某填埋场渗滤液处理的工艺设计开题报告

1、上海应用技术学院学士学位毕业设计开题报告课 题 名 称 某填埋场渗滤液处理的工艺设计 学 号 0410641218 学 生 卫 佳 专 业、年级 环境工程 四年级 所 在 院 系 土木建筑与安全工程学院 指 导 教 师 曹萍 郭广寨 选 题 时 间 2008年 2月 26日 一、设计依据随着我国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。近年来，垃圾渗滤液的处理已成为一个研究热点，但主要由于渗滤液所具有的水质波动大，可生化性随填埋时间的增长而下降、氨氮含量高、营养元素失衡等水质特点，目前国内尚没有一种成熟的典型处理工艺，大量已建成的采用常规工艺的垃圾处理工程基本都达不到一

2、级排放标准，因此，一些新颖的垃圾渗滤液处理工艺受到了重视并得到了大量研发，如反渗透、渗滤液回灌、土地处理、高级化学氧化和生物反应器填埋场等。近十几年来国外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和实验，取得了一些成功经验，有的已用于工程实践。我国在垃圾渗滤液的处理研究方面起步较晚、起点较低，有不少失败的教训，但也获得了一些宝贵的经验。由于渗滤液水质水量的复杂多变住，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采取有针对性的处理工艺。纵观国内外垃圾渗滤液处理的现状，目前渗滤液的处理方案主要有场外综合处理和场内单独处理两大类。主要处理工艺有生物处理法、物化法、土地法以及上述方法

3、的综合。1、垃圾填埋场渗滤液的主要来源（1）直接降水：降水包括降雪和降雨，它是渗滤液产生的主要来源。（2）地表径流：地表径流是指来自场地表面上坡方向的径流水，对渗滤液的产生量也有较大的影响。（3）地表灌溉：与地面的种植情况和土壤类型有关。（4）地下水：如果填埋场地的底部在地下水位以下，地下水就可能渗入填埋场内，渗滤液的数量和性质与地下水同垃圾的接触情况、接触时间及流动方向有关。（5）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。（6）覆盖材料中的水分：覆盖层物质的最大含水量可以用田间持水量（FC）来定义，即克服重力作用之后能在介质孔隙中保持的水量。（7）垃圾在降解过程

4、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。2、垃圾渗滤液的产生量垃圾渗滤水的产生量是受多种因素的影响，如降雨量、蒸发量、地面流失、地下水渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等。（1）降雨量和蒸发量是影响渗滤水产生的重要因素，这可以从当地的气象资料来获得。（2）填埋场表面的斜坡很重要，在平缓的斜坡上，水易于集结，因而大量渗滤，而在较陡的斜坡上，水容易流掉，从而减少了到达垃圾中的水量。（3）填埋最终覆土后，表面上长有植物，可以通过根系吸收水分，并通过叶面蒸发作用减少渗滤水发生量。（4）地下水的渗透，要根据场内渗滤水水位和场外地下水来定，对于防渗情况良好的填

5、埋场，可以不考虑渗滤水得渗出和外部地下水的渗入。渗滤水产生量波动较大，但对于同一地区填埋场，其单位面积的年平均产生量在一定范围内变化。3、垃圾渗滤液的水质特征 （1）色嗅呈淡茶色或暗褐色，色度在20004000之间，有较浓的腐化臭味。（2）PH值：填埋场初期PH值为67，呈弱酸性，随着时间的推移，PH值可提高到78，呈弱碱性。（3）BOD5:随着时间和微生物活动的增加，渗滤液中的BOD5也逐渐增加。一般填埋6个月至25年，达到最高峰值，此时BOD5多以溶解性为主，随后此指标开始下降，到615年填埋场安定化为止。（4）COD:随着填埋时间的推移，BOD5急速下降，而COD下降缓慢，因而COD略高

6、于BOD5。渗滤液的生物降解性可用BOD5/COD之比来反映，当BOD/COD=0.5时，渗滤液较易生物降解；当BOD/COD0.1时，渗滤液难于生物降解。最初，这一比值将在0.5或者更大一点的量级上；当介余0.4到0.6之间时，表明渗滤液中的有机物开始生物降解；对于成熟的填埋场，渗滤液的此项比值通常为0.050.2，其中常含有不被生物降解的腐殖酸和富里酸。（5）TOC：浓度一般为2652800mg/L。BOD5/TOC可反映渗滤液中有机碳氧化状态。填埋初期，BOD5/TOC值高；随着时间的推移，填埋场趋于稳定化，渗滤液中的有机碳以氧化态存在，则BOD5/TOC值降低。（6）溶解总固体：渗滤液

