固体废物处理与处置A课程设计-城市生活垃圾填埋场的渗滤液处理系统设计

课程设计课程名称固体废物处理与处置A课程设计题目名称__城市生活垃圾填埋场的渗滤液处理系统设计学生学院_____环境科学与工程学院___TOC\o\h\z\u一、城市生活垃圾产生量与特性分析 61.1设计背景 61.2垃圾处理工艺方案的确定 61.3生活垃圾的产生量预测 71.4生活垃圾分选系统的初步设计 81.5实际填埋量的预测 8二、城市生活垃圾填埋场的场址选择和总体设计 92.1填埋场选址 92.2填埋场总平面布置 92.3主要构（建）筑物设计 102.4道路设计 102.5给排水设计 10三、填埋工艺 113.1填埋库容 113.2填埋工艺 123.2.1工艺流程 123.2.2填埋方法 123.2.3填埋作业 133.2.4填埋覆盖材料 133.2.5分区垃圾坝 13四、库区防渗和渗滤液收集系统 144.1概述 144.2库区防渗工程及防渗方案 144.2.1防渗方案的确定 144.2.2防渗系统材料 154.2.3防渗层设计 164.3库区雨水导排 174.4渗滤液收集导排 184.5渗滤液产生量预测 184.6调节池 184.6.1调节池容积 184.6.2调节池结构 184.7渗滤液处理 194.7.1渗滤液处理方案 194.7.2工艺比较 204.7.3．工艺选择 244.7.4．填埋场垃圾渗滤液处理系统工艺设计 254.7.5．浓缩液处理方案 32五、填埋场气体收集及处理 345.1填埋气收集系统设计 345.2填埋气的利用 34六、环境保护、安全卫生及节能 346.1环境保护 356.1.1国家法规 356.1.2设计依据 356.1.3环境保护 356.2水土保持和绿化 366.2.1水土流失的影响因素 366.2.2水土流失的防治措施 366.2.3场区环境绿化 366.3安全卫生与劳动保护 366.3.1设计依据 366.3.2防范措施 366.4消防 376.4.1设计依据 376.4.2防范措施 376.5节能 37一、城市生活垃圾产生量与特性分析1.1设计背景根据中国环境科学研究院对我国五百多个城市生活垃圾产生量的统计分析，目前我国中小城市人均垃圾产生量一般在0.9～1.2kg/人.d左右，垃圾密度一般为0.4～0.6t/m3。现城区垃圾产生量平均为约200t／d，人均垃圾产率为1.000kg／人．d。城市生活垃圾产生量主要与城市性质、城市居民生活水平、消费习惯、城市气候特征、城市燃气使用率等因素密切相关。根据某城市总体规划，该城市将在未来的十几年内加快城市化进程。考虑到其社会发展情况及今后垃圾分类收集的逐步实施，并参照国内外城市垃圾产率的变化规律，设计该城市的垃圾产率将随着经济的发展和城市化进程的加快，在一定范围内呈现上升趋势。经过一段时间的发展，随着人民生活水平的逐步提高，其垃圾产率将逐渐呈现下降趋势。设计预计该城市的人均垃圾产率将由2016年的1.000kg／人．d上升到2018年的1.030kg／人·d，之后再下降到2027年的0.962kg／人·d。该城市现状城市用地20km2，2016年人口202468人。根据城市总体规划（远期2030年）城市规划用地35km2，总人口235935人。本工程按2030年总人口235935人设计，服务面积35km2。1.2垃圾处理工艺方案的确定为了防止垃圾污染，人们研究开发了填埋、堆肥、焚烧、热解、综合利用等技术，但目前技术成熟、使用较多的方法是前三种。卫生填埋具有技术简单、处理量大、风险小、建设费用、运行成本相对较低的优点，但卫生填埋对场址条件要求较高，所需的覆盖土量较大。如果能够找到合适场址并解决覆盖土的来源问题，在目前的经济、技术条件下，卫生填埋法是最适用的方法。焚烧法减量化的效果最好，无害化程度高，且产生的热量可作能源回收利用，资源化效果好。该法占地少，处理能力可以调节，处理周期短，但建设投资大，处理成本高，处理效果受垃圾成分和热值的影响。堆肥法无害化、资源化效果较好，出售肥料产品，有一定的经济效益。但该法需一定的技术和设备，建设投资和处理成本较高，堆肥产品的产量、质量和价格受垃圾成分的影响。产品的销路是采用堆肥法的决定性因素。同时，在当前生活垃圾未采用分类收集的情况下，不宜采用堆肥工艺。