（热能工程专业论文）交变电絮凝处理垃圾渗滤液的试验研究.pdf

江苏大学硕士学位论文 摘要 垃圾渗滤液是一种成分异常复杂的有机废水，若直接排放，会对周围环境 造成严重污染。在垃圾渗滤液处理技术中，电絮凝法因其操作简单、无二次污 染和反应迅速等优点逐渐受到重视。但该方法中所用的可溶性电极在处理过程 中会产生钝化现象，造成电耗过高、处理效果下降，因此无法被大规模工业应 用。 本文对渗滤液进行交变电絮凝处理，分别研究了高浓度垃圾渗滤液和低浓 度垃圾渗滤液的降解规律。实验结果表明：交变电絮凝适合用于处理高浓度垃 圾渗滤液。在现有实验条件下得到最佳工艺参数：处理时间为9 0 m i n ，电流密 度为6 a d m 2 ，初始p h 值为7 5 ，氯离子初始浓度为8 9 l 。在该最佳参数下， 处理结果为：高浓度垃圾渗滤液c o d 去除率接近6 5 ，出水c o d 浓度降低到 2 5 9 0 m g l 。 利用交变电絮凝+ h 2 0 2 处理低浓度垃圾渗滤液，重点考察了处理时间、初 始p h 值和投药量对处理效果的影响。实验结果表明：交变电絮凝+ h 2 0 2 能够有 效处理低浓度垃圾渗滤液。在处理时间为3 0 m i n ，初始p h 值为4 ，过氧化氢投 加量为1 0 0 0 m g l ，电极距为1 5 c m ，电流密度为6 a d i n 2 的条件下，c o d 去除 率最高可以达到5 0 。 联合利用交变电絮凝和交变电絮凝+ h e 0 2 处理高浓度垃圾渗滤液，c o d 去 除率可以达到8 5 ，出水c o d 浓度降低到1 0 8 0 m g l 。 本文综合结论是：交变电絮凝无明显的电极钝化现象；交变电絮凝和交变 电絮凝+ h 2 0 2 联合处理高浓度垃圾渗滤液，能够取得较好的c o d 去除效果，作 为一种垃圾渗滤液预处理方法，具有广泛的应用前景。 关键词：交变电絮凝，垃圾渗滤液，电极钝化，c o d 去除率 江苏大学硕士学位论文 a b s t r a c t l a n d f i l ll e a c h a t ei sak i n do fw a s t ew a t e r , w h i c hc o m p o n e n ti sv e r yc o m p l e x i t w i l lc a u s eh i l g hp o l l u t i o nt ot h ee n v i r o n m e n ti fw ed i s c h a r g et h el a n d f i l ll e a c h a t e d i r e c t l y i nt h et r e a t m e n t so fl a n d f i l ll e a c h a t e ，t h ee l e t r o f l o c c u l a t ei sh i g h e df o r s p e c i a la t t e n t i o nf o rt h a ti ti se a s yt oo p e r a t i o n ，h a sn os e c o n d a r yp o l l u t i o n ，a n da c t e f f i c i e n t l y h o w e v e r , i nt h et r e a t m e n tp a s s i v a t i o no ft h ed i s s o l u b i l i t ym e t a lp o l ew i l l h a p p e n ，i tl e a d st oh i g hp o w e rc o n s u m p t i o na n dl o we f f i c i e n c yo ft h et r e a t m e n t ， r e t r i c t i n gt h el a r g e - s c a l ei n d u s t r i a lu s eo ft h i st r e a t m e n t i nt h i sp a p e r , a l t e r n a t i n ge l e t r o f l o c c u l a t ew a su s e dt o p r o c e s st h el a n d f d l l e a c h a t e ，i n v e s t i g a t i n gt h er u l eo fd e g r a d a t i o no fh i g ha n dl o wc o n c e n t r a t i o nl a n d f i l l l e a c h a t e ，r e s p e c t i v e l y t h er e s u l ti st h a t ：t h em e t h o do fa l t e r n a t i n ge l e t r o f l o c c u l a t e i su s e f u lf o rh i g hc o n c e n t r a t i o nl a n d f f i ll e a c h a t e t h eb e s tc o m b i n e dc o