城市垃圾压缩站废水处理工艺研究分析选题报告 12页

'本科生学位论文选题报告论文题目：城市垃圾压缩站废水处理工艺的研究本科生：导师及职称：学科专业：学号：年级：学院：12 一、立题依据课题来源、课题研究目的、意义1.1课题来源自拟课题。1.2课题研究的目的、意义由于城市人口的不断扩张，产生的城市生活垃圾也越来越多，大量城市垃圾压缩站的建设在改善环境的同时，对水环境也造成了严重的污染。据调查，大概每吨城市生活垃圾可以产生27~35kg的压缩液，对中转站和压缩站所在地都造成了较大的污染。城市生活垃圾压缩站、中转站产生的压缩液具有污染物浓度高的特点，压缩液的CODcr是普通生活污水CODcr的70～230倍。另据调查城市生活垃圾压缩站压缩液约1．6吨／天、中转站压缩液约28吨／天。压缩液具有量小，污染物浓度高，污染物总量常大的特点。由于城市生活垃圾压缩站、中转站点多面广，水量少，处理规模小的缘故，因此目前国内关于城市生活垃圾压缩液的处理技术很少有报道，缺乏相匹配的处理技术。因此，开发有自主知识产权的城市生活垃圾压缩液的处理技术，并应用于实际的控制工程中是非常有必要且具有较高的应用价值。目前国内关于城市生活垃圾压缩液的处理技术尚未见报道，相关的研究均集中在垃圾填埋场的渗滤液研究之中，因为压缩液性质与初期垃圾渗滤液相似，因此本文查阅了国内外垃圾渗滤液处理技术以及研究现状。垃圾渗滤液的特点：①污染物种类繁多，成分复杂研究显示，渗滤液中含有70多种有机物和各种重金属元素。渗滤液中含量较多的有烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等物质。②水质水量变化大渗滤液的水质水量会随着外界水文地质、降雨量、堆积高度及方式、填埋规模、填埋工艺、填埋时间、垃圾本身成分的变化而变化，随机性很大。③COD和BOD5浓度高在新的垃圾填埋场里，挥发性酸的存在可能会提高COD和BOD，浓度，COD最高可达80g／L，BOD，最高可达35g／L。填埋时间小于5年时，所产生的渗滤液pH值较低，COD和BOD，浓度较高，且BOD，／COD的值较高，一般为0．5—12 0．7，表现出良好的可生化性，同时各类重金属离子的浓度也较高。当填埋时间在5年以上时，所产生的渗滤液接近中性，COD和BOD，浓度较低，BOD5／COD的值降到0．1～0．2，NH，一N浓度较高，重金属离子浓度则开始下降。④金属含量高垃圾渗滤液中含有10多种金属离子，其中铁、铅、锌和钙的浓度可分别高达2050，12.3，130和4300mg／L。⑤营养比例失调，氨氮含量高由于垃圾渗滤液的影响因素很多，其可生化性和C／N值存在差异。在不同场龄填埋场产生的垃圾渗滤液中，C／N值的失调和BOD／COD值的较大变化常给生化处理带来一定难度。随着填埋场年限的增加，垃圾渗滤液中的氨氮浓度相应增加，最后浓度可高达10g／L。城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。所以对其处理工艺的研究是是非常有意义的。本文的研究目的是对城市生活垃圾压缩液处理技术进行研究，重点研究城市生活垃圾压缩液的物化法预处理及其CODc，降解规律，寻求更为完善的城市生活垃圾压缩液处理技术，控箭城市生活垃圾压缩液对水环境的污染．保护城市地表水、地下水水体。1.3处理技术目前国内外垃圾渗滤液的处理方案有以下几种：与城市污水合并处理(场外处理)，循环喷洒处理即回灌处理(场内处理)，以及建立独立的场内完全处理。目前采用的渗滤液处理方法主要有生物处理法和物化处理法。生物处理法包括好氧处理(如曝气塘、活性污泥法、生物转盘和滴滤池等)。厌氧处理(如向上流厌氧污泥床UASB、厌氧折流板反应器ABR、厌氧塘等)和厌氧／好氧(A／O)混合处理。