环境渗滤液处理设计开题报告.doc

安徽理工大学本科毕业设计（论文）开题报告姓 名XXX专业班级环境XX-X指导教师XXX教授一、课题的名称、来源1.课题名称某垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工艺设计2.课题来源 生产 科研 教学 其他二、研究意义、研究现状、研究内容、拟采用的研究思路与方法2.1研究意义目前卫生垃圾填埋和垃圾焚烧是我国大部分城市垃圾的主要处理方式，其中大多数都是采取简易填埋方式处理的，且在今后一段时期，卫生填埋处理仍将是我国国内城市生活垃圾处理的基本方式，这种处理方式产生的渗滤液将对地下水产生相当大的污染和严峻的潜在危害。在城市垃圾填埋过程中，由于填埋场的运行和封场等原因将会导致大量垃圾渗滤液的产生。这些垃圾渗滤液是世界上目前公认的性质复杂、难于处理的高浓度废水，如果不加以处理而进入环境，将会对环境产生重大的污染1。垃圾渗滤液的处理是城市环境综合治理的重要组成部分，有助于提高居民生活质量，改善市民居住环境，促进城市经济的发展和环境保护事业的可持续发展。近年来，如何处理垃圾渗滤液已成为一个焦点问题。特别是在我国经济快速发展的当下，随着城市垃圾卫生填埋场的规范建设，大量成规模的垃圾渗滤液需要配套处理。我国有关部门颁布了新的生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008），并规定2011年7月11日后，现有及新建的生活垃圾填埋场都应自行处理渗滤液，且执行新规定的水污染排放浓度限值标准。但是不同填埋场的渗滤液的水质波动较大，营养元素失衡、氨氮含量高、可生化性随填埋时间的增长而下降等水质特点，目前国内尚没有一种优秀的处理工艺适用于大部分渗滤液的处理，而现已大量建成的采用常规工艺的垃圾渗滤液处理工艺的排放水质基本都处于一级排放标准之下，因此，一些新颖的垃圾渗滤液处理工艺如雨后春笋，纷纷被发掘出来，如反渗透、土地处理、渗滤液回灌、高级化学氧化和生物反应器填埋场等。近十几年来国内外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的研究和实验，取得了不少令人艳羡的成果，有的已用于工程实践且处理效果良好。然而，像出水总氮的能否稳定达标、由于回灌引起的毒素和盐分累积、浓缩液的处理以及系统内各环节之间的互相制约关系等都是我国现今的渗滤液处理技术许多亟待解决的问题。我国在垃圾渗滤液的处理研究方面刚刚处于起步阶段，有不少失败的教训，但同时也获得了一些宝贵的研究经验。由于渗滤液水质水量的复杂多变性，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它技术要求选取有针对性的处理工艺。因此，如何能选择的一套合理可行的渗滤液处理工艺路线，同时又满足我国所提倡的低能耗、低污染、低排放的要求是垃圾渗滤液技术发展的方向，也是该工艺设计的研究意义所在。2.2 研究现状2.2.1渗滤液来源及影响因素垃圾填埋场渗滤液的主要来源（1）直接降水：降水包括雨水和雪水，它是渗滤液产生的主要来源降，因此，降雨量和蒸发量也就是影响渗滤液产生量的重要因素。（2）垃圾本身含有的水分（3）地表径流：地表径流是指来自填埋场上坡方向的径流水，故填埋场表面的斜坡很重要，选用较陡的斜坡，水就容易流淌，减少了到达垃圾填埋场中的水量，也就减少了渗滤液的水量。（4）垃圾降解过程中产生的水分：垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分。（5）覆盖材料中的水分（6）地下水：如果填埋场地的底部在地下水位以下，地下水就会渗入填埋场内，选择防渗情况良好的填埋场，便可以不考虑渗滤水得渗出和外部地下水的渗入。2.2.2 渗滤液特点（1）污染物种类繁多，成分复杂。渗滤液中含有大量有毒有机物，包括挥发性有机化合物和半挥发有机化合物，浓度都较高，有许多事EPA有限控制的污染物2。研究表明,渗滤液中含有70多种有机物和各种重金属元素。（2）水质水量变化大。渗滤液的水质水量会随着降雨量、填埋规模、填埋工艺、填埋时间、垃圾本身成分、堆积高度及方式的变化而变化,随机性很大。（3）水中COD和BOD5 浓度高。在垃圾填埋场里，挥发性酸的存在会提高COD和BOD5浓度，COD最高可达80g/L，BOD5最高可达35g/L。填埋时间小于5年时,所产生的渗液pH值较低,COD和BOD5浓度较高，且BOD5/COD的值较高，一般为0.50.7，表现出良好的可生化性，同时各类重金属离子的浓度也较高。