（环境工程专业论文）日照垃圾填埋场渗滤液处理技改工程.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 生活垃圾填埋渗滤液是填埋场伴生的二次污染物，主要来源于降水和垃圾 本身的内含水。由于物理、化学和生物因素等都可能影响到渗滤液的性质，因 而填埋渗滤液性质波动范围较大。本论文介绍了日照市牛活垃圾填埋场渗滤液 的来源、污染、处理工艺的优化选择、设备选型及其投入运行后的实际情况。 论文分析了日照市牛活垃圾填埋场垃圾渗滤液的性质，发现填埋时间对垃 圾渗滤液的水质变化有很大影响，随填埋时间增加，渗滤液的可生化性越来越 差。原有的垃圾渗滤液处理工艺已无法满足国家环保部生活垃圾填埋场污染 控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 的新要求，必须对现有渗滤液处理系统实施升级 和改造；本文在国内外已有的研究基础上，从工程角度分析了采用m b r + r o 等组合工艺对渗滤液的处理效果，并研究了相关机理。实践证明，采用m b r 工序的c o d 、b o d 5 、n h 3 n 、t n 、s s 去除率分别为 9 3 3 3 、 9 9 、之9 9 、 9 2 3 - - 9 9 2 和 9 8 7 rr o 工序出水的c o d 、b o d 5 、n h 3 n 、t n 、 s s 分别 为：5 2 0 、5 1 5 、0 1 0 、1 0 4 0 、s 1 0 m g 1 。采用m b r r o 组合处理工艺的出水 水质完全符合生活垃圾填埋污染物控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 排放标准， 为同类垃圾填埋场渗滤液处理系统改造提供重要的参考价值。 关键词：垃圾渗滤液；技改工程；m b r ；反渗透 山东人学硕士学位论文 a b s t r a ct l a n d f i l ll e a c h a t ei sah i l g hc o n c e n t r a t i o no fc o m p l e xo r g a n i cw a s t e w a t e rw i t h t h eb i gc h a n g ei nw a t e rq u a l i t y t h ep a p e ri n t r o d u c e dt h el e a c h a t es o u r c e s ， c h a r a c t e r i s t i c so fh a z a r d s ，a n dt h em a i nt r e a t m e n tt e c h n o l o g i e s i tn e e d st ob e a d d r e s s e dw i t hac o m b i n a t i o no fp h y s i c a l c h e m i c a la n db i o c h e m i c a lt e c h n o l o g i e s a c c o r d i n gt o i t s q u a l i t ya n dq u a n t i t yc h a r a c t e r i s t i c s p h y s i c a lt e c h n o l o g i e s p r e t r e a t i n gl e a c h a t ec a ne f f e c t i v e l yr e d u c et h ec o d c r ，a m m o n i a ，h e a v ym e t a l s ，a n d c o l o r , f o ri t sf o l l o w i n gb i o l o g i c a lt r e a t m e n tp r o c e s s t oc r e a t ea g o o de n t i r o n m e n t o nb a s i so fd o m e s t i ca n da b r o a dr e f e r e n c e s ，t h e r eh a v eb e e ns o m ei n t e g r a t i v e a n d s y s t e m a t i c r e s e a r c h e so ft r e a t i n gl a n d f i l ll e a c h a t et e c h n o l o g i e sa n dt h e i r p r i n c i p l e sc o n c e m e du s i n ge l e c t r o l y s i s ，f e n t o no x i d a t i o np r o c e s s ，u p f l o wa n a e r o b i c s l u d g eb e d ，a n o x i c o x i ca