垃圾渗滤液废水处理方法和硝化反应Word格式.docx

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在中晚期填埋场中，氨氮浓度高是垃圾渗滤液的重要特征之一，也是导致处理难度增大的一个重要原因。

由于目前多采用厌氧填埋技术，导致渗滤液中的氨氮浓度在填埋场进入产甲烷阶段后不断上升，达到高峰值后延续很长的时间直至最后封场，甚至当填埋场稳定后仍可达到相当高的浓度。

4微生物营养儿素比例失调

对于生物处理，垃圾渗滤液中的磷元素总是缺乏的，一般垃圾渗滤液中的BOD／TP都大于300。

此值与微生物生长所需要的碳磷比f100：

1）相差甚远。

在不同场龄的垃圾渗滤液中，碳氮比有很大的差异，也会出现比例失调现象。

三、垃圾渗滤液废水处理工艺选择

1渗滤液的处理主要有3个难点：

（1）渗滤液中含有200一l500mg/L不可生物降解的COD，该类物质呈胶体和溶解状态，普通生化工艺和混凝沉淀、过滤工艺难以去除。

（2）晚期渗滤液C/N<

1，C/N不能满足生物脱氮的要求。

（3）随着填埋时间的延长，COD、BOD、BODs/COD变化很大，普通的生化工艺往往不能适应这种变化，需要对工艺进行改造以满足排放标准。

2针对渗滤液的上述处理难点进行工艺选择：

（1）由于不可生物降解物质的存在，在需要渗滤液处理达到二级、一级排放标准时，往往需要采用膜处理工艺。

根据工程实践，通常MBR加一级NF工艺可确保渗滤液达到二级排放标准，通常MBR加二级NF工艺可确保渗滤液达到一级排放标准。

（2）针对氨氮的问题，在填埋初期和中期渗滤液碳源充足的情况下，尽量采取反硝化脱氮，跟氨吹脱相比，既不会造成氨气的污染，又降低了运行费用和投资。

在填埋晚期渗滤

液碳源不足的情况下，需要增加氨吹脱工艺、RO反渗透过滤或在渗滤液中增加碳源，以满足氨氮的排放要求。

（3）在做工艺设计时，尽量选择对水质变化适应较强的MBR等工艺，或预留在填埋晚期须增加的工艺场地，以方便改造。

由于渗滤液水质复杂，在对工艺没有把握的情况下要进行小试乃至中试，这是非常有必要的一项工作。

在调查清楚设计水质的情况下，对处理要求、投资额度、现场条件等综合考虑，通过技术经济评价来确定最终工艺。

四、圾渗滤液的处理方式

1合并处理

合并处理就是将垃圾渗滤液就近引入城市污水处理厂与城市污水合并进行处理的方式。

城市污水量较大，可对渗滤液起到稀释作用，但需控制好比例，以避免对城市污水处理厂造成冲击负荷。

有研究表明，如果渗滤液的量与城市污水量之比<

0．5％，同时渗滤液带来的负荷增加在10％以下则是可行的。

在合并处理时，为了避免垃圾渗滤液中的有毒有害物质对城市污水的副作用和减轻冲击负荷，常采用对渗滤液进行预处理后再合并的方案。

沈耀良等在处理苏州七了山垃圾渗滤液时，采用先经过场内物化预处理（吹脱+混凝沉淀+焦炭吸附）再到城市污水处理厂合并处理的工艺，取得了良好的处理效果。

2土地处理

土地处理是利用土壤的自净作用进行处理的方法。

目前应用于垃圾渗滤液土地处理的方法主要有人工湿地和回灌处理两种。

用人工湿地处理垃圾渗滤液具有费用低、管理方便等优点，但处理效果随季节变化较大，处理有机物的浓度也较低。

它适应植物生长期长、生长旺盛的南方地区，不适应北方寒冷地区。

垃圾渗滤液的回灌处理方法是20世纪70年代由美国的Pohland最先提出的，它实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大的生物滤床。