n d i t i o no ft h e m e t h o do fa l t e r n a t i n ge l e t r o - f l o c c u l a t ei st h a t ：t h et i m eo ft r e a t m e n ti s9 0m i n ， c u r r e n td e n s i t yi s6a d m 2 ，i n i t i a lp hi s8 ，c o n c e n t r a t i o no fc h l o r i d ei o ni s8g l i n t h eb e s tc o n d i t i o nt h ec o dr e m o v a le f f i c i e n c yo ft h ee f f l u e n tw a t e rc a nb ea b o u t 6 5 ，a n dt h ec o di nt h ee f f l u e n tw a t e ri sd o w nt o2 6 0 0m g l a l t e r n a t i n ge l e t r o f l o c c u l a t e + h 2 0 2i su s e dt op r o c e s st h el o wc o n c e n t r a t i o n l a n d f f i ll e a c h a t e ，i n v e s t i g a t i n gt h ei n f l u e n c eo ft h et i m eo ft r e a t m e n t ，i n i t i a lp ha n d t h ea d d i n ga m o u n to fh 2 0 2t ot h ee f f i c i e n c yo ft h et r e a t m e n t t h er e s u l ti st h a t ： a l t e r n a t i n ge l e t r o - f l o c c u l a t e + h 2 0 2 c a l l p r o c e s st h e l o wc o n c e n t r a t i o nl a n d f i l l l e a c h a t ee f f i c i e n t l y i nt h ec o n d i t i o nt h a tt h et i m eo ft r e a t m e n ti s3 0m i n ，t h ei n i t i a l p hi s4 ，t h eh 2 0 2a d d e di s1 0 0 0n a g l , t h es p a c i n go fe l e c t r o d e si s1 5c n a , a n dt h e c u r r e n td e n s i t yi s6a m z ，t h eh i g h e s tr e m o v a lr a t eo fc o di s5 0 i fw eu s et h em e t h o do fa l t e r n a t i n ge l e t r o f l o c c u l a t ef i r s t ，a n dt h e nu s et h e a l t e r n a t i n ge l e t r o - f l o c c u l a t e + h 2 0 2 ，t h ec o d r e m o v a le f f i c i e n c yo f8 5 c o u l db e g o t t e n t h e r ei sn oo b v i o u sp a s s i v a t i o no ft h ed i s s o l u b i l i t ym e t a lp o l ei nt h et r e a t m e n t o fl a n d f i l ll e a c h a t ew i t ht h em e t h o do fa l t e r n a t i n ge l e t r o - f l o c c u l a t e i tc o u l dg e ta i l 江苏大学硕士学位论文 g o o dr e s u l tu s i n gt h em e t h o do fa l t e r n a t i n ge l e t r o f l o c c u l a t e c o m b i n e dw i t h a l t e r n a t i n ge l e t r o - f l o c c u l a t e + h 2 0 2 a n di t h a st h ep o s s i b i l i t yo ft h el a r g e s c a l e i n d u s t r i a l i z a t i o na sam e t h o do ft r e a t m e n to fl a n d f i l l l e a c h a t e k e yw o r d s ：a l t e r n a t i n ge