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1、渗滤液的来源及其影响因素第1页/共95页渗滤液的组成项目变化范围项目变化范围项目变化范围颜色颜色黄褐色黑色黄褐色黑色CODCOD300030004500045000FeFe1010600600嗅味嗅味恶臭、略有氨味恶臭、略有氨味BOD5BOD55005003800038000CuCu0.10.11.431.43色度色度5005001000010000倍倍TOCTOC150015004000040000PbPb0.050.0512.312.3pHpH值值4.04.08.58.5NH3-NNH3-N20020050005000ZnZn0.20.213.4813.48总残渣总残渣2500250035
2、00035000NO3-NNO3-N5 5240240CaCa20020045004500碱度碱度CaCO3CaCO3600060001500015000NO2-NNO2-N0.50.52020CrCr0.010.012.612.61有机酸有机酸46462460024600TNTN40040030003000HgHg0 00.0320.032氯化物氯化物250025001000010000TPTP0.50.57070AsAs0.010.010.50.5电导率电导率(/cm)(/cm)500050003000030000NiNi0.010.016.16.1CdCd0 00.130.13第2页/共
3、95页渗滤液的组成（1）有机污染物 一般来说，渗滤液中绝大部分有机化合物为可溶性有机物，悬浮物所贡献的COD等相对较低。由于垃圾组分和降解程度的不同，渗滤液中有机化合物的浓度变化较大，按分子量大小可大体分成以下三类组分：小分子的醇和有机酸；中等分子量的灰磺酸类物质；高分子的腐殖质。一般来说，填埋初始阶段的渗滤液，大约90%的可溶性有机碳由短链的可挥发性脂肪酸组成，其主要成分为乙酸、丙酸和丁酸，其次是带多羧基和芳香族羧基的灰黄酶酸。而当填埋场达到相对稳定时，挥发性脂肪酸组分减少，而灰黄酶酸物质比重增大，表现在B/C降低，可生化性降低。第3页/共95页 评判渗滤液中有机物浓度及生物降解性的指标较多
4、，例如COD/TOC、BOD/COD、VOA/TOC等，通过这些值可以间接判断渗滤液的产生时间。一些学者认为COD/TOC比值能较好的反应渗滤液的降解过程，对实际填埋场渗滤液的测定结果显示：填埋初期渗滤液的比值为3.3，填埋时间较长的渗滤液为1.16。对某些渗滤液，COD/TOC最大值可达到4.0，随着填埋时间增加，COD/TOC比值逐渐减小，从而说明渗滤液的有机碳处于氧化状态，不易作为生长所需碳源而被微生物利用不同组分物质在填埋场中的降解速度有一定的差异，其降解速率大致如下：挥发性脂肪酸低分子醛氨基碳水化合物肽腐殖酸酚类化合物富里酸第4页/共95页（2）无机常量成分 主要包括Ca、Mg、Na
5、、K、NH4+、Fe、Mn、Cl-、SO42+、HCO3-等常见的一些无机元素填埋场稳定化过程中部分无机物的变化趋势随着填埋时间的增加，SO42-和Cl-的浓度都减小。Zn和Fe浓度先升高后降低，由于溶液pH值严重影响了Zn、Fe等金属的溶解度，因此这间接反映了在填埋场的稳定化过程中，pH值先降低后升高的趋势。第5页/共95页对于渗滤液处理过程的重要制约因素，N的变化形式研究也较多。在垃圾好氧降解阶段、兼性厌氧降解阶段和完全厌氧降解初期，渗滤液中的氮主要以氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和多种有机氮的形式存在，各种形式的氮在微生物作用下相互转化。在垃圾完全厌氧降解后期，渗滤液中的氮主要是氨氮与氨浓度
6、不同，虽然渗滤液中P含量绝对值相对城市污水并不低（能达到3040mg/L），但由于垃圾本身对P具有良好的吸附作用，使得进入渗滤液处理系统的P含量一直较低(0-2mg/L左右)第6页/共95页（3）渗滤液金属分布填埋场渗滤液中含有多种金属离子，包括Zn、Cu、Cd、Pb、Ni、Cr和Hg等，它们的浓度与渗滤液CODCr、BOD5、营养物或大多数离子浓度的变化趋势并不相同，主要受所填埋垃圾的组分、填埋场类型等因素的影响。一般来说，填埋城市生活垃圾的专一填埋场渗滤液，所含的金属离子浓度较低。第7页/共95页填埋场类型地址废物组成渗滤液处理工艺A A滩涂型填埋场滩涂型填埋场市政废物、焚烧飞灰、下水市政
