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城市固体废物渗滤液处理技术 汇报人： 时间：2011年3月24日 目录 1 引言 2垃圾渗滤液的成分和特性 3 影响渗滤液性质的因素 本文目录本文目录 结构结构 4 渗滤液产生量的估算方法 5 渗滤液的处理方法 垃圾渗滤液的性质受各种因素的影响 垃圾渗滤液的水质很复杂，高COD和高NH3-N是 主要特征 垃圾渗滤液对环境的危害很大 卫生填埋是我国现阶段垃圾处理的主要方法 一 引言 二 垃圾渗滤液的成分和性质 2.1垃圾渗滤液的主要成分 主要分为五类 有机物 微量金属元素 常见的元素和离子 微生物 固体物 1、有机物 常以TOC、COD计，酚也可单独计量 垃圾渗滤液中的有机物可分为三种： u低分子量的脂肪酸类 u中等分子量的富里酸类物质 u腐殖质类高分子量碳水化合物 渗滤液中除含有常规的污染物质外，还含有 包括某些致癌、促癌和辅促致癌物质。 2、微量金属元素 u渗滤液中含有多种金属离子，其浓度与所 填埋的垃圾类型、组分及时间密切相关。 u对仅填埋城市生活垃圾的填埋场渗滤液而 言，金属离子的浓度通常是比较低的； u但对工业垃圾和生活垃圾混合填埋的垃圾 场来说，重金属离子的溶出浓度将大量增 多。 3、常见的元素和离子 如：氨氮、硝态氮、Cd、Mg、Fe、Na、 CO32- 、SO42- 、Cl- u垃圾填埋场的渗滤液的含磷量通常比较低，特别是 溶解性磷酸盐浓度更低，可能导致渗滤液生物处理 的缺磷问题。 u“中老年”填埋场渗滤液中很高的NH3-N浓度是其 重要的水质特征之一，也是导致其处理难度增大 的一个重要原因 4、微生物 u垃圾中含有大量的微生物，它们对垃圾的 降解起着重要作用。 u渗滤液中微生物的种类与填埋场垃圾中所 含的微生物种类基本相同。 u此外，渗滤液中还含有大量的病原菌及致 病微生物，例如沙门氏菌属等 5、固体物 u垃圾渗滤液中含有较高浓度的总溶解性固 体。这些溶解性固体在渗滤液中的浓度通 常随填埋时间的延长而变化，一般在填埋 6个月至2.5年间达到高峰值。 u此后，随填埋时间的增加，这些无机盐类 的浓度将逐渐下降，直至达到最终稳定。 2.2 垃圾渗滤液的特性 2.2 垃圾渗滤液的特性 (1)垃圾渗滤液水质复杂，含有多种有毒有 害的无机物和有机物。 (2)垃圾渗滤液中CODcr、BOD浓度最高值 可达数千至几万，和城市污水相比，浓度 高得多。 (3)垃圾渗滤液中含有10多种金属离子，这 些金属离子会对生物处理过程产生严重的 抑制作用。 (4)氨氮含量极高，且随填埋场的“年龄”增长 而增加，最高可达几千甚至几万，严重地 抑制和降低了微生物的活性。 (5)营养元素比例失调。由于氨氮含量高， C/N的比值常出现失调情况;且P元素缺乏 ，一般BOD/TP300，比值与微生物生长 所需的碳磷比(100:1)相比甚远。以上因素 给生物处理带来了一定的难度。 三、影响渗滤液性质的因素 渗滤液的产 生：垃圾 自身含水 、垃圾生 化反应产 生的水、 地下潜水 的反渗和大 气降水 垃 圾 渗 滤 液 中 的 性 质 影响渗滤液 性质的因素 ：气候、水 文条件、垃 圾性质、填 埋方式等 1、垃圾成分 垃圾渗滤液水质受垃圾成份影响很大，渗滤液 中COD、BOD5主要是厨余中有机物产生的， 另外，炉灰、脏土等对渗滤液中有机物有吸附 、过滤作用，其含量也会影响渗滤液有机物浓 度。 目前，居民生活水平越高，垃圾中厨余含量越 高。有研究表明，当垃圾中炉灰含量相近时， 垃圾厨余含量越高，渗滤液中COD、BOD5、 NH3-N浓度越高 2、填埋场结构 填埋场的结构直接影响到渗滤液的生物降解 及稳定化进程。