l e c t r o f l o c c u l a t e ，l a n d f i l ll e a c h a t e ，p a s s i v a t i o no ft h ep o l e s ， d e g r a d a t i o no fc o d i i i 独创性l 声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中己注明引用的内容以外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 一虢j 跏、 一年7 阴冶 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部 内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 卞1 阴“日 保密口，在年解密后适用本授权书。 i 不保密“ 心、 指导教师签名：砂、“k g 1 引l 月“日 江苏大学硕士学住论文 第一章绪论 垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，对水体和土壤能够产生严重污染。为 了防止垃圾渗滤液对环境的危害。世界各国对垃圾渗滤液的处理有严格要求。 虽然研究垃圾渗滤液处理技术的时间较长，迄今尚无比较切实有效的处理方法。 因此，科学地解决这一世界性难题，能够为改善人类生存环境作出巨大的贡献。 11 垃圾渗滤液的产生、水质特征及危害 111 垃圾渗滤液的产生 随着城市规模的不断扩大以及城市人口不断增多，城市的垃圾也随之大量 增加，垃圾伴随着人类的活动而产生。人们为了消除垃圾对环境韵影响，常采 用焚烧、填埋等方法对垃圾进行处理。目前，在我国有9 0 左右的城市固体废 物是用填埋法处理的。在城市垃圾的填埋过程中，垃圾中含有的污染物随水分 溶出，并与降水等混合一起形成了垃圾渗滤液。图1 1 中的黑色污水即为垃圾 填埋场中产生的垃圾渗滤液。 囤1 1 垃圾渗游洼 f i 晷1 1 t h e l a n d f i l l l e a c h a t e 垃圾渗滤液中的水分主要来自以下6 个方面： ( 1 ) 直接降水：降水包括降雨和降雪，它是渗滤液中水分的主要来源。影 1 江苏大学硕士学位论文 响渗滤液产量的降阿特性有降雨量、降雨强度、降雨频率和降雨持续时间等。 降雪和渗滤液产生量的关系受降雪量、升华量、融雪量等影响。 ( 2 ) 地表径流：地表径流是指来自场地表面上坡方向的径流水，对渗滤液 的产生量有较大的影响。 ( 3 ) 地表灌溉：与地面的种植情况和土壤类型有关。 ( 4 ) 地下水：如果填埋场的底部在地下水位以下，地下水就可能深入填埋 场内，地下水与垃圾的接触情况、接触时间和流动方向直接影响渗滤液的产生 量。 ( 5 ) 垃圾中水分：随垃圾进入填埋场中的水分，包括垃圾本身携带的水分 以及从大气和雨水中吸附的水分。入场垃圾携带的水分有时是渗滤液的主要来 源之一。 ( 6 ) 有机物分解产生的水分：垃圾中的有机物在厌氧分解时能够产生水 分。 垃圾渗滤液的产生量和性质受到诸多因素影响，其中包括：填埋场的气候 条件、水文地质条件、垃圾的特性及其含水量、填埋工艺等。同一垃圾填埋场 中的垃圾渗滤液的性质随着填埋场的厂龄而变化，其变化反映在填埋场的5 个 阶段：调整期、过渡期、酸形成期、甲烷形成期、最后成熟期。在此过程中， 渗滤液的p h 值不断升高，有机物含量不断减少，生化性也越来越差。 1 1 2 垃圾渗滤液的水质特征 垃圾渗滤液的主要成分包括五种：有机物，溶解性固体、氨氮、磷以及重 金属。垃圾渗滤液中的有机成分随填埋时间而变化。填埋初期，渗滤液中的有 机物的可溶性有机碳约9 0 是短链的可挥发性脂肪酸，其中以乙酸、丙酸和丁 酸浓度最大。其次的成分是羟基和芳香族羟基的灰黄霉酸。随着填埋时间的增 加，填埋场逐步趋于相对稳定，此时，渗滤液中挥发性脂肪酸含量减少，而灰 黄霉酸和腐殖质类成分则增加。垃圾渗滤液的性质和特点主要有以下几个方面： ( 1 ) 有机污染物种类繁多，水质复杂。垃圾渗滤液中含有大量的有机物，含 量较多的有烃类及其衍生物、酸脂类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等，这些物质 中有许多都是致癌、促癌和辅助致癌的物质，经过生物链的传播积累，最终对 人体有极大的伤害。郑曼英等【1 。2 】分析测定了垃圾渗滤液中的有机物，检验结果 2 江苏大学硕士学位论文 显示，渗滤液中含有的有机物多达7 7 种，其中芳烃类的有2 9 种，烷烯烃类的 1 8 种，酸类的有8 种，脂类5 种，醇酚类6 种，酰胺类2 种，其它类9 种。 美国环保局公布了垃圾填埋场中检测到的2 0 余种非甲烷类的有毒有害挥 发性有机化合物，如苯、二甲苯等，部分具有致癌作用。近年来，从渗滤液中 还检测出含有致癌物卤代烃。 ( 2 ) 污染物浓度高和变化范围大。垃圾渗滤液的这一特性是其它污水所无法 比拟的，其中的b o d 和c o d 浓度最高可达每升几万毫克，主要是在酸性发酵 阶段产生，p h 达到或略低于7 ，此时b o d 与c o d 比值为0 5 柏6 。表1 1 列 出了国内外垃圾渗滤液的典型污染物组成及浓度变化【3 】。 