（环境工程专业论文）昆明市西郊垃圾填埋场垃圾渗滤液处理技术研究.pdf

摘要 随着现代化社会的迅速发展，城市垃圾己成为困扰城市的严重问题。其渗滤 液性质也发生很大变化，成份复杂，干扰物质较多。垃圾渗滤液水质复杂、有机 物浓度高、氨氮含量高；水质水量变化大。它的处理是国内外水处理难点之一。 目前，国内外尚无十分成熟和完善的处理渗滤液的工艺。 本文以昆明市西郊垃圾填埋场渗滤液作为研究对象，对各种不同的生物与物 化组合处理工艺进行了试验研究。首先，利用生物处理法对渗滤液进行了试验， 即u a s b 一接触氧化法。结果表明，在最佳控制条件下，u a s b - 接触氧化组合工艺 对垃圾渗滤液的c o d c r 去除率可达9 3 4 8 ，n h 3 一n 的去除率达至i j 9 4 9 3 。湿式催化 氧化处理技术( c a t a l y t i cw e to x i d a t i o np r o c e s s 一简称为c w o ) ，是一种废 水的深度处理技术。在2 7 0 、9 m p a 的条件下，可在一次处理后( 催化反应时问 4 0 6 0 m i n ) ，获得9 9 以上的c o d c r 、n 地一n 的去除率。膜技术属于物理方法，可 有效去除垃圾渗滤液中的各种有害物质，而且系统运行稳定。d t - r o ( 碟管式反渗 透) 技术在国内垃圾场进行的渗滤液处理试验结果表明，对不同浓度的迸水均能 达到较高的污染物去除率。除了处理效果外，对三个处理技术进行了详细的分析 比较，分别从对垃圾渗滤液特性的适应性、工艺技术、操作管理、对环境的影响 以及经济性分析了各自的优缺点，最后综合考虑，推荐采用c w o 技术处理昆明市 西郊垃圾填埋场的垃圾渗滤液，该工艺处理效果好，具有一定的经济可行性。但 仍要考虑其处理方法存在二次污染问题。 关键词：垃圾渗滤液；u a s b ；接触氧化：湿式催化氧化：膜技术 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs o c i e t ya n de c o n o m y ，t h ep r o b l e m so n c i t y sg a i b 楚r e a r e i n c r e a s i n g l yb e c o m i n gas e r i o u sp r o b l e m l a n d f i l l l e a c h a t ec o n t a i n sa v a r i e t yo fp o l l u t a n t ss u c ha so r g a n i cm a t t e r , a m m o n i a , h e a v ym e t a l s t h e s el e a dt ot h ed i f f i c u l t yi nt r e a t i n gl e a c h a t ef r o m l a n d f i l la n dp o s ea d v e r s ei m p a c to ne n v i r o n m e n t t h i ss t u d yw a sc a r r i e do u tt oi n v e s t i g a t et h ef e a s i b i l i 哆o ft h r e ek i n d so f t r e a t m e n tt e c h n o l o g i e si nt r e a t i n gl e a c h a t ef r o ml a n d f i l ls i t eo fw e s t e m s u b u r bi nk u n m i n g u a s b b c o ( b i o l o g i c a lc o n t a c to x i d a t i o n ) p r o c e s s s h o w e dt h a tt h e ”u a s b + b c o ”p r o c e s sc o u l dr e m o v e9 3 4 8 c o da n d 9 4 9 3 n h 3 - n a f t e rt h et r e a t m e n tb yu s i n gt h ec a t a l y t i cw e to x i d a t i o n p r o c e s s ( c w o ) t e s tp l a n t ( u n d e rt h ec o n d i t i o no f2 7 0 。