城市生活垃圾填埋场渗滤水处理技术研究

摘要

垃圾卫生填埋作为城市生活垃圾的最终处置手段，是应用最早最广泛的一项技术。将垃圾埋入地下会减少因垃圾敞开堆放所带来的环境问题,但就对环境的影响而言，即使是具有防渗、集排水、导排气和覆盖系统的卫生填埋也同样是一把“双刃剑”。这其中最为人关注的是垃圾填埋过程中所引发的新的渗滤液污染。渗滤液主要是由生活垃圾分解和降雨淋溶垃圾层而产生的，其水质、水量受气候、季节、垃圾成分、填埋方式、填埋时间等因素影响，波动较大。渗滤液的典型水质特征是营养元素失衡，且含有较多的腐殖质类难降解物质。长期以来由于技术、经济的原因，渗滤液的污染未得到有效的控制，致使渗滤液已成为地表水体和地下水的又一重要污染源，渗滤液的污染已到了非治理不可的地步。通过对渗滤液处理现状的分析，本论文就渗滤液的氨氮去除技术、难降解COD去除技术分别进行了研究，根据课题的要求和我国的实际国情，以我国《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)二级排放标准：NH3-N≦25mg/L，COD≦300mg/L作为研究目标。本研究依托上海老港固体废弃物填埋场进行，试验用水采用老港填埋场渗滤液调节池出水经矿化垃圾一级回灌后出水(现场中试)。渗滤液经回灌后水质较为稳定，污染物浓度大幅度降低，但B/C比、BOD5/TN比降低。试验期间，进水水质一般为CODcr 1000-4500mg/L，NH3-N 300-1000mg/L，B/C 0.23-0.27，BOD5/TN 1.0-1.9。此外，回灌后渗滤液由于渗滤液的再次淋溶垃圾层而含有较多的腐殖质。根据本课题的研究目标并结合以上水质特征，本论文就一些新的工艺进行了试验研究。“多级低氧硝化、反硝化”除氨脱氮工艺研究——采用活性污泥生物处理反应器和一次性进水方式，试验结果表明，在进水pH 7.8-8、水温7-27℃、NH3-N183-1495mg/L、COD 2870-4412mg/L、C/N约为0.5-5的条件下，通过控制曝气阶段的DO值在0.8-1.1mg/L之间，可在不外加碳源的情况下实现良好的除氨脱氮效果：氨氮去除率达92-99％、总氮去除率达49-77％，出水NH3-N低于25mg/L。当采用分两次间歇进水方式，总氮去除率可提高15-17％左右。经分析，该工艺的N3-N平均去除速率和NOx--N平均去除速率分别为：0.025-0.039g NH3-N/g MLSS·d和0.035-0.057g NOx-N/g MLSS·d；本试验期间碱度消耗率为：每去除1g TN约消耗2.0-4.9g碱度。机理分析初步探明，本工艺中不仅存在传统的生物硝化、反硝化过程，还存在缺氧条件下氨的直接氧化过程。硅藻土、蚯蚓、填料复合床生物滤池(DEEF)试验研究——采用硅藻土、蚯蚓、天然植物性填料、无机惰性填料复合床滤柱进行试验，结果表明，DEEF滤池作为进一步降低“低氧多级硝化、反硝化”出水色度和COD的后处理工艺具有一定可行性。在进水COD为420mg/L条件下，采用水力负荷：0.3m3/m2·d,在一个月的连续试验中DEEF出水始终呈无色或很淡的黄色，COD低于300mg/L。这是硅藻土和蚯蚓协同作用的结果。铁还原催化内电解试验研究——采用填充铁刨花、极化材料、催化材料的烧瓶进行批量试验，结果表明，铁还原催化内电解法还原能力强、混凝效果好，作为“低氧多级硝化、反硝化”的后处理工艺，色度去除率高，且具有一定的COD去除效果。当进水COD低于500mg/L时，“铁还原催化内电解+曝气过滤”工艺在室温、pH中性和足够回流的条件下，经1小时的处理出水即呈很淡的黄色，经25小时的处理可达到40％左右的COD去除率，出水COD约300mg/L。本试验中较有新意的工作有：■ 本次试验用水采用上海老港固体废弃物填埋场的回灌后渗滤液。以渗滤液回灌后出水作为研究对象，开展以工程达标为目的的渗滤液回灌后处理研究目前尚未见有报道,因而本文的选题具有一定的新意，它对于完善和推广渗滤液回灌技术，探求一条以渗滤液回灌为预处理的新型渗滤液处理工艺具有一定的现实意义。■ 针对渗滤液水质特点，首次提出“多级低氧硝化、反硝化生物脱氮”工艺，并在渗滤液除氨脱氮处理中获得良好效果。■ 进一步论证了厌氧氨氧化的存在，揭示了厌氧氨氧化是在低氧亚硝酸型硝化、反硝化过程中相伴而生的，其作用微生物可能是亚硝酸盐还原菌，这对于丰富生物脱氮理论、应用氨厌氧氧化直接进行生物脱氮均具有一定的理论意义。■ 从生态学的角度，将硅藻土吸附和蚯蚓吞食有机地协同在一起，建立起人工的生态系统，使渗滤液中腐殖质等难降解有机物在被硅藻土吸附后部分通过蚯蚓的吞食、消化而得到分解，部分转移至蚓粪中、成为腐殖土，从而实现了污染物最为经济合理的处置和转化，这一尝试具有一定的借鉴意义。■ 首次将“铁还原催化内电解”专利技术用作生物处理的后处理工艺，取得了良好的脱色效果和一定的COD去除效果。关键词：垃圾渗滤水、低氧亚硝酸型硝化反硝化、硅藻土蚯蚓复合床滤池、铁还原催化内电解