表1 1 垃圾渗滤液中的污染物及其浓度变化范围 t 撕1 1t h ec o n c e n t r a t i o no ft h ec o n t a m i n a n t si nt h el a n d f i l l 污染物 浓度范围( m g l ) 污染物 浓度范围( m g l ) b o d 5 4 0 7 3 0 0 0 c a 2 +2 3 7 2 0 0 c o d 1 0 0 9 ( ) 0 0 0f e0 0 5 2 8 2 0 t o c2 6 5 - 8 2 8 0 m g 1 7 - 1 5 6 0 n h 3 一n 6 1 0 0 0 0 z n0 2 - 3 7 0 n o x - - n 0 2 - 1 2 4c u0 9 9 仰0 1 2 5c d 0 0 0 3 - 1 7 t s0 5 9 2 0 t c r0 0 1 8 7 s s 1 0 - 7 0 0 0p b 0 0 0 2 砣 c l 5 - 6 4 2 0 n i0 0 1 - - 0 8 n a +o 一7 7 0 0嘲 1 0 - 1 0 7 2 c2 8 3 7 7 0 s 0 4 2 1 - 1 6 0 0 ( 3 ) 水质水量变化大。垃圾渗滤液分为新鲜垃圾渗滤液和老龄化垃圾渗滤 液，这是根据填埋场的年龄划分的。因为随着时问的推移，垃圾渗滤液成分也 不断产生变化。同时随着降水量的变化，渗滤液的量也有较大幅度的变化。 ( 4 ) 金属含量高。垃圾降解时会使垃圾渗滤液呈现弱酸性，这种弱酸的环 境能够促进垃圾中一些不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物发生溶解，所 3 江苏大学硕士学位论文 以垃圾渗滤液中含有较多的金属离子，其浓度随垃圾类型、组分和时间的变化 而变化。一般来说，生活垃圾产生的渗滤液中含有重金属离子较少，工业垃圾 产生的渗滤液中含有的重金属离子较多。沈东升【4 】等对废电器拆解垃圾与生活 垃圾混合填埋进行了研究，这种混合垃圾产生的渗滤液含有大量的c u 、z n 、p b 、 n i 和h g 等重金属离子。 ( 5 ) 氨氮含量高，营养元素比例失调。垃圾渗滤液的氨氮含量一般都很高。 这主要是含有氮的有机物经过厌氧水解和发酵形成的，而且主要以n h 3 n 的形 式存在于渗滤液中。垃圾渗滤液中磷元素总是处于稀缺状态，一般的垃圾渗滤 液中的b o d p 都大于3 0 0 。 ( 6 ) 其它特点。渗滤液在进行生物处理时会产生大量泡沫，不利于处理系统 的正常运行。由于渗滤液中含有较多难降解有机物，一般在生化处理后，c o d 浓度仍在5 0 0 2 0 0 0 m g l 范围内。 1 1 3 垃圾渗滤液的危害 垃圾渗滤液中含有多种有害物质，其成份复杂，如果不能及时有效的处理， 会对周围环境造成严重的影响，并且最终通过食物链直接或间接地进入人体， 对人的健康是极大的威胁。 ( 1 ) 渗滤液对地下水的污染 垃圾渗滤液属于高浓度有机废水，由于其浓度高，流动缓慢，渗滤持续时 间长，对周围地下水和地表水均会造成严重的污染。一个不合格的垃圾填埋场 就是一个大的污染源，其污染延续时间可长达数十年，甚至上百年。旦地下 水源和周围土壤被其污染，想用人工方法再净化，技术上将非常的困难，其费 用也极其昂贵，从而严重威胁生活和生产。国内外有关垃圾渗滤液污染地下水 和取水源的事件屡有发生，如2 0 世纪4 0 年代发生在美国的腊夫运河事件，由 于垃圾渗滤液的污染物向地下水迁移，进入该地区的饮水系统，几十年来，该 地区许多人们中毒或致癌。据报道，距离垃圾处理厂的蓄水池塘5 1 2 m 远的一 口水井，其硬度、钙、镁浓度、总固体量和c 0 2 都有增加。我国也发生过类似 的事件，如锦州铁合金厂2 0 世纪5 0 年底堆放铬渣，数年后发现七十多平方公 里范围的水质均遭到六价铬的污染。渗滤液中的污染物对地下水的影响将会长 期存在，即使填埋场封闭后的一段时期内仍然如此。上海黄浦江上游港口段， 4 江苏大学硕士学位论文 今年检测水质时发现水中氨氮和硝酸盐的含量明显增高，原因是位于该江段距 江堤不足2 0 0 m 的地方有一座大的垃圾填埋场( 三林塘垃圾填埋场) ，其垃圾渗 滤液不停地流入江中。 ( 2 ) 渗滤液对土壤的污染 渗滤液渗入土层中后，渗滤液污染物在土壤中产生一系列物理、化学和生 物作用，如过滤、吸附、沉淀，或被植物根系吸收或被微生物降解和合成吸收， 从而使污染质截留在包气带土体内，或通过土壤孔隙水携带迁移。一般情况下， 潜水位以下饱水带中，土壤与地下水污染范围大体一致，但在潜水位以上的包 气带中，一般由于地下水不饱和，土壤中的污染范围相对小一些。上海浦东黄 浦江畔某生活垃圾填埋场，其中混有大量的c r 渣，从取自填埋场0 9 m 不同深 度的样品测试结果发现，所有土样均含有三价铬和六价铬，其中0 5 m 以上土层 污染最严重。 1 2 垃圾渗滤液的处理方法 几十年来，国内外对垃圾渗滤液处理工艺进行了大量的研究和应用实践， 获得了许多的运行经验。常用的垃圾渗滤液处理方法有物理化学法、生物处理 法和土地处理法。 1 2 1 物理化学法 物化法就是通过一系列的物理、化学方法去除垃圾渗滤液中的不可溶解组 分和可吸附有机物，同时将垃圾渗滤液中的难降解的有机物氧化还原成易降解 的有机物或直接将其除去。