c 、9 m p a ，c a t a l y t i c r e a c t i o nt i m e4 0 6 0 m i n ) ，t h em o r et h a n9 9 o fc o d c ra n dn h 3 - n c o u l db er e m o v e df r o mt h el e a c h a t e t h em e m b r a n et e c h n o l o g yw o u l d e f f e c t i v e l yr e m o v et h ec o d e ra n dn h 3 - n b e s i d e st h ee f f e c to ft h e t r e a t m e n t ，i tc o n t a i n st h ea n a l y s i so ft h ea d a p t a b i l i t y ，t e c h n i c s ，o p e r a t i o n a n d m a n a g e m e n t ，t h ei n f l u e n c et ot h ee n v i r o n m e n ta n dt h et h ee c o n o m y c o m p a r e dt oo t h e rp r o c e s s e st e s t e d ，c w or e a c h e dh i g h e s tp o l l u t a n t r e m o v a l e f f i c i e n c y ，t h e r e f o r e ，i sr e c o m m e n d e df o r l a n d f i l ll e a c h a t e t r e a t m e n t k e yw o r d s ：l e a c h a t e ；u a s b ；b i o l o g i c a lc o n t a c to x i d a t i o n ( b c o ) ；c w o ； m e m b r a n et e c h n o l o g y i i 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工 作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ： 学位论文使用授权说明 一7 年占月一日 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术 期刊( 光盘舨) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或 电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权 河海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ：o 3 年b 月 河海大学硕士学位论文 i , i 垃圾渗滤液的产生 第一章绪论 随着城市人口的增加和居民生活水平的提高，我国垃圾产生的数量也日益增 多。自八十年代以来，我国城市垃圾的产量以每年8 - 1 0 的速度递增；到2 0 0 0 年，城市垃圾的产量已经达到1 4 亿吨，累计堆存的固体垃圾总量已达6 0 亿吨， 占地5 4 亿n 1 2 ，全国6 7 0 多座大中城市，约有1 3 陷入垃圾包围中【l 】o 垃圾，成 为影响人们生活的一个重要因素。 长期以来，垃圾的填埋处理在垃圾的处理方式中占有主要地位，这一方而与 我国的国情有关1 2 】。另一方而是根据垃圾填埋法的优点而选定。与其它方法相比 较，填埋法投资小，运行费用低，操作简单。我国早期的垃圾填埋场多为简易堆 场，没有良好的防渗设施、清污分流设施、沼气导出设旌和压实、灭菌设旄等， 产生的渗滤液对周围环境造成了很大污染。大约从2 0 世纪8 0 年代开始，卫生填 埋法被国内外广泛采用，它构筑简单、建设和运行费用低、环境保护措施比较完 善，很快成为我国垃圾填埋的首选方式。8 0 年代末和9 0 年代建设运行的一些垃 圾填埋场，如北京阿苏卫、广州大田山、杭州大子岭、上海老港等基本都达到了 卫生填埋的技术要求。然而无论是早期的简易填埋还是现在的卫生填埋，垃圾渗 滤液的产生和处理是困扰人们的一个难题f 孤。 渗滤液在穿过垃圾填埋层的过程中，和周围垃圾反复接触并且发生物理及化 学反应，水质受到严重污染，成为垃圾卫生填埋场周围地表水、地下水、土壤等 二次污染的主要根源。 我国垃圾的卫生填埋开始的比较晚，相应的渗滤液净化方而的研究起步也较 晚，九十年代初才开始有一些零星的研究，城市垃圾渗滤液的研究仍处于初期。 到目前为止，仍缺乏对渗滤液的水质特点及其变化规律以及相应的处理技术的系 统深入的研究；国内外尚无十分完善和成熟的处理垃圾渗滤液的工艺。所以我们 应该加大力度对渗滤液的实验研究并积累丰富的工艺参数，寻找处理垃圾渗滤液 最佳的工艺路线。 河海大学硕士学位论文 1 2 渗滤液产生量和水质 1 2 1 渗滤液的产生量 垃圾渗滤液的产生受诸多因素影响，不仅水量变化大，而其变化无规律性。 垃圾渗滤液的产生来自以下五个方面 4 1 ，对渗滤液产生量大小的主要影响因素见 表1 1 。 ( 1 ) 降水的渗入。降水包括降雨和降雪，降雨的淋溶作用是渗滤液产生的主 要来源。 ( 2 ) 外部地表水的流入。包括地表径流和地表灌溉。 ( 3 ) 地下水的渗入。当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水位，并没有设置 防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内。 ( 4 ) 垃圾本身含有的水分。这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中 的吸附量。当垃圾含水为4 7 时，每吨垃圾可产生0 0 7 2 2 吨渗滤液。 ( 5 ) 垃圾填埋后，微生物的厌氧分解产生的水。垃圾中的有机组分在填埋场 内分解时会产生水分。 表1 1影响垃圾渗滤液产量的主要因素 主要因素子因素 降水降雨量、强度、频率 地下水的流向、流速、位置：填埋场工程地质情况；填 地下水侵入 埋场底部防渗系统 地表地形、顶盖材料、覆土材料、土壤以及填埋垃圾初 地表径流和蒸发 始的水分情况；温度、风、植被、太阳辐射等 垃圾成份初始水分含量、层的高度及均一性、压实度 垃圾渗滤液产生量的预测方法一般根据填埋场的水量平衡法或是利用经验 公式计算。 依据渗滤产生的主要影响因素，对垃圾填埋场进行水量平衡即可计算出渗滤 液的产生量。 2 河海大学硕士学位论文 水量平衡法：渗滤液的星= 流入水量一流出水量。 渗滤液产生量可通过上面的公式准确计算出来，但是由于蒸发量、径流量的 计算过程中不确定参数很多，在实际计算中难以得到满意的结果。因此，目前常 用的公式为浸出系数法； q = ( c 1 4 + c 2 4 ) i 1 0 0 0 其中：a l ：正在填埋的面积，m 2 ；a 2 ：已完成填埋区域的面积，m 2 ；c i 为a l 的渗出率，一般为o 4 o 7 ，标准值为o 5 ；c 2 为a 2 的渗出率，一般为o 2 o 4 ， 标准值为0 3 ；i 为降雨强度m m d 。 采用q = ( c a 。十c 2 a ：) i 1 0 0 0 模式对西郊垃圾场中库区投入使用以后 渗滤产生量进行预测，产生量约为：1 5 0 2 5 0 m 3 d ( 年均值) 。 1 2 2 渗滤液的水质 到目前为止，城市垃圾卫生填埋已经成为我国乃至世界上主要的垃圾 最终处置方法，表i 2 【5 l 是我国一些城市垃圾渗滤液的水质情况；表1 3 【6 j 【7 1 是国内外城市垃圾渗滤液污染物含量的典型值。 表1 2我国城市垃圾渗滤液水质( m g l ，p h 除外) 指标上海广州深圳南昌台湾某市 c o d c r1 5 0 0 - 1 5 0 0 01 4 0 0 6 0 0 0 05 0 0 0 0 8 0 0 0 0l0 0 0 8 0 0 04 0 0 0 - 3 7 0 0 0 b o d 5 2 0 0 4 0 0 04 0 0 l1 0 0 02 0 0 0 3 5 0 0 06 0 0 6 0 0 06 0 0 2 8 0 0 0 t n 10 0 3 0 0 0 i5 0 - 4 0 0 04 0 0 2 6 0 0 5 0 0 - 8 0 02 0 0 2 0 0 0 s s3 0 - 5 0 02 0 0 5 0 0 02 0 0 0 一7 0 0 0l o o 6 0 05 0 0 2 0 0 0 n h 3 一n 6 0 2 8 0 01 6 0 3 0 0 05 0 0 2 4 0 04 0 0 5 0 01 0 0 1 0 0 0 p h 5 0 7 36 5 9 06 2 6 66 5 8 o5 6 7 5 河海大学硕士学位论文 表1 3国内外城市垃圾渗滤液污染物含量的典型值 项目浓度( 阈值)项目浓度( 阈值) p h 5 2 8 2c u0 0 l o 3 碱度( c a c 0 3 ) 3 7 1 4 0 0 0f eo 3 2 0 5 0 s s1 0 0 7 0 0z no o l - 1 3 0 t s 5 0 0 - l5 8 0 0氨氮1 - 3 4 0 0 c d o 0 0 5 o 0 0 7硝态氮0 1 1 0 a s o 0 0 6 0 2总磷0 6 - 7 5 b ao 1 o 3t o c 1 9 6 2 3 0 0 0 p b0 0 0 2 12 3b o d 5ll 3 8 0 0 0 c a2 9 4 3 0 0c o d c r2 0 7 0 0 0 0 c ro 0 0 2 1 o 有机氮 3 7 7 0 c oo o l 1 8凯氏氮4 7 6 2 由于地区差异、城市居民生活水平、各地人们生活习惯的不同，使得 各个国家和地区城市垃圾组成成分有所区别，垃圾组成的不同影响到垃圾 渗滤液的水质也有较大差别，表1 4 t 8 】列出了国内外部分城市垃圾组成成 分，国内垃圾有机物含量较高，是我国垃圾渗滤液c o d e r 、b o d 含量高的 主要原因之一。 表1 4 国内外部分城市的垃圾组成成分( ) 组成美国纽约法国巴黎英国伦敦北京上海大连 有机物2 22 8 82 85 6 15 8 5 57 3 3 9 纸4 4 82 5 33 71 1 7 66 6 83 3 7 玻璃1 1 61 3 1l o 8 93 8 44 0 52 5 6 金属 84 16 o1 6 92 o o0 5 l 塑料 5 11 4 35 ，21 2 61 1 8 45 6 6 织物 47 1 3 4 2 7 52 2 61 6 3 无机废物 4 57 39 68 3 27 5 44 4 l 4 河海大学硕士学位论文 1 3 渗滤液的特点 通常，垃圾渗滤液中的有机物可分为3 种【9 】：1 ) 低分子量的脂肪酸：2 ) 中 分子量的灰黄霉酸类物质；3 ) 高分子量的碳水化合物类物质、腐殖质类。