c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s ，s e q u e n c i n gb a t c hr e a c t o ra n d m e m b r a n es e p a r a t i o nt e c h n o l o g i e si nt h i sd i s s e r t a t i o n a f t e rl a n d f i l ll e a c h a t ep a s s i n gt h r o u g hm e m b r a n er e a c t o r ( m b r ) ，t h er e m o v a l e f f i c i e n c yo f o f t h el a n d f i l ll e a c h a t eco d 、b o d 5 、n h a - n 、t n 、s s 9 3 3 3 、 9 9 、之9 9 、9 2 3 - 。9 9 2 和 9 8 7 r e s p e c t i v e l y , w h i c ht h ec o d c ra n dn h 3 - n c o n c e n t r a t i o no fw a t e rf r o mr oe x i tw e r e5 - 2 0 m g la n db e l o w15m g lw h i c hw a s i na c c o r d a n c ew i t ht h e “s t a n d a r df o rp o l l u t i o nc o n t r o lo nt h el a n d f i l ls i t ef o r d o m e s t i c w a s t e r g b16 88 9 2 0 0 8 ) 一t h ee m i s s i o ns t a n d a r d k e y w o r d s ：l a n d f i l ll e a c h a t e ；o p t i m i z a t i o na n du p g r a d i n go fe n g e e r i n g ； m e m b r a n er e a c t o r ( m b r ) ；r e v e r s eo s m o s i s ( r o ) i i 山东大学硕士学位论文 第1 章引言 1 1 垃圾渗滤液来源与性质 1 1 1 垃圾渗滤液的来源 目前生活垃圾处置技术主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等，这三种主要垃 圾处理方式的比例，因地理环境；垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区 别。在目前广泛采用的城市垃圾处理方式中，因卫生填埋具有技术可靠、工艺简 单、管理方便、投资省、适用范围广、对垃圾成分无严格要求并可作为最终处置 等一系列优点而得到较为广泛的应用，如美国垃圾填埋率为7 5 ，英国为8 8 1 1 2 。在我国垃圾填埋处理约占全部垃圾处理量的7 0 【3 】，并且我国国情与城市生 活垃圾特性( 厨余垃圾含量高、含水率较高、热值低、成分复杂) 也决定了在今 后相当长一段时间内，填埋处置仍将是我国城市生活垃圾的主要处理方式。 垃圾渗滤液是指生活垃圾在堆放和填埋过程中由于消解和雨水的淋溶、冲 刷，以及地表水和地下水的浸泡而产生的污水。垃圾渗滤液的主要来源有： ( 1 ) 降水的渗入：降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源； ( 2 ) 外部地表水的渗入：这包括地表径流和地表灌溉； ( 3 ) 地下水的渗入：当填埋场内渗滤水水位低于场外地下水水位，并且没 有设置防渗系统或防渗措施不到位时，地下水就有可能渗入填埋场内； ( 4 ) 垃圾自身所含的水分：这包括垃圾本身所携带的水分以及从大气和雨 水中的吸附水量； ( 5 ) 垃圾在卫生填埋后由于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。 1 1 2 渗滤液产生量的影响因素 填埋场渗滤液的产生量是由获水能力、场地地表条件、固体废物条件、填埋 场构造、操作条件等因素决定，并受其他一些因素：如形成填埋场气体所消耗的 水分、形成水蒸气所消耗的水分等制约。填埋场渗滤液包括垃圾在降解过程中产 生的液体和外来水分渗入( 降水、地表水和地下水) 其中降水是垃圾渗滤液的主 要来源，如图1 1 。 j 】东大学硕士学位论文 灌溉避水鬟降水 图1 1 垃圾填埋场水平衡概念图 ( 1 ) 填埋场构造：对于一个设计完好的填埋场，可以避免地下水和地表径 流进入填埋场，渗滤液主要来源于大气降水、地表灌溉、固体废物含水，以及填 埋处理过程中废物分解产生的水分，其中降雨是影响渗滤液产生量的重要因素。 