根据垃圾填埋层中空气的 存在状况，填埋场结构可分为： u厌氧填埋 u好氧填埋 u准好氧填埋。 3、垃圾填埋方法 u增加垃圾的填埋密度和填埋深度，即可减 少垃圾的含水量和土壤的渗水量，限制外 来水进入填埋场，由此可推迟垃圾中有机 成分的降解作用。 u填埋工艺不同对渗滤液水质也有影响。如 果填埋场外设有排洪衬垫或黏土沟排除场 外地表径流，场底铺设HTPE衬垫或粘土 ，即可很好的控制地表径流和地下水进入 填埋场，则有机物浓度较高。 4、垃圾填埋场年龄 垃圾渗滤液通常可根据填埋场的“年龄”分为 两大类 u年轻的渗滤液：填埋时间在5年以下，易 于生物处理 u年老的渗滤液：填埋时间在5年以上，宜 采用生化物化联合工艺进行处理 原因分析 1、Chian指出，在年轻的垃圾填埋场中， COD/TOC和BOD/COD的比值较高，大约 有2/3的总有机碳是由短链的脂肪酸组成 ，这也反映出厌氧产甲烷降解过程所需的 底物是充足的。一般来说，在运行至35 年的时候，不仅底物和微生物的量都随填 埋场年龄的增加而日渐降低，渗滤液中主 要有机物为难降解的腐殖质 原因分析 2、Gau指出，最初的微生物对有机物的降 解作用是易生物降解化合物降解，由此使 垃圾渗滤液具有较高的浓度。随着填埋场 年龄的增大，垃圾中难降解的高分子有机 化合物逐渐取代了可生物降解的有机物。 5、降雨及雨水径流 降水是渗滤液的主要来源，其大小 直接影响着渗滤液产生量的多少，降 水一部分形成地表径流，另一部分下 渗到垃圾填埋体成为渗滤液 四、渗滤液产生量的估算方法 水量平衡法经验经验 公式法经验统计经验统计 法 渗滤滤液产产生量估算 1、水量平衡法 u水量平衡法是垃圾填埋场渗滤液产量预测 最常用的方法。目前，国内外计算渗滤液 的方法多为水量平衡法 u其基本原则就是考虑了各种产生渗滤液的 影响因素，然后综合得到某个时段渗滤液 产生量 u但该法没有考虑填埋场内水分的运动过程 ，计算出的渗滤液量偏高。 其中降水量和蒸发量可以从当地气象部门获得，外部渗 入的水和从填埋场地表流失的水可通过径流系数来计算 根据进出物料平衡，渗滤液的量可以表示 为: 式中：Q渗滤液产生量，m3 Q1垃圾分解产生的渗滤液量，m3 Q2地下水转化的渗滤液量，m3 Q3垃圾填埋场表面降雨转化的渗滤液量，m3 Q4从防渗层渗漏出去的水量，m3 Q5填埋场表面蒸发损失的水量，m3 2、经验公式法 日本填埋场设计指南推荐的主因素相关模型是典型的经验公式法，该 法假定渗滤水全部来源于降雨入渗，其他因素包含于入渗系数中， 式中：C入渗系数 I降雨强度，mm/sha A汇水面积，m2 一般情况下，入渗系数C的观察值为0.30.8，在降雨量大的 地区取高值，降雨量小的地区取低值。渗滤液产量的影响因素 多为自然因素，因此，不同地区计算结果相差很大。 日本的田中等人在对大量的渗滤液产量作分析后提 出以下经验公式 当垃圾体表面透水性较好时： 当垃圾体表面透水性较差时： 式中：Qmax渗滤液最大产量，mm/d Wmax最大月降雨量，mm/month R渗滤液浸出滞后时间，d u 最大月降雨量Wmax由气象资料获得； u R值取决于填埋垃圾下层的空隙率及垃圾的 透水系数，压实垃圾的R值一般是10日左右 。 u流出系数C则取决于填埋场表面的覆土情况 ，对最终覆土，C值一般在0.60.75左右。 3、经验统计法 根据实际测量的相邻地区已建垃圾填埋场 渗滤液产生量，推算出单位面积产生量， 然后计算渗滤液产量，计算公式为： 式中：q单位面积渗滤液产生量，m/had A填埋场面积，ha 由于我国垃圾卫生填埋场的建设相对 落后，因此经验数据较少，经验统计 法应用也较少，目前在工程设计和渗 滤液产量的预测中只能作为参考。 区别与比较 第一种和第二种方法较常用，主要区别在于对降 水量的不同处理上。 