶段：渗滤液的性质保持稳定。几乎无气体产生；填埋场中的微生

32、物量很少。 各 个 阶 段 渗 滤 液 的 性 质 长安大学硕士学位论文 5 表表 1.5 国内外垃圾渗滤液主要污染物质浓度变化范围国内外垃圾渗滤液主要污染物质浓度变化范围14 污染物种类 国外 国内 范围（mg/L） 通常值（mg/L） 范围（mg/L） 通常值（mg/L） BOD 20003000 1000 8923500 1000 COD 20004500 18000 100012027 4300 TOC 150020000 6000 200613825 9200 有机氮 10600 200 501000 300 NH4+-N 10800 200 1001423 450 NO3-N 54

33、0 25 10100 45 Fe 50600 60 1.3313.2 7.26 Pb 0.12.0 0.75 0.10.25 0.15 表表 1.6 国内部分城市垃圾渗滤液水质国内部分城市垃圾渗滤液水质15 城市 杭州 上海 广州 深圳 COD(mg/L) 10005000 15008000 140010000 300060000 BOD(mg/L) 4006000 2004000 4002500 100036000 TN(mg/L) 80800 100700 150900 NH4+-N(mg/L) 50500 60450 130600 4001500 SS(mg/L) 60650 30500

34、 200600 1006000 pH 66.5 56.5 6.57.8 6.28.0 1.5 垃圾渗滤液的排放标准 为了使垃圾填埋场的风险降低到最小， 同时也为了防止垃圾渗滤液对环境产生“二 次污染”，欧美等很多国家已经对垃圾填埋场提出了非常严格的技术要求。早在 1989 年我国也颁布了城市生活垃圾卫生填埋技术标准 （GJJ17-88） ，在 1997 年又颁布了 生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889-1997） ， 对垃圾渗滤液的排放限值提出了要求。 从 2008 年 7 月 1 日起执行生活垃圾填埋污染控制标准 （GB16889-2008）新标准，该 标准对生活垃圾填埋场的渗滤液处理提

35、出了更高的要求， 规定现有和新建生活垃圾填埋 表表 1.7 生活垃圾渗滤液排放限值生活垃圾渗滤液排放限值 序号 控制污染物 排放浓度限值 污染物排放检测位置 1 色度（稀释倍数） 40 常规污水处理设施排放口 2 COD（mg/L） 100 常规污水处理设施排放口 3 BOD（mg/L） 30 常规污水处理设施排放口 4 悬浮物（mg/L） 30 常规污水处理设施排放口 5 总氮（mg/L） 40 常规污水处理设施排放口 6 氨氮（mg/L） 25 常规污水处理设施排放口 7 总磷（mg/L） 3 常规污水处理设施排放口 8 粪大肠菌群数（个/L） 10000 常规污水处理设施排放口 9 总汞

36、（mg/L） 0.001 常规污水处理设施排放口 10 总镉（mg/L） 0.01 常规污水处理设施排放口 11 总铬（mg/L） 0.1 常规污水处理设施排放口 12 六价铬（mg/L） 0.05 常规污水处理设施排放口 13 总砷（mg/L） 0.1 常规污水处理设施排放口 14 总铅（mg/L） 0.1 常规污水处理设施排放口 第一章 绪论 6 场都应建有较完备的污水处理设施， 渗滤液需经过处理后达到标准规定的排放限值才能 直接排放16，自 2011 年 7 月 1 日起，现有全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗 滤液并执行表 1.7 规定的水污染排放浓度限值。 1.6 垃圾渗滤液处理

37、方法 由于垃圾渗滤液具有明显不同于城市污水的特性， 给处理工艺的设计和管理造成了 极大困难1719。常用的垃圾渗滤液处理方法主要有三种，即：物理化学处理法、生物处 理法和土地处理法。 物理化学处理法 垃圾渗滤液的物化处理主要有混凝沉淀法、化学沉淀法、空气吹脱法、吸附法、微 波法、光催化氧化法、湿式氧化法、水力空化法、臭氧氧化法、超声波法、电解法等多 种方法2027。一般情况下对渗滤液进行物化处理的目的是为后续生物处理作预处理，从 而减轻生物处理所承载的负荷； 还有一种情况就是将渗滤液的物化处理作为生物处理的 后续工艺，其目的是确保最后出水水质达标排放。 物化处理垃圾渗滤液的处理效果不是十分显著

38、， 但其与生物处理相比仍具有自身独 特的优点，如：物化处理垃圾渗滤液一般不受水质、水量变动的影响，而生化处理对进 水水质要求较高；物化法的出水水质比较稳定，尤其对生物法难以处理的重金属离子和 难降解的有机物以及 BOD5/COD 比值较低（0.070.20）的垃圾渗滤液，有较好的去除 效果。其存在的缺点是处理成本高、操作复杂、能耗大，通常只用于色度、SS、氨氮、 重金属离子等的去除2829，处理工艺尚须进一步优化，且不适于大量垃圾渗滤液的处理 30。 生物处理法 生物处理法一般分为好氧生物处理和厌氧生物处理， 都是利用微生物将渗滤液中的 有机污染物降解，从而达到净化渗滤液的目的。生物处理法的优