物化处理主要有化学混凝沉淀、活性炭吸附、膜渗析、Fenton法、湿式氧化和光化学氧化等。12 二、文献综述（综述中引用的文献应按文中标注出现的顺序附后）本课题研究现状及发展2.1生物处理法2.1.1好氧生物处理法好氧生物处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、生物转盘和滴滤池等。好氧处理可有效地降低BOD5、CODcr和氨氮，还可以去除铁、锰等金属。赵玲严兴等[1]为了进一步处理垃圾渗滤液，试验采用污泥活性炭强化序批式间歇反应器(SBR)法进行处理，通过对比普通SBR法试验，得出投加污泥活性炭强化SBR法处理垃圾渗滤液的效果要远远高于普通SBR法。当污泥活性炭的投加量为1．2g/L，容积负荷为0．5一1．5kgBOD，／(m3·d)时，进水1h，曝气10h，沉淀I．5h，闲置1．5h，处理效果最好，COD的去除率达到了85％，NH3一N的去除率达到了90％。但是实际运行的活性污泥法处理渗滤液未见有成功的报道。孙志民，陈建伟等[2]为此考察了在SBBR反应器中，运用共代谢原理对采用UASB／SBR／混凝氧化处理后的出水进行强化处理，达到国家排放标准的技术可行性，通过大量试验对反应参数进行了优化。试验结果显示：采用这种新型工艺后，SBBR反应器内的生物量和微生物种类均得到了较大幅度的增加，传质条件也得到了明显改善；进水的CODcr为150~250mg／L，出水的，CODcr<100mg／L，去除率>60％，出水水质达到了《生活垃圾填埋污染控制标准》的二级标准。张智，杨洋等[3]究了温度对两段式生物接触氧化法处理垃圾渗滤液效果的影响，结果表明：在低温条件下，二阶接触氧化单元对COD、NH，一N的平均去除率分别为34％、26％，都比常温下的低，一定范围内随温度降低而提高。矿化垃圾细科中含有经渗滤液长期驯化获得的优势微乍物，是很好的渗滤液处理乍物介质。陶正望，夏立江等[4]在北京阿苏卫垃圾填埋场室外进行了矿化垃圾生物反应床处理渗滤液的研究-结果表明：二级矿化垃圾乍物反应床对垃圾渗滤液具有良好且稳定的处弹效果，并对渗滤液污染物浓度的变化具有较好的适应能力。2.1.2厌氧生物处理法岳秀萍等[5]在中温30~35°C条件下，厌氧序批式反应器对垃圾渗滤液进行厌氧预处理，结果表明：较高的进水COD和OLR条件下，反应器有着更好的处理效果。高艳娇赵丽红等[6]采崩厌氧复合床／生物接触氧化反应器(UBF／BCOR)处理垃圾渗滤液。试验结果表明，经6012 d微生物培养。UBF／BCOR顺利完成启动；通过变负荷试验．确定UBF／BCOR的COD容积负荷最大为9．54kg／(m3·d)；UBF／BC()R稳定运行后期，COD总去除率平均为87．8％，POD5总去除率平均为93．5％，NH3一N总去除率平均为72．4％。去除效果较好；UBF／BCOR的pH大致保持在弱碱性．能够满足微生物生长需要。因此试验过程中不需调节pH。周少奇张鸿郭[7]采用有效容积为4．5L的UASB生物反应器，对广东某垃圾填埋场的垃圾渗滤液配水进行厌氧氨氧化及反硝化．结果表明：在有机环境下，UASB反应器中可以实现厌氧氨氧化与反硝化的协同作用；在厌氧氨氧化活性稳定阶段(120天开始)，氨氮和亚硝氮的平均去除率分别高达94．79％和98．17％；试验过程中，CODcr最高去除率可达51．68％，平均去除率为23．5l％，相应的平均容积去除负荷为84．53me,／(L·d)．王庆伟[8]用UBF厌氧反应器处理高浓度垃圾渗滤液，加入阳离子PAM和颗粒活性炭可加快颗粒污泥的生成，能大大缩短启动周期和提高有机物去除率，耐冲击性负荷强．