对于没有铺设水平和斜坡防水防渗层的填埋场底部，或是建设在地下水位以下的 平地型填埋场或山谷型填埋场，地下水的入侵是渗滤液的一个重要来源；对于未 设高质量地表水控制系统的填埋场，地表径流可能导致产生过多的渗滤液。 ( 2 ) 降雨：降雨量、降雨强度、降雨频率和降雨周期是四个影响渗滤液产 生的降雨特征。在估算渗滤液产生量的同时，应该重视降雨强度、频率和时间周 期对地表颗粒的影响，因为这些影响可能会改变入渗速率并进而使渗滤液的产生 量发生一定程度的变化。 ( 3 ) 地表径流：包括入流和出流。入流是指来自场地表面上坡方向的径流 水。具体数量取决于填埋场地周围的地势、覆土材料的种类及渗透性能、场地的 植被和排水设施情况。出流是指填埋场场地范围内产生并自填埋场流出的地表 水。影响因素主要有：地形、填埋场覆盖层材料、植被、土壤渗透性、表层土壤 的初始含水率的排水条件。 ( 4 ) 水量：渗入土层的水分，只有部分会下渗进入废物层，另一部分则滞 留在土层内。假如降水的入渗恰好使固体废物上的覆盖土层饱和，则土层中超过 填埋场土层持水量( 土壤含水率) 的水量迅速下排变为填埋场渗滤液量。此后， 由于蒸发作用，含水率还会慢慢降低。城市垃圾的组成、颗粒大小以及压实密度 是影响其土壤含水率的丰要因素。 2 山东大学硕士学位论文 渗滤液的来源中，降雨量与蒸发量的查值、垃圾的含水量是两个最重要的影 响因素，二者在一年四季的变化很大，因此渗滤液的水质水量也随之由较大的变 化。 1 1 3 渗滤液组成与性质 。 生活垃圾填埋场中生活垃圾的组成基本相类似，其渗滤液组分也大致相同。 主要包括溶解性有机物、无机常量成分、重金属、异型生物质的有机物等四类。 溶解性有机物，可表示为c o d c ! r 或t o c ，包括烃类、挥发性脂肪酸和一些 难降解的有机物，如腐殖酸类化合物。无机常量成分：c a 、m g 、n a 、k 、n i - 1 4 + 、 f e 、m n 、c 1 - 、s 0 4 2 。、h c 0 3 等常见的一些无机元素。重金属：c d 、c r 、c u 、p b 、 n i 、z n 以及h g 和类金属a s 等八种常见的有毒重金属。异型生物质的有机物， 主要来源于家庭和工业化学制品，但渗滤液中的含量很低( 一般每种物质浓度低 于l m g l ，包括一系列的芳香族碳氢化合物、苯类物质和氯代脂肪烃) 。同时渗 滤液中可能还含有其它的一些微量物质，如a s 、s e 、b a 、l i 、c o 等，总量很低， 对自然界的作用也较小。作为一种复杂水体，特别是经过长期处理稳定化后的出 水，渗滤液中微生物含量较多，也是渗滤液的重要组成部分。 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。 普通生活垃圾填埋场渗滤液的性质一般为： ( 1 ) 色度与气味：呈淡茶色或暗褐色，色度在2 0 0 0 - - 4 0 0 0 之间，有较浓的 腐化臭味。 ( 2 ) p h 值：填埋场初期p h 值为6 7 ，呈弱酸性，随着时间的推移，p h 值可提高到7 8 ，呈弱碱性。 ( 3 ) b o d 5 ：随着时间和微生物活动的增加，渗滤液中的b o d 5 也逐渐增加。 一般填埋6 个月至2 5 年，达到最高峰值，此时b o d 5 多以溶解性为主，随后此 指标开始下降，到6 - 1 5 年填埋场稳定化为止。 ( 4 ) c o d ：填埋初期c o d 略低于b o d 5 ，随着时间的推移，b o d 5 急速下 降，而c o d 下降缓慢，因而c o d 略高于b o d 5 。表1 1 说明渗滤液性质随填埋 场“年龄”而变化。 山东大学硕士学位论文 表1 1 渗滤液的性质随填埋场“年龄”的变化m 渗滤液的生物降解性可用b o d 5 c o d 之比来反映，当b o d 5 c o d = o 5 时， 渗滤液比较容易生物降解；当b o d 5 c o d f e 2 + 。在碱性条件下，催化臭氧氧化对c o d 、色度 和腐殖质处理效果更好。王利平等 1 4 1 采用载铜活性炭c u k a 作为催化臭氧氧 化的催化剂，在处理垃圾渗滤液的实验中测定c u 的含量保持在9 0 ，使用寿命 较长，对渗滤液中的c o d 和氨氮的去除率分别达到8 1 9 和9 9 0 4 。 f e n t o n 法是指h 2 0 2 在f e 2 + 的催化作用下分解产生具有较强氧化电位的羟 基自由基。通过电子转移将有机物降解或矿化成简单无机物。研究表吲”】随着 f e 2 + 浓度的增加，f e n t o n 法的c o d 去除率会随之提高，如果f e 2 + 的过量，会消耗 h 2 0 2 和自身氧化成f e 3 + ，影响c o d 去除率和出水的色度【1 6 1 。 物化法是目前应用较成熟的方法，但由于其经济成本高、易造成二次污染， 因此该法更多的是用于预处理和深度处理。 1 3 2 2 生物法 废水的生物处理就是通过一定的人工措施，对异种个体群微生物混合培养， 创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，以提高微牛物氧化、 分解有机物能力的一种技术。