兴源视界

　3.2　渗滤液可生化性差的问题

　　渗滤液可生化性差主要体现在两个方面：

　　一是指随着填埋场填埋时间的延长，渗滤液的生化性降低，在填埋后期，可生化性很差，BOD/COD 值小于0.1，此时的渗滤液俗称"老化"渗滤液。

　　另一方面，在填埋初期，虽然渗滤液的可生化性较好，但是光靠生物处理也很难将之处理至二级甚至一级标准以下，一般来讲，渗滤液的 COD中将近有500～600 mg/L无法用生物处理的方式处理。

4　研究方向

　　根据渗滤液处理存在的问题，目前我国垃圾渗滤液处理工艺的关键主要集中在以下两个方面：高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术。

4.1　高浓度氨氮处理技术

　　高浓度氨氮处理技术，目前应用较多的主要有氨吹脱和生物脱氨技术。氨吹脱技术大多用空气为吹脱介质，低效率的吹脱设备吹脱的方式。相对而言，精馏塔脱氨是一种比较有前途的解决方案，虽然采用该法需要一定量的蒸汽，但由于水温提高了，可以减少调整pH的酸碱用量，还可以减小气液比，减少风机的电耗。另外，由于蒸馏后，脱氨尾气可以通过冷凝直接转换成液氨，可以回收利用，有效地解决了尾气难以治理的问题。因此，新型高效吹脱装置的开发，脱氨尾气的妥善处理成为了今后研究的方向。

　　除了氨吹脱的方法脱氨以外，生物脱氮也是一种经济、有效的脱氨方式。但传统理论认为：氨氮的去除是通过硝化和反硝化两个相互独立的过程实现的；硝化过程需要大量的氧气，而反硝化过程则需要一定的碳源。渗滤液氨氮浓度很高，C/N值较低，无法通过单一的生物脱氮方式解决渗滤液的脱氨问题。目前对生物脱氮技术又有了很多新的认识，如好氧反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化、短程硝化等，这些技术具有需氧量低、能耗低、负荷高、对碳源碱度需求低等优点。Mavinic D.S.等人的研究表明［2～4］，在外加碳源的条件下，采用前置反硝化的MLE 工艺处理高氨氮渗滤液（氨氮浓度最高达到 1200 mgN/L）时，试验取得了较好的结果，并在研究中提出了厌氧氨氧化去除氨氮的概念。这些技术如果能在渗滤液中应用成功，将可以提高生物脱氮的能力，减少氨吹脱的量。尽量用经济的脱氮技术来处理渗滤液，这对降低处理成本，无疑起着积极的作用。

4.2　渗滤液深度处理技术

　　对于"老化"渗滤液，由于生物处理基本无效，因此，必须采用以物化为主的深度处理技术处理。深度处理技术一般有深度氧化法，如臭氧氧化、臭氧＋光催化氧化、臭氧催化氧化，以及膜处理技术等。

　　国内曾进行了用负钛型TiO₂作为催化剂进行光催化氧化的研究。国外对渗滤液的深度处理研究颇多，主要集中在光催化氧化和反渗透， A.Wenzel等人通过用鼓泡塔＋薄膜光反应器对比UV/H₂O₂、UV/H₂O₂/O₃、UV/O₃等方法处理垃圾渗滤液的研究表明［5］：从运行成本和去除效率来考虑，采用UV/O₃方法处理渗滤液是最为有效的方法。深度氧化技术的研究主要集中在高效反应器的研制，以提高单位能耗的处理效率，降低反应的能量输入，找出适合中国国情的渗滤液深度处理技术，使渗滤液达到相应排放标准。

　　由于高级的处理技术意味着较高的投资和运行费用，如何找到一种廉价的处理方式，成为人们关注的问题。人工湿地处理技术由于具有建设和运行成本低、设备简单、易于维护等优点，用该技术处理渗滤液在近几年得到了一定应用。 Tjasa Bulc等人在Adriatic海滨建造了一座中试 CW（Constructed Wetland）［6］，处理Dragonja一处公共填埋场的渗滤液，该人工湿地系统包括1座容积10 m³的均化池，2座互联的潜流床，总面积450 m²。在水力负荷为2～4.5 cm³/(cm²·d)，进水COD 1264 mg/L，BOD 60 mg/L，NH₃-N 88 mg/L的条件下，从1992～1996年连续监测，上述几种污染物的平均去除率分别为68％,46％,81％。这表明人工湿地对处理BOD/COD＜0.05 的"老化"渗滤液具有较好的去除效果。另外人工湿地对氨氮的去除也有很好的效果，在监测过程中，渗滤液中氨氮浓度最高达到786 mg/L，去除率仍高达95％，这是因为湿地系统的砾石层和芦苇发达的根系具有巨大的比表面积，芦苇的根系提供了充足的氧，为硝化反硝化菌提供了生存介质和环境。

　　人工湿地系统对于处理"老化" 渗滤液具有较好的效果，因此也可作为渗滤液深度处理的方法，对于有地方建造湿地的填埋场应予以推广。

　　另外对于封场后的垃圾填埋场的渗滤液也可采用人工湿地的处理方式。这是由于封场后的填埋场一般需在其表面覆盖粘土和营养土［7］，并种上绿化植物，以防止雨水的侵入和填埋气体的扩散。如果将绿化植物改为芦苇等植物，并做好渗滤液的收集排放设施，这样不但可以利用闲置的土地大幅度降低渗滤液的处理成本，还可以取得良好的处理效果。

5　总结

　　渗滤液作为一种特殊废水，其处理的投资、运行成本远远高于一般城市、工业污水，这主要是由于渗滤液氨氮浓度很高、有机物浓度高，导致处理工艺复杂，设备繁多。渗滤液由于在垃圾体已经经历了厌氧过程，其生化性相对较差，生物处理的停留时间较长，导致设施、设备的投资较大。而处理量一般相对较小，导致折旧、维修费较高。