39、点是所用设备和运行管 理模式都比物化处理简单、运行成本低；缺点是去除难生物降解的有机物的能力有限， 并对进水水质、水量要求较高，难以适应水质和水量的变化。 好氧生物处理技术一般用于处理年龄较短和可生物降解的垃圾渗滤液， 具有良好的 运行效能，可有效去除 COD、BOD5和重金属。目前好氧生物法主要有活性污泥法、生 物接触氧化法、序批式反应器(SBR)、生物活性炭稳定床、生物转盘、氧化塘法、氧化 沟等3135。 厌氧生物处理的优点是能耗少、处理费用较低，对无机营养元素要求低，对有机物 长安大学硕士学位论文 7 处理负荷较高， 特别是对许多在好氧条件下难以处理的卤素多环芳烃等有机化合物有较 强降解

40、能力36。相对好氧生物处理艺术而言，厌氧生物处理技术更适合处理高浓度的有 机废水（包括垃圾渗滤液） 。目前常用的厌氧生物处理有上流式厌氧污泥床法(UASB)、 厌氧折流板反应器法(ABR)、厌氧序批式反应器法(ASBR)、厌氧混合床过滤系统法、厌 氧滤池法等3741。 单一使用好养生物处理和厌氧生物处理垃圾渗滤液一般很难达到排放标准的要求， 所以经常将二者合并应用4243。目前研究较多的是厌氧-好氧生物氧化工艺、厌氧-氧 化沟-兼性塘工艺、UASB-氧化沟-稳定塘工艺、厌氧-气浮-好氧工艺等，但是这些好 养与厌氧的组合也存在很多弊端， 即使生化处理装置的进水是经过物化法预处理的渗滤 液，也只是

41、对垃圾填埋场初期产生的可生化性较好的渗滤液较为有效，对填理场后期产 生的渗滤液处理效果较差。 土地处理法 土地处理主要是通过土壤颗粒的过滤，吸附截留，以及离子交换和沉淀等作用去除 渗滤液中悬浮态和溶解态污染物；同时，通过土壤中丰富的微生物使垃圾渗滤液中的有 机物和氮发生转化；而且还可以通过蒸发作用减少垃圾渗滤液的产生量。目前用于渗滤 液处理的土地法主要是回灌和人工湿地， 该种方法突出优点是它不仅有利于废水处理系 统的运转，而且可节约能源费用44，但是其缺点也是不可忽视的，可能会造成土壤和地 下水的长期污染45。 1.7 回灌法处理渗滤液技术的研究进展 1.7.1 垃圾渗滤液回灌机理 在理论上，

42、垃圾填埋场渗滤液的回灌技术是利用垃圾填埋场覆盖层的土壤净化作 用、 垃圾填埋层所含微生物的分解作用以及最终上层覆盖后垃圾填埋场地表植物的吸收 作用等进行的，这种方法可以简单的看成是一种土地处理法。利用栖息于土壤内的微生 物的分解转化、生物固定化、土壤中所含的动物等用作饲料而进行的自然净化过程叫做 土壤净化作用。除此之外，对渗滤液的净化也有一定的作用的还有土壤中无机和有机胶 体的吸附、螯合、机械阻留、土壤的离子交换等 16。 垃圾渗滤液回灌技术不但实现了渗滤液的处理而且减少了渗滤液的排放量， 所以垃 圾渗滤液的回灌是一种有效促进垃圾填埋场稳定化进程。渗滤液回灌技术具有操作简 单、投资少、运行费用

43、低、缩短填埋场维护期、减少填埋场维护费用和加速填埋场稳定 等优点，因此国内外都在不断的研究和发展用回灌处理技术处理垃圾渗滤液。 第一章 绪论 8 1.7.2 回灌法处理渗滤液技术的分类 从垃圾渗滤液与所回灌垃圾体的关系， 将采用回灌法处理垃圾渗滤液的技术分为原 位回灌处理（又称为同质回灌）和异位回灌处理（又称为异质回灌）两种。前者是指将 垃圾渗滤液在自身填埋的垃圾体中回灌得以处理的过程，也就是传统的回灌方法；后者 是指将垃圾渗滤液在非自身填埋垃圾体中回灌得以处理的过程， 此方法目前应用的相对 较少4647。 1.7.3 回灌法处理渗滤液的方式 从回灌水注入的位置将垃圾渗滤液回灌的方式分为三种，

44、 （1）表面喷灌或浇灌至填 埋场表面：此方式主要是利用蒸发原理，以减少渗滤液的产生量，同时利用表层土壤的 生物降解能力来降低有机污染物浓度，但此方法的缺点是，渗滤液的臭味及气溶胶的扩 散会影响填埋场周围大气的卫生状况， 此外降雨期间地表残余渗滤液可能随地表径流污 染水体； （2）填埋期间渗滤液直接回灌至垃圾层：就是在将垃圾倾倒入填埋场并压实的 期间内，直接将产生的垃圾渗滤液浇灌到垃圾层上的一种回灌方式； （3）地表下回灌或 内层回灌：即渗滤液从覆盖层下进入填埋层处理，其操作方式主要有采用平面管网，铺 设于覆盖土层或覆盖层下，该法效果较好，但成本高；浅井式自然渗滤，该法成本较低； 利用导气竖井进