渗滤 液中的有机成分随填埋时间而变化。填埋初期，渗滤液中的有机物的可溶性有机 碳约9 0 是短链的可挥发性脂肪酸，其中以乙酸、丙酸和丁酸浓度最大。其次的 成分是带有相对高密度的羟基和芳香族羟基的灰黄霉酸。随着时间的增加，填埋 场逐步趋于相对稳定，此时，渗滤液中挥发性脂肪酸含量减少，而灰黄霉酸和腐 殖质类成分则增加，一般说，垃圾渗滤液具有如下特点： ( 1 ) 有机污染物种类繁多，水质复杂，危害性大。张兰英【l 川等人采用g c - m s d s 联用技术鉴定出垃圾渗滤液中有9 3 种有机化合物，其中2 2 种被列入我国和美国 e p a 环境优先控制污染物的黑名单中。此外，渗滤液中还含有l o 多种金属和植 物营养素( 氨氮等) ，水质成分十分复杂。 ( 2 ) 污染物浓度高，变化范围大i 。垃圾渗滤液中的c o d c r 最高达到 9 0 0 0 0 m g l ，b o d 5 最高达到3 8 0 0 m g l ，和城市污水相比，浓度极高。显然这就 要求其处理构筑物的有机负荷率高，水力停留时间长，构筑物容积大。表1 5 和 表1 6 所示为渗滤液中的污染物及其浓度变化范围。 表1 5 渗滤液中的污染物及其浓度变化范围 污染物浓度范围污染物浓度范围污染物浓度范围 c o d c f1 0 0 9 0 0 0 0 p h 5 8 6c u0 母9 b o d s 4 0 一7 3 0 0 0c l 5 6 4 2 0p b0 0 0 2 - 2 t s0 5 9 2 0 0 s 0 4 2 。 l 1 6 0 0m n0 ，o 弘1 2 5 s sl 7 0 0 0c a 2 +2 3 7 2 0 0z no 2 3 7 0 n h 3 - n 乱1 0 0 0 0f eo 0 5 ，2 8 2 0t c ro 0 1 8 7 n 0 x j n 0 2 1 2 4 m g 1 7 1 5 6 0v f al o 1 7 0 2 1 1 po 1 2 5c do 0 0 3 l7 大肠菌群值 2 3 0 0 0 ( 2 3 1 0 注：除p h 和大肠菌值外，其他项目单位均；t j m g l ：t s 总硫；t c r - 总铬；v f a 一挥发性脂肪酸。 河海大学硕士学位论文 表1 6典型渗滤液的成分及含量 青年期中年期老年期 成分 典型含量范围典型含量范围典型含量范围 b o d ； 1 6 0 0 02 0 0 0 - - 4 0 0 0 01 5 0 02 0 0 5 0 0 05 02 0 2 0 0 c o d c r 3 0 0 0 03 0 0 m 七0 0 0 03 5 0 0 4 0 0 - 8 0 0 01 0 0 02 0 0 2 0 0 0 n h 3 一n5 0 05 0 7 5 07 0 05 0 1 0 0 08 0 06 0 1 2 0 0 p i t 6 o4 2 7 8 7 0 6 0 7 28 o7 5 8 2 f e5 0 02 5 0 - 2 5 0 01 0 05 0 5 0 05 02 0 2 0 0 z n5 02 5 2 5 0 2 0 1 0 1 0 01 05 2 0 p b20 2 1 0lo 1 5o 5o 0 2 1 0 注：除p h 外，单位均为m g l 。 ( 3 ) 金属含量高f 1 2 1 。垃圾渗滤液含有1 0 多种金属离子，其中铁2 0 5 0 m g l ，铅 1 2 3 m g l ，锌3 7 0 m g l ，钾、钠2 5 0 0 m g l ，钙甚至高达4 3 0 0 m g l 。生物处理系统 中如金属离子含量过高，对微生物有强烈抑制作用，长时间运行，会导致污泥中 的无机物含量增加，影响系统正常运行，故需先调p h 值使重金属离子沉淀。 ( 4 ) 氨氮含量高、含盐量高【1 3 l 。氨氮浓度随填埋时问的增加而相应增加，最高可 达1 7 0 0 m g l ，渗滤液中的氮多以氨氮形式存在，约占t n 的4 0 - 5 0 。如此高浓 度的氨氮，使微生物营养元素比例严重失调，仅靠硝化细菌和反硝化细菌脱氮不 仅不能去除，反而会影响处理系统的正常运行，因此，在渗滤液进入生化处理前 常需用物化法脱氮。渗滤液中的盐主要为氯化物( 1 0 0 - 4 0 0 0m g l ) 和磷酸盐 ( 9 1 6 0 0m g l ) ，若在缺水地区需对渗滤液回收利用时，应对其脱盐处理。 ( 5 ) 色度深且有恶臭，需考虑脱色处理，臭味给运行操作带来困难。 ( 6 ) 微生物营养元素比例失调0 4 1 。污水中适宜的营养元素比例是 b o d ：n ：p = 1 0 0 ：5 ：l ，而垃圾渗滤液通常有机物和氨氮含量高，而磷元素较为缺乏， 其n ( c ) ：n ( p ) 大都大于3 0 0 , n ( c ) ：n o 奶比较小，n h 3 - n 含量过高。加上碱度高，对 厌氧消化不利。磷元素的缺乏也影响系统的稳定。因此，处理工艺中需在生化前 进行脱氮处理，并往往需向系统投加磷等营养元素。 ( 7 ) 水质变化大。填埋时间是影响渗滤液水质的主要因素。