7、废物、焚烧飞灰、下水道污泥、工业废物道污泥、工业废物生物处理混凝土地渗滤活生物处理混凝土地渗滤活性炭吸附性炭吸附B B山谷型填埋场山谷型填埋场工业污泥工业污泥生物处理混凝化学氧化土生物处理混凝化学氧化土地渗滤活性炭吸附地渗滤活性炭吸附C C滩涂型填埋场滩涂型填埋场混合污泥、污泥、飞灰、底混合污泥、污泥、飞灰、底灰灰混凝土地渗滤活性炭吸附混凝土地渗滤活性炭吸附AsCdCrCuHgMoNiPbSbSeSnZnA A处理前后处理前后9.19.155110110118.18.1747412125555383821219.19.1551818119.29.241412.22.2555524244747B
8、 B处理前后处理前后10105517174040118.78.73103105454555521021056562255161618181155200200565655553703703535C C处理前后处理前后121255131321021011241241200200727252529 921021011119 9555 576761122922915015041419 96 6310310110110环境本底值环境本底值1010101050500.50.57070101010102 21010第8页/共95页（4）异型生有机化合物（XOCs）在填埋场污染的地下水中已检出超过1000种异
9、型生有机化合物（XOCs），渗滤液中的成份也必然较高。此类XOCs可大致分为以下四种：脂肪类碳氢化合物、卤代烃、酚类物质、杀虫剂。第9页/共95页化合物浓度范围/（gL1）芳香族碳氢化合物芳香族碳氢化合物苯苯1 116301630甲苯蓝甲苯蓝1 11230012300二甲苯二甲苯4 435003500乙苯乙苯1 112801280三甲基苯三甲基苯4 4250250萘萘0.10.1260260卤代烃卤代烃氯苯氯苯0.11100.11101,2-1,2-二氯苯二氯苯0.1320.1321,4-1,4-二氯苯二氯苯0.1160.1161,1,1-1,1,1-三氯乙烷三氯乙烷0.138100.1381
10、0三氯乙烯三氯乙烯0.77500.7750四氯乙烯四氯乙烯0.12500.1250填埋场渗滤液中常见XOCs的浓度第10页/共95页二氯甲烷1.064氯仿（三氯甲烷）氯仿（三氯甲烷）1.0701.070酚类化合物酚类化合物苯酚苯酚1 112001200甲酚甲酚1 121002100杀虫剂杀虫剂丙酸丙酸2.0902.090混杂的其它类物质混杂的其它类物质丙酮丙酮6440064400二乙基邻苯二甲酸酯二乙基邻苯二甲酸酯1066010660二丁基邻苯二甲酸酯二丁基邻苯二甲酸酯5.0155.015四氢呋喃四氢呋喃94309430三丁基邻苯二甲酸酯三丁基邻苯二甲酸酯1.23601.2360樟脑油樟脑油检
11、测到检测到（续表）第11页/共95页渗滤液的污染特性（1）水质复杂多变、危害性大 渗滤液中不仅包括有机物、植物性营养素（以氮为主）、重金属，还有许多未知的有毒有害物质。不同地区的填埋场、同一填埋场不同填埋时期的渗滤液水质水量均有很大变化。采用GC-MS-DS联用技术测定国内三地填埋场渗滤液的组成，分别得到77种、63种和93种有机污染物，其中20余种为我国和美国环保局优先控制的污染物。第12页/共95页（2）COD和BOD5浓度高，可生化性随填埋龄逐渐降低 COD和BOD5最高可分别达到90000 mg/L和38000 mg/L以上，其成分主要为低分子量的脂肪酸、中等分子量的灰黄酸类物质和高分