2.1.3厌氧好氧混合处理鸟颖慧，卢嘉锡，等[9]根据某市城市生活垃圾填埋场垃圾渗滤液的实际情况，扩建工程采用UASB一吹脱一两级A／O生化一硅藻土工艺处理生活垃圾填埋场垃圾渗滤液．对处理工艺流程各阶段的设计参数进行较详细的描述．运行结果表明，该工艺处理效果良好，对滤液中高浓度CODcr、BOD，、NH3-N均有较好的处理效果平均去除率分别达到99％，99％，90％及97．5％，能够达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GBl6889·1997)的二级标准．华佳，张林生等[10]以成都市某生活垃圾填埋场渗滤液为研究对象，采用UASB反应器对其进行处理．由于渗滤液中的SO2一被硫酸盐还原菌(SRB)转化成H2S会造成污染并对厌氧反应中的产甲烷菌(MPB)产生抑制作用，因此添加FeCl3溶液对H2S进行去除．实验结果表明，该工艺运行效果良好．随着进水负荷(OLR)的增加，COD去除率逐渐增加而硫酸盐去除率则缓慢下降，当OLR高于7kgCOD／(In3·d)时，二者趋于稳定．当系统达到设计负荷9kgCOD／(m’·d)时，COD和硫酸盐的去除率分别稳定在79％和9l％，SRB所去除的COD(COD啪)也由启动初期的8．9％下降到4．0％．添加FeCl3后，COD去除率上升并稳定在8％，而硫酸盐的去除率和CODsRB则分别进一步降为89％和1．89％．质量平衡显示，FeCI，去除了近82％的硫，并且当FeCI，用量达到1．6g／L时，产气中的H：s被完全去除．因此，FeCI，用于去除UASB处理垃圾渗滤液过程中产生的H，s是切实可行的．12 刘海涛，李天增等[11]采用UBF(厌氧复合床反应器)一AOMBR(缺氧，好氧膜生物反应器)工艺处理垃圾渗滤液，考察该工艺组合的可行性并作为该领域工程应用的参考。试验结果表明：当进水渗滤液COD浓度10000mg／L左右，Nil,"．N浓度2000mg／L左右时，出水COD浓度为1000mg／L，出水NH4一N浓度为50—100mg／L，COD总去除率>90％。pH、碱度、回流比是影响系统稳定运行的重要因素熊小京，冯结文[12]采用厌氧生物滤池(BF)与好氧膜生物反应器(MBR)组合工艺，以实际垃圾渗滤液为处理对象，在连续进水条件下，考察该工艺在处理垃圾渗滤液时，进水稀释倍率、厌氧／好氧(A／O)回流比和C／N比值对其硝化与反硝化特性的影响．结果表明，在处理稀释10倍的渗滤液时，氨氮和总氮的平均去除率分别稳定在90％和65％附近，回流比和C／N比值对好氧的硝化与厌氧反硝化反应的影响很小；在处理稀释5倍的渗滤液时，提高C／N比值能使厌氧反硝化能力增强，有效地消除亚硝氮的积累．渗滤液中有较高的浓度的氨氮与有机物负荷，容易对硝酸化菌产生抑制作用，使膜出水的亚硝氮积累明显，氨氮和总氮平均去除率分别稳定在69％～78％和46％～50％．金永祥，陶丽娟等[13]用复合式缺氧．好氧法处理晚期垃圾渗滤液并对实现短程醐艺的影响因素进行了探讨。结果表明，高pH是实现稳定亚硝化的主要因素。当DO的质量浓度为2．8mg/L温度30℃左右时，NH3-N去除率达到99％，亚硝化率达到95％。出水NH4-N的质量浓度小于20mg·L-l，达到了GBl6889--2008要求。由于在曝气池内投加的生物载体形成了缺氧名挽环境，为同时硝化、瓦硝化作用提供了有利的条件，强化了脱氮效果。回流比为2时，TN平均去除率为73．6％，其中SND脱氮率为9．1％。乔文燕，　李　军等[14]针对Ａ／Ｏ工艺处理晚期垃圾渗滤液的过程中因碳源不足而脱氮效果不佳的问题，在传统Ａ／Ｏ工艺的曝气池中加入生物载体而构成复合式Ａ／Ｏ工艺，通过创造缺氧微环境来实现同步硝化反硝化（ＳＮＤ），从而达到强化脱氮的目的。