当填埋时间在5年以上时，所产生的渗滤液接近中性，COD和BOD5浓度较低，BOD5/CO D的值降到0.10.2,NH3-N浓度较高,重金属离子浓度则开始下降。（4）金属含量高。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。重金属离子达到一定浓度时会对微生物产生毒害作用，它们能够和细胞的蛋白质相结合，而使其变性或沉淀3。2.2.3国内处理现状 我国目前处理垃圾渗滤液的途径有2种:第1种是异地处置,将渗滤液接入城市污水管网输至指定污水处理厂进行污水处理;第2种是就地处置,在填埋场内或附近设置独立且拥有特殊渗滤液处理工艺的污水处理厂房来处置。如果渗滤液的产生量小于城市污水总量的0.5%,同时渗滤液带来的负荷增加在10%以下,那么与城市污水混合处理是可行的4。据Henry报道,将COD为24000mg/L的渗滤液以2%(体积比)混入时对处理效果影响不大,如比例升高到4%5%时,则有所影响5。为了保证填埋场不影响城区市民居住和生活，我国大多数卫生填埋场都建在郊区,所以大多数情况下都会选择第二种就地处置的方法。我国目前处理渗滤液的方法主要有三种即生物处理方法、物理化学方法和土地处理方法。（1）生物处理方法。生物处理方法分为好氧、厌氧以及好氧与厌氧相结合的方法。1)好氧处理。好氧处理包括活性污泥法、生物膜法、生物塘法和生物转盘法等。活性污泥法是以活性污泥为主体的废水处理的主要方法，该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法，主要用于去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，但很难适应渗滤液的冲击负荷,且再运行过程中需要投加营养物质,产生的污泥需要后续处理。生物塘是一种利用天然或人工开挖的池塘进行废水处理的构筑物,它包括好氧塘和厌氧塘。生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，由水槽和部分浸没于污水中的旋转盘体组成的生物处理构筑物，盘体表面上生长的微生物膜反复地接触槽中污水和空气中的氧，使污水获得净化。2)厌氧处理。厌氧处理的方式有厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床和生物塘法等。厌氧生物处理适合于处理高浓度的有机废水。其能耗较少、操作简单、占地面积少且污泥量少。反应过程中还可以产生能量,但是处理效果较差。3)好氧与厌氧相结合。实际应用中,是很少使用单独采用厌氧工艺或好氧工艺的,人们常常将厌氧工艺和好氧工艺多次组合后来处理性质不同垃圾渗滤液,以减免厌氧工艺和好氧工艺各自的缺点，利用厌氧工艺和好氧工艺各自的优点。好氧和厌氧多次组合后的工艺对于处理高浓度的垃圾渗滤液是十分有效的。王小虎等在对渗滤液进行氨吹脱后用SBR法进行处理,经处理后的渗滤液其COD值大大降低,除去率可达90%以上6。但是好氧)厌氧多级组合的建厂投资费和运行费用较高,处理时间较长、处理效果不太稳定。（2）物理化学方法。物理化学方法主要有膜渗析、蒸干法、化学沉淀、化学氧化、化学还原、离子交换、活性炭吸附、密度分离等多种方法。与生物处理方法相比,因为物理化学方法受水质、水量变化的影响较小,出水水质稳定,所以能较好地适应渗滤液水质水量的不稳定性。对BOD5/COD介于0.070.20之间及含有毒、有害的难以生化处理的渗滤液,物理化学方法处理效果较好。张晖等在用Fenton法处理垃圾渗滤液时发现,在双氧水的总投加量为0.1mol/L时,COD的除去率可达67.5%7。物理化学方法处理的效果稳定,对渗滤液的色度、氨氮、重金属离子的除去效果较好,但它的操作复杂、费用较高、能量消耗大。如果用化学沉淀法来处理渗滤液,每吨的花费将在3.897.10元之间8。（3）土地处理法。土地处理法是利用土壤自净能力进行处理的方法。由于土壤中含有大量的腐殖酸、富里酸、胡敏酸、微生物及植物根系等,加上土壤颗粒所具有的巨大的表面积和土壤上植物的吸收作用。渗滤液流经土壤时,经过土壤的吸附、沉淀、离子交换等作用,渗滤液中的悬浮固体被除去;土壤中的微生物对溶解性的有机物进行吸收利用,并将有机氨氮转化为氨氮;植物利用渗滤液中的C、N、P等各种营养物质生长并通过蒸发作用减少渗滤液的量。目前应用于渗滤液处理的主要有人工湿地和回灌2种。