本工程采用卫生填埋方式处理垃圾。1.3生活垃圾的产生量预测近年来该市人口自然增长呈现平缓、稳定的状态。根据城市人口发展实际，近期城市人口将保持服务人口2000人的增长速度。据统计，到2030年底，该市人口已增加到235935人。近年来，该市垃圾产量近期总的发展趋势比较平稳，而随着城区的建设发展、城区人口的迅速增长和居民的消费观念逐步改变，人均垃圾日产量将下降，该市生活垃圾产量未来预测如下表1-1。该市2016-2030年城市人口及垃圾产量序号年份人口人均垃圾产生量垃圾日产生量垃圾年产生量（人）（千克/人.日）（吨/日）（吨/年）120162079351.020875920220172099351.021076650320182119351.0321879570420192139351.0322080300520202159351.0322281030620212179351.0322481760720222199351.0322782855820232219351.0322983585920242239351.03231843151020252259351.03233850451120262279351.03235857751220272299350.962221806651320282319350.962223813951420292339350.962225821251520302359350.96222782855合计33551223845平均22481590根据以上表格预测，若按照生活垃圾处理率100%考虑，在15年内，该市需要处理的城市生活垃圾总量约为122.38万吨，平均日处理垃圾224吨。因此确定垃圾处理厂的设计规模为230吨/日，按垃圾密度为0.6t/m3。计算，得出垃圾填埋场的总容积204万m3，扣除覆盖土层及排液导气设施的容积，实际有效容积193万m3，设计使用年限15年。1.4生活垃圾分选系统的初步设计影响城市生活垃圾组成和特性的变化因素很多，例如人口结构、人民生活水平、居民生活习惯、燃料结构、气候条件、地理环境等等。根据该城市环卫现状图，与及环卫部门提供的资料及对该城市生活垃圾成份的调查分析，其垃圾成份有如下特点：该城市属于中等发展水平的工业城市，垃圾成分以厨余、果皮、树木、粪便为主；玻璃、塑料、金属、织物、废电池等可回收物质的比例相对较大；城市周围部分居民烧柴或煤，垃圾中煤灰比例相对不高。。表1-2该市生活垃圾物理组成成份表湿重（%）有机物（％）无机物（％）可回收废物类（％）植物性动物性其他合计煤渣类灰土砖瓦类其他合计废纸织物塑料类玻璃金属类其他合计2015540204312352.552.52.557.525按以上垃圾成份特点，经以其他同类城市的垃圾成份进行类比分析，设计该城市生活垃圾成分为：玻璃、塑料、金属、织物、废电池等废品占25％，煤渣土砂石等无机物为35％，厨余物等有机物为40％左右。本设计暂以上述资料为基础进行技术分析。根据该市中等经济发展的实际情况，城市生活垃圾处理采用焚烧工艺不现实；采用堆肥处理目前的垃圾有机组分达不到堆肥要求，若采用堆肥处理，应进行垃圾的分区分类收集，目前县城尚未开展这方面的工作；采用卫生填埋处理从投资和处理工艺上均比较符合该市的实际情况，也符合我国各级城市的实际情况。综合考虑，该市垃圾处理采用卫生填埋处理工艺。采用人工防渗技术对填埋库区进行防渗处理，对渗滤液进行处理，对填埋气体（LFG）集中燃烧处理；填埋过程中通过及时覆土、洒水消毒等措施使填埋场对周边环境的影响降到最小。1.5实际填埋量的预测由以上各方法的技术经济比较可知，焚烧法和堆肥法对垃圾成份要求较高，其中焚烧法运行费用和处理成本高，当生活垃圾中可燃物的发热量达到5000kJ/kg以上，才具有燃烧回收热能的价值。而堆肥法生产的有机肥料肥效低，如果不能销售，易形成二次污染。卫生填埋法处理垃圾销量大，单位运行费用和处理成本相对较低，处理彻底，易于实施，得到世界上多数国家和地区的普遍采用。根据该市生活垃圾中有机物成份含量相对较低，且工程的实施既要有较好的环境和社会效益又要有较好的经济效益，同时兼顾该市的自然地理、地质等条件特点，在当前该市生活垃圾组分以无机类为主、垃圾处理还十分落后的状态下，卫生填埋法还是投资紧张及用地许可条件下最经济的处理方式。