渗滤液经覆土层和垃圾层发生一系列的物理、化学和生物作用而被降解和截留，同时使渗滤液由于蒸发而减少。

Dianadopomokos等通过渗滤液的回灌处理，得到了比较稳定的出水，其中COD和BOD5的平均值分别为1141，85mg／L。

回灌处理渗滤液易造成土壤堵塞，氨氮累积，回灌处理后的渗滤液仍有较高的浓度，还需要做进一步处理，因此回灌处理很少单独作为渗滤液的处理工艺。

3就地处理合并处理与土地处理比较经济、简单，但受各种客观因素的限制，大部分城市只能在填埋场建立独立的渗滤液处理系统进行就地处理。

五、垃圾渗滤液的预处理方法

渗滤液中不仅含有大量的有机污染物。

还含有重金属和高浓度的植物性营养物，某些工业垃圾的渗滤液中甚至还有剧毒有害污染物。

垃圾渗滤液有成分复杂、水质水量变化巨大、有机物和氨氮浓度高、微生物营养元素比例失调等特点。

仅用普通的生物处理技术难以达到理想效果，需采取适当的预处理来去除氨氮、COD及重金属，提高其可生化性，以改善后续工艺的运行状况。

一般预处理有吹脱法、化学混凝沉淀法、厌氧法、吸附法等。

混凝沉淀法

混凝沉淀除指的是采用在水中投加具有凝聚能力的物质，形成大量胶体物质或沉淀，污染物也随之凝聚或沉淀，再通过过滤将氟离子从水中除去的过程。

厌氧法

厌氧法是利用以厌氧细菌为主要工作菌种，在厌氧环境下对有机废水中各种有机成分进行了降解作用的废水生物处理法。

主要工艺以UASB、BF等为主。

适合处理高浓度有机物污水和一些难降解成分的污水。

吸附法

吸附法处理是利用多孔性固体相物质吸着分离水中污染物的水处理过程。

吸着分离水中污染物的固体物质称做吸附剂。

吸附剂有：

活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、树脂、木屑等。

吸附是一种与表面能有关的表面现象，常分为物理吸附（靠吸附剂与吸附质之间的分子作用）、化学吸附（靠化学键力作用）和离子交换吸附（靠静电引力作用）三种类型。

水处理过程中常采用吸附过滤床对水进行吸附法处理，可去除水中重金属离子（如汞、铬、银、镍、铅等），有时也用于水的深度处理。

吸附法还可用于净化水中低浓度有机废气，如含氟、硫化氢的废气，一般采用固定床吸附装置。

吹脱法　

吹脱法的基本原理是：

将空气通入废水中，改变有毒有害气体溶解于水中所建立的气液平衡关系，使这些挥发物质由液相转为气相，然后予以收集或者扩散到大气中去。

吹脱过程属于传质过程；

其推动力为废水中挥发物质的浓度与大气中该物质的浓度差。

吹脱法用于去除废水中的CO2、H2S、HCN、CS2等溶解性有毒有害气体。

吹脱曝气既可以脱除原来存于废水中的溶解气体，也可以脱除化学转化而形成的溶解气体。

例如，废水中的硫化钠和氰化钠是固态盐在水中的溶解物，在酸性条件下，由于它们离解生成的S2-和CN-离子能和H+离子反应生成H2S和HCN，经过曝气吹脱，就可以将它们以气体形式脱除。