考察了温度、溶解氧、ｐＨ对亚硝酸盐积累的影响，以及ＳＮＤ对去除总氮的贡献率。结果表明，复合式Ａ／Ｏ工艺对晚期垃圾渗滤液的处理效果良好，对氨氮的去除率＞99％，出水氨氮＜20ｍｇ／Ｌ，达到了二级排放标准。当回流比为2时，对ＴＮ的平均去除率为72％。生物载体的加入，在曝气池内创造了缺氧微环境，为进行ＳＮＤ提供了有利条件，提高了对总氮的去除效果。亚硝化率稳定在95％以上，ＤＯ和温度对亚硝化率的影响很小，高ｐＨ值是实现亚硝酸盐积累的决定性因素。12 2.2物化处理法2.2.1化学混凝法混凝法是化学沉淀法中最重要的一种方法，常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁和聚合氯化铝等，许多研究者都对此进行了深入的研究。李志伟，孙力平，等[15]过投加混凝剂聚合氯化铝(PAC)和助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)对垃圾渗滤液进行混凝沉淀处理，根据单因素和正交试验确定其最佳工艺条件。结果表明，混凝的最佳条件：PAC投加量为750mg／L。PAM投加量为15mg／L、快速(150r／min)搅拌lmin、中速(45r／min)搅拌6min、慢速(35r／min)搅拌7min、在快速混合之后投加助凝荆。在该处理条件下，系统对垃圾渗滤液中COD和浊度的去除率达到最大。分别为27．45％和65．80％。池明霞，陈国飚，等[16]以氯化铝、双氰胺、甲醛等为原料制备出一种有机无机复合型絮凝剂(OICF)，并用于福州市红庙岭卫生填埋场垃圾渗滤液的预处理试验，系统考察了其对渗滤液进行处理时的最优条件。试验发现，OICF对渗滤液原水、厌氧池出水和二沉池出水有很强的絮凝和脱色效果，废水的COD去除率可分别达到81．O％、34．86％和躺．74％以上，色度去除率均可达到50％以上。对比试验结果表明。OICF处理垃圾渗滤液的絮凝综合性能明显优于聚合氯化铝(PAC)。李丹丹L，郑怀礼等[17]研究了用絮凝法去除垃圾渗滤液中污染物及其对垃圾渗滤液毒性的影响．试验结果表明，浓度为12mmol／L、pH值为8的硫酸铁对NI-13-N的去除率达到61．3％；pH值为8的聚合硫酸铁和pH值为7．47的聚硅硫酸铁也能有效去除垃圾渗滤液中的有机污染物和重金属。毒性试验显示，pH值为8的硫酸铁对甘蓝种子萌发的影响最小，与自来水相比没有显著差异，有效地降低了垃圾渗滤液的毒性．朱启红[18]针对水泥较强的混凝特性，探讨了水泥处理垃圾渗滤液的可行性。试验结果表明，水泥对垃圾渗滤液的浊度、六价铬、铜离子和COD均有较好的去除效果。在最佳条件下，水泥对垃圾渗滤液中浊度的去除率达9r7．5％。六价铬去除率达72．2％，铜离子去除率达79．0％，COD去除率达81-6％。吸附法在废水处理中，常用的吸附剂有活性炭、沸石、粉煤灰及城市生活垃圾焚烧炉底渣等，其中活性炭最为常用。在渗滤液的处理中，主要用于去除水中难降解的有机物(酚、苯、胺类化合物等)，金属离子(汞、铅、铬)和色度。李尉卿,李舒等[19]12 研究了赤泥对垃圾渗滤液中污染物的吸附性能，探讨了赤泥的物理化学性能和吸附杌理。利用赤泥的吸附性能和絮凝性能可脱去渗滤液中的COD、氨氮和色度，COD去除率为30％，氨氮的去除率为20％，色度去除率为40％。并可有效地去除重金属。利用了赤泥中的剩余碱，将其直接用于垃圾渗滤液的化学脱氨。赤泥对垃圾渗滤波中COD、NH4一N和色度去除率随浸泡时间的增加而增加。赵玲严兴等[20]了进一步处理垃圾渗滤液，试验采用污泥活性炭强化序批式间歇反应器(SBR)法进行处理，通过对比普通SBR法试验，得出投加污泥活性炭强化SBR法处理垃圾渗滤液的效果要远远高于普通SBR法。当污泥活性炭的投加量为1．