摘 要

填埋垃圾中有机物质分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及渗入的地下水，通过淋溶作用形成的垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种成分非常复杂的高浓度有机废水，高氨氮和高有机物是其重要的水质特征。SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。

本文主要针对垃圾渗滤液的生化处理以及深度研究介绍了以下内容：

进行了SBR预运行实验得到了污泥浓度为18.37g/L、停留时间为155.56h、转速为60 r/min，COD去除率达72.89％；氨氮的去除率达69.63％。

设计三因素三水平的正交实验分别测COD和氨氮，由数据处理结果可以得出，溶解氧对COD的去除效果影响最大，并且溶解氧的对COD的去除效果先是促进，到达一定的浓度后会抑制其去除效果。而停留时间对COD的去除效果影响很小，但停留时间越长还是对COD的去除有益的。污泥浓度18.37g/L、停留时间51.85h、转速在80 r/min是去除COD的最佳运行条件。氨氮去除与溶解氧成正相关，污泥浓度18.37 g/L、停留时间51.85h、转速在100 r/min是氨氮去除率最佳运行条件。

进行了深度脱氮处理的实验，分别使用双氧水和氯酸钾进行曝气，改变絮凝剂的添加量，在成本以及效益最大化的情况下，双氧水曝气情况下800ppm的氯化铁是最佳的添加量，而氯酸钾曝气情况下500ppm氯化铁是最佳的添加量。

实验室实验结果显示，垃圾渗滤液COD和氨氮分别达到了97.16％以及97.86％的去除率，实验效果显著。

关键词：垃圾渗滤液、SBR工艺、COD、氨氮

Abstrct

Landfill leachate formed by leaching from the water produced by the decomposition of organic matter in landfills and the free water, precipitation, and infiltrated groundwater in the waste. Landfill leachate is a very complex organic wastewater with high concentration, and high ammonia nitrogen and high organic matter are important water quality features. SBR is an abbreviation of Sequential Batch Activated Sludge Process. It is an activated sludge wastewater treatment technology operated by intermittent aeration.

This article mainly focuses on the biochemical treatment and in-depth study of landfill leachate ：

The SBR pre-run experiment results showed that the sludge concentration was 18.37g/L, the residence time was 1.5ml/min, the rotation speed was 60r/min, the COD removal rate was 72.89%, and the ammonia nitrogen removal rate was 69.63%.

Three factors and three levels of orthogonal experiments were designed to measure COD and ammonia nitrogen. From the results of data processing, the effect of dissolved oxygen on the removal of COD was greatest, and the removal effect of dissolved oxygen on COD was firstly promoted, and it was suppressed after reaching a certain concentration. The removal effect, but the residence time has little effect on the removal of COD, but the longer the residence time is still beneficial to the removal of COD, the summary is the sludge concentration of 18.37g/L, residence time 4.5mL/min, rotation speed 80r/ s is the best COD removal operation, and ammonia nitrogen is also the most affected by dissolved oxygen, and both are positively correlated effects. The summary is that the sludge concentration is 18.37g/L, the residence time is 4.5mL/min, and the rotation speed is 100r/ s is the best operating ammonia nitrogen removal rate.

Deep nitrogen removal experiments were conducted using hydrogen peroxide and potassium chlorate respectively to aerate and change the amount of flocculant added. Finally, it was concluded that 800 ppm of ferric chloride was the best addition to maximize the cost and benefit. the amount.

Finally, the application of my experimental results in the laboratory, COD and ammonia nitrogen were obtained 97.16% and 97.86% removal rate, the experimental results are significant.