是渗滤液处理最主要的手段。但目前还无法达到人 为地加以完全控制的程度。根据微生物的类型不同，生物法可分为好氧生物处理 7 山东大学硕十学位论文 法和厌氧生物处理法。当垃圾渗滤液的b o d 5 c o d 值大于0 3 时，渗滤液的可 生化性较好，可采用生物处理法。根据污水中氧气的需求量，生物法又包括好氧处 理工艺、厌氧处理工艺及其厌氧、好氧耦合处理工艺。 ( 1 ) 厌氧处理 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、 厌氧稳定塘及分段厌氧硝化等方法。 我国在垃圾渗滤液处理的试验和工程中，多采用厌氧滤池或u a s b 工艺作 为渗滤液的预处理单元。 ( 2 ) 好氧处理 渗滤液好氧处理法可有效降低b o d 、c o d 和氨氮，以延时曝气法应用最多； 活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的引用；曝气稳定塘体积大，有机 负荷低，但因其工程简单，在土地易征的地区经济适用；牛物膜法具有抗水量、 水质冲击负荷的优点。 与厌氧法相比，好氧法( 1 ) 耗能大；( 2 ) 污泥处理和处置的费用高；( 3 ) 对无机营养元素的要求高( 对于含磷浓度较低的垃圾渗滤液需投加必要的磷) 。 另外厌氧处理的邮寄负荷高，战地面积比较小。但是，与好氧法相比，厌氧处理 ( 1 ) 对p h 要求严格； ( 2 ) 出水中的c o d 和氨氮浓度高而溶解氧低；( 3 ) 对 温度敏感。 ( 3 ) 厌氧一好氧处理 厌氧一好氧处理垃圾渗滤液在我国已有很多工程实例：如广州李坑采用厌氧 一氧化沟一兼性塘( 一絮凝沉淀) 工艺；广州大田山采用u a s b 一生物接触氧化 一氧化塘一絮凝沉淀工艺等都取得了很好的效果。 生活垃圾渗滤液的处理进程经历如下：第一阶段：此阶段在9 0 年代初期， 处理工艺主要参照城市污水的处理方法，如杭州天予岭垃圾填埋场、北京阿苏卫 垃圾填埋场等。北京阿苏卫渗滤液处理厂处理量为1 0 0 0 m 3 d ，工程投资为7 0 0 万元，采用厌氧+ 氧化沟的处理工艺。设计进水指标为：c o d 为5 0 0 0 m g l ，b o d 为2 0 0 0 m g l ；出水标准为二级排放标准。 第二阶段：此阶段在9 0 年代中后期，鉴于渗滤液水质的高浓氨氮与高浓有 机物等特性，增加脱氨措施，典型的处理工艺是氨吹脱+ 厌氧处理+ 好氧处理， 山东人学硕十学位论文 如深圳市下坪垃圾填埋场的渗滤液处理站处理量为8 0 0 m 3 d ，采用氨吹脱+ 厌氧 复合床+ s b r 的处理工艺。设计进水指标为：c o d 为5 0 0 0 - 1 0 0 0 0 m g l ，b o d 为1 0 0 0 - - 6 0 0 0m g l ，n h 3 - n 为2 0 0 0 - - 3 0 0 0 m g l ；出水标准为三级标准。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。出水氨氮在 1 0m g l 左右。 第三阶段：2 0 0 0 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。此时的渗滤液若仅依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 垃圾填埋场。广州新丰渗滤液处理j 一采用的是u a s b + s b r + 反渗透处理工艺， 处理规模为5 0 0 m 3 d ，- r 程投资约6 0 0 0 万元，处理成本约2 5 元，m 3 。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5 0 0 m 3 d ，工程投资3 7 0 0 万，处理成本约1 0 元m 3 。日本垃圾渗滤液处理多采用生物处理和物化法相结合 技术，典型工艺流程为：硝化一反硝化一化学混凝一活性炭吸附一消毒。 我国从2 0 0 8 年生活垃垃圾渗滤液出水水质按照生活垃圾填埋场污染控制 标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) ，全国各地大部分生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺采用 生物法或生物膜法加膜分离工艺，以满足排放标准的要求，较多采用的膜有超滤、 反渗透膜。代表性工程有广州兴丰垃圾填埋场渗滤液处理工程、青岛小涧西垃圾 填埋场渗滤液处理工程、泰安固体废物处理中心、山东肥城生活垃圾填埋场等。 a n g e l o 等用s w 3 0 2 5 2 1 型卷式膜对意大利的p i e t r a m e l i n a 垃圾填埋场的渗滤液 进行了中试【1 7 】。实验表明，当渗滤液c o d 增至1 7 4 9 m g l 时，渗透量大大降低； 操作压力从2 x 1 0 6 p a 增至5 3 x 1 0 6 p a 时，c o d 的去除率从9 6 上升到9 8 。 