　　渗滤液处理由于较高的投资和运行费用，在对其进行处理时应根据当地情况，采取综合处理的措施。对于北方降雨量少，垃圾含水率较低的填埋场，采用回灌措施是较为经济、有效的方法，但对于南方城市，其应用受到一定的限制。

　　对于有条件将渗滤液送至污水处理厂合并处理的地方，在不影响污水处理厂运行的前提下，可直接送至污水处理厂，否则应将之处理至符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》三级排放标准。对于没有条件与城市污水合并处理而直接排放到水体的地方，应根据不同水域，严格将之处理到二级、一级标准，避免对环境的污染。

　　参考文献

1　中华人民共和国建设部标准.GB168891997生活垃圾填埋污染控制标准

2　Azevedo B D,Mavinic D S， et al.The effect of ammonia loading and operating temperature on nitrification and denitrification of a high ammonia landfill leachate Canadian. Journal of Civil Engineering, 1995, 22(3):524～534

3　Shiskowski D M, Mavinic D S. Biological treatment of high ammonia landfill leachate using predenitrification and pre/post denitrification processes. 4th Annual Environmental Engineering Specialty Conference, Canadian Society for Civil Engineering, Edmonton, Alberta, 1996

4　Shiskowski D M, Mavinic D S. Biological treatment of high ammonia leachate: influence of external carbon during initial startup. Wat Res, 1998, 32(8): 2533～2541

5　A Wenzel, et al. TOCremoval and degradation of pollutants in leachate using a thinfilm photoreator. Wat Res, 1999, 33(4): 937～946

6　Tjasa Bulc, et al. The use of constructed wetland for landfill leachate treatment. Wat Sci Tech, 1997, 35(5): 301～306

7　中华人民共和国建设部标准.C551788 1989城市生活垃圾卫生填埋场填埋技术标准

0　引言

　　随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高，我国城市生活垃圾的产量在急剧增加。到1999年，我国的城市生活垃圾年产量已达到1.4亿吨t，并且以每年8％～10 ％的速度递增，人均日产垃圾已超过1 kg，接近工业发达国家水平。

　　根据我国垃圾处理"无害化、减量化、资源化"的原则，将有一大批生活垃圾卫生填埋场得到新建。而垃圾渗滤液是否处理达标排放是衡量一个填埋场是否为卫生填埋场的重要指标之一。作为一种高浓度有机废水，渗滤液的处理近几年得到了广大研究人员的关注，进行了大量的试验研究，取得了不少成果，并有一批渗滤液处理厂已经或正在兴建。

　　但由于渗滤液的水质的复杂性和特殊性，我国渗滤液处理还存在一些问题。本文对我国渗滤液处理现状进行了总结，并对存在问题提出一些研究方向。

1　排放标准

　　垃圾渗滤液处理作为一个卫生填埋场必不可少的环节，近几年越来越受到人们的重视，我国根据渗滤液排放的收纳水体不同，渗滤液的排放标准也不尽相同，具体见表1［1］。

2　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20世纪80 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，渗滤液的处理经历了三个阶段。

2.1　第一阶段

　　表1　垃圾渗滤液的排放标准

排放标准	COD (mg/L)	BOD (mg/L)	NH3-N (mg/L)	SS (mg/L)
三级	1000	600	-	400
二级	300	150	25	200
一级	100	30	15	70

　注：三级标准是排市政管网的标准，二级和一级分别是排地表水的标准。

 

　　此阶段在90年代初期，处理工艺主要参照城市污水的处理方法，代表性的工程实例有杭州天子岭、北京阿苏卫等。

　　杭州天子岭渗滤液处理厂简介：

　　渗滤液处理厂处理量为300 m³/d ，采用三沉二曝活性污泥法工艺。

　　设计进水指标为：COD为6000 mg/L， BOD为3000 mg/L；出水标准为: COD为300 mg/L，BOD为60 mg/L，SS为100 mg/L，pH为6～9。

　　工艺特点为：采用两段式活性污泥法，对 DO与MLSS的浓度控制要求不一样, 一段利用细菌和低级霉菌占优势的混合种群,二段培养原生动物占优势。

　　渗滤液处理厂从1991年开始投产，在填埋初期，由于渗滤液的有机物、氨氮浓度较低、可生化性较好，因此可以满足排放要求。随着填埋时间的延长，垃圾渗滤液的浓度越来越高、成分越来越复杂、可生化性降低，且变化幅度大、变化规律复杂，使得处理难度越来越大。

　　北京阿苏卫渗滤液处理厂简介：

　　渗滤液处理厂处理量为1 000 m³/d，工程投资为700万，采用厌氧＋氧化沟的处理工艺。

　　设计进水指标为：COD为5000 mg/L， BOD为2000 mg/L；出水标准为二级排放标准。

　　阿苏卫渗滤液处理厂的运行情况与天子岭情况类似。

　　在此阶段，由于渗滤液处理厂主要参照城市污水处理厂进行建设，没有考虑到渗滤液水质特性，因此都存在不能稳定运行的状况，出水也不能稳定达标。以生物处理为主的处理工艺处理成本一般为3～5元/m³。

2.2　第二阶段

　　此阶段在90年代中后期，研究人员考虑到渗滤液的水质独特性，如高浓度的氨氮、高浓度的有机物等，采取了脱氨措施，采取的处理工艺一般为氨吹脱＋厌氧处理＋好氧处理，代表性的工程实例有深圳下坪、香港新界西等。