7、中溶解固体总量随填埋时间推移而变化。填埋初期渗滤液溶解固体总量高，同时具有相当高的钠、钙、氯化物、硫酸盐和铁。填埋624个月达到峰值，此后随时间的增长无机物浓度降低。（7）NH3-N：垃圾渗滤液氨氮浓度含量高，是由于含氮可生化有机组分的厌氧水解和发酵所致，因PH接近中性值，它主要以NH3-N形态存在于渗滤液中，很少以氨气形式释放，或以游离氨形式存在。（8）磷：渗滤液中磷含量很少，特别是溶解性磷酸盐浓度很低。渗滤液中溶解性磷酸盐的含量主要由变磷灰石的产量控制，因此渗滤液中的溶解性磷酸盐含量受到钙离子浓度或碱度水平的影响，导致生物处理中的缺磷问题。（9）重金属：一般渗滤液中重金属含量较其他污染物低

8、得多，但在工业垃圾和生活垃圾混合填埋时，重金属的溶出数量会明显增加。国内外垃圾渗滤液处理方式与方法的概况1、渗滤液的处理方式常用的垃圾渗滤液处理方式有以下四种：（1）将渗滤液输送至城市污水处理厂进行合并处理；（2）经预处理后输送至城市污水处理厂合并处理，即预处理-合并处理；（3）渗滤液回灌至填埋场的循环喷洒处理；（4）在填埋场建设污水处理厂进行单独处理。2、渗滤液的处理方法2.1 生物法处理渗滤液生物法是渗滤液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，不会出现化学污泥等造成二次污染，因而被世界各国广泛采用。具体的工艺形式有传统活性污泥法、稳定塘、生物转盘、厌氧固定膜生物反应器

9、等。 活性污泥法美国和德国几个垃圾填埋场采用活性污泥法处理渗滤液，其实际运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷，可以获得令人满意的处理效果。如美国宾州的Fall Township污水处理厂，通过该厂垃圾渗滤液处理的数据说明，只要适当提高活性污泥的质量浓度，使FM为0.030.31kgBOD5/（kgMLSSd）之间采用活性污泥法能够有效地处理垃圾渗滤液。 稳定塘国外早在80年代就有成功运用稳定塘技术处理渗滤液的生产性处理厂（Howard Robison，1992），英国在 1983年建成的 Bryn Postey填埋场渗滤液处理厂，运用曝气氧化塘技术处理渗滤液，CODcr去除率达

10、97。而在国内，上海市废弃物老港处置场，在三期工程改扩建时建成了以稳定塘和芦苇湿地地表漫流处理系统相结合的渗滤液处理系统。生物转盘生物转盘是所谓固定生长系统生物膜法中的一种，运用于常规的污水处理中可有效地解决活性污泥法的污泥膨胀，并且由于膜上生物量大，生物相丰富，既有表层的好氧微生物，又有内层的厌氧微生物，因而具有抗水量、水质冲击负荷的优点，同时生物膜上还能生长世代时间较长的硝化菌等。Pitea渗滤液处理厂即采用生物转盘处理垃圾渗滤液，该厂利用填埋场气体加热使进人生物转盘的渗滤液温度保持在20左右，取得了良好的处理效果。上面介绍的Pitea填埋场生物转盘是好氧生物反应器，英国Britannia

11、填埋场则是运用厌氧固定膜生物反应器处理垃圾渗滤液，也取得了良好的处理效果。厌氧氧化处理厌氧生物处理B前采用厌氧生物滤池，厌氧接触法，上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧消化等，实践证明厌氧处理时高质量浓度（BOD5）2000mgL）有机废水的处理是有效的，但单独采用厌氧生物处理渗滤液的情况很少见。北京市政设计院1988年进行了这方面的，得出的结论是建议采用厌氧一好氧法处理工艺。各种生物法比较生物法中，好氧工艺的活性污泥法和生物转盘的处理效果最好，停留时间较短（624 h）、运行经验丰富，但工程投资大。运行管理费用高；相对来说稳定塘工艺比较简单，投资省，管理方便，但停留时间长（1030 d）、占地面