其主要包括活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化 学氧化、化学还原、膜渗析、汽提、湿式氧化法等。物化法受到水质、水量的 影响较小，出水水质稳定，尤其对b o d c o d 较低难以生物处理的垃圾渗滤液 有较好的处理效果。以下介绍了一些常用的物化方法。 ( 1 ) 混凝法 混凝是借助于混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、桥架等作用使胶体粒 子脱稳，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶性物 质。 江苏大学硕士学位论文 混凝法具有工艺可靠、处理效率高、设备简单、运行稳定易管理等特点。 常用的混凝剂有a 1 2 ( s o ) 4 ，f e s 0 4 ，f e c l 3 等。阴离子、阳离子、中性粒子的聚 合物电解质可作为助凝剂提高絮凝速度。赵庆良、方建章等【5 捌采用膦酸铵镁沉 淀法，在有效脱出高浓度氨氮和c o d 的同时，出水可生化性也有一定改善。沈 耀良等1 7 采用聚合氯化铝做混凝剂，焦炭做吸附剂，投加量为8 1 0 9 l ，c o d 、 重金属和色度的去除率分别为5 8 9 ，6 0 和6 8 。 张兰英【8 】等利用铅矿混凝以及吸附方法对垃圾渗滤液进行处理，结果表明， 其中4 8 9 3 的有机物被去除，其它的有机化合物的去除率在5 0 7 0 之间。 徐冰峰等【9 】采用聚铁盐对垃圾渗滤液进行二次混凝一沉淀预处理，其渗滤液的浊 度去除率达7 2 6 7 ，c o d 的去除率达6 4 6 ，为后续生物处理及作为绿化用水 创造良好的条件。王汉道等f l o 】采用混凝法对广东某环保发电厂经混凝生化处理 后的垃圾渗滤液进行深度处理，排放水可达生活垃圾渗滤液排放限值 ( g b l 6 8 9 1 9 9 7 ) 的二级排放标准。沈小星【1 1 】的混凝预处理研究表明混凝能有 效去除一些大分子的有机物质。 ( 2 ) f e n t o n 法 f e n t o n 试剂是亚铁盐和h 2 0 2 的组合体，目前公认的f e n t o n 试剂氧化机理 是它能够通过催化分解产生羟基自由基，羟基自由基与其它的氧化剂相比具有 更强的氧化电极电位，具有很强的氧化性能，能够将有机物分子氧化成二氧化 碳和水等无机物。使用该试剂处理渗滤液具有反应迅速等优点。高艳娇等【1 2 1 采 用f e n t o n 氧化法深度处理垃圾渗滤液，进水c o d 的为1 5 2 1 m g l 时，反应3 h ， 出水的c o d 浓度达到1 2 0 m g l 。孟纷【1 3 1 采用f e n t o n 试剂处理生化处理后的垃 圾渗滤液，渗滤液的c o d 初始浓度为2 8 6 3 3 6 m g l ，经过2 1 0 m i n 的反应时间 以后，c o d 的去除率达到了9 2 1 8 ，色度的去除率达到了9 8 3 3 ，浊度的去 除率达nt9 9 7 5 。a n t o n i ol o p e z 等【1 4 1 采用f e n t o n 试剂预处理渗滤液时，使 得b o d 5 c o d 从初始的0 2 2 达到到了0 5 以上，大大提高了渗滤液的可生化性。 ( 3 ) 吸附法 吸附法是利用吸附作用进行物质分离，常用的吸附剂有活性炭、沸石、煤 粉灰以及城市垃圾焚烧炉底渣等。在处理垃圾渗滤液的过程中，吸附剂主要用 于脱除水中的有机物、色度以及金属离子等。 6 江苏大学硕士学位论文 d i a m a d o p o u l o s 1 5 】用粉末活性炭处理混凝后的渗滤液，吸附处理4 小时后， c o d 去除率达到7 3 。张兰英等【1 6 】用铝土矿对渗滤液进行处理，c o d 去除率 达到4 8 9 。y i n g 1 7 】等将粉末状活性炭投加到间歇式活性污泥反应器中，由于 降解和吸附同时进行，出水水质明显比两者单独作用要好。 ( 4 ) 紫外光催化法 紫外光催化法是利用紫外光照射添加了半导体材料的渗滤液，使得渗滤液 中产生羟基自由基，从而氧化并降低渗滤液中的有机物。紫外光催化氧化法对 有机污染物具有很强的去除作用，而且其设备简单，运行条件温和，无二次污 染，具有很好的应用前景，但目前国内外关于紫外光催化氧化处理垃圾渗滤液 的理论研究尚处于探索阶段。 涂淑玲【1 8 】利用t i 0 2 光催化氧化法处理垃圾渗滤液，当进水c o d 小于 4 6 0 m g l 时，出水水质良好。 ( 5 ) 湿法氧化法( w e ta i ro x i d a t i o n ，w a o ) 湿法氧化法是在高湿( 1 5 0 3 5 0 c ) 高压( 0 5 2 0 m p a ) 的条件下，利用空 气或者氧气等作为氧化剂，将垃圾渗滤液中的有机物氧化分解为无机物或小分 子有机物。由于湿法氧化法为放热过程，因此在反应过程中，还可以利用其产 生的热能。 