卫生填埋渗透液

1、7.67.6卫生填埋渗滤液的产生与处理卫生填埋渗滤液的产生与处理 垃圾填埋场渗滤液垃圾填埋场渗滤液是垃圾经过堆积或者填埋后因压实和生物降解作用使垃圾中原有的水、垃圾降解反应生成的水、场内渗入的雨水、地下水和地表水经过垃圾曾过滤后渗出的污水，是一种具有污染物浓度高、持续时间长，流量不均匀、水质变化大等特征的有机废水。一般情况下，渗滤液色度深且有恶臭，对周围水体及土壤等自然环境的污染程度要远比城市生活污水等高浓度有机污水大得多。这一废水若不经无害化处理，将严重污染周围的土壤和水系，并通过食物链直接或间接进入人体，危害人类健康。7.6.1 7.6.1 渗滤液的产生渗滤液的产生1.1.渗滤液的产生渗滤

2、液的产生垃圾渗透液垃圾性质垃圾成分垃圾含水量垃圾填埋厂地表径流土壤性质覆盖物、植被降雨量降水频度 数量 强度 持续时间地下水接触量 接触时间 流动方向其他因素填埋方式覆盖材料填埋年限2.2.渗滤液的产量及计算渗滤液的产量及计算渗滤液的产量渗滤液的产量渗滤液的计算渗滤液的计算大气降雨蒸腾蒸发地表径流地表径流垃圾含水渗滤地下水渗入水量平衡法 如上图所示，设在t时间段内，填埋场外地表径流进入填埋场的雨水量为Vi，地表径流在接触垃圾前可排除填埋场外的雨水量为V0，地下水进入填埋场的水量为V1，垃圾和覆土带入填埋场的水量为V2，填埋场产生的渗滤液为V，则在t时间段内进出填埋场的水量为：流入水量：Q1=I

3、A*10-3+Vi+V1+V2流出水量：Q2=EA*10-3+V0+V式中 I降水量，mm； A填埋场汇水面积，m2，直接进入填埋场的雨水量为IA*10-3; E填埋场表面及植物的蒸发、蒸腾量，mm； Vi填埋场外地表径流进入填埋场的雨水量，m3，通常可以通过雨水集排水设施残留； V0地表径流在接触垃圾前可排除填埋场外的雨水量，m3，在封场区域通常由雨水及排水设施排除； V1地下水进入填埋场的水量，m3，对卫生填埋场可以忽略不计； V2垃圾和覆土带入填埋场的水量，m3； V填埋场产生的渗滤液，m3。 若在t时间内，填埋场覆土层的水分变化为cw（m3），垃圾中的水分变化为cs（m3），根据质量平

4、衡可得出填埋场的水量平衡式为Vi+V1+V2-（V0+V）+（I-E）A*10-3=VCW+VCS该式为填埋场渗滤液水量估算的基本公式。对于符合卫生填埋场建设标准的填埋场，可认为地表水和地下水都不会进入填埋场，有Vi=0，V1=0，当时间段t足够长时，填埋场覆土层中的水分变化和垃圾总的水分变化可以认为都不变，有cw=0， cs=0，故水量估算基本公式可以简化为V=（I-E）A*10-3-V0+V2经验公式法日本的田中等人提出的经验公式。当填埋场表面的透水性能较好时Um=0.251+（C-1）lg（1.4R0.3）Im/R0.6当填埋场表面的透水性能较差时Um=0.25CIm/R0.6式中 Um

5、最大渗透液的产生量，mm/d； Im全年中最大的月降雨量，mm/月； C流出系数，对封场的填埋场C=0.60.75； R渗透液浸出的滞后时间，d，对于压实的垃圾体，R=10d。前苏联应用的经验公式Q=T（Ia-Ea）-WA式中 Q渗滤液产生量，m3； T填埋场或填埋场某一分期工程使用的时间，d； Ia全年中的日平均降雨量，m3/（m3*d）; Ea填埋的垃圾表面一年中的日平均蒸发量，m3/（m3*d）； W单位填埋面积垃圾的含水量，m3/m2 。7.6.2 7.6.2 渗滤液的组分特征与危害渗滤液的组分特征与危害1.1.渗滤液的组成和特征渗滤液的组成和特征 由于填埋场内的垃圾成分复杂，有机物含