所以选取卫生填埋法作为本工程的处理方法。由于卫生填埋处理单位投资和运行费用较低，因此，在目前及以后相当一段时间内仍是最主要的垃圾处理方式。但是，随着城市的发展适宜的填埋场地将越来越少；环境标准的不断提高，也会逐步加大填埋场的单位投资和运行费用。因此，充分利用垃圾中一些可以利用的成份，减少有机垃圾填埋量以减少填埋场产生的污染，延长填埋场的使用年限，是实现可持续发展的有效途径。根据该市目前实际情况，该市生活垃圾处理技术方案采取卫生填埋处理工艺，处理规模为230吨/日。二、城市生活垃圾填埋场的场址选择和总体设计2.1填埋场选址本填埋场选址初步拟定在阳江市阳春县内。阳春全景阳春市位于广东省西南部，地处云雾山脉，天露山脉的中段与河尾山的八甲大山之间，漠阳江中上游。地理坐标为东经111°16’27"至112°09’22"，北纬21°50’36"至22°41’01"。

全市总面积4054.7平方公里。南北长104公里，东西宽91公里。地形以山地丘陵为主，漠阳江北南纵贯全市，为狭长的河谷盆地和小平原。辖16个镇共309个村委会、28个居委会。市府所在地春城。

东连恩平市，东南与阳江市相接，东南与电白县相邻，西接信宜、高州市，西北与罗定市相连，北与云浮市、新兴县接壤，是连江门、茂名市，肇庆及五市、三县的纽带，战略地位十分重要。与珠江三角洲、香港、澳门相邻，距阳江港口60公里。

陆路，从市区至江门市236公里(公路里程，下同)至广州市266公里，至深圳市429公里，至湛江市246公里；

水路，从市区沿漠阳江南下经阳江市至北津港口入南海，航程85公里。

地形以山地丘陵为主，漠阳江北南纵贯全市，为狭长的河谷盆地和小平原。

阳春，意取漠水之阳，四季如春。是中国大陆最南端的喀斯特地貌地带，位于广东省西南部，漠阳江中上游。全市总面积4054.7平方公里，是广东省面积第二大的县（市），总人口105.3万。

阳春是珠三角与粤西的交通中枢，交通方便。贯穿境内105公里的三茂铁路通达汕头、深圳、广西、云南、重庆；已开通的罗阳铁路、阳阳铁路、省道S113线一级公路和沿海高速公路、开阳高速公路、阳茂高速公路及相邻的325国道构成了纵横交错的交通网络，从阳春到广州、珠海2个小时，到深圳、香港3个小时，阳春已融入珠三角经济发展2小时经济圈。

阳春资源丰富。全市森林覆盖率59.2%，有650多种野生植物、100多种野生动物，其中有茶木鹃、猪血木等多种国家一级保护动植物。有近40种矿产，300多万千瓦水力发电蕴藏量，现已开发超过18万千瓦。

2.2填埋场总平面布置本着满足垃圾处理工艺的要求、结合地形及道路交通条件等原则进行了总平面布置。本填埋场主要分为管理生活区、填埋生产区两个部分。填埋生产区主要包括：填埋库区、渗滤液调节池、环境监测系统及相关辅助设施。管理区主要包括：综合楼（含办公、值班、生活及化验功能）、门卫及地磅房。设计时利用地形将场地东南侧沙坑作为填埋库区。管理区、调节池及洗车场布置在场地西北侧的平缓地带，处于场地常年主导风向的上风向。垃圾运输车从南侧进场，经地磅房称量后，沿场内道路进入库区。生活垃圾卸料完成后，垃圾运输车沿场内道路，经洗车场清洗后出场。2.3主要构（建）筑物设计1、综合楼综合楼位于填埋场进场道路入口处的管理区内，它是一幢集生产管理、行政办公、会议室、接待室、食堂、浴室、职工宿舍和卫生间为一体的综合性建筑。两层砖混结构，结构尺寸L×B×H＝25×12×10m，总建筑面积900m2。2、地磅房地磅房位于管理区南侧进入填埋库区道路入口处，地磅房内安装30t地磅（电子汽车衡）一套，用于称量并记录进入填埋库区的原生垃圾的数量。单层框架结构，地磅房结构尺寸为L×B×H＝5×4×3.3m，建筑面积20.00m2。2.4道路设计1、进场道路填埋区进场道路在填埋区东侧南北长约157米，路面宽10米。路面采用水泥混凝土路面，即减少了道路维护费用，又利于场地环境卫生的保护。主要是进出场的垃圾运输车。2、场区道路在填埋区东、南、北三侧设填埋区道路,以便于场区车辆运行。长度约1375米，路面宽6米，为混凝土路面。3、马道在垃圾填埋过程中，通过马道将垃圾运送至填埋坑内，属临时性道路。马道纵坡不大于5%，路面采用黄土压实路面，路面宽6米。