这种吹脱曝气称为转化吹脱法。

用吹脱法处理废水的过程中，污染物不断地由液相转入气相，易引起二次污染，防止的方法有以下三类：

（1）中等浓度的有害气体，可以导入炉内燃烧；

（2）高浓度的有密气体应回收利用；

（3）符合排放标准时，可以向大气排放。

吹脱设备类型很多，经常使用的为强化式吹脱池（鼓泡池）和塔式吹脱装置（吹脱塔）。

鼓泡池的使用效果可用某维尼纶厂的实例加以说明。

该厂吹脱处理的废水是合有大量CO2气体的滤液（来自石灰中和酸性废水），pH＝4.2~4.5。

吹脱池水深l.5m，采用的曝气强度为25~30m3/m2.h，气水比为5，吹脱时间为30~40min。

曝气设备采用穿孔管，孔眼直径为10mm，间距50mm。

废水流程采用三廊道，每道（宽lm，长6m）一侧的底部安装曝气管。

经处理后的废水CO2含量由原来的700mg儿降到120~140mg/L，pH值由4.2~4.5上升至6~6.5，达到排放标准。

吹脱塔又分为填料塔和板式塔两种。

六、垃圾渗滤液的处理技术

1生物处理法

生物处理包括好氧处理、厌氧处理及两者的结合。

当垃圾渗滤液的BOD5／COD>

0．3时，渗滤液的可生化性较好，可以采用生物处理法，包括好氧处理、厌氧处理及好氧一厌氧结合的方法。

1．1好氧处理法

好氧处理法不仅可以有效降低BOD5，COD和氨氮含量，还可以除去Fe，Mn等金属。

其方法主要包括活性污泥法、曝气稳定塘、生物膜法、生物滤池和生物流化床等工艺。

国内外活性污泥法污水处理厂的运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷，活性污泥法获得了令人满意的垃圾渗滤液处理效果。

希腊的LoukiouMX等研究了以粉末活性炭为载体的流化床处理高浓度渗滤液的效果，进水水质为：

pH=7．5，COD=5000mg／L，BOD5=1000mg／L，N一N=1800mg／L，结果表明：

COD，BOD5，NH一N以及色度的平均去除率为81％，90％，85％和80％。

由于渗滤液成分复杂，陈旧的渗滤液氨氮浓度很高，可生化性较差，还需要结合其他的方法进行处理。

1．2厌氧处理法

厌氧处理法具有能耗少、操作简单、运行费用低、污泥产率低和可提高污水可生化性等优点，适合于处理有机物浓度高、可生化性差的垃圾渗滤液。

用于垃圾渗滤液处理的厌氧法有：

厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧污泥床及厌氧塘等。

徐竺等用上流式厌氧过滤器对垃圾渗滤液的研究结果表明：

上流式厌氧过滤器处理垃圾渗滤液的效果良好，在中温（35～400C）消化时，高浓度（3000～8000mg／L）进水COD的去除率达95％左右，常温消化COD去除率可达90％左右。

1．3好氧一厌氧结合处理法

对于高浓度的垃圾渗滤液单独厌氧处理很难达标排放，需要进一步进行好氧处理，即厌氧一好氧结合处理工艺，效率较高且经济合理。

李平等[8]采用厌氧一好氧生物流化床藕合工艺处理垃圾渗滤液，当进水COD，NH一N分别为5000mg／L，280mg／L时，系统的出水COD，NH一N达到《生活垃圾填埋污染控制标准》一级排放标准。

李征采用UASB一好氧膜生物炭反应器联合处理工艺对垃圾渗滤液进行处理，在进水COD为500—3000mg／L，BOD5为300～1900mg／L，氨氮为146．57—1071．5mg／L，水力停留时问为19～30h的条件下，出水COD降为146～880mg／L，BOD5为7．8～14．2mg／L，氮氮为55～620mg／L。

2物化处理法

对于老龄渗滤液，必须采用以物化为主的深度处理技术。

常见的物理化学方法包括光催化氧化、Fenton法、吸附法、化学沉淀法、膜过滤等。

与生物法相比，物化法受水质、水量影响小，出水水质稳定，尤其对BOD／COD较低而难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果。

由于物化法处理费用较高，一般用于渗滤液预处理或深度处理。

2．1光氧化和光催化氧化

光氧化和光催化氧化是一种刚刚兴起的新型现代水处理技术，具有工艺简单、能耗低、易操作、无二次污染等优点，尤其对一些特殊的污染物比其他氧化法更具优势，但目前国内外对光催化降解有机物的研究还处十理论探索阶段。

TiO：

作为纳米半导体材料之一在含毒及难生物降解废水光催化氧化处理中得到了大量的研究[10]并对光催化降解有机废水的影响因素做了深入的探讨，其中包括催化剂用量、pH值、光照强度、光照时间、水中溶解氧等，得出该方法对垃圾渗滤液的深度处理效果很好。