2/L，容积负荷为0．5一1．5kgBOD，／(m3·d)时，进水1h，曝气10h，沉淀I．5h，闲置1．5h，处理效果最好，COD的去除率达到了85％，NH，一N的去除率达到了90％。李鸿江,赵由才，张文海[21]以矿化垃圾反应床生物出水为研究对象，探讨了不同吸附树脂对COD的去除效果．研究结果表明，在矿化垃圾反应床出水COD浓度为236．77mdL的条件下，四种吸附树脂包括AG咄但1，xAD-8，XAD-4和NDA-150对COD的去除率分别为29．8％、25．5％、55．2％、和69．O％．吸附效果最好的NDA-150树脂，在20h可使尾水OOD浓度小于100mg／L．不同温度对NDA一150树脂的吸附性能影响不大．树脂吸附符合拟二级反应，主要是扩散传质过程．2.2.2膜渗析法膜分离技术处理垃圾渗滤液在国外已经成熟运用，国内近年来也已经开始应用。张爽,舒波等[22]分别从反渗透、纳虑和膜生物反应器工艺方面阐述了国内外膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的研究与应用，分析了膜分离技术的特点和优势，提出它在未来城市垃圾渗沥液处理中的发展趋势。刘研萍,卢丽超等[23]在研究中发现渗透技术处理工程的运行效能高且稳定，COD，TOC和电导率去除率均在99％k2上，NH3-N去除率达98％，C矿、B矿，M矿截留率均在99．9％以上，未检出SS．出水经GC-MS分析，共检测出主要有机污染物25种，可信度在60％以上的有14种，大多为烷烃和羧酸类争酮类物质，出水水质安全．2.2.3Fenton法Fenton试剂法由于它费用低廉、操作简便而受到人们的重视。Fenton试剂处理垃圾渗滤液的过程通常由4个步骤组成：pH调节、氧化反应、中和凝絮、沉淀。可降低COD的主要过程为Fenton凝絮和Fenton氧化两步。郭劲松，陈鹏等[24]采用Fenton试剂处理垃圾渗滤液，在最佳试验条件下，考察了Fenton试剂对渗滤液中不同表观分子质量和不同种类有机物的去除效果。结果表明，Fenton试剂对表观分子质量>2ku的COD和表观分子质量>412 ku的去除效果较好，去除率分别大于60％和80％。Fenton试剂对富里酸(FA)的去除率为85％，对腐殖酸(HA)的去除率为68．4％，对亲水性有机物(HyI)的去除率为36．5％。金云霄,温韵[25]Fenton试剂采用FeS04·7H20固体与H：02(30％)溶液配制．研究结果表明：在pH=3．0、Fenton试剂中H：O与Fe2+的摩尔比为10：1、H：O的投加量为0．25mol／L、反应时间为1．5h时，垃圾渗滤液的COD，去除率最高，可达64．7％，可生化性大大改善．王喜全,胡筱敏等[26]采用Fenton法氧化处理中年垃圾渗滤液出水，影响双氧水利用率及COD去除率的因素，包话初始pH，HO／Fe2+，双氧水投加量、催化剂类型及反应时间等进行了研究。结果表明：Fenton法氧化处理中年垃圾渗滤液生化出水的最镘条件是：初始pH值为7，H202／Fe2+比率为4；1，双氧水的经济投加量为0．05mol／I，，反应时间为3．5h。此时，混舍催化剂可提高双氧水反应速率，双氧水利用率为153。9％，COD去除率可迭80．5％，2.2.4铁炭微电解法郭鹏，黄理辉，等[27]采用铁碳微电解．H20：法对晚期垃圾渗滤液进行预处理，研究了铁炭与H202最佳组合参数以及处理效果。结果表明，当pH为4，铁炭质量比为3：1，水力停留时间(HRT)为1h时，垃圾渗滤液COD去除率达到40％；对出水投加lmL-L-I的H202(30％)，常温下反应20min，原水COD的去除率大于70％，色度去除率为90％以上，出水的可生化性由0．