生物法具有成本相对较低、处理效率高和对环境的二次污染小等优点，被世 界各国广泛采用，是目前的研究热点。 1 3 2 3 土地法 回灌法。渗滤液回灌实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大生物滤 一床，将渗滤液收集后，再返回到填埋场中，通过自然蒸发减少滤液量，并经过垃 圾层和埋土层生物、物理、化学等作用达到处理渗滤液的目的。s a n 等认为渗滤 液回灌可提高填埋场的瑟寇陡以及可以去除部分c o d ；当回灌频率改变时会影 山东大学硕十学位论文 响渗滤液处理效率；回灌时调控p h 可以提高垃圾稳定性和渗滤液处理效率。渗 滤液不能完全去除，仍有部分c o d 需外排处理；渗滤液的回灌导致重金属、氨 氮和其他毒性物质不断累积；进人垃圾堆体的有机负荷不能无限制地增加，否则 会毁坏渗滤液回灌系统；同时回灌过程中带来的环境卫生问题急需解决。 土壤植物处理系统。土壤植物处理系统不仅利用土壤或垃圾的物化及生化作 用，而且还利用了植物根系对微生物的强化和植物修复技术。土壤植物处理系统 对有机物有较强的去除能力，渗滤液中的氮通过水生植物吸收、微牛物的硝化和 反硝化以及氮的挥发等途径被去除。s a w a i t t a y o t h i n 【1 8 1 等对人工湿地处理含氮和 细菌很高的渗滤液进行了研究。在温度为3 0 左右，水力停留时间为8 d ，取得 了较高的效率，b o d 5 去除率为9 l 、t n 去除牢为4 6 、大肠杆菌玄除率为 9 9 ，c d 去除率为9 9 7 。荧光分析表明，这个人工湿地中异养菌和化能自养 菌等优势菌主要对b o d 5 的降解起作用。 1 4 研究的主要内容、目的与意义 1 4 1 研究内容与目的 本论文主要研究渗滤液处理工艺的选择、膜生化反应器( m b r ) 、超滤( u f ) 、 反渗透( r o ) 等工艺组合设计，确定了渗滤液工艺技术改进的核心m b r - r o 工 艺，并研究主要构筑物设置与选型、电气系统和自控系统配置等，探讨工艺、机 理与优势。经改造后，使渗滤液处理工程能够达到或超过各项设计指标，而且尽 量实现工艺选型合理，设备先进可靠，操作管理方便，运行维护经济的目标。 1 4 2 研究的意义 日照生活垃圾填埋场渗滤液是高氨氮、毒性较高的复杂废水，单一处理难以 达到废水排放要求。日照原有渗滤液处理工艺是吹脱+ u a s b + 好氧+ 活性炭吸附 等工艺，出水仅达到生活垃圾填埋污染控制标准( g b l 6 8 8 9 1 9 9 7 ) 二级标 准。针对渗滤液水质的复杂性与高氨氮的特性，国家十二五污染防治已经将氨氮 纳入总量排放考核指标。而日照垃圾填埋场原有渗滤液处理工艺具有能耗高、管 理运行效率低的缺点，且出水氨氮难以满足现行g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 标准。 因此日照生活垃圾填埋场渗滤液处理系统必须进行技术改造，本研究针对日 照技术改造方案进行论述，讨论核心m b r + r o 组合处理工艺的可行性，通过研 究比较技术改造方案效果，为今后项目改造提供借鉴经验。本课题的研究具有一 山东大学硕士学位论文 定的创新性，有望为垃圾渗滤液处理系统技术改造提供一条新的途径，具有广泛 的社会意义、一定的经济效益和理论价值。 1 4 3 研究的技术关键 本论文的技术关键是采用一套高效的m b r + r o 生化一物化组合系统，该系统 将通过改变工艺原理，彻底改变原处理系统维修量大、能耗高、效果难以达符合。 ( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 的要求。 1 4 4 研究的创新之处 针对性地提出了垃圾渗滤液的m b r ( 两级反硝化+ 两级硝化+ 超滤+ 两级反 渗透膜) 组合处理工艺，同时研究了相关的工艺条件与设计，优化工艺参数，并 成功应用于日照垃圾填埋场渗滤液处理中，现场实际运行结果稳定、管理便捷， 现场监测出水达到生活垃圾填埋污染控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 。 山东大学硕十学位论文 第2 章渗滤液处理工艺选择 本文研究对象为日照市生活垃圾卫生填埋场的垃圾渗滤液，2 0 0 4 年该填埋 场成立初期即投入建设了垃圾渗滤液处理系统，处理工艺以“u a s b + 生物接触 氧化+ 活性炭过滤”为主，随着填埋场内垃圾填埋年限的增加，渗滤液水质不断 发生变化，氨氮浓度升高，b o d 逐渐降低，生化性差，处理难度增加。2 0 0 8 年 国家环保部颁布新的填埋场处理标准生活垃圾填埋场污染控制标准 ( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) ，对垃圾渗滤液的处理做了新的要求，原有渗滤液处理系统不 能满足新标准的要求。因此，针对日照生活垃圾填埋场的渗滤液水质特点，技改 工程拟选择“均衡池+ 两级反硝化硝化+ 反渗透”为主的处理工艺进行处理，为 该类垃圾渗滤液处理提供借鉴经验，研究具有重大意义。 