目录

文摘

英文文摘

1、垃圾渗滤液污染概况、处理现状及存在问题

1.1垃圾填埋技术及渗滤液产生

1.1.1垃圾卫生填埋-我国城市生活垃圾的主要处理方式

1.1.2渗滤液产生

1.2渗滤液水质特征

1.2.1渗滤液的典型水质指标及浓度变化

1.2.2渗滤液中主要有机物

1.2.3渗滤液水质的主要影响因素

1.2.4渗滤液水质特征

1.3渗滤液污染现状

1.4渗滤液处理现状及存在问题

1.4.1生物法处理渗滤液

1.4.2物化法处理渗滤液

1.4.3土地法处理渗滤液

1.4.4不同组合工艺处理渗滤液

1.4.5我国渗滤液处理现状

1.4.6渗滤液处理中存在的问题

1.5本研究的目的及意义

2、本课题的研究背景、研究内容、目标及方法

2.1研究背景及基础

2.2研究内容

2.3研究目标

2.4研究方法

2.4.1试验用水选择及水质分析

2.4.2测试指标及测试方法

3、低氧硝化、反硝化去除渗滤液中氨氦技术研究

3.1理论及试验基础

3.1.1试验原水中氮形态分析

3.1.2处理程度确定

3.1.3几种常见除氨脱氮工艺分析

3.1.4渗滤液生物脱氮可行性分析

3.2试验流程及装置确定

3.2.1试验流程

3.2.2试验装置

3.2.3污泥驯化

3.3主要运行参数优化

3.3.1 DO参数的控制值优化

3.3.2连续低氧曝气时间优化

3.4主要工艺参数考察

3.4.1试验流程

3.4.2试验现象

3.4.3试验结果

3.4.4试验结果分析

3.5其它影响因素分析

3.6不同进水方式考察

3.7机理分析

3.7.1气体测定及成因分析

3.7.2除氨脱氮机理分析

3.8缺氧氨氧化现象探讨

3.8.1试验条件

3.8.2试验过程及主要因素考察

3.8.3机理探讨

3.9小结

4、硅藻土-蚯蚓复合床生物滤池去除渗滤液中COD技术研究

4.1理论及试验基础

4.1.1本工艺低氧硝化、反硝化工艺出水的水质特征

4.1.2光催化氧化进一步去除渗滤液中COD的可行性

4.1.3混凝沉淀进一步去除渗滤液中COD的可行性

4.1.4硅藻土吸附进一步去除渗滤液中COD的可行性

4.1.5微生物——蚯蚓生物滤池工作原理

4.2试验流程及装置

4.2.1试验流程(DEEF滤池)

4.2.2试验装置

4.3试验结果及分析

4.4小结

5、铁还原催化内电解工艺降低渗滤液中色度及COD技术研究

5.1理论基础

5.2试验材料及设备

5.3试验结果及分析

5.3.1 pH的影响

5.3.2温度的影响

5.3.3回流的影响

5.4小结

6、结论及建议

参考文献

致谢