23增加到O．68．并通过对微电解反应后铁屑表面特征分析，研究了造成反应效率下降的原因。物化法还包括电解氧化法等，在物化法当中，也有人采用多种物化法相结合来处理垃圾渗滤液，如活性炭联合H202催化氧化处理法，Fenton试剂联合化学沉淀法联合处理法，混凝联合臭氧氧化联合处理法、超声气浮联合SBR工艺处理法等等。2.3土地处理法渗滤液的土地处理包括慢速渗滤(SR)、快速渗滤、表面漫流(0F)、湿地(WL)、地下渗滤(SI)及人工快滤(AIu)等多种处理系统。目前用于渗滤液处理的土地法主要是回灌法和人工湿地法。渗滤液填埋场回灌处理即将不经过任何预处理的垃圾填埋场产生的渗滤液用泵直接回灌、喷散到填埋场，利用填埋堆层中的垃圾层及覆盖土层的净化作用来处理填埋场渗滤液的方法。因回灌法能较好地适应渗滤液水质水量的变化，具有投资少、运行费用低等优点，所以值得推广应用。人工湿地因其操作简单、投资省等优点，是近几年出现的一种新的土地处理工艺。12 由于渗滤液的COD、氨氮、难降解有机物含量均很高，水质和水量的变化大，且毒性较大，对后续的生物法有较大抑制作用。物化处理不受水质水量变动的影响，出水水质比较稳定，对生物法难以处理的重金属离子和难降解的有机物有较好的去除效果。因此，物化法多用于渗滤液的预处理与深度处理。目前对渗滤液的处理的主体工艺大多采用厌氧+好氧法处理。由于各地方的渗滤液特点相差较大，国内尚无普遍适用的处理垃圾渗滤液的工艺。因此，物化法多用于渗滤液的预处理与深度处理，生物法多用于主体工艺。从调查资料的情况来看，目前渗滤液的处理无成熟工艺或成熟理论可以参考。同样在选择城市生活垃圾压缩液处理工艺时，必须详细测定压缩液的各种成分并分析其特点。参考文献：[1]赵玲，严兴尹，平河等.污泥活性炭强化SBR法处理垃圾渗滤液的实验研究[J].环境工程学报2009.12[2]孙志民，陈建伟，隋军等.序批式生物膜反应器深度处理垃圾渗滤液[J].给水排水增刊2009[3]张智，杨洋，卫永法等.温度对两段生物接触法处理垃圾渗滤液的影响[J].中国给水排水2008.4[4]陶正望，夏立江，王进安.矿化垃圾生物反应床处理垃圾渗滤液的效果[J].农业工程学报2009.1[5]岳秀萍,龚真强.厌氧序批式反应器(ASBR)预处理垃圾滢滤液[J].环境工程2006.4[6]高艳娇,赵丽红,李慧婷等.厌氧复合床／生物接触氧化反应器处理垃圾渗滤液[J].环境污染与防治2009.6[7]周少奇,张鸿郭.垃圾渗滤液厌氧氨氧化与反硝化的协同作用[J].华南理工大学学报(自然科学版)2008.3[8]王庆伟.UBF用于垃圾渗滤液处理的研究[J].河南科学2009.8[9]鸟颖慧,卢嘉锡,孙友勋.UASB一两级A／O生化一硅藻土工艺处理生活垃圾填埋场垃圾渗滤液[J].曲阜师范大学学报2009年7月[10]HuaJialZhang,Linshen,PaIlYanli.H2SremoValinlandfillleachatetreatmentusingUASBreactor[J].JoumalofSoutheastUnivcrsi￡y(EnglishEdition)Mar．201012 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三工作计划序号阶段及内容起止时间成果展示1查阅资料、翻译外文01-03周准备开题报告，准备试验仪器试剂，提出方案2实验初期阶段04-06周熟悉反应流程，解决试验中出现的各种问题3实验中期阶段07-10周进一步完善制备工艺4实验后期阶段11-13周观察结果，改进试验方案5实验数据分析14-15周分析实验数据6撰写毕业专题论文16-17周总结实验得失，撰写论文7毕业答辩18周毕业答辩12'