1 污水储罐，2 加压泵，3 热交换器，4 混合器， 5 反应器，6 气体加压泵，7 氧气罐，8 气液分离器，9 电加热器 图1 2 湿式氧化法流程图 f i g 1 2t h ef l o wc h a r to fw a o 7 江苏大学硕士学位论文 图1 2 是一种湿式氧化法的流程图，废水流出存储罐由高压泵送入热交换 器，与加压后的氧气在混合器中混合，混合后进入反应器，为保证反应器内的 温度达到反应所需要的温度，在反应器外侧包裹有电加热套筒，以满足反应器 内废水中的有机物与氧发生反应。反应后的高温流体，首先通过换热器冷却， 之后进入分离器，加热流过换热器的水再经过混合器冷却回收一部分热能后进 入分离器，为保证分离器中热流体充分冷却，在分离器外侧安装有水冷套筒。 分离后的水由分离器底部排出，气体由顶部排出。 李鱼等【1 9 】利用湿式氧化法处理垃圾渗滤液，能够很快地将垃圾渗滤液中的 有机污染物和氨氮氧化降解或去除，取得了很好的效果。 ( 6 ) 超声氧化法 超声氧化法降解水中的有机物主要是基于超声空化效应以及由此引发的物 理化学变化。超声波由一系列疏密相间的纵波构成，并通过液体介质向四周传 播。当声能足够高时，在输送的半周期内，液相分子键的吸引力被打破，形成 空化核，空化核的寿命约为0 1 p s ，它在爆炸的瞬间可以产生大约4 0 0 0 k 和 1 0 0 m p a 的局部高温高压环境，这就可以使有机物发生化学键断裂、水相燃烧、 高温分解或自由基反应。j i a n nm w f 2 0 1 等用探头式的超声频率为2 0 k h z 的超声 发生器进行降解c c l 4 的研究。其结果表明，超声波强度越大，降解率越大，p h 值较高时超声效果好，而且在超声时添加过氧化氢对其降解率的影响很小。钟 爱国等【2 1 】采用探头式频率为2 2 k h z 的超声波发生器降解农药水溶液时发现最 适宜的声强为8 0 w c i l l 2 。随着声强的增加，空化程度增加，降解率增大，但若 是声能太大，空化泡会在声波的负压下长得很大而形成声屏蔽，使得系统可利 用的声场能量反而降低，降解速度反而下降。在声强为8 0 w c r l l 2 的情况下，将 通氧气饱和的试验溶液超声2 小时，就几乎可以完全降解。 ( 7 ) 电化学氧化法 电化学氧化法是利用电氧化和化学氧化共同作用来处理垃圾渗滤液中的有 机物污染物。其机理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面 产生的强氧化性活性物质使污染物发生氧化还原反应。 王敏【2 2 】等人对垃圾渗滤液的s b r 处理出水进行了催化电解试验，结果表明 电流密度，c r 浓度等因素对c o d 的去除率都有影响作用。李小明等【2 3 1 在应用 8 江苏大学硕士学位论文 电解氧化处理垃圾渗滤液的研究中也取得了不错的成果，c o d 去除率达到了 9 0 6 。 渗滤液物化处理技术尽管出水水质稳定，能够适应渗滤液水质水量大幅度 变化的特点，对b o d c o d 较低难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果， 但是物化法处理费用高，一般用于渗滤液预处理或深度处理。 1 2 2 生物法 生物法是渗滤液处理中最常用的一种方法，由于其运行费用较低、处理效 果较好，因而被世界各国广泛应用，是目前垃圾渗滤液处理中采用最多的方法， 它包括好养处理、厌氧处理和复合法处理。 ( 1 ) 好氧生物法 好养生物处理法包括活性污泥法、曝气氧化塘法和生物转盘等。好养处理 可以有效降低b o d 、c o d 和n h 3 n ，还可以去除铁、锰等金属。 传统活性污泥法因其费用低、效率高而得到广泛的应用。v e n k a t a r a m a n i 等 和k e e n a n 等【摊冽分别采用活性污泥法对渗滤液处理的结果表明，b o d 的去除 率可达到8 0 9 0 ，当进水中有机碳浓度高到1 0 0 0 m g l 时，污泥生物相也能 较快地适应并起降解作用。l j n 等【2 6 】利用f e n t o n 法化学氧化再附加s b r 法作为 后续处理，提高了出水水质，满足了排放标准要求。 曝气氧化塘体积大，有机负荷低，但因其工程简单，在土地易征得地区经 济适用。 英国有一座1 9 8 3 年建成的填埋场垃圾渗滤液处理厂，其使用的处理技术就 是曝气氧化塘法。该氧化塘的渗滤液处理量能够达到0 1 5 0 m 3 d ，其进水的c o d 和b o d 分别达到2 4 0 0 0 m g l 和1 0 0 0 m g l ，出水的c o d 和b o d 分别为7 2 0 m g l 和2 4 m g l ，c o d 的去除率达到了9 7 t 2 7 。 与活性污泥法比较，生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点，且生物 膜上能生长世代时间较长的微生物，如硝化细菌等。 生物膜法分为三类：润壁型生物膜法，废水和空气沿固定的或转动的接 触介质表面的生物膜流过，如生物滤池和生物转盘等；浸没型生物膜法，接 触滤料固定在曝气池内，完全浸没在水中，采用鼓风曝气，如接触氧法；流 动床型生物膜法，使附着有生物膜的活性炭、砂等小粒径接触介质悬浮流动于 9 江苏大学硕士学位论文 曝气池内。 w e l a n d e r 等【2 8 悃悬浮载体生物膜反应器在1 0 2 6 。