　　深圳下坪渗滤液处理厂简介：

　　渗滤液处理厂处理量为800 m³/d，采用氨吹脱＋厌氧复合床＋SBR的处理工艺。

　　设计进水指标为：COD为5000～ 10000 mg/L，BOD为1000～6000 mg/L， NH₃-N为2000～3000 mg/L；出水标准为三级标准。

　　该工程投资1500万，工程于2002年投入使用，通过为期一年的运行，设备运行良好、出水稳定达标，处理成本12元/m³。

　　工艺特点：采用了化工规整填料塔，有效地解决了渗滤液的脱氨问题。出水的氨氮保持在 10 mg/L左右。

　　香港新界西渗滤液处理厂简介：

　　渗滤液处理厂处理量为1800 m³/d，采用氨汽提＋SBR的处理工艺。

　　设计进水指标为：COD为10 000 mg/L，BOD为4000 mg/L，NH₃-N为 3000 mg/L；出水标准为：COD＜1000 mg/L，NH₃-N＜25 mg/L。

　　该工程投资700万美元，工程于1998年投入使用，处理成本为4.35美元/m³。

　　工艺特点：采用了汽提吹脱塔，将渗滤液的水温提高到60～70 ℃，用蒸汽进行汽提，减少了气量，同时不需要对渗滤液进行pH调整，另外，该渗滤液处理厂采用了脱氨尾气的分解装置，利用高温焚烧炉，操作温度在850 ℃，用催化燃烧的方法将脱氨尾气的氨气分解成氮气，有效地解决了脱氨尾气二次污染的问题。

2.3　第三阶段

　　 2000年以后，由于经济的飞速发展，新建的渗滤液处理厂一般远离城区，渗滤液没有条件排入城市污水管网，因此处理要求也相应提高，一般需要处理到二级甚至一级排放标准。此时的渗滤液若仅靠生物处理无法达到处理要求，一般采取生物处理＋深度处理的方法。代表性的工程实例有广州新丰、重庆长胜桥等。

　　广州新丰渗滤液处理厂采用的是 UASB+SBR+反渗透处理工艺，处理规模为500 m³/d，工程投资约6000万，处理成本约25 元/m³。重庆长胜桥渗滤液处理厂采用的是反渗透的处理工艺，处理规模500 m³/d，工程投资约 3 700万，处理成本约10元/m³，目前这两个项目均在建设过程中。(垃圾场名为广州兴丰和重庆长生桥－abfall注)

3　存在问题

　　目前，我国的渗滤液处理厂存在的问题主要表现在：

3.1　渗滤液高浓度氨氮的问题

　　高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一，根据填埋场的填埋方式和垃圾成分的不同，渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千mg/L不等。随着填埋时间的延长，垃圾中的有机氮转化为无机氮，渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。

　　与城市污水相比，垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用；另一方面，由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调，生物脱氮难以进行，导致最终出水难以达标排放。

　　因此，在高氨氮浓度渗滤液处理工艺流程中，一般采用先氨吹脱，再进行生物处理的工艺流程。目前氨吹脱的主要形式有曝气池、吹脱塔和精馏塔。国内用得最多的是前两种形式，曝气池吹脱法由于气液接触面积小，吹脱效率低，不适用于高氨氮渗滤液的处理，采用吹脱塔的吹脱法虽然具有较高的去除效率，但具有投资运行成本高，脱氨尾气难以治理的缺点。以深圳下坪为例，氨吹脱部分的建设投资占总投资的30％左右，运行成本占总处理成本的70％以上。这主要是由于在运行过程中，吹脱前必须将渗滤液 pH调至11左右，吹脱后为了满足生化的需要，需将pH回调至中性，因此在运行过程中需加大量的酸碱调整pH，为了提供一定的气液接触面积，还需要风机提供足够的风量以满足一定的气液比，造成了渗滤液处理成本的偏高。