12、子量的碳水化合物等，浓度随时间推移逐步下降，而B/C可由初期的0.50.7下降到后期的0.050.15第13页/共95页（3）营养元素比例失衡 渗滤液中NH3-N浓度可达2000mg/L以上，并随填埋龄增长维持其峰值较长时间，而磷元素缺乏，尤其是溶解性的磷酸盐浓度因受渗滤液Ca2+浓度和总碱度水平的影响而更低。高氨氮、低磷源将抑制微生物的活性，也使得生物脱氮的反硝化过程碳源严重不足。有人利用厌氧折板滤池(ABR)工艺处理渗滤液与城市污水的混合废水时发现，当两者混合比为1:1时，仍存在缺磷问题。第14页/共95页（4）金属离子含量高 渗滤液中含有多种金属离子，其浓度与所填埋垃圾的类型、组分和时间
13、等密切相关，部分浓度较高，如铁、铅、锌、钙的浓度可分别高达2050mg/L、12.3mg/L、130mg/L和4300mg/L。这些金属离子会对生物处理过程产生严重抑制作用第15页/共95页（5）色度深且有恶臭 渗滤液具有较高的色度，其外观多呈淡茶色、深褐色或黑色，有极重的垃圾腐败臭味。（6）总溶解性固体含量高 其浓度在0.52.5a能达到10000mg/L以上，同时含有高浓度的Na+、K+、C1-、SO42-等无机类溶解性盐，随着填埋时间的增加，这些无机盐的浓度将逐渐下降，直至最终稳定。第16页/共95页2 2、渗滤液的研究现状第17页/共95页我国渗滤液的处理现状虽然随着我国经济建设的发展
14、，很多地方都建设了不同类型的填埋场，城市生活垃圾的处理走向了一个规范化的道路，但据中国城市建设研究院对全国292家大中型填埋场的调查显示：现有填埋场中，具有渗滤液处理系统的占61%，其中49%的填埋场进行了渗滤液处理，但没有达到国家的相关排放标准，剩余的12%填埋场进行了处理，出水达到纳管标准。渗滤液的低处理率即有认识问题，也有技术经济问题，而后者往往占主要作用。应该说，符合“高效、低耗”（cost effective）处理标准的渗滤液处理工艺的成功研发，是解决我国渗滤液问题的关键所在。第18页/共95页渗滤液的研究现状只从渗滤液问题成为制约填埋场安全、卫生管理的重要因素后，渗滤液研究就逐渐占
15、据了固体废弃物研究的中心环节，目前主要开展了各种生物处理工艺、防渗材料、脱氮工艺、渗滤液泄漏后的迁移转化、渗滤液回灌过程的加速填埋场稳定化过程、垃圾高效降解菌的提取与降解过程、填埋场渗滤液中的污染生态效应和微生物组成等方面的研究。第19页/共95页虽然国内外对渗滤液进行了四十余年的研究，但人们对渗滤液本身的了解仍极其有限，总结起来有以下几方面：（1）借助于仪器测定渗滤液中微量、低分子量有机物，如少量苯类化合物和含氯有机物，报道的浓度为微克级。但由于测定仪器对进样的要求，渗滤液样品须经过一系列预处理后才能进入仪器进样口，致使大量有机物被截留，测定结果与实际结果相差甚远，不能准确描述渗滤液的化学组
16、成第20页/共95页（2）一般认为渗滤液应该存在木质素、纤维素、腐殖质等，Ki-Hoon Kang等人进行了相关的研究，但到目前为止，还缺乏定量化关系（3）虽然对各个填埋场和堆放场渗滤液的COD,BOD,NH3-N,SS,色度及其与时间的关系有较完整的记录和报道，但对其它化学与生物性质了解很少第21页/共95页（4）卫生填埋场的一个重要指标是须有防止渗滤液下渗的衬层，但人们对衬层的作用机理仍然不清楚，对于衬层的防护标准仍很模糊，特别是对渗滤液通过衬层时污染物的衰减过程研究较少第22页/共95页为了加深对渗滤液本质的认识，发展新的处理工艺，避免对环境的污染，必须对以下还未探讨或了解还非常有限的几
17、个方面进行研究（1）渗滤液的物理性质:渗滤液不同于纯水或可溶性盐溶液，而是非均相的混合溶液，存在着大量粒径不同、难于生物降解、对COD贡献大的胶粒，必须对其分离，并研究每一粒径范围内胶粒的物理、化学与生物降解性质第23页/共95页（2）渗滤液的化学性质。目前人们对渗滤液的宏观指标如COD,BOD,色度等的了解较深入，但对其它基本化学性质如与各种金属、无机和有机化合物的反应，对土壤和各种无机和有机制品的侵蚀作用还从未探讨过（3）渗滤液的生物性质。渗滤液中存在种类繁多、数量巨大的各种微生物和动物种群，虽然已有部分学者对微生物进行了相关的分离，但这方面的研究极其有限。第24页/共95页渗滤液处理工艺