渗滤液 b o d c o d c r 一般在0 4 o 7 5 ，采用生物处理可达到良好的去除效果。但随着填 6 河海大学硕士学位论文 埋时间的增加，垃圾层日趋稳定，垃圾渗滤液中的有机物浓度降低，可生化性差 的相对分子质量大的有机化合物占优势，其b o d c o d c r 值甚至可低于0 1 。这 表明生物法处理垃圾渗滤液的效率随填埋龄的增加越来越低，后序处理构筑物负 荷逐渐加大，可见在设计中应留有余地。渗滤液的水质受季节降雨影响而波动较 大，其变化规律很难确定。渗滤液水质如此不稳定，这就要求其处理系统要有一 定的调节容积，抗冲击负荷能力要强。 1 4 垃圾渗滤液的危害 垃圾渗滤液若不经过妥善的处理进入环境，将严重污染地表水和地下水，含 有高浓度有机污染物和还原态金属的渗滤液进入地表水体后，将大量消耗水中的 氧气，最终导致水体需氧生物的死亡j 其中的有毒致癌物质和重金属物质通过食 物链的传递将会危害人体健康。渗滤液进入地下水中，将在以后很长时间内能作 为饮用水源，造成严重的污染。所以，为了保护环境，对垃圾渗滤液的处理是必 不可少的。 1 5 本课题研究的内容、目的和意义 1 5 1 研究背景 随着现代化社会的迅速发展，城市垃圾已成为困扰城市的严重问题。据统计， 目前我国有8 0 0 座生活垃圾卫生填埋场，每天产生大于1 5 万吨的垃圾渗滤液； 有l o 多座大型垃圾焚烧场，产生2 0 0 0 - 3 2 0 0 吨垃圾渗滤液。我国城市垃圾年产 量已超过1 4 亿吨，且每年以8 u o - - 1 0 的速度递增，人居日产垃圾量己超过l k g ， 接近工业发达国家的水平。 填埋作为城市固体废物( 垃圾) 处理方式己被国内外广泛采用，在我国目前 有9 0 左右的城市固体废物是用填埋法处理的。在城市垃圾填埋过程中，由于压 实和微生物的分解作用，垃圾中所含的污染物将随水分溶出，并与降水、径流等 一起形成垃圾渗滤液。渗滤液是一种污染很强的高浓度有机废水，其成分主要由 垃圾种类和垃圾成份所决定，并随垃圾填埋场的“年龄”而变化。渗滤液的处置 不当将会对填埋场所在地区、流域的地下水、地表水造成严重污染。有资料显示 l ”】，至1 9 9 7 年美国共有1 8 5 0 0 座填埋场，几乎有一半对水体产生了污染。我国 7 河海大学硬士学位论文 兰州东盆地雁滩水源地因垃圾渗滤液污染而废弃，西盆地马滩水源地部分水井报 废。 城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的 问题。垃圾渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物，主要来源于降水和垃圾本身 的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物 理因素、化学因素以及生物因素等，所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变 动。另外，渗滤液中除c o d c r ，b o d ，n i l 。一n 等污染物指标严重超标外，还有卤代 芳烃，重金属和病毒等污染。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，将给当地地面水，地下水环境造成严重污 染，对周边人民群众的身体健康产生严重威胁。而昆明市的生活垃圾是混合收集 的，其成分受生活条件，生活习惯，季节的影响很大。其成分变化更为复杂，处 理难度更大。 西郊垃圾卫生填埋场位于昆明市五华区沙朗乡红水塘，距昆明市1 9 公里。西 郊垃圾场采用卫生填埋工艺设计，设计处理能力8 0 0 吨，日，占地9 9 9 6 3 亩，设计 总库容9 1 4 万立方米。垃圾填埋场于2 0 0 1 年5 月1 日起正式投入运行，到2 0 0 6 8 6 共计堆放垃圾1 3 0 万吨。填埋场配置有垃圾压实机、挖掘机、覆土装卸车、消杀 设备等现代化设备，按照卫生填埋工艺要求，分单元进行填埋和压实作业，并每 日进行消杀、覆土。 西郊垃圾卫生填埋场启用后，垃圾渗滤液一直采取单一的积液池收集、贮存， 旱季回喷的处理方式，将渗液回喷至垃圾场自然蒸发和利用垃圾吸收，设计回喷 处理渗滤液量为l o o m 3 d ，每年西郊垃圾填埋场渗滤液的产生量约为8 0 万立方米， 在垃圾渗滤液存放不下的情况下，填埋场临时把渗滤液输送至卫生填埋场中库区 储存，以保证雨季垃圾场的正常运行。 由于昆明市城市化发展极快，建成区面积不断扩大，目前西郊垃圾卫生填埋 场的日处理垃圾量已远远超过原设计能力，目前实际垃圾处理量已达1 3 0 0 吨日。 垃圾的大幅度增加，致使目前渗滤液的实际产生量已经远远超过原设计，回喷处 理所消耗的渗滤液量又十分有限，不能完全处理掉每天产生的渗滤液，根据目前 实际情况，贮存的渗滤液量不断增加，使得垃圾渗滤液收集池、备用垃圾渗滤液 池中存满了垃圾渗滤液。 