2．2Fenton法

Fenton法是一种深度氧化的技术，即利用Fe2+和H2O2：

之间的链反应催化生成·

OH自由基，而·

OH自由基具有强氧化性，能氧化各种有毒和难降解的有机化合物。

熊忠等对垃圾渗滤液用混凝法处理后再经Fenton法处理，氧化后的渗滤液可生化性仍然很低，之后又结合SBI：

I法，加入营养物质，可生化性提高，COD和BOD5去除率均达到95％以上，出水水质达到排放标准。

虽然Fenton法试剂价格低，反应条件温和，无二次污染，但它只能将部分有机物氧化或偶合成可生化的化合物，而不易氧化多环芳烃等分子量大、化学性能稳定的有机化合物。

2．3膜处理法

膜处理法是用各种隔膜使溶剂同溶质和微粒分离的一种方法。

根据溶质或溶剂通过膜的推动力的大小，膜分离法可分为反渗透法、超滤、微空过滤等。

一般处理“老龄”渗滤液，使用综合膜处理土艺，包括一个膜生物反应器和反渗透装置，处理效果COD5去除率达到97％，总氮去除率91％，运行成本为传统土艺的60％。

近几年来，西方发达国家还兴起毫微级膜过滤技术，能够去除难降解的COD，使出水水质满足排放标准。

膜处理的最大问题是膜污垢，会堵塞膜孔，对处理效率有很大影响。

此外膜过滤技术费用昂贵，不能得到广泛应用。

2．4化学沉淀法

混凝技术是一种重要的化学沉淀法，常常作为预处理并结合其他方法处理垃圾渗滤液，效果显著，但受pH值等条件的限制。

沈耀良等用PAC作混凝剂、焦炭作吸附剂，可有效去除渗滤液中的COD和部分重金属离子，并证实混凝对渗滤液色度具有明显的去除效果（68％）；

焦炭吸附中存在明显的竞争现象，其中对COD的吸附具有明显的竞争优势。

张富韬等采用聚合氯化铝作为混凝剂，膨润土为吸附剂处理渗滤液，其结果：

渗滤液中的COD去除率为79％．氨氮去除率达46％．重金属去除率为53％～98％。

2．5湿式氧化

湿式氧化是一种在土业废水处理应用较广的物理化学方法，它是利用氧与污染物在液相中的接触达到将污染物氧化的目的。

反应在封闭的条件下进行，污染处理彻底，特别适用于高浓度或高毒性的废水，而且反应体系引入催化剂还可以提高有机物的降解效率并有利于反应向温和程度发展，因此，目前寻找合适的催化剂以降低湿式氧化处理废水的经济成本以及应用于垃圾渗滤液的处理。

虽然湿式氧化还未应用于垃圾渗滤液的处理，但是其处理效率高，对于高浓度、高毒性的废水处理效果很好，因而具有广泛的前景。

同时也可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

3化学法

和生化法相比，化学法不受水质水量变化的影响，出水水质稳定，尤其是对BOD5／COD值比较低f0．02～0．20），难以生物处理的渗滤液的处理效果较好。

但成木较高，所以通常只作为预处理或后续处理。

3．1光氧化技术

光氧化技术是指利用在可见光或紫外光照射下发生的一系列复杂化学反应处理废水的技术。

光氧化技术在降解难生物降解有机物和避免引入新的污染物方而具有强大的优势，因而在环境治理尤其是水处理领域有着一定的应用。

Zong—pingWang等对混凝一光氧化技术处理垃圾渗滤液进行了研究。

实验发现，处理效果受pH影响，pH在3-8时，pH越低处理效果越好。

单独uV／vIS照射fr>

313nm）工艺可达到3l％的COD去除率和70％的色度去除率。

In—OckKoh等采用光氧化技术和生物处理工艺相结合处理垃圾渗滤液，分别用功率为84kW／m，的低压汞灯、功率为100kw／m的中压汞灯、功率为30kW／m3的真空汞灯进行照射，COD／BOD5在低压汞灯和真空汞灯作用下从230降到3~4，在中压汞灯作用下从230降到6，而后，再用活性污泥法进行处理，COD，BOD5，AOX都能达标排放。