2 1 渗滤液处理工艺选择依据 2 1 1 日照垃圾填埋场简述 日照市生活垃圾卫生填埋场位于东港区日照街道办事处黄山北侧山谷，距日 照市市区约5 k m 。它主要接纳处理市驻地全部生活垃圾，项目共分两期建设，由 日照市固体废物处理中心负责建设运营管理。该项目于2 0 0 2 年经省发改委批复 立项，目前已累计投资1 5 亿元，完成后的垃圾填埋场占地4 2 0 亩，填埋容量为 5 8 6 万i n 3 ，使用年限2 2 5 年，处理方式以卫生填埋为主，设计日处理垃圾5 0 0 吨。填埋工艺流程包括垃圾入场检验、垃圾卫生填埋处理、导气与气体利用、集 渗与污水处理、终场覆盖与绿化等。期工程于2 0 0 3 年1 2 月开工，2 0 0 4 年6 月第一填埋区建成投入使用，2 0 1 0 年，经建设部专家组现场对生活垃圾填埋场 的建设、运营、管理情况进行评定，确定等级为国家i 级。 2 1 2 渗滤液水质 日照市生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程所处理的污水来源主要为填埋 场垃圾渗滤液。日照市生活垃圾是混合收集的，其成分受牛活条件，生活习惯， 收集方法，地区和季节的影响很大。垃圾中的易降解有机物在填埋场的转化非常 复杂，渗滤液废水往往在投入运行前期c o d ，b o d 浓度较高，但可生化性较好， 但随着填埋时间的延长，c o d ，b o d 浓度下降，氨氮浓度升高。另外，填埋场垃 l “东大学硕士学位论文 圾渗滤液的成分受自然降水影响很大，雨季浓度较低，而旱季浓度高。渗滤液废 水中除c o d ，b o d ，n h 3 - 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。这种废水如不妥善处理，将给当地地表水，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。垃圾填埋场运行数年后，填埋场 中产烷细菌开始占优势。这些细菌将大部分的有机酸转化成了甲烷和二氧化碳， 以及数量很少的硫化氢和氨气等。氮从有机物中被释放出来导致了氨的增加。由 于有机酸的降解和氨氮的增多，p h 值升高。 2 1 3 对工艺的基本要求 对于污水处理工艺来说，选择一个工艺的先决条件是对废水的特性进行分 析，针对废水的特性选择适当的工艺或工艺组合进行设计。对于垃圾填埋场渗滤 液处理工艺而言，设计以及工艺的选用需要满足以下条件： ( 1 ) 满足水量变化大的特点 对于任何已经选定规模的水处理工艺而言，其处理能力均有水量处理上限的 问题，因此，在设计中需要考虑大容量的调节池以及最大处理能力以便适应较大 的水量波动。 ( 2 ) 较强的抗冲击负荷能力 由于渗滤液水质随季节变化( 主要体现为降雨量) 波动幅度较大，因此，要 求处理工艺需要有极强的抗冲击负荷能力。 ( 3 ) 高负荷处理能力 由于填埋场渗滤液有机污染物浓度高，属于高负荷有机废水，由于国家政策 所限，对于渗滤液处理出水水质要求越来越严格，因此，工艺具有处理高负荷有 机废水的能力，并且出水水质良好。 ( 4 ) 高氨氮处理能力 垃圾渗滤液氨氮浓度一般从数百到几千m g l 不等，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，如果处理出水要达到受纳水体，则出水的 氨氮要求很低，要求处理工艺对氨氮的去除率达到约9 5 以上。由于高浓度的氨 氮对生物处理系统有一定的抑制作用，传统的工艺满足不了上述要求。 ( 5 ) 重金属离予和盐份含量高的问题 如上所述，渗滤液中重金属和盐份含量会很高，如采用一般的生化处理方式， 山东大学硕十学位论文 可能会对生化产生抑制毒害作用，所选的工艺应避免该抑制毒害作用。 2 1 4 排放标准的要求 生活垃圾填埋场污染控制标准( g b1 6 8 8 9 1 9 9 7 ) 规定了渗滤液的允许排放 标准( 表2 1 ) 。因此，如果渗滤液排放标准要求低，只需要采用简单场内回灌方 案即可；如渗滤液的排放标准要求较高，则必须采用渗滤液的深度处理。因此排 放标准决定了渗滤液处理方案选择，直接影响了渗滤液处理投资和处理成本。 表2 1 垃圾渗滤液的允许排放标准( r a g l ) 表2 1 中的三级标准适合排入城市污水进行合并处理的渗滤液，排入地面水 体的渗滤液根据受纳水体的功能分别执行一级和二级标准限值，这就要求排入地 表水体的渗滤液处理系统在牛物处理之后必须进行必要的深度处理。 国家环境保护部、国家质量监督检疫总局发布了牛活垃圾填埋污染控制标 准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 自2 0 0 8 年7 月1 日起强制执行( 现有或新建生活垃圾填埋 场) ，提高了控制范围和标准，因此，需要进一步进行工艺改造。 ( 2 ) 地理因素 不同的地理位置、气象条件，尤其是降雨量与蒸发量的差别，直接影响着渗 滤液的水量、税制和具体处理方案的选择。