Key words: landfill leachate, SBR process, COD, ammonia nitrogen

目录

中文摘要 I

Abstrct II

第一章 绪论 - 1 -

1.1垃圾渗滤液污染现状 - 1 -

1.1.1垃圾渗滤液的产生 - 1 -

1.1.2垃圾渗滤液的水质特点 - 1 -

1.1.3垃圾渗滤液的危害 - 3 -

1.2垃圾渗滤液的处理方法 - 3 -

1.2.1物理化学法处理 - 3 -

1.2.2生化处理法 - 4 -

1.3SBR工艺 - 6 -

1.3.1SBR工艺的历史 - 6 -

1.3.2SBR工艺的基本原理 - 6 -

第二章 SBR工艺处理垃圾渗滤液的条件优化 - 8 -

2.1实验材料和仪器 - 8 -

2.1.1原水来源 - 8 -

2.1.2实验仪器和药品 - 8 -

2.2实验方法 - 9 -

2.2.1重铬酸钾法测COD - 9 -

2.2.2COD标准曲线的测定 - 9 -

2.2.3氨氮标准曲线的绘制 - 10 -

2.2.4氨氮的测量 - 11 -

2.3SBR工艺的预运行 - 11 -

2.4正交实验 - 11 -

2.5结果讨论与分析 - 12 -

2.5.1COD去除正交实验分析 - 12 -

2.5.2实验结果分析 - 13 -

2.5.3氨氮去除正交实验结果分析 - 13 -

2.5.4实验结果分析 - 14 -

第三章 垃圾渗滤液生化出水的深度处理 - 15 -

3.1实验材料和仪器 - 15 -

3.1.1实验原水 - 15 -

3.1.2实验仪器和药品 - 15 -

3.2实验方法 - 15 -

3.2.1双氧水催化氧化深度处理 - 16 -

3.2.2氯酸钾催化氧化深度处理 - 18 -

3.3实验结果 - 19 -

第四章 生化及深度处理结果应用 - 20 -

第五章 结论与存在的问题 - 22 -

5.1结果分析 - 22 -

5.2存在的问题 - 22 -

致谢 - 23 -

参考文献 - 24 -

第一章 绪论

1.1垃圾渗滤液污染现状

1.1.1垃圾渗滤液的产生

由于中国垃圾的性质、经济实力以及技术水平的限制，超过90％的城市垃圾处理是采用卫生填埋法。但垃圾埋入卫生土地之后,由于垃圾自身的发酵、江水的渗透、地下水水位上升等因素，形成了垃圾渗滤液。垃圾渗滤液的特性不是一成不变的，它会随着环境的变化而变化，并且没有规律性。垃圾渗滤液的形成主要有4个方面^[[1]]：

(1)垃圾自身含水：主要是本身带有的水分或者运输过程中带来的外部水源以及自身发酵消化而产生的废水。

(2)垃圾自身生化反应生成的水：在厌氧的条件下，微生物的生物降解作用使垃圾渗滤液的有机物分解生成水分。

(3)地下水的反渗：如果垃圾填埋场的水位较低，并且在没有配备防渗透系统的情况下，地下水会渗透到其中。

(4)垃圾填埋场天然降水的地表流水：包括降水以及其他地表流水的渗透，会升高垃圾渗滤液的污染程度，减少其中有机物的含量。

1.1.2垃圾渗滤液的水质特点

表1-1 垃圾渗滤液的典型水质

垃圾渗滤液是一种成分十分繁杂的浓度极高有机废水，它的主要特征就是有机物和氨氮的含量都很高，还有它的高对比色度、强烈的刺鼻的气味和高无机化合物含量都回事渗滤液的处理变得更加困难[^[2]]。早期渗滤液有机物和氨氮浓度都很高，但有机物易降解。晚期渗滤液中有机物浓度低且难降解,故高氨氮的有效去除是渗滤液处理的重点和难点[^[3]]。

表1-2 不同填埋时间的垃圾渗滤液的特点[^[4]]