　　另外，空气吹脱法对于年平均气温较低的地区，存在低温条件下吹脱无法正常运行和冬季吹脱塔结冰的问题，在我国北方地区，其应用受到一定的限制。

　　采用汽提的方式虽然可以较好的解决氨氮的去除问题，但由于需要提高渗滤液的水温，其处理成本仍然较高。

　　据上所述，各种吹脱方式的特点对比见表2。

　　表2　各种吹脱方式的对比

吹脱方式	效率	尾气处理	占地	成本	气温
曝气池	低	难处理	大	低	有影响
吹脱塔	较高	难处理	较小	高	有影响
精馏塔	很高	较易处理	最小	高	无影响

染色污水处理技术的研究发展

染色污水属于典型的难生化降解废水，如何低成本、高效率的对其处理，且保证出水的稳定达标，一直是许多环境保护工作者的研究目标。本文首先对国内外染色污水处理的技术和研究方向进行了综合概述，并对各类工艺进行了比较分析，归纳出一般染色污水的主要处理工艺技术路线。
　　
　　染色行业作为纺织工业中的中游行业，在纺织工业中起到承上启下的作用，即将各类纤维加工制造的坯布，通过染色和印花工艺生产出各类带色彩和图案的织物。在染色业中，棉纺染色业是最大的行业。染色行业作为湿法加工行业，其生产过程中用水量较大，据不完全统计。我国染色污水排放量约为每天300万～400万立方米，染色厂每加工100米织物，产生废水量3～5立方米。而且，染色污水成份复杂，含有的多种有机染料难降解，色度深，对环境造成非常严重的威胁。
　　
　　染色污水处理常用的化学工艺有以下几种：
　　
　　染色污水处理技术(1)中和法：在印染废水中，该法只能调节废水PH，不能去除废水中污染物，在用生物处理法时，应控制其进入生物处理设备前PH在6-9之间。
　　
　　染色污水处理技术(2)混凝法：用化学药剂使废水中大量染料、洗涤剂等微粒子结合成大粒子去除，印染废水处理中需用的混凝剂有碱式氯化铝，聚丙烯酰胺、硫酸铝、明矾、三氯化铁等。
　　
　　染色污水处理技术(3)气浮法：印染废水中含大量有机胶体微粒呈乳状的各种油脂等，这些杂质经混凝形成的絮体颗粒小、重量轻、沉淀性能差，可采用气浮法将其分离；目前在印染废水治理中，气浮法有取代沉淀法的趋势，是印染废水的一种主要处理方法。在印染废水中气浮处理主要采用加压溶气气浮法。
　　
　　染色污水处理技术(4)电解法：该法脱色效果好，对直接染料、媒体染料、硫化染料、分散染料等印染废水，脱色率在90%以上，对酸性染料废水，脱色率在70%以上。该法缺点：电耗及电极材料耗量大，需直流电源，适宜于小量废水处理。
　　
　　染色污水处理技术(5)吸附法：吸附法对印染废水的COD、BOB色去除十分有效，由于活性炭吸附投资较大，一般不优先考虑，近年来有泥煤、硅藻土、高岭土等活性多孔材料代替活性炭进行吸附的，对印染废水宜选用过滤孔发达的活性吸附材料。
　　
　　染色污水处理技术(6)氧化脱色效率低，仅40－50%，混凝脱色效率较高，达50－90%之间，但用这些方法处理后，出水仍有较深的色度，必须进一步脱色处理，目前用于印染废水脱水的方法主要有光氧化、臭氧氧化和氯氧化法，由于价格等原因，应用最多的是氯氧化法，其常用的氧化剂有液氯、漂白粉和次氯酸钠，此种方法由于处理成本高和操作运行条件较高，而较少适应。
　　
　　总结：
　　
　　印染生产废水可生化性差，原污水处理系统又存在着设计、施工不尽合理，管理水平落后等缺陷，从而造成了处理出水污染指标达不到排放标准，运行成本高等后果。染色废水处理系统的优化改造本身就是一个非常错综复杂的问题，而作为集中式染色废水处理厂的优化就更加困难了。
　　
　　从目的上它不仅要在污水水质分析的基础上，按照技术和经济的要求，在条件允许的范围内，利用各种方法，找出最佳的设计工艺方案。并在设计工况条件下，找出最佳的设施组合和最佳工艺参数，而且，还要在污水的成份和水量大幅度变动的情况下，找出相应的优化运行措施和最少的运行成本。但由于客观条件的诸多限制，并且各种印染废水水质各异，水量大小不一的设计情况下，要求得到一个能严格意义上普遍性的染色废水优化方法十分困难，某一污水处理系统可能对某一区域内的废水处理是最优的，但它对其他的企业可能就并不能做到最优。因此，在加强技术创新和知识创新的同时也要为保护我们仅有的水资源提高人类意识，转变观念，为创造一个更好的环境多做努力。

焦化废水是含有大量难降解有机污染物的工业废水，其成分复杂，含有大量的酚、氰、苯、氨氮等有毒有害物质，超标排放的焦化废水对环境造成严重的污染。焦化废水具有水质水量变化大、成分复杂，有机物特别是难降解有机物含量高、氨氮浓度高等特点。
　　
　　焦化废水是炼焦、煤气在高温干馏、净化及副产品回收过程中，产生含有挥发酚、多环芳烃及氧、硫、氮等杂环化合物的工业废水，焦化废水水质是一种高CODcr、高酚值、高氨氮且很难处理的一种工业有机废水。其主要来源有三个：一是剩余氨水，它是在煤干馏及煤气冷却中产生出来的废水，其水量占焦化废水总量的一半以上，是焦化废水的主要来源；二是在煤气净化过程中产生出来的废水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；三是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废水。
　　
　　含氮化合物是焦化厂废水中数量众多且组成十分复杂的有机物。质谱仪定出的喹啉及某些烷基取代物，被疑为致癌物质。芳烃和芳香胺等同样有不少生物活性物质。酞酸醋类是废水中另一类致癌物质，其中的酞酸二甲酯、酞酸二异辛酯也是美国环保局优先检测污染物。总之，焦化废水水质的成分复杂，污染物种类繁多，其中不少属于有致癌致突作用的生物活性物质出水COD常常不能达到国家排放标准。
　　
　　焦化废水水质中苯酚类及其衍生物的降解率高低是焦化废水COD是否达标排放的关键.采用不同培养基和菌种驯化方法,从焦化废水厂活性污泥中分离筛选获得4株苯酚降解菌,经生理生化和16SrDNA分子鉴定,A1为球杆菌属Sphaerobacter,C1为鲍曼不动杆菌Acinetobacterbaumannii;D2为睾丸酮丛毛单胞菌Comamonastestosterone;D3为Novosphingobiumnaphthalenivorans.4株降酚菌均具有较高的苯酚耐受力和降解效率,是生物法处理酚类污染废水优质的种质资源.菌株D2不仅对苯酚具较高耐受力达到2000mg?L-1、且在48h内可将初始浓度为1000mg?L-1的苯酚完全降解.环境因子考察研究表明,pH为7.5~8.5,温度为30~40℃范围内,转速为150r?min-1,是菌株D2的最优降解条件。
　　
　　焦化厂蒸氨废水经生化处理后,再用高温炉渣过滤,然后调节废水pH为6.5,用H-103大孔吸附树脂室温下以4倍体积/h流速进行吸附处理,原废水含酚5.0mg/L、CODCr280mg/L,处理后出水酚含量≤0.01mg/L,CODCr≤30mg/L,悬浮物小于50mg/L,硬度达到稳定要求,控制泄漏点为0.01mg/L,树脂工作吸酚量为16mg/mL,处理体积为3000倍(体积)。树脂脱附再生。
　　
　　1实验部分
　　
　　1.1仪器与试剂
　　
　　废水取自于湘潭钢铁厂炼焦分厂生化处理池出水;H2103树脂为南开大学树脂厂生产;高温炉渣取自于湘潭钢铁厂,经粉碎、过筛,取粒径为3～5mm装柱。
　　
　　过滤柱和吸附柱由50mL碱式滴定管,底部垫玻璃棉改装,床层体积为25mL。
　　
　　1.2分析方法
　　
　　1.2.1废水中酚的测定
　　
　　采用42氨基安替比林分光光度法测定焦化废水中酚的含量。
　　
　　1.2.2化学需氧量(COD)的测定
　　
　　用重铬酸钾法测定废水化学需氧量(COD)。
　　
　　1.2.3废水中氰化物和氨氮的测定
　　
　　采用吡啶-吡唑啉酮比色定量法测定废水中氰化物的含量。废水中的氨氮先与纳氏试剂反应生成棕色沉淀,再用分光光度计进行比色定量测定。
　　
　　1.2.4悬浮物的测定
　　
　　采用过滤法测定水中的悬浮物。
　　
　　1.2.5硬度的测定
　　
　　采用EDTA络合滴定法测定水的硬度。
　　
　　1.3焦化废水吸附处理
　　
　　1.3.1废水的预处理
　　
　　废水导入高炉炉渣柱过滤,去除其中悬浮物,使废水透光率达90%以上时,即可上柱吸附。
　　
　　1.3.2树脂吸附操作
　　
　　以动态法测定树脂对焦化废水水质中酚的吸附能力,使用50ml底部垫有玻璃棉的滴定管,每柱装25mL湿树脂,废水以一定流速通过树脂床,每隔一定时间测定流出液的吸光度,在标准曲线上查得酚浓度。当废水自上而下通过吸附柱时,吸附过程连续进行,典型的吸附过程是将处理水以每小时2～4个床层体积的流速通过吸附柱,直到运行终点。