对于降雨量小于蒸发量的地区，选择 回灌技术，可以大大的减少渗滤液的外排量；若蒸发量远大于降雨量，通过渗滤 液会馆处理后甚至可能不需要外排；对于降雨量大于蒸发量，选择回灌技术有利 于垃圾的加速降解，也有利于渗滤液的水质水量的稳定，但是渗滤液的排放量减 少不明显。 ( 3 ) 经济发展水平 在经济发达且实际条件允许的情况下，可建设场内渗滤液处理系统；在经济 尚不发达的地区则可采用预处理合并处理的方案；如填埋场附近已有城市污水处 1 4 l l 东人学硕十学位论文 理厂，则直接将渗滤液排入就近城市污水处理厂合并处理的方案。 2 。2 原有渗滤液处理技术 2 2 1 原有渗滤液处理工艺 原有渗滤液处理经采用的是厌氧和好氧联合处理工艺，厌氧段为上流式厌氧 污泥床反应器，好氧段为生物接触氧化法，加化学混凝沉淀，净化处理达标后排 放。剩余污泥经浓缩后送回填埋场处理。工程流程见图2 1 ： 匦圃匝圈匮圃一圈，匝巫h a s b 反应 圈- 圆圈- 匦亟圈- 圜 图2 1 污水处理工艺流程图 2 2 2 原有工艺主要构筑物 污水站内丰要构筑物见表2 2 ： 表2 2 原有工艺主要构筑物 2 2 3 原有工艺处理水质达标状况 原有工艺处理水质进出水参数见表2 3 和表2 4 满足生活垃圾填埋污染控 kj - _ ， 山东大学硕士学位论文 制标准( g b l 6 8 8 9 9 7 ) 中二级排放。 表2 3 原有工艺设计进出水水质及排放标准 技术参数进水水质( m g l ) 出水水质( m g l ) c o db o d 5 强化吹脱池 10 0 0 0 5 0 0 0 s s 7 0 0 n h 3 一nc o db o d 5 2 0 0 9 5 0 04 8 0 0 s sn h 3 n 7 0 01 0 0 气浮池9 5 0 04 8 0 07 0 01 0 07 6 0 03 6 0 04 0 08 0 u a s b 厌氧 7 6 0 03 6 0 04 0 08 02 2 8 01 0 8 03 0 08 0 缺氧池 2 2 8 01 0 8 03 0 08 01 6 0 08 0 03 0 0 8 0 生化池一 1 6 0 08 0 03 0 0 8 08 0 03 0 03 0 05 0 生化池二8 0 0 3 0 03 0 0 5 03 5 01 5 03 0 04 0 混凝沉淀池3 5 01 5 03 0 04 02 9 09 52 2 03 0 过滤器2 9 09 52 2 03 02 8 09 01 8 02 0 2 2 4 原有工艺处理渗滤液存在问题 该垃圾场自2 0 0 4 年6 月投入运行以来，受夏季降雨和地下水的影响，经日 照市环境监测站年度监测c o d 接近1 0 0 0 0 m g l ，经处理后垃圾渗滤液出水达到生 活垃圾填埋污染控制标准( g b l 6 8 8 9 9 7 ) 中二级排放，其它各项指标正常达标 排放，没有造成环境二次污染。但随着二期工程调节池的改造和地下水导流系统 的铺设，渗滤液和地下水、雨水的分流，调节池中收集的渗滤液中污染物浓度将 1 6 山东大学硕士学位论文 大大增加，原污水处理站设计进水水质偏低，同时国家环境保护部、国家质量监 督检疫总局发布了生活垃圾填埋污染控制标准( g b l 6 8 8 9 2 0 0 8 ) 自2 0 0 8 年7 月1 日起强制执行，提高了控制范围和标准，因此需要进一步进行工艺改造。 2 3 渗滤液处理工艺选择 2 3 1 基本工艺比较 目前，用于废水处理的工艺很多，但由于渗滤液的浓度高和成分复杂，对处 理工艺提出了特殊的要求。通常而言，垃圾渗滤液的基本处理工艺在充分利用 生化处理的经济优越性的原则上，还需将几个不同的处理工艺单元进行优化组 合，从而取得经济和社会生态的双重效益，因为仅仅依靠单一的处理工艺很难达 到严格的出水要求或者对产生残余物的再处置要求，下面将常见的几种处理工艺 进行比较。 a 、生物处理法 生物法是废水处理中最常用的一种方法，由于其运行费用相对较低、处理效 率高，污染物有效去除，二次污染少，因而被世界各国广泛采用。具体的工艺形 式有厌氧生物处理和好氧生物处理。 ( 1 ) 厌氧生物处理 这个工艺可降低c o d 和b o d ，但是厌氧处理出水中的c o d 浓度较高，且 厌氧对氨氮无任何处理效果，不宜直接排放到河流或湖泊中，一般需要进行后续 的好氧处理。并且单纯的采用厌氧生物处理处理垃圾渗滤液的情况很少。 ( 2 ) 好氧生物处理 好氧生物处理在废水处理中技术比较成熟，主要有活性污泥法、序批式活性 污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘，反硝化与硝化等工艺，好氧处理可有 效地降低b o d 5 、c o d 和氨氮，还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。 