18、效果不佳的主要原因有五点：抗冲击负荷能力差。生物法处理污水一般要求相对稳定的污水水量及水质，而在垃圾处理设施中，抗冲击负荷能力差。生物法处理污水一般要求相对稳定的污水水量及水质，而在垃圾处理设施中，渗滤液的产生主要集中在雨季，调节池的容量相对不足，势必造成对生物处理系统负荷的冲击，渗滤液的产生主要集中在雨季，调节池的容量相对不足，势必造成对生物处理系统负荷的冲击，影响处理效果；而在枯水期，渗滤液量极少，氨氮等污染物浓度高，抑制了微生物生长影响处理效果；而在枯水期，渗滤液量极少，氨氮等污染物浓度高，抑制了微生物生长处理工艺重启较为困难。由于冬季渗滤液量很少，冬春季后单元反应器再启动相对困难 工艺
19、适应性差。随填埋时间的延长，营养元素严重失调，渗滤液碳氮比下降，可生化性降低，现有工艺的适应性较差脱盐率偏低。我国垃圾中由于含有大量餐厨垃圾，使得渗滤液中含盐量偏大，但生物法脱盐相当困难生物法脱色相当困难。渗滤液中含有大量难降解发色物质，生物法对于后期尾水的脱色效果基本为零第25页/共95页26矿化垃圾生物反应床处理渗滤液技术第26页/共95页矿化垃圾的定义一般认为，当垃圾中可降解的有机组分基本矿化、可浸出的无机盐由渗滤液带走，渗滤液不经处理即可直接排放，垃圾层基本无气体产生，场地表面自然沉降停止，这时，可以认为填埋场达到稳定状态，称为矿化垃圾。第27页/共95页矿化垃圾的基本组成和性质填埋场
20、中的垃圾经过数年乃至数十年的降解，除了少量极其稳定的无机组分（如石子、玻璃等）和一些极难生物降解的有机物（如橡胶、塑料等）没有或变化较小外，其余大部分组分都被缓慢地降解转化了。它们经过渗滤液的洗沥、浸泡，以及微生物和其它生物体的生命活动等诸多因素的长期交互作用，逐渐形成一种外观性状类似腐殖土质的颗粒状三相多孔有机细料。它在基本结构上与土壤相类似，是由矿物质、有机物（包括活的有机体）、水分和气体四大组分组成的固、液、气三相自然体系。其中，矿物质是其主要的固体成分，是整个物质体系构成的骨架，它的性状决定了矿化垃圾的水力学特性；有机质能改善基质结构和水力传导率，同时为微生物提供营养环境；水分和气体则
21、为生物的生长提供基本的生存条件。第28页/共95页(1)矿化垃圾中适于用作污水处理基质的组分为其类腐殖质有机细料(经15mm筛的筛下物)，此部分物料经15mm筛的筛分效率为38.3（其中0.25mm的细粒含量高达40.7）。其外观性状为：色泽灰黑，有土质感，蓬松分散，无异味，颗粒较均匀，塑料、碎玻璃、碎石头等大颗粒状物质含量极少。(2)物理化学性质：物理质地与砂壤土相类似，有良好的通透性；有机质含量达10%左右，阳离子交换量可达71.4毫克当量/100g干垃圾，含水率34.0，pH为7.65，总氮(N)和总磷(P2O5)含量分别为0.41和1.02。(3)水力传输能力强，饱和水力渗透系数Ks可
22、高达1.232 cm/min。(4)细菌总数近107个/克干垃圾，与较肥沃土壤接近，远高于普通砂土。因此，从矿化垃圾的基本性状分析，由于它价廉易得，加工简单；有较高的有机质含量、松散的结构、较好的水力传导和渗透性能、适宜的pH、较好的阳离子交换能力等；以及优良的生物种群和较高的细菌总数；将其用作生物反应床的填料处理污水，将具有其它介质无法比拟的优越性能。第29页/共95页矿化垃圾处理渗滤液的优势矿化垃圾生物反应床对渗滤液的处理，是通过矿化垃圾自身所具有的物理过滤、化学沉淀、交换吸附，以及生物降解等自净过程实现的，尤其是生物作用对反应床的持续、稳态运行起着极为重要的作用。与常规渗滤液处理方法相比
23、，矿化垃圾生物反应床的优势主要表现在：（1）矿化垃圾具有稳定高效、种类繁多的的微生物相、活性酶和完备的有机-无机生态系统，无需专门培养菌种或通过曝气、回流、加药等人为措施创造有利于微生物生长、繁殖的环境，而利用其自身独有的亲合性即可吸附截留、降解渗滤液中的污染物，同时依靠其较高的阳离子交换容量、良好的渗透性和类腐殖质的鳌合、交换作用，反应床对污染物负荷和苛刻气候环境适应性强，缓冲能力大。第30页/共95页（2）根据水质水量的变化特点，可选用不同粒径的矿化垃圾、不同构型的反应床以及不同的工艺运行参数，这些措施的优化配合运用，不仅可有效地防止堵塞、短流现象，而且能灵活方便的根据出水水质状况调整先前