1）人工湿地是利用人为手段建立起来的,是具有湿地性质的污水处理系统。它是浮水或潜水植物及处于水饱和状态的基质层和微生物组成的复合体。湿地污水处理系统的微生物通过生化作用将水中可溶性的有机物、固体和胶体不溶性有机质(即COD、BOD5、N、P、重金属等污染物)转变成植物所需要的营养物质,并使微生物生长繁殖,从而降解污染物。2）回灌就是将未经处理的渗滤液直接喷洒到填埋场表面,利用垃圾层、覆盖土层的净化作用和终场后表面植物的吸收、蒸发作用来处理垃圾渗滤液。其实质是把填埋场作为一个生物反应器,利用填埋场自身形成的稳定系统,使渗滤液在流经覆盖层和垃圾层时发生一系列的生物、化学、物理作用而被截流、降解,同时由于植物的蒸发作用而使渗滤液量变小。2.3 设计内容该垃圾卫生填埋场是该市市政工程重点建设项目，项目占地461.5亩，投资规模1.18亿元，总库容405万立方米，日处理垃圾500吨，使用年限为20年，平均日处理垃圾规模320t。渗滤液收集后汇入调节池，调节池总容积30000m3，渗滤液处理量为220t/d，渗滤液的密度约为1000kg/m3，设工作时间为24小时制。表1 渗滤液进水水质 单位：（mg/L）项目CODBOD5NH3-NSS含量1200080001000800由上可以看出该填埋场的垃圾渗滤液属浓度较高的有机废水，不仅COD、BOD5、氨氮的浓度很高，而且日排放量也很高。由于垃圾渗滤液水质水量因填埋垃圾种类、垃圾成分、规模大小、填埋方式、埋龄以及季节的不同致使变化很大，造成水质成分与含量很不稳定，同时本工程出水要求相当严格。因此对渗滤液处理工艺的确定是关系到本设计成功与否的关键。从国内外的发展趋势来看，要把渗滤液处理后达到以上标准，采用简单的生物化学方法很难做到。根据收集而来的多方资料，我在杨金香导师的指导下，针对本设计中垃圾渗滤液水质特点，经精心计算，优化设计，决定选用这样的方案设计：该垃圾填埋区产生的垃圾渗滤液经管道收集于调节池，在调节池中加入一些适量的特殊菌种及药剂，产生厌氧和兼氧生化反应，可消解一部分的COD、BOD5及NH4+-N，以减轻后续处理的负荷。从调节池中流出的污水经细格栅分离固体杂质后用泵提升至UASB厌氧反应池，经UASB厌氧反应器厌氧处理后，可去除COD6090%,污水中的非氨态氮被转化为氨态氮，同时有部分NH4+-N被去除。经UASB处理之后，污水的好氧可生化性大大加强，影响或抑制好氧菌生长的毒物浓度也降低，污水再进入AO反应器，A/O生化池由前置A段（缺氧反硝化区）和O段（好氧区）组成，A/O池充分实现去除有机物和脱氮的功能。出水进入经检验达标则经过提升泵提升进入RO系统，经过RO系统的处理达到排放标准后排放。最后经详细计算、整理（一）设计说明书 1总论：设计依据、设计指导思想和设计原则 2项目背景及建设规模和工程规划 3渗滤液处理工艺：包括渗滤液处理工艺技术方案的选择与确定、物料衡算、能量衡算、设备工艺计算及型号选择 4公用工程及辅助设施：给水、消防给水系统、排水、供电、自动化仪表 5渗滤液处理站布置：平面布置、立面布置 6环境保护及安全卫生： 7建筑与结构 8存在问题 （二）设计图 1.渗滤液处理站总平面布置图 1张 2.带控制点的渗滤液处理工艺流程图 1张 3.主要设备或构筑物图 1张 2.4 研究思路与方法该垃圾填埋场渗滤液处理工艺的设计是建立在前人设计的基础之上，从当今国内外研究的成果出发，得到最适用的处理方案。首先从收集的资料中了解公众处理工艺的长处和缺陷，结合本填埋场的实际情况，选用最优工艺，再通过计算验证所选。最后设计布置，对选用工艺进行公正评判。具体技术路线如图所示：三、主要参考文献1 张益，陶华.垃圾处理处置技术及工程实例M.北京：化学工业出版社，2002：8-9 2 周志洪，戴秋萍，吴清柱.垃圾渗滤液中的有毒有机物浓度分析J。3 李文斌. 垃圾渗滤液处理工艺现状浅析J. 城市建设理论研究（电子版），2011,(27)4 吴志超,邵立明,顾国维.生活垃圾填埋场渗滤液的新型处理技术J.环境卫生工 程,2000,8(2):62-65.5 赵由才,朱青山.城市生活垃圾卫生填埋场技术与管理手册M.北京:化学工业出版社,1999.6 王小虎,胡春莲等.SBR法处理垃圾渗滤液试验研究J.环境卫生工程,2000,8(4):47-50.7 张晖,HuangCP.Fenton法处理垃圾渗滤液J.中国给水排水,2001,17(3):1-3.8 武汉市环境卫生科学研究设计院.化学絮凝法处理垃圾渗滤液研究J.中国城市环境卫生,2