　含油废水是一种常见的、能给人类社会带来较严重的环境污染。含油废水会在水面上形成一层薄膜，阻止空气中的氧溶解于水中，使水中的溶解氧减少，致使水体中浮游生物等因缺氧而死亡，妨碍水生植物的光合作用，从而影响水体的自净能力。鱼、虾、贝类长期在含油污水中生活将导致其肉内含有油味，从而变味不宜食用，严重时由于油膜蒙在鱼鳃上而影响呼吸作用，导致窒息而死亡，且在水体表面的聚结油还有可能引起燃烧而产生安全问题。在陆地上会造成细菌滋生，形成油层阻塞。因此，含油废水必须经过处理后才能排放。巴黎公约中规定的非陆地含油废水排放标准为40mg/L，陆地排放标准为5mg/L。
　　
　　含油废水的来源和分类
　　
　　1、含油废水的来源
　　
　　(1)石油化工业中石油和油品的加工、提炼、储存及运输中均会产生大量的含油废水。在全国，每年仅原油加工过程中的油田采出水大约有5亿吨，这些采出水一般都在经过处理后回注油层，既解决了注水水源问题又保护了环境。
　　
　　(2)运输工业中洗车、铁路机务段的洗油罐等排放的含油废水。这些含油废水的水量一般都不大，也比较容易处理，但国内机动车辆总量较大，并随着消费的提高，私人车辆也越来越多，因此这些废水的总量不容忽视。

人工湿地（CW—Constructed Wetland)污水处理技术是70年代末发展起来的一种污水处理新技术。它具有处理效果好、氮磷去除能力强，运转维护管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等特点，比较适合于技术管理水平不很高，规模较小的城镇或乡村的污水处理。

人工湿地的净化机理：人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后，填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时，大量的SS被填料和植物根系阻挡截留，有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被除去。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放，使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态，保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收，而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去，最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。

湿地处理系统的设计

1.选址考察地质、地貌、水文、自然资源、人文资源、有关法律及公众意见。应因地制宜，尽量选择有一定自然坡度的洼地或经济价值不高的荒地，一方面减少土石方工程、利于排水、降低投资，另一方面防止对周围环境产生影响。

2.确定系统组合形式根据场地特征、处理要求和所处理污水的性质来确定。单一式、并联式、串联式、综合式。

3.确定水力负荷 根据文献或经验而定。

4.选择植物根据湿地植物的耐污性能、生长能力、根系的发达程度以及经济价值和美观等因素来确定。一般有芦苇、席草、大米草、水葫芦、水花生等，最为常用的是芦苇，插植密度为1~3株/m2。

5.计算表面积 As=Q/a：As—表面积；Q—进水流量；a—水力负荷。

6.确定长宽比
（1）表面流湿地：长宽比10：1或更大，根据地形来考虑，底坡降0%~1%。
（2）潜流湿地：根据达西定律Q=Ks*A*S
S—水力坡度；A—湿地床横截面积；Ks—潜流渗透系数。或厄刚公式As=5.2Q[LN（So-Se）]，So—进水BOD浓度；Se—出水BOD浓度；As—湿地床表面积。

7.结构设计
（1）进出水系统的布置：湿地床的进水系统应保证配水的均匀性，一般采用多孔管和三角堰等配水装置。进水管应比湿地床高出0.5m。湿地的出水系统一般根据对床中水位调节的要求，出水区的末端的砾石填料层的底部设置穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门以调节床内的水位。
（2）填料的使用：湿地床由三层组成表层土层、中层砾石、下层小豆石。表层土钙含量在2~2.5kg/100kg为好；砾石层粒径在5~50mm，铺设厚度0.4~0.7m。
（3）潜流式湿地床的水位控制：当接纳最大设计流量时，进水端不能出现雍水现象；当接纳最小流量时，出水端不能出现填料床面的淹没现象；有利于植物生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽可能均匀。

8.编制施工计划

9.修改设计根据出现的问题对设计进行相应的修改。

10.施工

11.试运行

12.竣工交付使用

下面简要介绍一下比较常见的几种生物膜污水处理工艺
　　
1、颗粒型生物膜反应器
　　
1.1上流式污泥床(USB)
上流式污泥床(USB)是20世纪70年代末由荷兰Lettinga开发的又一项新的颗粒型生物膜反应器，主要用于厌氧生物处理系统中，即UASB。它主要由配水系统、污泥床、三相分离器等组成。反应过程中产生的气体将污泥和污水进行充分混合，三相分离器将颗粒污泥、气体和污水进行分离，污泥保留在反应器中，气体和处理后的出水排出反应器，其结构示意见图1。