6、量好，填埋后发生分解、溶出、发酵等反映，使得渗滤液的组成十分复杂，通常分为：有机污染物、溶解性无机盐、重金属和异源有机化合物及其降解产物。 渗滤液的水质随垃圾组分、当地气候、水文地质、填埋时间和填埋方式等因素的影响而有显著不同。直接与污染物溶出率有关的因素有垃圾特性、微生物生长特性、大气降水等，间接影响因素有垃圾填埋场温度、垃圾填埋深度、垃圾初始含水率等。总体来说，渗滤液具有一下特征。（1）有机污染物浓度高且变化范围大 一般来说，渗滤液中绝大部分有机化合物为可溶性有机物，悬浮物所贡献的COD等相对较低， CODcr、BOD5质量浓度最高值可达几万mg/L，与城市污水相比，浓度高的多。由于垃圾组

7、分和降解程度的不同，渗滤液中有机化合物的浓度变化较大，按分子量大小可大体分成以下三类组分：低分子量的脂肪酸类；中等分子量的黄腐酸类物质；高分子的腐殖质。一般来说，填埋初始阶段的渗滤液，大约90%的可溶性有机碳由短链的可挥发性脂肪酸组成，其主要成分为乙酸、丙酸和丁酸，其次是带多羧基和芳香族羧基的灰黄酶酸。而当填埋场达到相对稳定时，挥发性脂肪酸组分减少，而灰黄酶酸物质比重增大，表现在BOD5/CODcr降低，可生化性降低。一般而言，CODcr、BOD5、BOD5/CODcr随填埋场的年龄增长而降低，且垃圾中有机物降解极其缓慢，产生渗滤液的时间持久，一般是2030年，所以垃圾渗滤液是污水处理的难题之

8、一。（2）营养元素比例失衡 填埋场内的渗滤液的有机物组分众多且含量大，TOC质量浓度可以高达10000mg/L,BOD5高达近10万mg/L;氨氮含量高，渗滤液中的氨氮质量浓度可高达10000mg/L左右。氮多以氨氮形式存在，约占TN的70%80%；磷含量偏低，一般渗透液中BOD5：TP大都大于300，与微生物生长所需的磷元素相差过大，尤其是生物可作用的溶解性磷酸盐浓度更低；高含量的有机物和氨氮，缺乏的磷元素，致使营养元素严重失衡，相对于生物处理所需的比例，渗透液C:N:P比例严重失调，不利于渗透有人的微生物降解。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元素。（3）重金属含量

9、低 渗透液中的重金属主要有Cd,Ni,Zn,Cu,Cr,Pb等。多数重金属元素因在垃圾堆体内的吸附、沉淀等衰减过程而导致浓度相当低。生活垃圾中金属溶出率低，典型的质量浓度值为0.0020.5mg/L之间，不需要专门处理即可达标，但偏高的浓度也偶尔发生。由于Zn是两性元素，溶解度较大，所以质量浓度较高。所以一般渗滤液中重金属含量较其他污染物低得多。（4）溶解性固体含量高渗透液中的溶解性固体含量通常随填埋时间的延长呈正态分布，一般在0.52.5年达到峰值，此时含有大量的Na+，K+，Cl-SO42-等无机类溶解性盐和铁、镁等微量营养元素。此后，随填埋时间的增加浓度逐渐下降至稳定。（5）水质变化大渗

10、滤液水质随水量变化和填埋时间而变化。季节降雨直接影响渗滤液的水质；时、日尺度内渗滤液变化较大；填埋场填埋龄的改变影响渗滤液的水质。这就要求处理系统要有很强的抗冲击负荷能力。（6）毒性大 垃圾渗滤液浓度高，流动缓慢，渗滤持续时间长，某些污染物被表层土壤有效阻留，而另一些污染物则渗透到深层土壤中，甚至进入含水层的饱和区，造成对周围地下水和地表水的严重污染，污染持续时间可以长达数十年，甚至上百年；垃圾渗滤液污染物在土壤中产生一系列物理、化学和生物作用，如过滤、吸附、沉淀，或为植物根系吸收或被微生物降解和合成吸收，从而使污染质截留在包气带土体内，或通过土壤孔隙水携带迁移，大梁的垃圾渗滤液在大气降雨的淋