u从气象部门获得的一年中最大月降水量，其平 均日降水量比最大日降水量小得多，因此用平 衡法估计产量，会使暴雨期间渗滤液大量积存 ，影响正常工作。 u用经验法共识算出的最大日渗滤液产量，反映 的是降水月份中最大日产渗滤液量，工程上的 保险系数较大，但污水处理设施的容量及造价 也相应的提高了。 五、渗滤液的处理方法 垃圾渗滤液单独处理 垃圾渗滤液与城市污 水合并处理 以在填埋场附近有城市污水处 理厂为必要条件，应根据渗滤 液的水质状况合理控制渗滤液 和污水比例，以保证污水处理 系统的稳定运行。 渗滤液单独处理可根据其水 质、水量设计选择运行工艺 ，处理量大，且不受与城市 污水混合配比的限制，运行 参数易于获得和控制 5.1 渗滤液常用处理方法 渗滤液单独处理 组组合工艺艺 物化法 生物法 土地法 1、物理化学方法 物理化学方法主要有活性炭吸附、化学沉淀， 密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、 膜分析、气提、湿式氧化等多种方法， 和生物处理相比，物化处理不受水质水量变化 的影响，出水水质比较稳定，对难以生物降解 的垃圾渗滤液有较好的处理效果。 物化方法处理成本虽然较高，但对于垃圾渗滤 液某些污染物的处理是有必要的，且物化方法 一般 用于渗滤液的深度处理。 主要的工艺有： u絮凝沉淀工艺 u膜分离工艺 u活性炭吸附工艺 u化学氧化工艺 膜分离工艺 u膜分离工艺又叫反渗透法，是最近几年开始运 用的，主要是针对难以生物降解的老化渗滤液 ，其BOD/COD比值太小，生物处理效果甚微。 u反渗透膜（RO）能从水溶液中分离除 0.31.2nm大小的溶质分子，去除率高达98%， 因此，反渗透膜能够高效的去除个体尺寸大于 溶质分子的病原微生物。 u与自然界的渗透过程一样，反渗透是一种压力 驱动的膜处理过程，其分离原理主要是，水溶 液能够顺利的通过膜，而其他的化合物则或多 或少甚至完全被膜截留。 2、生物处理法 生物处理一般分为好氧生物处理、厌氧生物处理 和厌氧一好氧相结合处理。 许多学者认为对COD浓度在50000mg/L以上的 高浓度垃圾渗滤液建议采用厌氧方法进行前段 处理，然后采用好氧或其他后续处理方法; 对COD浓度在5000mg/L以下的垃圾渗滤液建议 采用好氧生物处理方法; COD在5000一50000mg/L之间的垃圾渗滤液可 以根据实际情况选择好氧或厌氧处理。 上流式厌氧污泥床，与其他大 多数厌氧生物处理装置不同之 处是： 1、废水由下而上流过反应器 2、污泥无需特殊的搅拌设备 3、反应器顶部有特殊的三相 分离器突出优点是处理能力大、 处理效率高运行管理方便，性 能比较稳定。但是该工艺停留 时间长、对冲击负荷和有毒物 质很敏感。 UASB 厌氧生物处理的有目的运用已 有近百年的历史，厌氧生物处 理有许多优点,最主要的是能耗 少,操作简单,因此投资及运行费 用低廉,而且由于产生的剩余污 泥量少,所需的营养物质也少， 近年来,开发的厌氧生物处理 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及 分段厌氧硝化等 厌氧生物滤池 2.1厌氧生物处理 典型厌氧反应器 n厌氧滤池（AF） n升流式厌氧污泥床反应器（UASB） n折流板厌氧反应器（ABR） n序批式厌氧反应器（AnSBR） n厌氧固定膜反应器（AFFR） 与活性污泥法相比,生物膜法 具有抗水量、水质冲击负荷 的优点,而且生物膜上能生长 世代时间较长的微生物,如硝 化菌之类。 