随垃圾填埋作业面的上升，马道下部逐渐被填埋。2.5给排水设计水源：采用自备井供水，水质应符合国家有关饮用水水质标准。1、用水量计算给水设计包括：运营、生活给水、消防给水。（1）水源的确定为了保证水源安全、可靠，首选城镇市政供水作为水源，其次考虑（打井）自备水源。（2）给水系统①生活用水量全场职工按22人计，每人最高日用水量95升。其中：生活用水量35升/日·人，时变化系数2.5。淋浴用水量60升/人·日，时变化数1.5。浇洒道路用水1.50升/㎡·次，每日两次。绿化用水2.0升/㎡·次，每日一次。冲洗车辆平均用水250升/辆·日。垃圾填埋区洒水除尘2升/㎡·次，每日两次。②消防用水量根据《建筑设计防火规范》表8.5.2室内消火栓用水量10升/秒。根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》，填埋区生产的火灾危险性分类为戊类，确定火灾延续时间跨度为3小时。根据《建筑设计防火规范》第8.2.2-2和第8.2.4条的规定，室外消火栓总用水量25升/秒，确定火灾延续时间为3小时。因此，整个场区的消防用水量为35升/秒，火灾延续时间为3小时。③总用水量根据以上数据，用水量：生活水用量：生活水水量最大日为5.43m3，最大小时为0.23m3。运营及其他水量最大日为58m3，每天用水总量为56.4m3，年用水量总计为2.06万m3。④运营、生活用水的水质及水压饮用水应满足国家饮用水的卫生标准，一般无其它特殊要求，供水压力不小于0.4MPa。消防时，水压不小于0.42MPa。⑤给水系统全场给水为一个系统，即运营、生活给水采用独立的高位水箱给水，消防给水系统。按《建筑设计防火规范》的要求：在场区合适位置设置一座300m3的消防水池，由深井补水，深井内设置井用潜水泵一台，Q=20m3/h，H=35m，N=5.5KW。同时建生活、消防泵房一座。泵房内设置生产、生活加压泵、消防加压泵。场区管网布置成环状，每间隔100-120m，设一处地上式消火栓（并配备20米水龙带，φ19mm水枪），室外环网管径DN150，管网与泵房双管联接。泵房内设置消防泵两台，Q=126m3/h，H=50m，N=37KW，一用一备；变流稳压生活供水泵两台，Q=0~18m3/h，H=20m，N=2.2KW,一用一备。根据《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）综合办公楼的室外消防采用室外地上消火栓，消防用水量25升/秒，消防延续时间取3小时。同时综合办公楼设置室内消火栓，消防用水量10升/秒，同时设置泡沫灭火器，配电房防火等级较高的场所设置干粉灭火器。填埋场区由于填埋气体（主要为CH4）的散发可能引发火灾，因此应注意填埋场上空CH4气体的浓度监测。同时场区应严禁明火作业，为防止万一发生火灾，周边应形成隔离带。垃圾填埋场最主要的安全问题是防火防爆。场区采用低压消防系统，沿场内道路内侧设置地上式消火栓，间距不大于120米，消防用水量5升/秒，消防延续时间为3小时。填埋作业区严禁吸烟或有烟火。为杜绝爆炸与火灾事故的发生，保护工作人员的生命安全，还应执行下列措施。（1）填埋场作业区禁止吸烟，禁止在场区内实施电、气焊及其它有明火的行为。（2）禁止库区拾荒人员沿库区搭建工棚及进行炊事活动。（3）严格执行大气监测2）排水设计（1）雨水系统场区的屋面及地面、道路雨水采用地面组织排水。（2）污水系统①生活污水本场区生活污水主要分为两部分，一部分为办公楼的生活污水，经化粪池通过污水管网收集后，排至调节池中，一部分为洗车污水。污水管材采用钢筋混凝土管，承插橡胶圈接口。槽底若遇尖硬岩石，须剔除尖石，超挖部分用细砂或碎石屑找平。产废水，直接排入调节池。②垃圾渗滤液垃圾渗滤液经场内污水处理系统处理达到一级A级标准后，浇灌绿地、垃圾喷淋或排入城市污水管网。三、填埋工艺3.1填埋库容本工程服务年限为15年，经场地处理后，填埋库区可形成193万m3的有效容积，可以满足填埋需求。3.2填埋工艺3.2.1工艺流程垃圾填埋是最终处置固体废弃物的一种方法，本工程采用国内较成熟的卫生填理工艺，其如图3-1。