24、的技术路线。（3）在工艺参数设置、床层结构设计、填料介质选择等方面，它的运行不同于渗滤液回灌，其水力负荷可比普通回灌要高约一个数量级，且出水水质较好。（4）反应床的代谢产物可在床层内部降解转化、挥发逸散、或随尾水溶出，系统无需设置污泥回收和处理设施。（5）工艺流程和设备维修简单，基建投资低，运行管理方便，处理成本，是目前适合国情的一种渗滤液处理新技术。第31页/共95页国家自然科学基金国家自然科学基金（实验室规模研究，50L/天）填埋场矿化垃圾生物反应床生物降解性能及其应用研究 （No.59778016）1998.01-2000.12第32页/共95页上海市市容环境卫生管理局科研项目上海市市容
25、环境卫生管理局科研项目（中试规模现场研究，16吨/天）老港填埋场渗滤液封闭化处理技术 1998-2002第33页/共95页上海市科学技术委员会重点项目上海市科学技术委员会重点项目国家高技术研究发展计划（国家高技术研究发展计划（863863计划）课题计划）课题（示范工程研究，100吨/天）生活垃圾填埋场中矿化垃圾的综合利用技术 第34页/共95页实验室阶段1993年起500kg级矿化垃圾生物反应床间歇进水连续运行处理渗滤液3年进水COD 6000-8500 mg/L,BOD 1000-1800 mg/L,NH3-N 1100-1800 mg/L 出 水 水 质 一 直 保 持 稳 定，COD30
26、0 mg/L,BOD150 mg/L,NH3-N15 mg/L,去除率均在95以上 室温（温度）的改变对出水水质的影响很小(0-31)第35页/共95页 现场中试阶段1999年开始，连续运行近3年三级矿化垃圾生物反应床串联第36页/共95页现场示范工程老港填埋场2002年10月份开始设计2003年5月正式投入运行日处理100吨渗滤液已经连续运行18个月，出水水质一直极其稳定 间歇配水进 水 COD 7000-9000mg/L,氨 氮 进 水 10002000 mg/L经过三级矿化垃圾生物反应床处理，出水COD 300-400 mg/L，NH3-N 15-25 mg/L第37页/共95页第38页
27、/共95页山东即墨渗滤液处理示范工程（山东即墨渗滤液处理示范工程（70吨渗滤液吨渗滤液/天）天）渗滤液原水（COD 12000 mg/L)加盖调节池(90天）出水（COD 3000-4000 mg/L)一级反应床 二级反应床 三级反应床 出水（二级标准）第39页/共95页山东即墨渗滤液处理示范工程（山东即墨渗滤液处理示范工程（70吨渗滤液吨渗滤液/天）天）第40页/共95页第41页/共95页第一级矿化垃圾生物反应床渗滤液厌氧调节池沉淀、过滤厌氧池出水集水池 1第二级矿化垃圾生物反应床集水池 2第三级矿化垃圾生物反应床预处理主处理上海老港填埋场400吨/天渗滤液处理工程 工艺流程工艺流程第42页
28、/共95页上海老港填埋场400吨渗滤液/天工程塔式：200吨渗滤液/天卧式：200吨渗滤液/天第43页/共95页卧式反应床施工图第44页/共95页塔式反应床施工图第45页/共95页老港400 m3/d渗滤液处理工程生物反应床COD去除率与运行时间的关系图 v 老港老港400 m400 m3 3/d/d渗滤液处理工程渗滤液处理工程试运行试运行结果结果第46页/共95页老港400 m3/d渗滤液处理工程生物反应床COD去除率与运行时间的关系图 v 老港老港400 m400 m3 3/d/d渗滤液处理工程渗滤液处理工程试运行试运行结果结果第47页/共95页老港400 m3/d渗滤液处理工程生物反应床
29、NH3-N去除率与运行时间的关系图 v 老港老港400 m400 m3 3/d/d渗滤液处理工程渗滤液处理工程试运行试运行结果结果第48页/共95页 塔式矿化垃圾反应床处理填埋场渗滤液 实际工程运行研究矿化垃圾取自填埋龄为8年以上粒径小于40-60 mm的细料 设有四座平行运行塔式反应床。每座反应床塔身分为三层，底层床体高度为1200 mm，其余两层床体高度均为600 mm，总高度5250 mm；每座塔式床体分成20格，宽度为7200 mm。顶层布设有大阻力配水系统。运行周期为2 h，每次配水10 min，每天配水6次，处理水量为100-200 m3/d第49页/共95页 塔式矿化垃圾反应床处