3．2臭氧氧化技术

臭氧虽然可以氧化水中许多难降解有机物，但它与有机物的反应选择性差，且不易将有机物彻底矿化，其产物常常是羧酸类易于生物降解的有机物，因此处理垃圾渗滤液时一般是采用臭氧和其他处理方法联合的工艺去除难生物降解的有机物。

JerryJ．wu等采用臭氧高级氧化技术处理垃圾渗滤液，共有二种处理方案：

03，O3/H2O2，03/UV。

实验发现，03/UV方法在提高可生化性和降低色度方而最有效。

投加1．2g／L臭氧，二种方案都可以将BOD5／COD从0．06提高到0．5，这可以大大提高后续生化处理的效率。

该方法的脱色效果可达90％，但TOC去除率较低，所以该法只能作为生物处理的前处理。

3．3电解处理技术

垃圾渗滤液经生物处理后，其残留的COD仍较高，有的高达600～800mg／L，且很难再处理。

李小明等探讨了采用电解氧化处理垃圾渗滤液，得到了适宜的电解氧化条件：

pH为4，C1一质量浓度为5000mg／L，电流密度为10A／dmz，SPR二元电极为阳极，电解时间为4h。

COD和NH一N去除率分别为90．6％和100％。

4物理法

4．1蒸发法

蒸发的目的是使污染物在固相浓缩，并同时在冷凝后获得一个可以排放的液相流。

目前蒸发法还存在许多问题，如高浓度有机物引起的泡沫问题、结垢和腐蚀问题、蒸发表面分层问题、氨和有机氯化物需进一步去除的问题、渗滤液蒸发处理的高能消耗问题。

LucaDiPalma等采用蒸发和反渗透处理工业垃圾渗滤液，可以去除绝大部分污染物。

蒸发在4O和6kPa压力下进行，馏出物中含有质量分数1％的有机物和20％的氨．金属含量可以忽略。

而后进行反渗透处理，有机物去除率达90％，在pH=6．4时，氨去除率达97％。

4．2超声波技术

超声波技术具有简便、高效、无污染或少污染的特点，已受到国内外研究者的关注，并开始用于处理垃圾渗滤液。

EvelyneGonze等对高频超声波处理垃圾渗滤液进行了研究，实验表明超声波可以降低毒性和提高可生化性。

随着超声波特定能量的增加，毒性物质增加，当特定能量达到20GJ／ms时，毒性物质的含量达到最大，而后随着能量的增加，毒性物质开始下降，当能量超过80GJ／m，时，毒性物质基木消失。

在能量达到80GJ／m时，TOC去除率可达70％。

当能量达到63GJ／m时，BOD5从0提高到29rag／L。

5回灌法

回灌处理法是20世纪7O年代由美国的Pohland最先提出的，我国同济大学在20世纪90年代也开始对垃圾渗滤液进行了研究。

渗滤液回灌实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大生物滤床，将渗滤液收集后，再返回到填埋场中，通过自然蒸发减少滤液量，并经过垃圾层和埋土层生物、物理、化学等作用达到处理渗滤液的目的。

回灌处理方式主要有填埋期问渗滤液直接回灌至垃圾层、表面喷灌或浇灌至填埋场表面、地表下回灌和内层回灌。

据估计，英国50％的填埋场采用了回灌技术。

郭蕴苹试验模拟蒸发量与降水量日均值比为0．58，进水COD值为8649．3mg／L，经过270天回灌运行后，出水COD值为460．7mg／L，COD去除率为94．7。

何厚波等发现，对回灌渗滤液中有机物的去除效果随垃圾堆体高度的增加而增加，但是进入垃圾堆体的有机负荷不能无限制地增加，否则会毁坏渗滤液回灌系统。

七．定义

硝化反应.