渗滤液类型 早期 中期 晚期

由表2可知，早期的垃圾渗滤液的显著特点就是有机物含量高，氨氮的质量浓度相对较低，这样可生化降解性强；晚期的垃圾渗滤液水质特征就是其中氨氮的含量很高，可生化降解性很差并且碳氨比会降低[^[5]]。并且降雨量也决定着垃圾渗滤液的产量，雨季的垃圾渗滤液产量大，并且其中有机物的含量也高；而旱季渗滤液的产量较小，但是其中氨氮的质量浓度会变得很高。

还有一个难以解决的地方就是垃圾渗滤液中有机物的浓度和氨氮的质量浓度都很高，重金属的含量也高，但是其中的含磷元素的有机物浓度却非常低。氨氮的浓度过高的话会对严重抑制微生物的活性，严重的话会杀死微生物，并且重金属离子也是对微生物有危害作用的，并且其中能溶的磷酸盐的浓度低，这样加大了生化处理的难度。并且垃圾渗滤液中还含有有毒的芳香族化合物以及大量含殖质或腐植酸的大分子有机物，这些有机物并不具备毒性，但化学稳定性很好，使得微生物不能有效地降解。因此，只有活性污泥法并不能对垃圾渗滤液的COD进行有效的去除，这事就必须要增加深度脱氮理工艺。

垃圾渗滤液还有另一个特点就是水质水量的变化大，并且不同的地域对垃圾渗滤液的生物含量也有影响。一般情况下，欧美地区国家产生的垃圾渗滤液的氨氮的浓度在1000 mg/L之内或者更低，然而，在亚洲地区国家产生的垃圾渗滤液的氨氮的浓度会高于1000 mg/L，甚至会达到5000 mg/L的程度[^[6]]，这可能和不同国家、不同地区的人有不同的文化差异或者生活习惯有关。当然在同一个地方的不同时间段产生的垃圾渗滤液的生物含量也会有很大的差别。

1.1.3垃圾渗滤液的危害

垃圾渗滤液中含有的氨氮含量以及COD的含量很高，这会导致地面的水体缺氧，水质情况恶化；而一些含氮磷等营养物质的有机物会导致水体富营养化。并且垃圾渗滤液渗入地下水之后会使地下水的水质恶化，导致地下水中的COD、酚、油、氨氮以及大肠杆菌等的含量严重超标，这些最终都会对人类的健康产生危害。

1.2垃圾渗滤液的处理方法

1.2.1物理化学法处理

(1)絮凝沉淀法

絮凝沉淀法是指在垃圾渗滤液中加入具有凝聚能力的絮凝剂从而形成胶体沉淀的方法，常见的絮凝剂有FeCl₃，AlCl₃、AlSO₄等。尚爱安等学者利用絮凝沉淀法来为垃圾渗滤液进行生化处理的预处理，研究的结果表明：絮凝沉淀的预处理能够有效地去除大量难以溶解的有机物，能够提高垃圾渗滤液的可生物降解性[^[7]]。张兰英等学者利用铝土矿作为絮凝剂对垃圾渗滤液进行了预处理，最终通过絮凝沉淀法去除了垃圾渗滤液中的48.9％的有机物含量[^[8]]。不同的絮凝剂和吸附剂对絮凝沉淀的沉淀效果影响很大，素以选择合适的吸附剂和絮凝剂显得尤为重要。

(2)氨吹脱法

氨吹脱法能够使垃圾渗滤液中的氨氮得到有效的消除，它的原理就是在碱性的环境下，将垃圾渗滤液中的含氨氮的有机物转化为NH₃的形式，然后将其通入到空气中达到去除的目的。吴方同等学者利用吹脱法来处理的氨氮浓度高达1500～2500mg/L的垃圾渗滤液，在碱性的环境下，氨氮的去除率能超过95％[^[9]]。尽管氨吹脱法能够使垃圾渗滤液中的氨氮得到有效去除的方法，但这并不是从根本上解决问题，被吹脱到大气中的NH₃并没有得到解决，如果和空气中的二氧化碳还有水结合会产生硫酸铵气溶胶，仍然会造成污染。

(3)膜分离法