30、理填埋场渗滤液 实际工程运行研究进水COD为10000-14500 mg/L出水COD为240-450 mg/L，COD去除率为87-90%COD去除性能较好第50页/共95页 塔式矿化垃圾反应床处理填埋场渗滤液 实际工程运行研究当温度高于15时，出水氨氮基本满足GB16889-2008一级排放标准年平均总氮去除率为36.2%第51页/共95页 塔式矿化垃圾反应床处理填埋场渗滤液 实际工程运行研究反应体系硝化性能强高重碳酸盐碱度亚硝化率和硝化率分别为1.2%-9.1%和27.2-74.5%出水pH为7.3-8.2强自然通风能力总氮去除效率较低第52页/共95页 塔式矿化垃圾反应床处理填埋场渗滤
31、液工艺技术经济分析占地面积较小保温效果差低温下反应体系运行恶化吨投资成本约2万元吨运行成本2-3元反应体系的短流和堵塞总氮去除率较低化学强化或工艺改造进水管口设置细格栅同时硝化反硝化第53页/共95页矿化垃圾反应床处理填埋场渗滤液生物降解机制 矿化垃圾总DNA提取方法的研究 矿化垃圾反应床的生物降解机制研究第54页/共95页矿化垃圾生物反应床微生物种群多样性分析第55页/共95页矿化垃圾中微生物的多样性分析第56页/共95页矿化垃圾生物反应床处理渗滤液出水:COD 250-500 mg/L,BOD30 mg/L,NH3-N15 mg/L,TN100 mg/L,其余指标全部达到168892008
32、标准运行费用:5元/吨COD和TN超标（COD 100 mg/L,BOD30 mg/L,NH3-N25 mg/L,TN40 mg/L）第57页/共95页矿化垃圾生物处理渗滤液出水水质（mg/Lmg/L）As超标第58页/共95页矿化垃圾生物处理渗滤液出水水质3月出水9月出水第59页/共95页矿化垃圾生物处理渗滤液出水水质 3月出水9月出水第60页/共95页垃圾渗滤液经过生物工艺处理后主要以可溶性的腐殖质和极难降解的有机污染物为主，其中可溶性的低分子量腐殖质含量占TOC 的50%以上。可溶性的小分子腐殖质既不易被生物降解，又难以通过物理方法（膜分离）将其有效去除，是渗滤液处理出水不能达标排放的主
33、要原因之一。渗滤液中腐殖质与重金属、有机污染物的相互作用对重金属化学形态、迁移转化以及有机污染物的生物降解性能、生态毒性等方面起着重要作用，近年来成为国内外环境学者的研究热点。针对渗滤液深度处理技术出现的问题，有针对性地开发高效、低成本的渗滤液深度处理技术，对于有效控制渗滤液的污染现状，具有重要的社会、经济和环境意义。深度处理深度处理第61页/共95页研究内容研究内容渗滤液中腐殖质的分离与表征渗滤液中腐殖质的去除第62页/共95页腐殖质的分离与表征腐殖质的分离与表征第63页/共95页HAFA第64页/共95页腐殖质对渗滤液COD、TOC的贡献渗滤液CODDOC渗滤液尾水（mg/L）376.01
34、47.75去除腐殖质后的尾水（mg/L）216.081.09腐殖质所占的比例（%）42.5545.12第65页/共95页近紫外区域吸光度分析近紫外区域吸光度分析 尾水的吸光度值在紫外区域有较大吸收，说明尾水中含有大量带共轭双键或苯环的有机物质当憎水性腐殖质从尾水中去除后，近紫外区域不同波长下的吸光度值有明显下降，这也从一定程度上反映出尾水污染程度的下降 第66页/共95页凝胶色谱分析凝胶色谱分析 分子量在1000 Da左右的区域内存在一个峰值，说明尾水中的水溶性有机物分子主要集中在该范围内 第67页/共95页凝胶色谱分析凝胶色谱分析在尾水的分子量集中区域，经XAD-8树脂吸附后，其峰高响应值整
35、体下降。第68页/共95页元素分析元素分析 名称C（%）H（%）N（%）O（%）H/CO/CN/CHA49.754.955.3239.980.100.800.11FA42.584.943.7148.770.121.140.09填埋龄7年垃圾中的HA49.65.05.140.30.100.810.10填埋龄7年垃圾中的FA43.25.13.448.30.121.120.08高碳、低氧元素含量，芳香性高，在物质组成上含有较多的芳香族不饱和物 O/C远高于HA，说明其羧酸成分含量高第69页/共95页红外分析红外分析醇或酚官能团形成分子间氢键 HA羧酸官能团 C=C的伸缩振动 苯环结构 醇O-H和酚O