至渗滤液处理单元至渗滤液处理单元雨水压实中间覆盖雨水压实中间覆盖摊铺覆表层土还耕利用分流导出排空或焚烧填埋场作业渗滤液沼气收集收集调节池灭蝇除害环境监测运至填埋区图图3-1卫生填埋工艺流程图3.2.2填埋方法垃圾填埋采取单元分层、循环填埋的方式进行。操作程序为：垃圾进场→过磅后运至填埋单元→卸车→推平、铺匀→压实→覆土、压实，如此循环。垃圾进场后按划分好的单元卸下，用推土机摊平摊铺均匀，厚度为0.6m后，用垃圾压实机反复压实，使其密度不小于0.85t/m3,然后按此程序填埋第二、第三层……，至垃圾厚度达到2～3m后（指压实后的厚度），立即用0.2～0.3m厚的土覆盖，并予以压实。压实的垃圾要保持一定的坡度以利于排水，坡度不小于2%，然后向下一部分推进，直到场底全部覆盖垃圾后，再上升一层填埋，逐渐达到填埋高度。为了尽量减少渗沥液产生量，在进行收坡填埋作业时随时进行边坡最终覆盖及绿化，以防止雨水大量渗入垃圾堆体中。在整个填埋过程中必须随时进行场区道路的清扫及场区的洒水、洒药、灭蝇及污水处理工作，使填埋作业正常运行，同时填埋场的各项指标应达到卫生填埋的要求。填埋区划分根据地形特点，将填埋作业区划分为2个区域，而填埋单元的面积按当天填埋当天覆盖，厚度为1m进行设计，每个大区域内按20m×12m（或根据地形条件以250m2为单位）划分填埋单元，从最低点分层填埋。场地平整及基底处理利用填埋场的自然地势，按照设计进行开挖和基底平整，场底作为防渗层与导流层的基础必须加以平整处理，方法如下：（1）将不规则的地势的土方清理平整。（2）按填埋作业区域划分范围以横坡2%，纵坡2%修整基础。基础压实密度要大于93%。（3）区域挖导流干沟，基础压实密度要大于93%。（4）将基底、导流沟夯实平整，要求压实密度大于93%。（5）边坡也要清理平整，坡度不得大于1：2，压实密度大于90%以防滑坡。3.2.3填埋作业自卸汽车进入场内倾倒垃圾或土料，或由装载机及推土机辅助运于作业格整平碾压。在垃圾坝附近，垃圾填至坝顶后，应在坝顶之上每升高8～10m建一宽3m的平台，两平台间应有1:3的斜坡过渡，平台考虑一定的排水坡度，平台表面覆土。为确保雨季作业安全，采用不同季节在不同高程填埋作业的方式：晴天时，垃圾自卸车通过场内临时道路直接进入库区高程较低的填埋作业面，运至当日指定的作业格卸车，然后推土机推平，压实机压实。雨天时，垃圾自卸车通过场内临时道路进入高程较高的填埋作业面，把垃圾运至作业格后再由推土机推至作业格，用压实机压实。填埋场设备表序号项目名称单位数量1自动搅匀潜污泵YJWQ65-25-30-1400Q=25m3/h,H=25m,N=4kw台22渗滤液调节池移动式潜污泵Q=5m3/h,H=25m,N=4kw台23库区内截水沟雨水泵Q=25m3/h,H=15m,N=3kw台14库区内移动式潜污泵Q=10m3/h,H=24m,N=1.5kw台25全电子汽车衡SCS-30T辆16垃圾压实机LLC226型辆17推土机TH5200C辆18履带式挖掘机WY160辆19工具车辆210装载机ZL50辆111自卸汽车15T辆512洒水洒药车EQ140辆113污水罐车辆214台式钻床Z512B台115砂轮机M3220台116交流焊机GS-III台117气泵0.6m3/min,7kg/m2台118手动葫芦1t台13.2.4填埋覆盖材料本工程填埋过程中所需要覆盖土包括单元覆盖土以及中间层覆盖土。覆盖土源需内调黄土覆盖。3.2.5分区垃圾坝垃圾坝的作用在于：拦挡垃圾和渗滤液，形成有效的库容，延长服务年限，便于卫生填埋操作。它是卫生填埋场必需的构筑物。一般垃圾坝高应考虑两个因素，一是保证垃圾堆坡脚稳定和免遭雨水冲刷；另外一个是要形成一定的填埋库容，并可调节渗滤液的流出量。为了使本填埋场获得较大的填埋量，结合填埋场场址地形实际情况，分区坝的坝顶高程确定为57.00m。采用防渗措施进行处理。土坝断面尺寸：顶宽4.00米，最大坝高11.00米（轴线处地面下为4米），上下游坡度均为1∶2；坝体工程设计原则：遵守国家现行的各种规范，在满足库区填埋工艺和卫生填埋场总平面合理布置下力求做到技术先进，安全系数高，经济合理；其次也应该尽可能结合当地的实际情况，结合地方的标准，规范和习惯做法，最后应该结合场址附近的实际情况，在兼顾安全性的前提下，选择合适的筑坝原料，以求经济性。坝型的确定：在可行性研究报告中已对土坝和其他坝型进行过经济比较确定为土坝。