11、溶冲刷作用下会直接渗入周围土壤，渗滤液中的有害成分会破坏土壤微生物的正常生存环境并对土壤结构和土质产生有害影响，渗滤液中的重金属元素也会在土壤层内富集，造成严重的重金属污染。7.6.3 7.6.3 渗滤液的处理渗滤液的处理垃圾渗滤液的处理技术主要有土地处理法、生物处理法和物化处理法等。7.6.3.1 土地处理方法土地处理方法 土地处理法，即在人工控制的条件下，通过土地和植物系统的物理-生物-化学综合反应，使渗滤液得到净化。土地处理作为深度处理垃圾渗滤液是一种成本低廉的方法。土地处理包括慢速渗流系统（SR）、快速渗流系统（RI）、表面漫流系统（OF）、湿地系统（WL）、地下渗滤土地处理系统（UG

12、）及人工快滤处理系统（ARI）等多种处理系统，目前用于渗滤液处理的主要是人工湿地系统和填埋场回灌法。1.人工湿地系统 人工湿地系统是人为创造的一个适宜水生植物或湿地植物生长的“环境”，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。人工湿地具有较高的植物产率，可以将水中的可溶性有机物、固体和胶体不溶性有机质转变成植物所需要的营养物质，使微生物生长繁殖，从而降解无生物。优点：人工湿地处理垃圾渗滤液有巨大的缓冲能力，处理效果良好，投资省，能耗和运行费用低，设备简单，维护、操作及管理方便，即使在填埋场封闭转换太下仍能发挥巨大作用。缺点：随季节变化较大，处理有机物浓度较低，适应植物生长期

13、长，生长王胜的南方地区，不适应北方寒冷地区。2.填埋场回灌法回灌处理法是20世纪70年代由美国的Pohland最先提出的。将垃圾渗滤液回灌到填埋垃圾层中，即采取适当措施将从填埋场底部收集到的渗滤液，经一定方式预处理或直接利用动力设施重新打到填埋场覆盖层表面或覆盖层下部，利用填埋场覆土层及各年龄段垃圾饿物化以及生物降解作用对渗滤液进行处理。实质：填埋场作为一个以各年龄段垃圾为填料的生物滤床，当渗滤液流过覆土层和垃圾层时，发生一系列生物、化学和物理作用，使渗滤液中的有机物、重金属、无机胶体等物质通过机械拦截、吸附络合、螯合和离子交换等作用被截留，并通过覆土层及各年龄段垃圾表面所富集的各种菌胶团和土

14、著细菌等微生物作用，降解成为稳定和半稳定物质，同时通过蒸发减少渗滤液的水量。优点：通过回灌可提高垃圾层的含水率，可增加垃圾的湿度，增强垃圾中微生物的火星，加速产生甲烷的速率，加快垃圾可溶物的溶出及有机物的分解，缩短填埋垃圾的稳定化进程。其次，通过渗滤液回灌，可降低渗滤液的污染物浓度；回灌过程中水分挥发等作用减少渗滤液的产生量，有利于废水处理系统的运行，节省费用。缺点：回灌处理法不能彻底处理渗滤液，持续的回灌容易发生酸和氨氮的积累，使后期的渗滤液更难用常规处理方法处理，同时表面回灌会污染空气，。7.6.3.2 生物处理方法生物处理方法 滤液属于高浓度有机废水，根据污水中O2需求量的多少，生物理出

15、方法分为好氧生物处理、厌氧生物处理和好氧-厌氧联合处理。1.好氧生物处理 好氧生物处理技术利用微生物在好氧条件下旺盛的代谢作用，以废水中的有机物作为原料进行新陈代谢，合成生命物质，降解污染物。好氧处理能够将可生物降解的物质完全去除，但是好氧处理一般会伴随高能耗，且好氧微生物对渗滤液中的有毒物质比较敏感，有毒物质会使好氧微生物对渗滤液的处理效果降低。因此好氧微生物处理只适合小规模、可生化性较好的渗滤液处理。（1）活性污泥法 主要利用悬浮的微生物絮体来降解溶解性及颗粒态有机物，浓缩污泥由沉淀池重新回流，利用静置沉淀去除工艺流程中的MLSS，产生含悬浮固体物低的出水，利用剩余污泥控制污泥停留时间。主