1.2污泥膨胀床(EGSB)
2O世纪8O年代后，又出现了新的颗粒污泥反应器，其中以污泥膨胀床(EGSB)和内循环反应器(Ic)最具有代表性。EGSB与USB的结构类似，但其高径比更大，上升流速更快，颗粒污泥处于膨胀状态。

1.3气提生物膜反应器(BAS)
以上两种是在以前污水处理中应用较多的两种类型，随着技术的进步与提高，在2O世纪8O年代末，一种新型的颗粒型生物膜反应器被开发并应用于工业。它与以往的颗粒型生物膜反应器不同的是，混合方式是由外部引入的气体将污泥和污水进行混合，是完全混合的方式，被称为气提生物膜反应器(BAS)。它主要由上升区、下降区和污泥沉降区组成，根据气源的不同，可分为好氧型气提床和厌氧型气提床。其中好氧型的气源为空气，厌氧型的气源一般为惰性气体或循环利用的空气。由于它既可用于好氧处理系统，又可用于厌氧处理系统，因此应用领域非常广泛。
　　
2、水力自旋传质填料生物膜反应器
　　
2.1 常规填料的主要缺陷：
填料是生物反应器的关键部位，但目前应用中的填料所起的作用却较为单一，只是作为生物的载体，提供反应场所，并为生物反应器提供较高的微生物量，却不能为生物反应创造良好的传质扩散条件。由于结构形式不合理，现有的生物反应填料为混合液提供的流道无规律可循，对生物反应过程中流体的流态控制不符合多相流体力学的物系传质机理，使得多相物系之间，即生物细胞与有机底物之间的传质扩散效率不高，从而导致生物底物利用率低、生物反应时间长、能耗大、效率低等现象的出现。
SCMT(self-circle-mass-transfer)型自旋传质生物载体填料便是针对上述情况开发出一种在形状、结构等方面能够创造和满足反应器内理想传质条件的填料。

2.2 SCMT的特点及优势：
(1)SCMT型自旋传质填料与常规聚丙烯阶梯环填料相比，具有相近的技术参数，但却能够在保持出水水质的前提下，有效地减少反应时间和降低能耗，通过对对比试验数据的分析认为，其原因在于SCMT型自旋传质填料能够在反应器内创造更为理想的传质条件，提高传质速率，从而减少反应时间，并降低能耗。
(2)SCMT型自旋传质填料在气流作用下的无规则旋转，提高了整个反应器内的水流、气流的紊流程度。SCMT型自旋传质填料可将水中的气泡剪切成更加微小的气泡，增大了传质接触表面，使物相接触表面不断更新，并减小传质接触表面的气膜、液膜厚度，从而提高了传质速度。
(3)使用SCMT型自旋传质填料生物反应器处理城市污水，可以在停留时间为1h，气水比为4：1的情况下，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中规定的二级标准。
　　
3、活性污泥一生物膜一体化反应器：
　　
活性污泥一生物膜复合一体化反应器的设计是基于传统的A／O工艺。反应器为同心圆结构，由内到外依次分为厌氧区、曝气区和沉淀区，其结构及水力运作形式如图3所示。

　　
该反应器的主要特点是：
(1)反应区和沉淀区在立体空间上的巧妙结合实现了结构的一体化。结构一体化是针对传统污水处理方法通常是由多个单元操作组成的复杂工艺程的弊端而提出和发展起来的。传统的污水处理工艺各处理单元分设，必然增加基建投资、污水污泥回流管路设备投资以及占地面积，而结构一体化装置具有工艺简捷、结构紧凑、占地少、管理简便、投资省等优点。
(2)反应器厌氧区采用活性污泥法，曝气区内安装填料，将活性污泥工艺和生物膜工艺有机地融合在同一反应器内来稳定和强化处理效果，实现了两种常规生物处理工艺的一体化。厌氧区采用活性污泥法，便于对泥龄进行控制，有利于除磷菌的生长繁殖。
(3)混合液回流和污泥回流合并为一个系统，节省了一套回流设施，可降低基建投资和运行费用，同时参与回流的污泥均经历了完整的厌氧、好氧过程，具有一种"群体效应"，有利于生物除磷。
　　
4、无泡曝气膜生物反应器
　　
4.1工艺原理：
无泡曝气生物反应器(Membrane Aeration Bioiflm Reactor)，简称为MABR，由中空纤维膜填料部分和水流部分组成。生物膜所需要的氧气是通过纤维束填料供给的，中空纤维膜不仅起着供氧作用，同时又是固着生物膜的载体。图 4为无泡曝气膜生物反应器处理污水原理图。即，纯氧或空气通过中空纤维膜的微孔为生物膜进行无泡曝气．在中空纤维膜的外侧形成的生物膜与污水充分接触．污水中所含的有机物被生物膜吸附和氧化分解．从而使污水得到净化。

　

　
4.2无泡曝气的特点:
与常规曝气相比，采用中空纤维膜进行无泡曝气具有如下优点：
①由于曝气不产生气泡，氧直接以分子状态扩散进入生物膜，几乎百分之百地被吸收，传质效率可高达100％，因此溶解氧不再是限制微生物生长的决定因素。
②由于生物膜生长在中空纤维膜的外表面，所以在供氧过程中，生物膜不会受到气体摩擦，不易脱落。

摘 要: 在参阅文献的基础上，分析了粉煤灰对环境造成的污染及在建筑、筑路、农业等方面的综合利用情况，其效益非常明显，每利用1万t粉煤灰，可为火力发电厂节约征地200m2，减少灰场投资运行费2～8万元，节约运灰费2～5万元。另外对粉煤灰在废水处理和废气净化方面的应用作了介绍，在此基础上，讨论了其中存在的问题和解决对策。在净化废水方面，对COD、BOD5、色度等都有较好的去除作用；在废气净化方面，用粉煤灰作脱硫剂来脱除燃煤烟气中的SO2，效果良好。 