四、库区防渗和渗滤液收集系统4.1概述垃圾填埋场的渗滤液源于垃圾组份中有机废弃物的分解以及地表排水、雨水、地下水的侵入。因此，做好填埋场的排洪和防渗工作，是减少渗滤液产生量的重要工程措施。垃圾渗滤液属于高浓度污水的范畴，其有机污染物含量高、色深，带有严重臭味，若不妥善处理，势必对周围环境和水体带来污染，影响人们身心健康。根据国内外有关资料介绍，渗滤液的浓度变化较大。我国渗滤液的COD值在3000~50000mg/L，BOD5在2000~30000mg/L，NH3-N在800~1000mg/L左右。国内COD一般范围值在4000~10000mg/L、BOD5在500~5000mg/L、NH3-N在200~800mg/L。由此可见，尽量减少渗滤液的排出量，并对它进行必要的处理，使其满足环境排放标准要求是非常必要的。4.2库区防渗工程及防渗方案填埋场的渗滤液主要来源于降雨、地表径流、地表灌溉、地下水（当填埋场的底部在地下水位以下时），垃圾吸附携带的水分、覆盖材料中的水分、垃圾中的有机物分解生成水分等。填埋场中填埋的垃圾必须与场外环境隔离开，不让填埋场内垃圾渗滤液自由向场外渗透，也要防止场外的水分进入填埋场而增大垃圾渗滤液量。为此，应通过利用自然屏障或采取工程措施，将联系垃圾与场外环境的渗漏通道截断。设计合理的防渗系统是填埋场设计中十分重要的环节。4.2.1防渗方案的确定填埋场的防渗方式可分为天然防渗、人工防渗以及复合防渗三种。(1)天然防渗：要求在填埋场底部和周边有至少厚度达到2m以上的连续均匀分布的高粘性土壤的压实土层，其渗透系数应不大于10-7cm/s，但这种条件的场地实际是极难找到的。本填埋场不能满足天然防渗要求。(2)人工防渗：当填埋场地基不能满足低渗透性要求时，一般应采取人工防渗的方法。人工防渗的技术手段主要有以下几种：a如果在填埋场附近有足够数量的低渗透性粘土，可以采用人工回填夯实粘土形成防渗层，但一般情况下，粘土防渗层不能完全制止渗滤液的渗漏，而且这种方法需要大量粘土，工程造价较高。对于本工程，由于场区有相当面积的较陡斜坡，要在其上回填粘土夯实并达到防渗标准，施工难度大，甚至难以施工，故本工程不采用这种防渗方法。b在库底铺设钠基膨润土防渗。钠基膨润土的渗透系数可达10-9cm/s，具有极强的防水性，且能自动膨胀弥合填补缝隙，防渗效果理想，随时间的推移，膨润土还会吸收周围的细小颗粒特别是重金属，吸收后抗渗性能还会增加，膨润土这种优良特性已被广泛地应用于国内、外各垃圾卫生填埋场的防渗结构中。但因为材料用量大，施工难度大，运输储存要求很高，不能与水接触，而使其推广受到一定限制。c利用填埋场的周边基础下方存在的不透水或弱透水层，在其中建设垂直密封墙，即采用帷幕灌浆直达场底连续不透水层的方法防渗。但此法由于填埋场的地下水被防渗帷幕阻拦，不能按原来的渗流路线排泄，一旦地下水位升高到场底标高以上，地下水将和垃圾渗滤液混合，提高坝前水位，增加渗滤液调节池负荷，而且帷幕灌浆后渗透系数很难达到K≤10-7cm/s，防渗可靠性不能保证，本工程亦不采用这种防渗方式。d高密度聚乙烯(HDPE)土工膜防渗是目前广泛采用的防渗方法。HDPE膜具有以下特点：防渗性好，渗透系数K<10-12cm/s；化学稳定性好；机械强度较高；便于施工，已经开发了一系列配套的施工焊接方法，技术比较成熟；性能价格比较合理；气候适应性强。其使用寿命可达50年左右。(3)复合防渗：为了使填埋场的建设既符合标准又经济，填埋场可根据场址条件采取天然防渗和人工防渗相结合的方式。以下几种情况下可考虑采用复合防渗。当填埋场的底部粘土满足防渗要求，而侧向基础达不到要求时，垂直方向采取天然防渗，水平方向采取人工防渗。当填埋场的底部粘土都能满足要求时，为了进一步保证衬层的安全性，采取以人工衬层为主、天然衬层为辅的双层防渗系统。当填埋场的底部和侧向粘土部分能满足防渗要求，而部分粘土不能满足防渗要求时，可以按区域采取天然和人工相结合的复合防渗系统。综上所述，防渗方案的选择与场区工程地质和水文地质条件密切相关。经对场区的初步踏勘，库底具备天然防渗能力的可能性很小，不能采取天然防渗方式和复合防渗方式。经过分析比较，本工程采用“高密度聚乙烯膜(HDPE)”单层人工防渗。