45、行渗滤液回流，该法成本低但有可能形成短流，而且存在气水混流的问 题。 1.7.4 垃圾渗滤液原位回灌处理技术 （1）垃圾渗滤液回灌水量平衡研究 对垃圾渗滤液回灌是利用土壤表面的蒸发作用来减少垃圾渗滤液的产量， 主要在于 回灌后的下渗水量与土壤蒸发量之间的平衡48。 孙月等通过土柱来模拟垃圾填埋场土壤层，进行回灌条件下的水量平衡实验研究， 结果表明在回灌条件下，填埋场覆土层的水分饱和程度有明显提高，土壤水分饱和程度 对蒸发量的影响也是明显的；而且通过循环回灌蒸发作用，垃圾渗滤液的产量可以大幅 削减49。张瑞明等在非降雨气象条件下，采用回喷法处理垃圾渗滤液的中试试验研究表 明：根据渗滤液产量采用不

46、同的回喷水量和次数，可以基本达到全年渗滤液量与蒸发量 的平衡，渗滤液减量 100%，同时渗滤液处理后水质达到特种行业污水排放标准50。 （2）填埋层净化能力研究 将垃圾渗滤液回灌至垃圾填埋层时，由于垃圾体和土砂是交错填埋，所以当通过垃 圾填埋层时，垃圾层中丰富的微生物能有效降低污染物的浓度。徐迪民等通过研究土壤 长安大学硕士学位论文 9 结构对净化作用的影响，表明：土壤柱的透气性、透水性的主要影响因素是土砂比，当 土砂比为 7:1 时，对渗滤液中的 COD 和 BOD5去除率最好51。如果土砂比过低，则透 水性很高，使得渗滤液在土壤柱中停留时间缩短，因此导致处理效果降低；如果土砂比 过高， 则

47、透水性又会变的很差， 那么微生物的生长就很容易使土隙阻塞， 影响处理效果。 （3）渗滤液回灌条件优化研究 调节回灌的渗滤液水质 渗滤液的水质对回灌处理也有影响，当填埋的垃圾体中乙酸菌和产甲烷菌缺乏时， 渗滤液回灌会导致 VFAs 的积累，并抑制产甲烷过程52。李启彬等通过模拟生物反应器 填埋场的对比试验，发现回灌时调节渗滤液的 pH 值、回灌前对渗滤液加热可加快填埋 场的稳定化进程53。也有学者认为在渗滤液中加入缓冲剂后回灌，可以使填埋场中 pH 保持近中性，有利于产甲烷，还可以使渗滤液的污染强度迅速下降。 进行生物接种 大量模拟生物反应器填埋场的研究证实， 厌氧污泥接种回灌有利于加速垃圾中有

48、机 物降解。Mata-Akvarez 等在垃圾中加入猪粪接种，渗滤液调 pH 值后回灌，结果表明渗 滤液水质与产气之间有很好的相关性，产气量最大时渗滤液 pH 值约为 7，其氧化还原 电位降到最低约-100mV54。Leckie 等用消化污泥接种，发现加快了产酸速率，产生的 有机物超出了填埋场的缓冲能力，结果抑制了后续的产甲烷化过程55。 选择合理的运行参数 欧阳峰通过试验发现生物反应器填埋场产酸期渗滤液的回灌频率不应太高， 而在产 甲烷阶段则应加大56。李启斌认为，在调节回灌渗滤液 pH 值的前提下，厌氧型生物 反应器填埋场启动阶段回灌频率越高， 产甲烷越快， 但综合考虑启动周期和运行费用后

49、， 以实施 3d/次的频率较为合适53。 改善填埋构造及空气状况 李轶伦对新鲜垃圾产生的渗滤液进行好氧和厌氧两种条件下的循环回灌试验表明， 好氧情况较厌氧情况的渗滤液 COD 和凯氏氮浓度下降较快，渗滤液产生量少；随着水 力负荷的增大，厌氧柱渗滤液的凯氏氮和 COD 去除率均逐渐下降，好氧柱则变化不大 57。于晓华提出采用向填埋层进行间歇通风，同时进行渗滤液回灌的方法，不仅可以有 效解决填埋初期有机酸积累的问题，使填埋层尽快由水解酸化阶段过渡到甲烷化阶段， 而且可以通过适当调节回灌负荷，使垃圾中的 COD 及氨氮同时得到有效去除58。何若 等对填埋垃圾上层间歇曝气充氧，促进了填埋垃圾层硝化细菌和反硝化细菌的生长，有 第一章 绪论 10 利于回流渗滤液含 N 化合物的去除以及填埋垃圾的降解59。 1.8 课题组采用回灌法处理渗滤液的前期研究成果 课题组从2005年