8 河海大学硕士学位论文 事实证明，采用回喷处理垃圾渗滤液己不能足西郊垃圾场的渗滤液处理要 求，实施回喷处理垃圾渗滤液的限制因素为： ( 1 ) 不能完全消除渗滤液，仍有一部分渗滤液自垃圾场重新排出： ( 2 ) 昆明雨季时间较长，雨季期间不能进行回喷： ( 3 ) 昆明地区垃圾的含水率较高，不仅不能吸水，相反在进行挤压后还会产 生部分挤压废水，回喷后垃圾无法再吸收； ( 4 ) 回喷主要是依靠自然蒸发来减少渗滤液量，西郊垃圾填埋场区内可实施 回喷的面积有限，只能消耗掉有限的渗滤液量，不能将目前产生的渗滤液全部处 理完 ( 5 ) 由于垃圾渗滤液中硫化物、氨等恶臭气体含量较高，回喷后散发强烈臭 味，严重影响填埋场周围空气环境； 为使西郊垃圾卫生填埋场的集污池水位保持稳定，污水不外泄，目前在西郊 垃圾卫生填埋场的备用污水池装满的情况下，填埋场只好临时将集污池的垃圾渗 滤液送往中库区填埋场地储存，目前填埋场中库区的垃圾渗滤液已储存3 0 万余 立方米。垃圾渗滤液有效妥善的处理就变得十分紧迫。 为了使西郊垃圾填埋场能够在北库区完全饱和后，中库区能得到及时起用， 保证运往填埋的生活垃圾能够得到即时消纳，进行无害化、稳定化的处置，这就 需要开展昆明西郊红水塘垃圾填埋场渗滤液处理前期研究工作，通过对国内外垃 圾渗滤液处置技术进行调查和具体试验研究，为西郊垃圾场渗滤液处置寻找确实 可行的处理技术，最终通过方案比选，给出最佳的方案。 1 5 2 研究内容 本研究以昆明市西郊垃圾填埋场垃圾渗滤液为研究对象，进行以下几个方面 的研究： ( 1 ) 进行u a s b 的动静态试验，研究不同的温度、水力负荷、停留时间对垃 圾渗滤液中c o d 和氨氮的去除效果的影响，以及u a s b - - 接触氧化对垃圾渗滤 液的去除效果，确定最佳的参数； ( 2 ) 研究湿式催化氧化技术( c w o ) 对渗滤液的处理效果，确定最优处理参数： ( 3 ) 对膜技术处理国内各垃圾填埋场的渗滤液的案例进行分析，研究其处理 9 河海大学硕士学位论文 效果； ( 4 ) 对三个方案进行综合比较，比选出最佳的方案，为昆明市西郊垃圾填埋 场的垃圾渗滤液处理提供基础数据。 1 5 3 研究目的与意义 由于城市和工业快速发展的需要，地下水不断被抽取作为生活和工业用水， 然后作为污水排放，这使地下水资源同地表水一样也受到了短缺和被污染的威 胁。随着工农业的发展，土壤和地下水污染已经成为当今世界突出的环境问题之 一，这使地下水资源保护和受污染的地下水治理己刻不容缓。垃圾渗滤液属高浓 度有机废水，具有浓度高、流动缓慢、渗滤持续时间长等特点，以往垃圾简单填 埋处理所产生的渗滤液主要是依靠下层土地来净化，但随时间的延长和地质构造 对污染物去除容量的有限性，渗滤液会对地下水、地表水及土壤造成污染，使地 下水质污染丽丧失利用价值，其污染持续时间可以长达数十年，甚至上百年。一 旦地下水源和周围土壤被其污染，想用人工方法实施再净化，技术上将非常困难， 其费用也极其昂贵，难以实施，从而严重威胁生活和生产。 垃圾渗滤液水质水量变化非常大，水质随气候和填埋场填埋时间甚至垃圾种 类变化。由于渗滤液水质水量的复杂多变性，给处理工艺的选择和运行带来困难， 是一种处理难度较大的废水，其处理一直是一个世界性的难题。虽然各国开展研 究的时间已较长，但迄今尚无比较切实有效的处理方法，大多根据不同填埋场的 具体情况及其它经济技术要求提出有针对性的处理方案和工艺。 以昆明市西郊垃圾填埋场的垃圾渗滤液作为试验对象，结合国内外目前的现 有技术和科研成果，通过实验室小试找出处理渗滤液的工艺路线、设计参数和运 行参数，为垃圾渗滤液的处理寻求经济可行的方法。垃圾渗滤液作为一种难降解 的高浓度有机废水，即使在发达国家，对垃圾渗滤液的控制和处理都没有成熟可 行的处理工艺和方法。因此，发展垃圾渗滤液的控制和治理技术已经成为一项迫 切的研究课题。 i o 河海大学顼士学位论文 第二章昆明市西郊垃圾填埋场概况 2 1 昆明市自然简况 2 1 1 地理地貌、气候简况 昆明市【1 6 1 地处云南省中部，位于东经1 0 2 04 3 ，北纬2 5 0 0 2 ，地处金沙江、 珠江、红河下大流域分水岭地带。市域南北最长约2 2 0 k i n ，东西最宽处约1 5 0 1 h n ， 土地面积总计2 1 l l i k m 2 。昆明市区主城东、西、北三面环山，南临滇池，主城 中心区平均海拔1 8 9 1 m ( 黄海高程) 。 昆明市大部分地区系湖盆岩溶为主体的多层次山原地貌，地势由北向南呈阶 梯状逐渐低缓。区内除东部主峰山脉为东北走向外，西部的西山，北部的蛇山等 各主要山脉均为南北走向。东、西、北三面分别为金马山、碧鸡山、长虫山r 蛇 山) 环绕，南部为高原明珠一滇池。市区地形东、北、西三面高，中部、南部低， 海拔在1 8 8 7 m 1 9 5 0m 之问，主城区一般地面高程约1 8 8 9 4m 。地貌成因类型主 要包括：侵蚀、溶蚀地貌；剥蚀地貌：堆积地貌三大类型。中部的盘龙、五华两 城区地势平坦，以堆积作用为主，官渡区属昆明断陷溶蚀盆地的一部分：西部地 形高差大，属中山区，斜坡陡峻，侵蚀、溶蚀作用强烈，在山体陡壁上裂隙发育， 局部崩塌现象较严重。 昆明市的核心地带是滇池流域，四周群山环抱，地势西高东低、北高南低。 东北方向主要有三尖山、麦来山、大五山；东南方向有向阳山、梁王山、猫鼻子 山，西北面及西面为老鸦山、野猫山、大青山等。周围群山海拔高度在2 2 0 0 - - 2 8 0 0 m 之间，中部为滇地盆地，海拔在1 8 8 8 1 9 5 0 m 之间，盆地中汇集水源形成了滇池， 滇池分为内海、外海两部分，外海即滇池的主体，内海又称草海。 