12、积大且净化能力随季节变化较大。厌氧处理工艺近年来很快，特别适合于高浓度的有机废水，它的缺点是停留时间长，污染物的去除率相对较低，对温度的变化比较敏感，但通过研究表明厌氧系统产生的气体可以满足系统的能量需要，若将这部分能量加以合理利用，将能够保证厌氧工艺有稳定的处理效果，还能降低处理费用。因而对于高浓度有机物的垃圾渗滤液，采用厌氧和好氧I艺的组合处理，无论是对于提高处理效率，还是就降低运行费用都是有意义的。2.2 物化法物化法过去只用在处理填埋时间较长的单元中排出的渗滤液，而今随着渗滤液控制排放标准的日益严格，物化法也用来处理新鲜的渗滤液，且是渗滤液后处理工艺中最常用的之一。物化法包括絮凝沉淀、

13、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。由于物化法处理成本较高，不适于大量的渗滤液的处理。2.2.1絮凝沉淀絮凝沉淀工艺的不足之处是会产生大量的化学污泥；出水的pH值较低，含盐量高；氨氮的去除率较低等。所以絮凝沉淀工艺即使有可观的处理效率，在选用时还是要慎重考虑。2.2.2反渗透反渗透经常用于渗滤液的后处理中，因其能够去除中等分子量的溶解性有机物，国内早期利用醋酸纤维膜进行的试验表明，CODcr的去除率可以超过80，虽然在运行过程中有膜污染的问题，但反渗透工艺作为后处理工艺设在生物预处理后或物化法之后，负责去除低分子量的有机物、胶体和悬浮物，可以提高处理效率和膜的使用寿命。根据Ehrig在1989年

14、的研究，一级反渗透工艺可使CODcr、BOD5和有机卤代物（AOX）的去除率达到80qc，但是氨氮和氯离子的去除率要达到较高水平则至少需要二级反渗透工艺。在英国垃圾渗滤液处理厂使用Rochems专利圆盘管反渗透系统对初级渗滤液处理，这种处理技术是由南亨伯塞德郡稳特顿填埋场所设计和生产的 Rochems离析膜系统。Rochems离析膜系统能够去除重金属、SS、氨氮、有害难降解的有机物，处理后的水质满足严格的排放标准。2.2.3活性炭吸附活性炭吸附工艺适用于处理填埋时间长的或经过生物预处理后的渗滤液，它能去除中等分子量的有机物质。20世纪70年代在欧洲的实验室研究表明，CODcr的去除率为5060

15、，若用石灰石作预处理，去除率可高达80，而活性炭处理了140床后去除效率将明显下降7。在生产性试验中，由于渗滤液水质水量多变等原因，出现了去除效率下降和活性炭被大量污染的现象。活性炭吸附工艺的主要问题是高额的费用。尽管如此，首先进行生物预处理，再将该工艺与絮凝沉淀工艺相结合时、能保证出水较低水平的CODCr和AOX。2.2.4化学氧化化学氧化工艺可以彻底消除污染物，而不会产生絮凝沉淀工艺中形成的污染物被浓缩的化学污泥。该工艺常用于废水的消毒处理，而很少用于有机物的氧化，主要是由于投加药剂量很高而带来的问题。对于渗滤液中一些难控制的有机污染物，化学氧化工艺可以考虑使用。目前用化学氧化法处理渗滤液

16、的研究还处在实验室阶段，其主要的问题是处理费用太高，但对于垃圾填埋场封场后所）一生的小水量、低含量的难降解渗滤液处理还是有一定意义的。2.3 土地法用土地法处理渗滤液的主要形式是渗滤液回灌和土壤植物处理系统。在英国进行的渗滤液回灌生产性试验中发现，渗滤液回灌不仅因为蒸发的作用而可以减少渗滤液的水量，而且还能大幅度降低渗滤液中有机物的含量。土壤植物处理系统（SP系统）不仅利用土壤或陈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。该系统不光有减量的功能，还能够降低渗滤液的浓度，例如氮的浓度平均下降了 60，可以肯定随着植物的生长和根系的发展，处理效果还可能进一步地提高。崇

17、明县生活垃圾综合处理场一期工程选址于崇明岛东北部滩涂，北沿公路（东西向）以北，港沿公路（南北向）北端延伸段，堡镇港北水闸的南侧和东侧区域，现为堡镇垃圾堆场用地，行政区划属于港沿镇竖新垦区。选址北部区域南、西、北三侧已建有“八五”标准的围堤。填埋区使用年限不小于11年，生活垃圾年均日填埋量约300600t/d。崇明雨量充沛，雨量主要集中在59月，占年总雨量的62%。崇明县19812000年各月平均降水与蒸发量详见下表。二十年一遇24小时最大暴雨量为211.1 mm。根据二十年内月平均降水和蒸发量的最大差值，I=3.91mm/d。此时，渗滤液量Q=83 m3/d。崇明县19812000年各月平均降