生物膜法 活性污泥法最为广泛, Kaenan、 Venkataramani、Maris等获 得了BOD5、有机碳和CODCr 分别为99%、80%和90%以上 的去除率，该法受温度影响,能 耗高,条件控制复杂,耐冲击负荷 能力差 活性污泥法 2.2好氧生物处理 u好氧处理具有较高的有机污染物去除率， 处理成本也比较合适，但好氧处理适用于 处理垃圾填埋初期产生的可生化性较好的 渗滤液。 u且系统易受渗滤液水质水量波动的冲击， 当渗滤液中氨氮、重金属离子等污染物浓 度较高时还必须进行预处理。 u此外好氧生物法无法直接处理老龄填埋场 产生的可生化性较差的渗滤液。 2.3厌氧-好氧结合 u在用生物法处理垃圾渗滤液的实际应用中 ,单纯的厌氧处理或好氧处理几乎没有,基 本都采用厌氧好氧组合工艺。 uIm等利用厌氧好氧反应系统来处理“年 轻”的渗滤液中有机物和含氮化合物,脱氮 作用和甲烷生成均可在厌氧反应器中进行, 有机物去除和硝化作用在好氧反应器中进 行,效果良好。 3、土地处理法 土地处理法,即在人工控制的条件下,通过土地-植 物系统物理、生物和化学的综合反应,使渗滤液 得到净化 主要包括: 慢速渗流系统(SR), 快速渗流系统(RI)、 表面漫流(OF)、 湿地系统(WL)、 地下渗滤土地处理系统(UG) 人工快滤处理系统(ARI) 4、组合处理方法 垃圾渗滤液的处理方法多样,效果参差不齐 ;但在实际的应用中,单单靠某一种方法来 处理是难以达到处理要求的,必须采用多种 方法的组合。目前我国的垃圾渗滤液处理 多采用生物方法为主、物化方法为辅的组 合工艺。 5.2渗滤液处理的难点 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,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。而氨氮对生 物法处理过程中的微生物活性有抑制作用。 渗滤液的水量、水质波动很大，严重冲击传统 渗滤液处理系统，使其运行效果难以得到长期 保证，要求渗滤液处理系统随填埋场运行时间 改变处理工艺或改变工艺运行参数； 填埋场运行初期产生渗滤液中各种重金属 离子、部分有毒有害有机物对生物处理系 统有一定的抑制作用；随着填埋场填埋时 间的延长,渗滤液的生化性逐渐降低,在填埋 后期, BOD/COD值小于0.1,此时的渗滤液 很难经过处理使其达标。 渗滤液中的营养比例(C:N:P)往往失调，氨 氮浓度过高而磷相对缺乏，严重影响生物 处理的效率，即使与城市污水联合处理时 渗滤液比例也不能过高； 5.3 国内渗滤液处理研究新技术 木屑-微生物系统 王里奥等人引进日本新技术:木屑微生物系统对渗滤液 处理进行了现场实验研究。处理系统由3个好氧消化槽 和一个反应槽构成，将按一定粒度大小，比例组合的经 处理的木质碎粒投放于消化槽和反应槽中，污水中的有 机物在消化槽中经反复的好氧一厌氧分解，达到去除目 的。处理工艺流程如下: 木屑-微生物系统让微生物群栖息在 按一定粒度大小比例组合的木质碎粒 中,构成特殊的处理介质。特制的木 质碎粒的多孔性为微生物的生长、繁 殖提供了极其优良的环境,使微生物 的数量与活性远远高于其他材料构成 的处理介质。 木屑-微生物处理系统对垃圾渗滤液 的处理有较好的去除率,并可采用间 歇曝气方式,减少能耗。而且该工艺 污泥外排量很少,所产生的污泥经系 统可经内部循环消化处理。 但试验中还存在一些问题，如：色度 会增加、处理装置不完善、对曝气条 件有要求。 有效微生物(EM)技术 叶晓玖等人应用有效微生物(EM)技术，对 垃圾渗溶液进行了静态小试和稳定塘中试 研究，结果表明:EM菌液对毒性大的高浓 度垃圾渗滤液处理效果明显，主要的指标 的去除率达67%89%，是垃圾渗滤液处 理的一种新技术。 有效微生物EM由日本琉球大学比嘉昭夫教授研 究和开发,至今已有30多a (年)。在农业和畜业 ,EM已得到较广泛的应用。