昆明市区气候受印度洋季风和太平洋季风影响，属低纬度高海拔亚热带高原 型湿润季风气候区。夏秋季主要受来自印度洋孟加拉湾的西南暖湿气流及北部湾 的东南暖湿气流控制，水气充沛、降雨较多、形成雨季。冬春则受来自干燥热带 大陆季风控制，天气晴朗、日照充足，湿度小、风速大，具有夏无酷暑，冬无严 寒、干湿分明、四季如春的特征，气候垂直变化显著。 根据昆明市气象资料统计，市区多年平均气温1 4 7 ，极端最高3 1 2 ( 1 9 6 9 河海大学硕士学位论文 年5 月1 8 日) ，极端最低一7 8 ( 2 ( 1 9 8 3 年1 2 月2 9 日) ，年平均日照时间2 2 0 0 h ， 无霜期2 2 7 d 平均风速2 2 m s ，常年风向西南风偏多，风频2 0 ，静风频率3 1 ， 最大风速1 9 m s 。多年平均降雨量1 0 0 5 9 r a m ，多年平均蒸发量为1 4 0 9 r a m ，相对 湿度7 3 ，气压8 1 0 h p a 。主要灾害有干旱、局部洪涝、霜冻、低温。滇池流域多 年平均降雨量9 3 1 8 m m ，降雨在年内分配不均，干季( 1 1 月次年4 月) 占全年雨 量的1 2 左右；湿季( 5 月l o 月) 占8 8 左右，同时年际变化相对较大，如 1 9 5 8 1 9 6 0 、1 9 8 7 - 1 9 8 9 年连续三年枯水年组和1 9 6 5 1 9 7 4 、1 9 9 4 - 2 0 0 2 年连续丰 水年组。流域降雨量空间分布规律是滇池东岸少雨，城区及北部高山地区多雨。 表2 1 和表2 2 为昆明市3 0 年月平均及年降雨量和蒸发量。 表2 1昆明市3 0 年月平均及年降雨量统计资料( 呻) 月 l2 3 456 降雨量 1 6 1 1 2 1 5 22 1 19 31 8 3 7 月 7891 01 11 2 降雨量 2 1 2 32 0 7 21 1 9 59 53 8 61 3 全年降雨量 1 0 0 6 4 表2 2 昆明市3 0 年月平均及年蒸发量统计资料( m ) 月 123456 蒸发量 2 9 21 5 7 32 2 2 72 5 3 52 3 5 5 1 5 1 月 7891 01 11 2 蒸发量1 4 6 6 1 4 2 2 1 1 9 71 0 4 9 1 0 4 3 1 0 5 9 全年蒸发量 1 7 7 2 4 2 1 2 地表水文简况 昆明市地处长江、珠江、红河三江水系的分水岭地带，河流众多，全市水域 面积3 5 万多公顷，有大小河流百余条，南面濒i 临慎池。入滇池河流网状发育， 但大多源近流短，常年汇入滇池的河流2 0 余条，均沿湖的北、东、南方向星向 心状汇入湖内，其中集水面积1 0 0k m 2 以上的河流有盘龙江、宝象河、洛龙河、 大河、东大河、柴河、捞鱼河、新河等8 条。流经昆明主城区的主要河流有1 2 1 2 河海大学硬士学位论文 条，其中最大的是盘龙江；以其为界，将城区河流划为东、西两个片区，东片区 有大清河、东自沙河( 海河) 、宝象河、东干渠：西片区有新运稂河、老运粮河、 乌龙河、西坝河、船房河、采莲河。 2 1 3 昆明市地质条件简况 。 昆明市处于南岭纬向构造，川滇经向构造与云南山字型构造的复合部位，历 经多期地壳运动，形迹较为复杂，主要构造有西山背斜、安宁向斜、西山断裂、 黑龙潭一官渡断裂、西华街断裂等。滇池周围有中低山丘陵，地形切割较强烈， 地表径流较发育，城区在西山断裂与黑龙潭一官渡断裂间的地块上。主要地层为 第四系( q ) 冲积湖积层，由冲积、洪积层、坡积层、崩塌堆积层和滇池河湖相沉 积层形成，厚度在4 0 0m 以上，上部为第四系湖沼相粘性土，中下部为滨湖交互 相粘性土夹沙粘土。其外围地层为寒武系下统粉一细砂岩、页岩及二叠系( p ) 上 统玄武岩、下统灰岩与白云岩，局部见泥盆系( d ) 下部白云岩、下部石英砂岩夹 页岩及石碳系( c ) 灰岩夹薄层砂岩。 2 2 昆明市西郊垃圾填埋场概况 昆明市西郊垃圾填埋场位于位于昆明市五华区沙朗乡红水塘，距昆明市1 9 公里，占地9 9 9 6 3 亩，设计总库容9 1 4 万立方米，设计使用年限2 1 年，设计渗 滤液处理总量1 0 0 m 3 d ，回喷处理。第一期工程占地6 0 亩，总库容2 2 4 3 万立方 米，预计使用6 - - 8 年，日处理规模8 0 0 吨，天。 昆明市西郊垃圾填埋场工程于1 9 9 8 年8 月1 6 日开工，1 9 9 9 年1 2 月l o 日 竣工，总投资五千余万元。 昆明市西郊垃圾填埋场主要包括：垃圾副坝、污水收集池( 2 5 万m 3 ) ，备 用污水池( 2 0 万m 3 ) ，截洪沟、回喷系统、导气系统、清污分流系统、监测系 统、垃圾场防护隔离工程、h d p e 膜全衬防渗工程、生活管理区及场内道路。该 垃圾填埋场于2 0 0 1 年5 月投入使用至今已5 年，目前日处理能力为1 3 0 0 吨天， 垃圾渗滤液产生量为2 0 0 m 3 d ，每年，渗滤液的产生量约为8 0 万立方米。经过 现场取样观测，西郊垃圾卫生填埋场的垃圾渗滤液呈现黄褐色，由于是雨 季，气味不太浓，水体中无颗粒状物质，只有小的悬浮物。