18、水与蒸发量月份降水量（mm）蒸发量（mm）降水量与蒸发量之差（mm）1853.5830.423.12832.3829.62.731470.71358.711241305.71967.951542.42713.762522.62405.3117.372671.3306082972.43039.891816.72233.3101133.31837.311832.71345.812459.8987.2崇明县生活垃圾综合处理场一期工程渗滤液处理进出水设计水质 单位：mgL项目CODcrBOD5NH3-NSS进水设计水质1500050002000600变化范围4500200002000700080025

19、00200700出水设计水质1003015150设计依据：1、原施工图；2、设计委托书；3、渗滤液有效成份分析报告4、崇明县生活垃圾综合处理场一期工程可行性报告，上海环境卫生工程设计院，2005年1月；5、崇明县生活垃圾综合处理场一期工程环境影响报告书，上海市环境科学研究院，2005年1月；设计规范：1、地表水环境质量标准（GB3838-2002）；2、恶臭污染物排放标准（GB14554-93）3、给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）；4、城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准（建标2001101号）；5、城市生活垃圾卫生填埋技术规范6、生活垃圾填埋污染控制标准GB16

20、8891997；7、室外排水工程设计规范GB500142006；8、中华人民共和国水污染防治法；9、中华人民共和国水污染防治实施细则；10、建设项目环境保护设计规范；11、饮用水水源保护区污染防治管理规定；12、地下水质量标准（GB/T14848-93）,国家标准；参考文献：1沈耀良，王宝贞，杨铨大，城市垃圾填埋场渗滤液处理方案J.污染防治技术，2000，13（l）1720.2蒋彬，吴浩汀，徐亚明 浅谈城市垃圾填埋场渗滤液的处理技术J 江苏环境，2002，15（1）：3234.3张望军，王国生 城市垃圾填埋场渗滤液处理J 重庆环境，1995，17（2）：4447.4 沈耀良，王宝贞. 废水生物

21、处理新技术与.北京：环境出版社，1999. 90，3385张海伦 垃圾渗滤液的处理J能源研究与利用，2001，（1）：4445.6兰淑澄.活性炭水处理技术.北京:中国环境出版社，19917袁维芳，王国生，汤克敏 反渗透法处理城市垃圾填埋场渗滤液J水处理技术，1997，23（6）：333336.8王有乐，翟钧，谢刚 超声波吹脱技术处理高浓度氨氮废水实验研究J 重庆环境科学，2001，2（2）：5763.9王涛，楼上游 中国城市污水处理工艺现状比较与分析，西南给排水-2006年5期.10李国鼎 环境工程手册固体废物污染防治卷，北京，高等教育出版社，2003.11陈丹，李建国 国内外垃圾填埋渗滤液控

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24、 and Disposal of Wase, the Textbook(5-1)of the Seminar on Comprehensive Solid Waste May-July,200020Toshihiko OGAWA,Structure and Operation and Maintenance of Landfill Sites,the Textbook(5-4-1)of the seminar on Comperehensive Solid Waste Managenent,May-July,200021 Yasushi MATSUFUJI,Desing and Operati

25、on of Sanitary Landfill,the Textbook(5-4-3)of the Seminar on Comprehensive Solid Waste Management,May-July,200022赵由才等，“城市生活垃圾卫生填埋场技术与管理手册”，化学工业出版社，1999年9月23聂永丰，“三废处理工程技术手册（固体废物卷）”，化学工业版社，2000年2月24樋口 壮太郎著，李建国、吴星五译，“废弃物最终处置场的计划和建设”，同济大学出版社，2000年5月二、方案论证一、渗滤液处理方案论证垃圾渗滤液中污染物浓度很高，并且含有较高浓度的有毒有害物质。垃圾渗滤液水质随