硝化细菌（nitrifying）是一种好氧性细菌，包括亚硝化菌和硝化菌。

生活在有氧的水中或砂层中，在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。

　　硝化细菌（nitrifying）是一种好氧性细菌，能在有氧的水中或砂层中生长，并在氮循环水质净化过程中扮演着很重要的角色。

它们包括形态互异类型的一种杆菌、球菌或螺旋菌。

属于自营性细菌的一类，包括两种完全不同代谢群：

亚硝酸菌属（nitrosomonas）及硝酸菌属（nitrobacter）。

分类

　　硝化细菌分类：

硝化细菌属于自营性细菌，包括两种完全不同的代谢群：

亚硝酸菌属（nitrosomonas）及硝酸菌属（nitrobacter），它们包括形态互异的杆菌、球菌和螺旋菌。

亚硝化菌包括亚硝化单胞菌属、亚硝化球菌属、亚硝化螺菌属和亚硝化叶菌属中的细菌。

硝化菌包括硝化杆菌属、硝化球菌属和硝化囊菌属中的细菌。

两类菌均为专性好气菌，在氧化过程中均以氧作为最终电子受体。

大多数为专性化能自养型，不能在有机培养基上生长，例如亚硝化单胞菌（Nitrosomonas）、亚硝化螺菌（Ni-trosospira）、亚硝化球菌（Nitrosococcus）、亚硝化叶菌（Ni-trosolobus）、硝化刺菌（Nitrospina）、硝化球菌（Nitrococcus）等。

只有少数为兼性自养型，也能在某些有机培养基上生长，例如维氏硝化杆菌（Nitrobacterwinogradskyi）的一些品系。

从形态上看，也有多样，如球形、杆状、螺旋形等，但均为无芽孢的革兰氏阴性菌；

有些有鞭毛能运动，如亚硝化叶菌，借周身鞭毛运动；

有些无鞭毛不能运动，如硝化刺菌。

一般分布于土壤、淡水、海水中，有些菌仅发现于海水中，例如硝化球菌、硝化刺菌。

生命活动

　　亚硝酸细菌（又称氨氧化菌），将氨氧化成亚硝酸。

反应式：

2NH3＋3O2→2HNO2＋2H2O＋158kcal（660kJ）。

硝酸细菌（又称硝化细菌），将亚硝酸氧化成硝酸。

HNO2+1/2O2=HNO3,-⊿G=18kcal。

这两类菌能分别从以上氧化过程中获得生长所需要的能量，但其能量利用率不高，故生长较缓慢，其平均代时（即细菌繁殖一代所需要的时间）在10小时以上。

硝化细菌在自然界氮素循环中具有重要作用。

这两类菌通常生活在一起，避免了亚硝酸盐在土壤中的积累，有利于机体正常生长。

土壤中的氨或铵盐必需在以上两类细菌的共同作用下才能转变为硝酸盐，从而增加植物可利用的氮素营养。

时至今日，人们尚未发现一种硝化细菌能够直接把氨转变成硝酸，所以说，硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。

我们知道，亚硝酸对于人体来说是有害的，这是因为亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐又可以和胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。

然而，土壤中的亚硝酸转变成硝酸后，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。

在硝化细菌的作用下，土壤中往往出现较多的酸性物质。

这些酸性物质可以提高多种磷肥在土壤中的速效性和持久性，可以防治马铃薯疮痂病等植物病害，甚至可以使碱性土壤得到一定程度的改良。

所以说，硝化细菌与人类的关系十分密切。

农业上可通过深耕、松土提高细菌活力，从而增加土壤肥力。

但硝酸盐也极易通过土壤渗漏进入地下水，成为一种潜在的污染源，造成对人类健康的威胁。

因此农业上既可采用深耕、松土的方法提高细菌活力，亦可通过用施入氮肥增效剂（即硝化抑制剂），以降低土壤硝化细菌的活动，减低土壤氮肥的损失和对环境的污染。

存活条件

　　硝化细菌的存活条件：

硝化细菌的存活需要水分，还需要很高的氧气，所以只能生活在生化棉、生化球、玻璃环、陶瓷环等各种有微孔的滤材中。

只有同时满足了水分与氧气的供应，它们才能存活。

硝化细菌最适宜在在弱碱性的水中生活，在温度达到25度左右时生长繁殖最快。

它的繁殖不遵循分离定律和自由组合定律。

硝化细菌与鱼类养殖

误区

　　不少鱼友对硝化细菌的认识产生了一定的误解，有的人认为硝化细菌能够分解粪便；

有的认为可以净化水质，中和水中的悬浮物