36、-H 羧酸官能团 FA第70页/共95页非腐殖质物质分离与表征非腐殖质物质分离与表征 尾水去除憎水性腐殖质后，COD从376.0 mg/L减至216.0 mg/L，说明尾水中除了憎水性腐殖质外，非腐殖质物质对COD也有着重要的贡献阴阳离子交换树脂法和XAD-4树脂法对非腐殖质物质进行了分离与表征第71页/共95页阴阳离子交换树脂法阴阳离子交换树脂法第72页/共95页阴阳离子交换树脂法阴阳离子交换树脂法水样CODDOC去除憎水性腐殖质后的尾水（mg/L）216.081.09去除亲水性碱后的尾水（mg/L）214.780.72去除亲水性酸后的尾水（mg/L）144.051.29亲水性碱所占的比例（
37、%）0.340.25亲水性酸所占的比例（%）18.8019.91第73页/共95页XAD-4树树脂分离脂分离XAD-4树脂的比表面积大、平均孔径小，这些都决定了XAD-4树脂对低分子量的溶质有更好的吸附效果 Croue等人认为，pH2条件下在XAD-4树脂上吸附的非腐殖质物质极性介于憎水和亲水之间，可以称为准亲水物质 第74页/共95页XAD-4树脂分离树脂分离 水样CODDOC去除憎水性腐殖质后的尾水（mg/L）216.081.09去除准亲水性物质后的尾水（mg/L）84.826.22准亲水性物质所占的比例（%）34.8937.14第75页/共95页近紫外区域吸光度和凝胶色谱分析近紫外区域吸
38、光度和凝胶色谱分析 波长为220250 nm范围内的吸光度值明显降低，说明尾水中的准亲水性物质主要由共轭双键有机物所组成1000 Da左右的低分子量区域降低较为明显，说明准亲水性物质主要集中于该区域 第76页/共95页准亲水性物质的元素分析准亲水性物质的元素分析 名称C（%）H（%）N（%）O（%）H/CO/CN/C准亲水性物质32.623.491.7362.160.111.900.05河流水体中的准亲水性物质-0.121.110.06v与尾水中HA和FA的元素分析相比，准亲水性物质的碳含量相对较低，而氧含量很高，其O/C高达1.90，说明准亲水性物质中以含氧官能团较多的羧酸类官能团为主。v结
39、合准亲水性物质的H/C含量介于HA和FA之间，说明其中可能还有一些羟基官能团和一些脂肪链结构，N/C很低，说明含氮结构相对较少 第77页/共95页官能团分析 羟基官能团碳碳三键或碳氮三键的伸缩振动 羧酸官能团及脂肪烃 第78页/共95页渗滤液尾水中水溶性有机物大部分以小分子存在，其分子量集中在1000 Da左右。元素分析结果和红外光谱图显示，水溶性有机物的结构中带有大量的羟基和羧基官能团，为采用大孔树脂吸附去除腐殖质提供了可能针对水溶性有机物的化学特征，选择不同比表面积和孔径的大孔树脂研究其对水溶性有机污染物的去除性能渗滤液中腐殖质的去除渗滤液中腐殖质的去除第79页/共95页选取的不同型号的树
40、脂特性选取的不同型号的树脂特性树脂名称极性外观比表面积(m2/g)平均孔径（nm）H103非极性深棕色球状颗粒100011008.59.5H1020非极性棕褐色至黑色球状颗粒70010001217HPD-300非极性白色不透明球状颗粒80087055.5HPD-950非极性褐色不透明球状颗粒110012009HZ-816非极性淡黄色不透明球状颗粒6007003NDA-150弱极性深褐色不透明球状颗粒9062.5第80页/共95页不同树脂对不同树脂对COD的吸附率和脱附的吸附率和脱附率率 树脂名称吸附率（%）脱附率（%）H10358.4283.11H102065.0188.66HPD-30054
41、.9764.58HPD-95061.7972.88HZ-81653.2867.31NDA-15067.6492.59vNDA-150树脂较大的比表面积、表面官能团特性以及部分极性，都可能增加树脂对尾水中水溶性有机物的亲和力，使其吸附率比较高v适宜的微孔结构（孔径、微孔面积、微孔体积、孔容等），有可能促进其较高的脱附率 第81页/共95页pH值对吸附性能的影响 憎水性腐殖质和准亲水性物质，属于两性有机物，其存在状态随pH值的变化而不同碱性条件下，有呈离子化的趋势而不易被NDA-150树脂所吸附在酸性条件下，有呈分子化的趋势，容易被NDA-150树脂吸附第82页/共95页静态吸附动力学静态吸附动力