c 下处理垃圾渗滤液，t n 可去除9 0 左右，同时可以去除2 0 左右的c o d 。p i t e a 渗滤液处理厂采用了 生物转盘处理垃圾渗滤液，其设计规模为5 0 0m 3 d ，设计的转盘表面积达到了 3 0 0 0m 3 。该厂利用填埋场气体加热使得进入生物转盘的渗滤液温度始终保持在 2 0 c 左右，其处理效果令人满意。沈欢【2 9 】等人采用膜生物法对垃圾渗滤液经 u a s b 预处理的出水进行了降解试验，结果表明，m b r 对c o d 的去除率达到 7 0 8 5 ，对氨氮的去除率达到了9 0 9 9 8 ，对总氮的去除率达到5 0 一6 7 ； 膜通量与运行时间呈幂函数关系；滤饼层阻力在总阻力中占的比例最大：无机 型膜污染阻力远大于有机型；酸洗对膜的清洗效果要好于碱洗。 ( 2 ) 厌氧生物法 厌氧生物处理的运用已经有将近百年的历史，主要优点是负荷高、占地小、 能耗省、剩余污泥量小、操作简单、产生污泥少、对无机营养元素含量要求较 低、投资及运行费用低廉等。厌氧生物处理方法有厌氧生物滤池、厌氧接触池、 上流式厌氧污泥床反应器、厌氧稳定塘及分段厌氧硝化等方法。 厌氧法具有有机负荷高、能耗少、污泥产率低、对无机营养元素含量要求 低和可提高污水可生化性的特点，非常适用于处理有机物浓度较高、含磷量低、 可生化性差的渗滤液。所以厌氧法可以作为渗滤液的预处理单元，去除大量的 c o d 、b o d ，其出水可以与城市污水合并处理，或作为填埋场渗滤液二级处理 单元的预处理。b o r a z a c c o n i 3 0 等用u a s b 处理c o d 平均浓度3 0 0 0 0 m g l 的渗 滤液，获得1 0 6 0 的c o d 去除率和3 0 6 0 的氮去除率。英国w r c 采用u a s b 法处理c o d 浓度超过1 0 0 0 0 m g l 渗滤液，在容积负荷为3 6 1 9 7 k g c o d ( m 3 d ) ， 平均泥龄为1 0 4 3 d ，温度为3 0 时，c o d 和b o d 的去除率分别达到了8 2 和8 5 。李军【3 1 】人采用复合式厌氧反应器和a o 淹没式生物膜曝气池及碱化吹 脱塔技术对深圳下平垃圾卫生填埋场渗滤液进行处理，复合式厌氧反应器水力 停留时间为2 0 d ，c o d 容积负荷为9 5 k ( m 3 d ) ，水温为3 4 c 时，其对c o d 和 b o d 的去除率分别达到8 3 3 和8 8 4 。 ( 3 ) 复合法 虽然厌氧生物对高浓度有机废水处理有许多优势，但单独采用厌氧生物法 1 0 江苏大学硕士学位论文 处理垃圾渗滤液很少见。一般来说，处理高浓度的垃圾渗滤液普遍采用厌氧+ 好氧组合处理工艺，这样既经济，效率又高。北京市政设计院【3 2 】曾对这方面做 过研究，结论表明，厌氧+ 好氧组合处理工艺的c o d 和b o d 的去除率分别达 到了8 6 8 和9 7 2 。李征【3 3 】利用u a s b + m b a c 工艺处理垃圾渗滤液，当进 水c o d 为1 4 9 1 2 9 6 5 m g l 时，该组合工艺对c o d 、b o d 和氨氮的去除率分别 达到了7 3 、9 8 3 和6 1 7 。 1 2 3 土地法 土地处理主要是通过土壤颗粒的过滤、离子交换吸附和沉淀等作用去除渗 滤液中悬浮固体和溶解成份，通过土壤中的微生物作用使渗滤液中的有机物和 氮发生转化，通过蒸发作用减少渗滤液中的蒸发量。目前用于渗滤液处理的土 地法主要有回灌法和人工湿地法。 ( 1 ) 回灌法 回灌法处理实质上是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大的生物滤床， 利用填埋覆盖层的土壤的净化作用、垃圾填埋场的降解作用和最终覆盖后的垃 圾填埋场地表植物的吸收作用等进行。徐迪民等【3 4 1 的研究表明，在一定条件下， 回灌法对c o d 的去除率可以到达9 8 左右。 但回灌法在实际运用中还存在一些问题。不能完全消除渗滤液，由于喷洒 或回灌的渗滤液受填埋场特性的限制，因而仍有大部分渗滤液须要外排处理； 通过喷洒循环后的渗滤液仍须处理后排放，尤其是由于渗滤液在垃圾层中的循 环，导致其n h 3 一n 不断积累，甚至最终使其浓度远高于其在非循环渗滤液中的 浓度；回灌处理技术在国内工程上缺乏理论依据及设计参数，运用较少；雨季 时因垃圾含水量过高而无法应用回灌技术。 ( 2 ) 人工湿地法 人工湿处理法操作简单、基建和运行费用低，是比较有i ；i 途的一种垃圾渗 滤液处理方法。人工湿地就是人为创造一个适宜水生植物或湿地植物生长的环 境。 人工湿地技术凭借其缓冲容量大，处理效果好，投资省，能耗和运行费用 低，设备简单，维护和操作以及管理方便，即使在填埋场封闭后仍能发挥作用 等优点，已经成功地应用于英国、美国和德国曝气塘出水的二级和三级处理中。 1 1 江苏大学硕士学位论文 b u l c l 3 5 1 等建造一个4 5 0 m 2i 拘人工湿地对渗滤液处理进行了研究，结果发现c o d 、 b o d 和f e 的去除率分别达到了6 8 、4 5 和8 0 。k o z u b l 3 6 】等的研究发现人 工湿地在处理渗滤液过程中有2 6 8 6 0 3 9 n ( m 3 d ) 的反硝化脱氮能力。