26、垃圾成分、当地气候、水文、填埋时间及填埋工艺等因素的影响而有显著的变化，其中填埋场场龄是主要影响因素。渗滤液量的变化则主要取决于降水这一因素。鉴于渗滤液水质、水量变化的复杂性，渗滤液处理系统应为多种处理方法组合的具有抗冲击负荷能力强的工艺系统。就填埋场场龄为渗滤液水质主要影响因素而言，应选择相应的处理方法。填埋初期，垃圾渗滤液中含有高浓度的易于生物降解的挥发性有机酸，BOD/COD比值约0.6以上，宜采用生物处理工艺；随着场龄的增加，填埋层日趋稳定，渗滤液中的有机物浓度降低，难于生物降解的物质增加，生物可降解性降低，BOD/COD比值约0.3以下，渗滤液处理宜采用物化方法。主处理前需预处理时，

27、一般采用混凝沉淀等物理化学方法，主处理采用厌氧、好氧等生物处理方法，后处理可采用混凝沉淀、过滤、吸附等物理化学方法。从国内外渗滤液水质监测将资料分析，渗滤液中BOD5/COD=0.20.8。开始时填埋场的渗滤液生化性较好，但随着时间的推移，其生化性将逐渐降低。城市生活垃圾卫生填埋场渗滤液属于含氮量高、有机物浓度高的污水，其流量和负荷在不断变化。故此工程拟采用生物处理与物化处理相结合的方法，使其扬长避短，互相补充，相辅相成，将处理效果发挥到最大限度。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。国内许多垃圾填埋场针对渗滤液处理涌现出一些较为成熟、性价比较好的渗滤液处理技术和工艺，可达

28、到DB31/1991997规定的二级排放标准。经典的处理工艺包括：（1）“矿化垃圾处理+反渗透”模式；（2）“超滤膜生物反应器+反渗透”模式；（3）“两级反渗透”模式；经过比较，这几类处理模式的核心处理技术各不相同。“矿化垃圾处理+反渗透”模式处理技术主要利用生物处理和吸附的工艺及反渗透膜技术将渗滤液中的污染物质去除。“超滤膜生物反应器+反渗透”模式处理技术主要利用0.02um的超滤膜设备分离污泥和净水，利用超高浓度的微生物和较低的负荷进行生物脱氮，有效避免了C/N比过低带来的不利于微生物生长的环境，最后通过反渗透膜技术将出水处理到排放标准。“两级反渗透”技术主要利用膜分离技术处置渗滤液。 选

29、择最合适的渗滤液处理方案主要由其技术、经济、环境影响与占地等多项指标综合决定。“超滤膜生物反应器+反渗透”处理效果的稳定性较好，占地面积适中，但是运行操作要求较高，投资、运行费用较高。“两级反渗透”处理效果好，但是投资和运行费用很高，尤其是没有采用前处理设备，膜的使用寿命较短。“矿化垃圾处理+反渗透”是最近几年发展起来的新技术，该技术以废治废，充分体现了循环经济的理念，而且崇明填埋场老场区自1992年填埋以来，存在着大量的陈垃圾需要得到妥善的处理，采用该技术可以解决一部分陈垃圾的出路问题，增加填埋场的有效库容，采用该技术运行简单、运行费用低，而且由于污水处理系统规模较小，占地也不会太大。二、主

30、要处理工艺设计论证1、工艺流程渗滤液及生活污水由填埋单元污水泵打入调节池中，渗滤液在调节池中调蓄并厌氧降解后，出水均匀泵入一级矿化垃圾床，经矿化垃圾床的综合处理作用，出水重力自流进入一级集水池，一级集水池中污水由水泵提升后进入二级矿化垃圾床，出水重力自流进入二级集水池，二级集水池中污水由水泵提升后进入三级矿化垃圾床，出水重力自流进入三级集水池。三级集水池中的污水泵入单级反渗透系统，反渗透系统处理后的出水进入清水池，清水池出水直接外排长江或回用。反渗透系统的浓缩液进入浓缩池，浓液池中的水回灌进入填埋库区或进入调节池。2、矿化垃圾床 矿化垃圾床的工艺具有以下的特点：（1）抗冲击负荷性能优越，能够适应COD和NH3-N浓度大幅度的波动，在COD浓度最高超过22000 mgL，波动幅度超过10000 mgL，在NH3-N浓度最高超过2500mgL，波动幅度超过1500 mgL的条件下，只要合理控制水力负荷和进水间隔时间，人可以保持一个相对稳定的去除率。（2）不需要固液分离装置；（3）运行周期和使用寿命长；（4）以废治废，充分利用自然资源，具有较好的生态化意义。3、单级反渗透系统工艺 经过前处理后的出水先进入渗滤液储罐，在罐中进行pH调