好氧生物处理时有机物转化成污泥的比例与污泥负荷有关，污泥处理与处置的工 艺较为复杂，费用较高，对于垃圾渗滤液而言，由于其水质成份复杂、b o d 5 和 c o d c r 浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高，微生物营 养元素比例失调等因素，单纯的传统好氧生物处理工艺用于渗滤液处理难度较 大，如排放要求较高，出水水质难以达到要求，并且处理工艺占地面积较大，并 且难以达到脱氮要求 一 1 7 山东大学硕十学位论文 相对于传统的好氧牛物处理垃圾渗滤液的工艺而言，硝化( 好氧) 和反硝化 ( 缺氧) 牛物处理在渗滤液处理中得到越来越多的应用，硝化与反硝化进行生物 处理可以通过生物降解去除c o d 、b o d 和n h 3 n 。当设计一个硝化工艺时， 前置反硝化也可以降低需氧量和碳用量。采用高负荷，大生物量生化工艺可以减 少场地。 b 、物化处理法 物化法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。物化法是垃圾 渗滤液处理的重要单元，较少单独使用，且运行成本高，一般有二次污染物产生。 ( 1 ) 化学氧化法 原理为采用强氧化剂对废水中的污染物进行强氧化，用来氧化去除那些被生 物不能或难以降解的c o d 和部分的有毒物质。化学氧化过程一般不产牛需再处 置的剩余物。常用的化学氧化剂有氯气、次氯酸钠，双氧水和臭氧等。该工艺常 用于废水的消毒处理，和有机物的氧化，由于投加药剂量很高而带来经济问题。 ( 2 ) 絮凝、沉淀 该法用在生物处理后对经过生物处理的渗滤液进行絮凝和沉降以去除那些 难生物降解的c o d 、重金属和聚合物等。絮凝沉淀工艺的不足之处是会产生大 量的化学污泥；含盐量高；氨氮的去除率较低等。 ( 3 ) 活性炭吸附 可通过吸附去除污水中的有机物。一般用于对于出水要求较高的后续处理， 但运行费用较高。 、 ( 4 ) 膜技术 近年来，许多新技术应用于垃圾渗滤液处理，取得了迅速的发展。其中发展 最成功和目前应用趋势最好的一类是膜技术的应用，包括超滤、纳滤和反渗透等， 采用膜技术其优点是出水水质较好，可以达到较高的排放要求。 其中微滤( m f ) 孔径范围一般为o 1 7 5p m ，超滤( u f ) 筛分孔径为l n m 7 0 l x m ，用来将微生物菌体、沉淀物从污水中分离出来，压力量在o 2 7 b a r 之间。 近年来微滤和超滤在与好氧生物工艺处理组合应用，即所谓膜牛化反应器 ( m b r ) 技术，显示出明显的技术经济优势。 山东大学硕士学位论文 2 3 2 内置式和外置式膜生化反应器比选 1 、外置式膜生化反应器 在外置式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立，通过混合液循环泵 使得处理水通过膜组件后外排；其中的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰 较小。目前在垃圾渗滤液处理中采用的外置式膜生化器超滤膜一般均选用错流式 管式超滤膜。即循环泵为混合液( 污泥) 提供一定的流速( 3 5 5 r n s ) ，使混合液 在管式超滤膜中形成紊流状态，避免污泥在膜表面沉积。 图2 3 2 1 外置式膜生化反应器原理图 2 、内置式膜生化反应器 内置式膜生化反应器其膜浸没在生物反应器内，出水通过负压抽吸经过膜单 元后排出。 曝气槽鼓风机 一体化膜式生恸反应器 图2 3 2 2 内置式膜生化反应器原理图 1 9 【i 】东大学硕士学位论文 3 、外置式和内置式膜牛化反应器对比表 表2 3 2 外置式和内置式膜牛化反应器对比 序号 内容 外置式膜牛化反应器内置式膜牛化反应器 1 反应器污泥浓度 15 3 0 9 1 8 - 1 0 9 1 2 使用膜类型错流式管式膜中空纤维膜丝、帘式或板式膜 3 膜材质 p v d f 一般为p p 材料 4 超滤膜安装 外置式内置式 5 膜通量 6 0 8 01 m 2 h10 3 01 m 2 h 相同条件下，所需乍化池容积 6 生化池容积所需容积较小 较大 污泥在膜管中高速紊膜浸没在污泥中，膜表面易形 7 易堵塞程度 流，不易堵塞成浓差极化，导致膜容易堵塞 8 膜寿命 3 5 年1 - 2 年 9 出水方式连续出水 间歇出水 不稳定，易产牛膜破裂、断丝 1 0 稳定性较为稳定 等故障 1 1 清洗方式c i p 在线清洗需要额外的提升外置清洗 1 2 清洗周期 每月药剂清洗一次较为频繁 高污染物浓度废水中、低污染物浓度废水 1 3 适用范围 高污泥浓度工艺中、低污泥浓度工艺 生化系统污泥浓度受内置膜 1 4 其它 限制，维护较为网难 4 、外置式和内置式膜生化反应器比较说明 ( 1 ) 反应器污泥浓度 由于外置式膜牛化反应器采用错流式管式超滤膜，每条超滤环路设有循环 泵，该泵在沿膜管内壁提供一个需要的流速( 一般为3 5 5 m s ) ，从而使活性污泥 在膜管中形成紊流状态，即高流速的活性污泥不断的冲刷膜表面，使的膜表面附 近很难产生浓差极化层，从而避免了污泥在膜管中的堵塞，该项特性也使超滤膜 可以承受较高的污泥浓度，工程实例表明外置式陌生化反应器污泥浓度为 1 5 - 3 0 矾左右。 而内置式膜牛化反应