关键词： 粉煤灰 环境污染 综合利用 


1 粉煤灰的环境污染 

由于我国燃烧用煤含灰分较高，所以排出的粉煤灰量很大，粉煤灰的产生主要集中在火电厂和大型工矿企业的动力锅炉上。按全国平均计，每增加10MW装机容量，每年将增加近万吨粉煤灰的排放量[1]。大量的粉煤灰如不加以处理，会产生扬尘，污染大气，对人体健康危害很大；排入河道水系会造成河流淤塞，污染水质。当前，对粉煤灰的处置方法主要有2种：土地填埋、贮灰池存储。国内外对其环境效应的研究表明[2]，灰中潜在毒性物质会对土壤、地下水造成污染。在改土方面，也具有潜在不利效应：可溶盐、硼及其它潜在毒性元素含量过高，可导致元素不均衡以及土壤的板结和硬化。因此粉煤灰的处理和利用问题引起人们的普遍重视，也成为我国环境保护与再生资源开发领域的一个重要课题。 

2 粉煤灰的物理化学特性 

粉煤灰是从发电厂等煤燃烧的烟气中收集下来的细灰，是一种大小不等，形状不规则的粒状体，一般为银灰色和灰色，颜色较黑的粉煤灰含碳量较高，粗颗粒所占的比例较大。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织，比表面积较大，具有较高的吸附活性，颗粒的粒径范围为0.5～300μm[3]。粉煤灰的物理性质见表1。 
表 1 粉煤灰的物理性质

 

性质	密度(kg/m 3 )	堆积密度	密实度	比表面积(cm  2 /g）	含水量 （%）
测值	1200～1700	550～1000	0.5～0.8	1600～3500	<5

粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3 3种成分占70%以上，CaO和MgO量较小，CaO和MgO的含量随原煤的组成和产出时代不同而变化，一般在0.2%～10%之间变动。粉煤灰主要由非晶态玻璃相构成，其中石英为主要结晶相。粉煤灰中矿物状态的构成比率受炭质和燃烧冷却条件控制，其pH值可从弱碱性向强碱性过渡[3]。 

3 粉煤灰的综合利用 

目前，粉煤灰综合利用的渠道主要集中在建筑工程、道路工程及农业用灰等方面，“八五”期间的统计分析见表2[4]。 

表 2 “八五”期间粉煤灰利用情况统计 

 

途径	用灰总量   （×10 4 t）	所占比例
建材用灰	4982	32.2
筑路用灰	3960	25.7
回填用灰	3206	20.8
建工用灰	1481	9.6
农业用灰	843	5.5

3.1建筑工程方面，可利用粉煤灰作为道路和土建的回填物料，利用固土技术，在粉煤灰中加入固土剂成型养护后有一定的强度，其承载力、变形等都比较好。在水泥行业，粉煤灰主要作为水泥原料以及混合料使用，利用粉煤灰中的SiO2、Al2O3、Fe2O3，以粉煤灰代替粘土。替代率受粉煤灰中SiO2/Al2O3以及Al2O3的比例控制，比值越大，粉煤灰作为水泥原料的使用量就越大．在铝酸钙含量较多的特殊水泥中，粉煤灰的使用量可成倍地增加。粉煤灰的掺加降低了水泥浆体中CH结晶指数[5] ，对混凝土的界面结构有改善作用，这是混凝土性能提高的主要原因。普通混凝土中掺用粉煤灰量一般为水泥重量的15%～20%，可节约10%～15%的水泥、30%的黄砂。其常用施工配比见表3。 
表 3 粉煤灰混凝土配比 




 

水泥标号	align="center">混凝土强度等级	水灰比	砂率 (%)	塌落度 (mm)	石子粒径 (mm)	用料 (kg/ m 3 )
						水泥	水	砂	石子	磨细粉煤灰	掺量
425	C8	0.81	38	25	20～40	194	185	747	1263	47	掺量 20%
	C10	0.75	38	25		204	180	745	1258	48
	C13	0.69	37	20		222	180	714	1266	52
	C15	0.65	38	20		235	180	727	1236	52
	C18	0.59	38	35		273	180	719	1219	46
	C20	0.55	37	30		294	180	689	1224	49
	C23	0.51	37	30		318	180	676	1208	53
	C25	0.48	37	30		334	180	650	1206	55

用于建筑工程中的粉煤灰制品也较多，如加气硅酸盐制品，容重较轻（r=500～800kg/m3），代替粘土砖作墙体材料，可以减轻建筑物自重，有利于隔热保温，增强理化性能，已被确认为新型轻质建材，广泛用作框架结构的填充墙。另外常用制品还有粉煤灰硅酸盐砌块和大板、粉煤灰加气混凝土等，都具有用灰量大、能耗低等特点。 

3.2在道路工程方面，粉煤灰可作为主要材料或辅助材料，作造路基层和底基层，路堤、路面修复及回填料、灌浆料等。目前，国内外公认只有优质粉煤灰才可直接作为路面材料。但由于粉煤灰含碳量高，粗颗粒组分过多等，造成混凝土含气量高，从而降低了混凝土的耐久性和耐磨性。张全国等[3]提出了用脱碳粉煤灰混凝土修复路面的应用技术，并进行了路面的铺筑试验研究，结果表明，掺粉煤灰的路面强度与不掺粉煤灰的路面强度比较接近，相关性较好，符合国家路面工程标准要求。 

3.3农业用粉煤灰以改良粘性土、酸性土和盐化潮土，效果明显。如可以降低粘土中粘粒含量，增加土壤孔隙率，提高土壤含水量和田间持水量，提高土壤温度和土壤肥力等,可改善土壤性质。实践证明，使用适量的粉煤灰对小麦、玉米、水稻和大豆等均有12%～20%的增产效果。施粉煤灰0.15t/m2以下时，不会对土壤造成污染。 