4.2.2防渗系统材料水平防渗的衬层系统通常包括防渗层、排水层（包括渗沥液收集系统）、保护层。防渗层的功能是通过铺设渗透性低的材料来防止渗沥液迁移到填埋区外部去，同时也可以防止外部的地下水进入填埋区内部。防渗材料主要有天然粘土矿物和人工合成材料以及天然与有机复合材料。保护层的功能是防止防渗层受到外界影响而被破坏，如石料或垃圾对其上表面的刺穿，应力集中造成膜破损，粘土等矿物质受侵蚀等。排水层的作用是及时将被阻隔的渗沥液排出，减轻对防渗层的压力，减少渗沥液的外渗可能性。过滤层的作用是保护排水层，防止垃圾在排水层中积聚，造成排水系统堵塞，使排水系统效率降低或失效。1.防渗层材料现在，国内新建卫生填埋场常用的防渗材料是粘土和人工合成材料两种。考虑到以下两方面因素，本工程采用人工合成材料作为防渗层材料：=1\*GB3①采用粘土作为防渗层材料对粘土自身的物理化学性质以及施工操作有较高要求。若采用粘土作为防渗层材料，本填埋场需外购大量粘土，且无法保证粘土自身性质、压实度以及厚度（不小于2m）均能满足要求；=2\*GB3②采用粘土作为防渗层材料对场地的水文地质条件要求较高，必须保证填埋场区以下的基岩岩体完整，无断裂带和裂隙存在，即不存在渗滤液渗漏的快速通道。而本工程场地基岩无法形成独立完整的单元，不能满足要求；根据不同人工合成材料的性能，结合国内外填埋场使用人工合成防渗材料的经验教训，在广泛收集资料和调查的基础上，考虑材料对生活垃圾填埋场渗滤液的适应性和化学稳定性，设计选用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜为本填埋场防渗层的主要防渗材料。（1）HDPE膜厚度一般情况下，从防渗性能考虑，生活垃圾卫生填埋场采用HDPE膜防渗的概念是：1.5mm厚为经济实用值，2.0mm厚为较好值，目前在国内大多数填埋场采用的是2mm厚的HDPE膜。本填埋场填埋深度不大，平整后的库底及边坡坡度足以将渗滤液很快导向下游，HDPE防渗膜承受的水头静压相对较低，同时考虑到经济实用的要求，本方案选择1.5mm厚的HDPE膜作为整个填埋库区的防渗膜。（2）HDPE膜幅宽根据美国联邦环保局的调查，渗漏现象的发生，10%是由于材料的性质以及被尖物刺穿、顶破作用，90%是由于土工膜焊接处的渗漏，而土工膜焊接量的多少与材料的幅宽密切相关，以5m和6.8m宽的不同材料对比，前者需要X/5-1个焊缝，后者需要X/6.8-1个焊缝，前者的焊缝数量至少要比后者多36%，意味着渗漏可能性要高36%，因此，宜选用宽幅的HDPE膜。结合上述分析，并根据国内多数填埋场的使用情况，本工程选用幅宽不低于6.5m的HDPE膜。（3）HDPE膜摩擦性能防渗系统中，HDPE膜是防渗关键所在，由于场地基础沉降等因素影响，可能造成HDPE膜的滑动，导致整个防渗系统被破坏，因此，从安全性的角本设计2.膜上保护层作为HDPE土工膜上保护层的针刺土工织物，应采用厚、重型，根据德国和奥地利的填埋场设计经验，作为HDPE膜上保护层的土工布，随着填埋高度的增加，其厚度应相应增加，否则会因被刺穿而失去对HDPE膜的保护作用。本工程垃圾填埋体的最大设计深度为20m，土工布型号根据目前国外发达国家填埋场设计普遍采用的“安全系数函数计算”方法对膜上土工布保护层的规格进行精确的计算，合理确定土工布的克重指标。本报告选择600g/m2的无纺土工布作为HDPE土工膜的膜上保护层。3.膜下防渗保护层目前，国内外卫生填埋场通常采用粘土来作为HDPE防渗膜的膜下保护层。采用压实粘土作为膜下保护层时，具有投资省，当和HDPE膜复合防渗时能充分发挥各自的优点，在HDPE膜破损时，仍能有效的阻止渗漏，国内外大部分卫生填埋场采用压实粘土来作为膜下保护层。考虑到本场地附近有丰富的粘土资源，同时，场地边坡较缓。综合价格及场地实际情况等因素，本工程采用压实土壤作为膜下的保护层。4.排水层材料由于渗滤液和地下水导排需要，填埋场往往要设置渗滤液和地下水导流层。常用的效果较好的导流材料主要有卵（砾）石（粒径d20~50mm，厚度一般采用30cm）卵（砾）石导流层具有导流效果好、耐久性长、不易被堵塞、成本较低等优点，不足之处是厚度要求较大，占用了填埋场库容。