42、学 24 h内可以使其COD浓度降低至100 mg/L以下，72 h时基本达到吸附平衡 第83页/共95页吸附等温线吸附等温线Freundlich拟合方程可以更准确的描述该树脂对尾水有机物的吸附，由于吸附热能量的变化而导致表面吸附能发生改变，吸附是一个放热过程，降低温度有利于吸附 第84页/共95页NaOH溶液浓度对脱附效果的影响溶液浓度对脱附效果的影响 NaOH浓度（mg/L）吸附量Qx（mg COD/g 树脂）脱附量Qt（mg COD/g 树脂）脱附率N（%）0145.445.633.870.001144.4613.399.270.005145.60112.7677.440.01144.9
43、5118.5781.800.05143.08134.2493.820.1143.49133.3292.920.5144.79116.2680.301.0145.85112.0175.802.0145.47109.3275.153.0145.1192.5763.794.0145.9385.1658.36第85页/共95页NaOH溶液体积对脱附效果的影响溶液体积对脱附效果的影响 NaOH体积（mL）吸附量（mg COD/g 树脂）脱附量（mg COD/g 树脂）脱附率（%）10143.65126.6788.1815143.46128.9489.8820143.08134.2493.8230143.
44、48135.3894.3550143.11138.0396.45第86页/共95页脱附时间的影响脱附时间的影响 在最初的10 min里脱附率已经达到60%以上。脱附率随脱附时间的延长而增大，3 h基本达到脱附平衡 第87页/共95页稳定性试验结果稳定性试验结果 10次NDA-150树脂的吸附脱附试验中，重复使用性能较好。吸附率由最初的86.60%缓慢降低至第10次的78.33%；脱附率由最初的93.54%缓慢降低至第10次81.61%第88页/共95页动态吸附试验动态吸附试验 柱液流速的增加，树脂柱的饱和吸附时间影响较大柱液流速为7.5 mL/h时，树脂的最大吸附体积为1052 mL第89页/
45、共95页动态脱附试验动态脱附试验 脱附液脱附率很高，脱附峰比较集中，没有明显拖尾现象 第90页/共95页渗滤液生化处理出水渗滤液生化处理出水（COD181.46mg/l）大孔树脂的吸附性能与其极性、平均孔径、孔结构、比表面积和吸附质的特性有关，实验表明NDA-150树脂其吸附性能和脱附效率最高第91页/共95页渗滤液老港氧化塘出水渗滤液老港氧化塘出水（COD 1074 mg/L）vH1020和HPD-950大孔树脂因其较大的COD吸附量，及较高的脱附率（分别为84.60%和84.16%），深度吸附处理工艺的最佳选择 第92页/共95页化学氧化处理出水化学氧化处理出水（COD浓度为2573 mg
46、/L）渗滤液的性质极为复杂，即使经复合药剂处理后，其所含有机物的分子量分布也可能过于宽泛，对于孔径一定的大孔吸附树脂，渗滤液中分子尺寸大小不一的有机物极有可能造成树脂网孔堵塞，因而无法实现较好的脱附效果第93页/共95页渗滤液生化处理后尾水中的水溶性有机物分子主要集中在1000 Da左右，含有大量带共轭双键或苯环的有机物质，主要是憎水性腐殖质和准亲水性物质HA和FA都是含有醇羟基或酚羟基及羧基官能团的有机物质；准亲水性物质结构中含有较多的羧酸官能团，同时存在一定量的羟基官能团NDA-150树脂具有较大的比表面积、表面官能团特性以及部分极性，可能促进其对尾水中水溶性有机物的吸附，适宜的微孔结构有可能促进其较好的脱附效果 大孔树脂对不同渗滤液的处理效果表明，对于生物处理高级氧化工艺出水，NDA-150树脂为最优选择。对于老港氧化塘出水，H1020和HPD-950大孔树脂为最佳选择。对于化学氧化处理出水，大孔树脂不适于处理 第94页/共95页感谢您的观看！第95页/共95页