4 粉煤灰在环境保护中的应用 

粉煤灰具有较大的比表面积，具有固体吸附剂性能，因此，可以利用粉煤灰的吸附性能，处理一些含有害物质的废弃物。 

4.1应用粉煤灰的吸附性能净化废水，对COD、BOD5、色度等都有较好的去除作用。用它处理电镀废水，对Cr3+、Zn2+、Cu2+的去除率可分别达到98.8%、98.3%、90%。处理印染废水时，COD去除率为75%，BOD5的去除率为76%，色度的去除率为50%[6]。处理低浓度含油废水，其出水水质可达标排放[7]。此外粉煤灰对废水中的Pb2+、Hg2+、F-和酚类都有良好的去除作用。粉煤灰吸附水中磷时受pH的影响较大，在中性条件下，磷的去除率最高。粉煤灰适合低浓度的含磷污水，当磷浓度为5mg/L时，磷的去除率达64%[2]。另外粉煤灰经处理后可用作废水处理混凝剂。梁天民等[8]在粉煤灰中加入硫铁矿烧渣和适量氯化钠，在一定温度下用盐酸浸提制取混凝剂，其效果与其它混凝剂处理废水的比较见表4。 

表 4 不同混凝剂对废水的处理效果 （%） 

 

混凝剂	造纸废水		制药废水		印染废水		制革废水
	COD去除率	色度去除率	COD去除率	色度去除率	COD去除率	height="35"> 色度去除率	COD去除率	色度去除率
粉煤灰混凝剂	67.5	98.5	84.0	98.2	50.4	89.6	66.3	98.8
硫酸铝	63.6	96.2	81.4	95.0	53.3	84.3	64.5	97.3
氯化铝	66.1	94.9	81.4	95.0	22.9	80.6	65.7	91.9
氯化铁	62.5	94.5	78.4	91.9	40.3	80.5	64.8	94.5

4.2用粉煤灰作脱硫剂（主要利用粉煤灰中的CaO等碱性物质）来脱除燃煤烟气中的二氧化硫，从而生成无害的硫酸盐类产物。在小型锅炉烟气脱硫中，有的是把飞灰清水打入除尘装置中进行脱硫，又叫飞灰脱硫；在中小型燃煤烟气的脱硫中，一般是利用飞灰和炉渣水脱硫，当燃煤中的钙硫比较小时，需另加石灰等碱性物质[9]。 


5 粉煤灰的综合利用效益和前景分析 

综合利用粉煤灰可减少堆灰场占地，防止对水体、大气环境造成污染，又可作为一项原料来利用，创造明显的经济效益。据初步估算，每利用1万t粉煤灰，可为火力发电厂节约征地200m2，减少灰场投资运行费2～8万元，节约运灰费2～5万元。经加工处理后的分选灰或磨细灰可作为商品出售，可得赢利。利用粉煤灰还可降低用灰单位的生产成本，增加利润。 

目前粉煤灰的应用研究越来越多，随着环境保护和可持续发展观念的深入人心，对于包括粉煤灰在内的工业废料的综合利用与资源化已成为各国制定可持续发展战略的重要组成部分。但也存在一些问题，如以煤为主的电力工业的迅速发展和粉煤灰综合利用技术相对落后问题，技术研究开发力量较薄弱分散等问题。在技术上需进一步完善的有：粉煤灰空心烧结砖，粉煤灰作特殊用途回填，粉煤灰高强混凝土等。因此今后的发展重点，一是研究和开发大用灰量项目，继续研究粉煤灰在混凝土中的优效应用技术以及在塑料、橡胶中作填充料等应用；二是粉煤灰高新技术的研究以及粉煤灰利用专用设备的研究开发，加强高等院校、科研机构与企业的合作，扩展粉煤灰有效利用途径，提高粉煤灰的利用价值。粉煤灰综合利用技术是一项综合性、边缘性科学技术，其技术的可持续发展，依赖于其它学科的最新进展，若能合理利用，则既能解决粉煤灰的环境污染问题，又能作为资源，开发多种实用性产品，其前景是非常美好的。 

1.磨光、抛光废水

在对零件进行磨光与抛光过程中，由于磨料及抛光剂等存在，废水中主要污染物为COD、BOD、SS。

一般可参考以下处理工艺流程进行处理：

废水→调节池→混凝反应池→沉淀池→水解酸化池→好氧池→二沉池→过滤→排放

2.除油脱脂废水

常见的脱脂工艺有：有机溶剂脱脂、化学脱脂、电化学脱脂、超声波脱脂。除有机溶剂脱脂外，其它脱脂工艺中由于含碱性物质、表面活性剂、缓蚀剂等组成的脱脂剂，废水中主要的污染物为pH、SS、COD、BOD、石油类、色度等。

一般可以参考以下处理工艺进行处理：

废水→隔油池→调节池→气浮设备→厌氧或水解酸化→好氧生化→沉淀→过滤或吸附→排放

该类废水一般含有乳化油，在进行气浮前应投加CaCl2破乳剂，将乳化油破除，有利于用气浮设备去除。当废水中COD浓度高时，可先采用厌氧生化处理，如不高，则可只采用好氧生化处理。

3.酸洗磷化废水

酸洗废水主要在对钢铁零件的酸洗除锈过程中产生，废水pH一般为2－3，还有高浓度的Fe2＋，SS浓度也高。可参考以下处理工艺进行处理：

废水→调节池→中和池→曝气氧化池→混凝反应池→沉淀池→过滤池→pH回调池→排放

磷化废水又叫皮膜废水，指铁件在含锰、铁、锌等磷酸盐溶液中经过化学处理，表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜，作为喷涂底层，防止铁件生锈。该类废水中的主要污染物为：pH、SS、PO43－、COD、Zn2＋等。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

可参考以下处理工艺进行处理：

废水→调节池→一级混凝反应池→沉淀池→二级混凝反应池→二沉池→过滤池→排放

4.铝的阳极氧化废水所含污染物主要为pH、COD、PO43－、SS等，因此可采用磷化废水处理工艺对阳极氧化废水进行处理。