陈玉成【3 7 1 等采用土壤渗滤液和芦苇湿地对渗滤液处理进行了小试试验，在进水c o d 为 1 0 0 0 m e l 左右时，其去除率可以稳定在6 0 以上。 1 2 4 我国垃圾渗滤液处理现状 受到经济发展水平的限制，我国卫生填埋起步较晚，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。渗滤液处理厂的建设就更晚，从时间上 看，垃圾渗滤液的处理经历了3 个阶段。第一个阶段为2 0 世纪9 0 年代初期， 处理工艺主要参照城市污水的处理方法。第二阶段为2 0 世纪9 0 年代中后期， 研究人员考虑到渗滤液的水质独特性，采取了脱氨措施。第三阶段为2 0 0 0 年以 后，随着经济的飞速发展，对垃圾渗滤液的处理要求也相应提高，此时一般采 用生物处理+ 物化处理的方法。2 0 0 3 年以来，随着国家加大环保、垃圾及渗滤 液处理力度，北京、上海等城市陆续建成了垃圾渗滤液处理项目，但由于垃圾 渗滤液中有机污染物浓度很高，现在各垃圾填埋场中的渗滤液处理能达至u - - - 级 排放标准的运行实例很少 3 8 1 。 1 2 5 电絮凝技术的应用 电絮凝是电化学法中的一种，它具有凝聚、吸附、气浮和氧化还原等作用， 可以去除的污染物种类广泛。利用电絮凝处理垃圾渗滤液，具有反应迅速、泥 渣量少、工艺简单、操作方便等优点。目前，国内外许多研究人员对电絮凝处 理各种污水进行了大量试验研究工作。 b r e w s t e r 等【3 9 】人概括了电絮凝气浮过程中污染物去除的4 种机理，即氢氧 化亚铁和氢氧化铁絮凝体表面的络合作用、静电吸引作用、化学调整作用和沉 淀上浮作用。熊方文等【删人认为电解时氧化、还原、中和、凝聚、气浮几种化 学反应和物理变化的综合作用使污水得到净化。徐新华等【4 1 。4 2 】针对餐饮废水对 废水的起始p h 值、电流密度、停留时间、废水电导率、废水起始浓度和电极 间距做了试验研究，所得到的结论表明当通电量一定时，电流密度和停留时间 是处理效率的主要影响因素；废水电导率、废水起始p h 值和电极间距对处理 江苏大学硕士学位论文 效果基本无影响；起始c o d 的浓度对去除率的影响较大。王荣沙等【4 3 】研究了 电极材料、电流密度和停留时间对处理石油废水的影响，其结果显示电絮凝气 浮技术对油田污水的c o d 和s s 斗有良好的去除作用。丁忠浩等【4 4 】研究了电絮 凝气浮对味精废水中的悬浮物的处理，并讨论了电流密度、停留时间和废水起 始浓度这三个因素对处理效果的影响。 d e n m m i n 等【4 5 】人研究了地毯印染废水的电化学处理，c o d 的去除率达到了 5 0 以上，色度的去除率也能够达到9 0 。k e n n e d y 删的研究中，当电化学反 应器中的废水主流区的二价铁离子质量浓度为2 0 ( h n g l 到5 0 0 m g l 时，色度的 去除率达到9 0 以上，c o d 的去除率也达到5 0 以上。r o d n e ib e r t a z z o l i 等【钥 研究了电化学法处理垃圾渗滤液，在电流密度为1 1 6 m a c m 2 时，处理了3 小时 后，c o d 的去除率为7 3 ，色度的去除率达到了8 6 ，t o c 的去除率为5 7 。 l h a r a 等【钙】采用电絮凝和电化学氧化结合高梯度磁性分离法对垃圾渗滤液进行 了处理，结果表明其方法很有效。 王莉莉等【4 9 】研究了利用一套电絮凝气浮装置，通过室内模拟试验，研究了 电絮凝气浮法对城市生活垃圾渗滤液中有机物、氨氮、s s 等的去除效果。通过 正交试验，确定电絮凝气浮法处理垃圾渗滤液的最优方案为水流上升速度 1 0 l _ h 、进水c o d 浓度6 0 0 0 m g l 、电流大小7 5 a 。旦增等【5 0 】等研究了电絮凝 法对拉萨生活垃圾卫生填埋场渗滤液的处理，得到了很好的处理效果，当电絮 凝时间、电流密度、p h 值不同时，垃圾渗滤液的处理效果也不相同，当它们分 别为1 0 m i n 、1 2 a d m 2 、8 1 时，渗滤液的最终c o d 去除率达到了7 7 8 ，电解 后渗滤液水质能达n - - 级排放标准。 王刚等【5 1 】利用电凝聚法对垃圾渗滤液进行了前期处理。在以铝板为电极的 情况下，当进水的c o d 浓度为9 3 9 9 3m g l ，电流密度为1 2 a d m 2 ，极板间距 为1 0 m m ，处理时间为4 0 m i n 时，c o d 的去除率达到了4 3 3 ，氨氮的去除率 达到了8 0 。高艳娇等【5 2 】研究了电絮凝法对垃圾渗滤液中有机物的去除效果， 结果表明，在极板为铁电极时，极板间距为2 0 m m ，p h 值为6 8 ，电流强度为 3 a 是电絮凝法处理垃圾渗滤液的最佳运行条件。在最佳运行条件下处理垃圾渗 滤液，c o d 的去处率达到了6 5 4 。杨继东等【5 3 】利用电絮凝技术对垃圾渗滤液 进行了预处理，在以铁为阳极，不锈钢为阴极，极板间距为1 5 e r a ，电流密度 江苏大学硕士学位论文 为5 0 m a c m 2 ，不外加电解质的情况下，电解9 0 m i n ，渗滤液的c o d 去除率达 到5 7 6 ，取得了不错的效果。 1