16、要处理工艺有传统活性污泥法、膜生物法（MBR）、SBR法。优点：对渗滤液中易降解有机物具有较高的去除率，处理垃圾渗滤液效率高，费用低。缺点：出水效果受温度影响较大，对中老期渗滤液的去除效果不好。（2）生物膜法 由细菌菌胶团和大量真菌菌丝组成，生物膜生长在载体上，微生物停留时间长，可以生长一些为微型动物、藻类及昆虫等，生物类型极为丰富，种类繁多，食物链长而复杂。抗水量、水质等冲击负荷，有利于氨氮的去除。主要反应器类型有淹没式附着生长生物反应器（SAGE）、生物转盘反应器（RDR）、生物接触氧化池等。（3）稳定塘法 利用天然或人工池塘作为处理设施，在自然或半自然条件下充分利用塘中悬浮生长式微生物的

17、新陈代谢活动降解有机物。优点：无需污泥回流，动力设施少，能耗低，工程简单，投资省，因较长的水力停留时间而具有较强的适应性。缺点：体积较大，有机负荷低，降解速度慢，处理周期长。2.厌氧生物处理法 厌氧处理法主要针对化学组分中的有机物（包括难溶于处理的腐殖酸）和无机离子中未除掉的氨氮。由于垃圾渗滤液中有机物含量高，其中多数为生物可利用物质，采用既能有效降解有机物，又可以承受较大的冲击符合。目前在垃圾渗滤液处理中应用的厌氧处理技术主要有上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧间歇性序批式反应器（ASBR）、厌氧折流式反应器（ABR）和厌氧生物滤池等。优点：能耗低，运行费用省，可以回收部分能量、对营养元素要

18、求较低和可提高污水的生化性能等。缺点：厌氧菌对温度和PH值的要求较高，实际工程中厌氧生物法的效果不理想，单独靠厌氧处理出水中的CODcr和氨氮质量浓度比较高，不能达到国家排放标准。3.好氧-厌氧联合处理 对于高浓度的垃圾渗滤液单独厌氧或好氧处理很难达标排放，一般采用厌氧-好氧联合工艺，既经济合理又提高了渗滤液的处理效率。研究表明，采用厌氧-好氧反应器，CODcr，BOD5，NH3-N浓度均大幅消减，其中氨氮的吹脱率可达80%，减量化效果显著，在实际填埋场中厌氧-好氧联合工艺得到很好的应用。7.6.3.3 物化处理方法物化处理方法 由于垃圾渗滤液的成分复杂，仅采用生物法很难处理达标，所以在出水水

19、质要求较高的情况下，需要物化处理方法才能取得比较理想的结果。 物化处理的主要目的是去除渗滤液中的有毒有害重金属离子及氨氮，为渗滤液达标排放和生物处理系统有效运行创造良好条件。目前去除垃圾渗滤液中污染物的主要物化方法有氨吹脱、混凝沉淀、化学沉淀、化学氧化、吸附、电化学氧化、光催化氧化、超声波氧化、辐射氧化、催化湿式氧化、膜分离法和蒸发等。1.吹脱 空气吹脱是垃圾渗滤液预处理过程中去除氨氮的最常用的方法。吹脱的一般工艺是通过加入石灰调节渗滤液的PH值至10以上，然后鼓入空气。与传统的吹脱技术相比，吹脱法去除率增加16.4%17%，NH3-N完全可以达到国家排放标准，吹脱效率明显得到提高。当渗滤液中含有高浓度的NH3-N时，常需在生物处理前通过此法加以去除。吹脱法的优点在于能够相对容易地根据渗滤液体积和强度的变化进行调整，但它的主要缺点是低温时效果急剧下降。2.混凝沉淀 混凝沉淀法以水中的微小悬浮物和胶体杂质作为主要处理对象，通过压缩胶体双电层、电性中和、吸附侨联和网捕卷带等作用使胶体脱稳、凝聚以及絮凝，最终能够沉淀去除污染物。3.化学沉淀 化学沉淀法是一种通过NH4+在Mg2+和PO43-存在的条件下形成磷酸氨镁沉淀而除掉废水中氨氮的方法。由于磷酸氨镁沉淀是一种重要的复合肥料，实现了对渗滤液中氨氮的回收利用。4.化学氧化 垃圾渗滤液含有腐殖质、芳香族化合物等生物方