昆明市降水季 节性分布较强，雨季降水量大；垃圾含水率高，挤压后将产生部分挤压废水，以 河海大学硕士学位论文 回喷方式处理渗滤液难以实施。另外，垃圾渗滤液中硫化物含量较高，回喷后散 发强烈臭味，严重影响填埋场周围空气环境。 垃圾渗滤液属高浓度有机废水，任意排放会对环境产生大面积的污染。目前， 西郊垃圾填埋场采用积液池收集、旱季回喷的处理方式处理垃圾渗滤液。由于处 理方式单一，处理方法不能彻底解决渗滤液的问题，原设计渗滤液收集池、备用 收集池中已经存满了垃圾渗滤液，并临时把剩余的渗滤液输送至填埋场中库区储 存( 见图2 1 2 4 ) ，以保证雨季垃圾场的正常运行。但是，随着城市垃圾的不断 产生，西郊垃圾场填埋的不断使用，北库区的填埋场地将趋近饱和，垃圾填埋作 业将转向填埋场的中库区进行。为使垃圾填埋场中库区及时起用，保证运往填埋 的生活垃圾能够得到即时消纳，急需找到对昆明市西郊垃圾场渗滤液进行经济有 效的处理方法。 幽2 1曲郊i 圾填蝉场中痒f x 贮存r 人草房滤放 1 4 河海大学硕士学位论文 图2 2 西郊垃圾填埋场北库区垃圾填埋趋近饱和 幽2 3 曲郊垃圾填埋场集i j 池贮存的渗滤液 1 5 河海大学硕士学位论文 幽2 4 曲郊垃圾填埋场备_ jr o 水池贮存的渗滤液 2 3 昆明市西郊垃圾填埋场渗滤液水量和水质 根据西郊垃圾填埋场多年运行统计情况，目前西郊垃圾填埋场的渗滤液平均 日产生量约为2 0 0 m 3 ( 西郊垃圾填埋场实际调查结果) 。 通过对近年来对昆明市西郊垃圾填埋场渗滤液水质的跟踪监测，昆明 市西郊垃圾填埋场渗滤液水质情况详见表2 3 。 表2 3 昆明市两郊垃圾填埋场渗滤液主要污染物水质情况 p h ： 7 9c o d c r ： 8 0 0 0 - 2 0 0 0 0 m g l n h 3 - n ： 15 0 0 - 3 0 0 0 m g ls s ： 3 0 0 - 5 0 0 m g t p ： 8 - 2 5 m g l t n ： 15 0 0 - 3 5 0 0 m g l b o d e ：3 0 0 0 - 8 0 0 0m g l 为详细了解西郊垃圾卫生填埋场近期垃圾渗滤液水质情况，昆明市环境科学 研究所于2 0 0 6 年2 月取样送昆明市环境监测中心站分析，结果见表2 4 。分析项 目为：b o d 、c o d c r 、p h 、t p 、t n 、磷酸盐、s s 、n h 4 + 、c d 、p d 的浓度。 1 6 河海大学硕士学位论文 表2 4西郊垃圾填埋场水质监测数据 色度氨氮总磷总氮氟化物磷酸盐悬浮物 b o d p h ( 倍)( r a g l )( r a g l )( r a g l )( m g l ) ( m g l )( m r l )( m g l ) 8 2 86 4 01 6 8 47 8 52 1 7 00 7 45 8 33 9 24 5 8 0 c o o c r 砷铅镉汞氰化物硫化物粪大肠菌群 ( m g l )( m g l )( m g l )( m g l )( m g l )( m g l )( m g l ) ( 个升) 1 2 7 2 3 2 m g l 0 0 5 40 2o 0 50 0 0 0 20 0 0 43 7 32 4 0 0 0 昆明市西郊垃圾填埋场垃圾渗滤液呈以下变化趋势： ( 1 ) 随着填埋时间的增加，垃圾层日趋稳定，垃圾渗滤液中的有机物浓度 逐渐降低，可生化性差的相对分子质量大的有机化合物占优势，b o d s c o d c r 值 低，可生化性降低； ( 2 ) 填埋场的重金属浓度较低，一般低于l m g l ，对垃圾渗滤液的后续处 理影响不大； ( 3 ) 微生物营养元素比例失调，氨氮浓度高，磷元素相对不足。 1 7 河海大学硕士学位论文 第三章垃圾渗滤液处理方法及发展趋势 随着城市垃圾卫生填埋技术的不断应用，对垃圾填埋场产生的二次污染问题 1 1 7 , 1 5 包括垃圾填埋气体、卫生指标、渗滤液对地下水的污染等的研究越来越广泛 深入。作为防治该技术应用过程中二次污染问题内容之一的渗滤液处理方法和技 术的研究也日益得到重视，并取得了较大的进展。但由于渗滤液水质水量的复杂 多变性，目前尚无十分完善的处理工艺。大多根据不同填埋场的具体情况及其他 经济技术要求提出有针对性处理方案和工艺。 垃圾填埋场渗滤液的处理技术既有与常规废水处理技术的共性，也有其极为 显著的特殊性。对渗滤液的处理而言，通常有两方面的问题必须首先加以研究。 一是用什么样的处理方案，二是采用什么样的处理工艺方法。 3 1 渗滤液处理方案的研究现状 垃圾渗滤液的处理有场内和场外两大类处理方案具体方案有以下四种【1 6 】： ( 1 ) 直接排入城市污水处理厂进行合并处理； ( 2 ) 渗滤液向填埋场的循环喷洒处理； ( 3 ) 经必要的预处理后汇入城市污水处理厂合并处理； ( 4 ) 填埋场建设污水处理厂进行独立处理。 这些处理方案须在充分的技术经济比较和处理可行性研究的基础上加以合 理而慎重的选用。表3 1 列出了不同处理方案的主要特点。 河海大学硕士学位论文 表3 1 不同处理方案的基本特征和主要特点 渗滤液处理方案基本特征 预处理一合并