对于渗滤液排水层而言，由于填埋场底部排水坡度相对较缓，要求导流层不易阻塞、可长期使用，结合国内卫生填埋场对两种材料的使用情况，综合库容需要、投资因素，本设计在填埋场底部采用粒径为20～50mm的卵石作为渗滤液导流层材料。同时，考虑到填埋场边坡坡度足以将防渗层上的渗滤液很快坡向下游。因此，边坡不再另设渗滤液导流层。为了避免地下水反向挤压防渗膜，造成防渗膜破坏，本填埋场设置地下水导排系统确保填埋场防渗系统的安全。地下水排水层采用与渗滤液导流层相同的材料。4.2.3防渗层设计场底防渗系统：采用1.5mmHDPE光面防渗膜作为防渗层，其下是压实土壤保护层和地下水导流层，其上是无纺土工布保护层和渗滤液导流层，防渗层结构如下图所示。图4-1场底防渗系统图边坡防渗系统：采用1.5mmHDPE光面防渗膜作为防渗层，其下是压实土壤保护层，其上是无纺土工布保护层和袋装土，边坡上防渗层的固定方式采用锚固沟锚固的方法。防渗层结构如下图所示。图4-2边坡防渗系统图4.3库区雨水导排设计采用终场截洪沟将场外以及库区内收集的大部分雨水排出场外。终场截洪沟环库区设置，将截流的库区外地表径流导排至填埋库区下游，避免库区外的地表径流进入库区内，其设计频率为20年1遇，并以50年1遇防洪标准进行校核。截洪沟为浆砌块石结构，宽1米，护砌高度1米，沟底纵坡不低于1％。4.4渗滤液收集导排本填埋场在库底设置一条导排主盲沟，主盲沟沟长约460m，梯形断面，断面面积约0.9m2，中心设DN250的HDPE穿孔管；同时考虑到库底局部部位较宽，为保证渗滤液及时被导排出库区，设计在库底设置渗滤液导排支盲沟，支盲沟沟长约200m，矩形断面，断面面积约0.4m2；导排管底部铺设10cm厚的粗砂，然后将周围填充粒径20～50mm的卵石，卵石层上及管底铺600g/m2的无纺针刺土工布，以防止穿孔管堵塞。穿坝渗滤液导排管（无孔管）以3％坡度进入渗滤液调节池。4.5渗滤液产生量预测垃圾填埋场渗滤液的来源是大气降水、地表径流、地下水、垃圾及覆盖材料中的水份以及垃圾中有机物降解所产生的水份。根据本工程填埋场设计情况，我们认为地表径流、地下水可以排除，由于垃圾及覆盖材料中的水份有限，按一般经验可以忽略不计，因此只与大气降水有关。目前渗滤液产生量一般用经验公式计算：由于理论计算公式中诸多因素的确定较为困难，目前渗沥液产生量一般用经验公式计算，即忽略各次要因素，主要考虑大气降水。本项目设计中采用浸出系数法公式：Q=CIAQ：渗沥液产生量，m3/d；I：日降水量，mm/d；C：浸出系数；A：填埋汇水面积，m2。填埋场汇水面积A即为填埋区总面积106700㎡。浸出系数C与填埋场表面特性、植被、坡度等因素有关，一般为0.2～0.8。有关方面的研究人员认为，雨水中40％被蒸发掉，25％被分流，进入垃圾堆体的份额约为35％，最终形成渗沥液的占雨水总量的25％。故本设计区浸出系数C为0.3。对于I值，计算中一般根据本项目所在地区的气候特点，按年降雨量折算成日降雨量计算，经初步计算，本项目填埋区内，按年降雨量折算成日降雨量计算，经计算渗沥液产量为51.85m3/d。4.6调节池4.6.1调节池容积考虑周围为洺河古道，0.5公里范围内均为沙土，经合理分析计算，。考虑一定的保险系数，调节池有效容积取4000m3。4.6.2调节池结构本工程调节池采用封闭式的钢筋混凝土结构。采用封闭的钢筋混凝土结构，不需要大面积放坡，占地面积相对较小，可以通过池体自身重量以及配合池顶覆土抵消地下水对池体的顶托作用，将对周围环境的影响降低到了最小的程度，同时也避免了雨季期间被动收集雨水的不利情况。调节池的尺寸为B×L×H=40×20×5.5m，有效水深5m。池内设2台潜污泵，1用1备（库房备有1台），Q=60m3/hr，H=15m，N=13.5KW，用于提升渗滤液至填埋库区。潜污泵配套自耦合装置及浮球液位控制器。4.7渗滤液处理4.7.1渗滤液处理方案1．设计水量本处理设施的设计处理能力为每天50吨渗滤液，本项目设计回收率为78％，即产净水39吨净水。2．设计水质设计进水水质项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)SS(mg/L)电导率(μS/cm)pH值进水≤20000≤12000≤1500≤2000≤500≤200006-9设计出水水质根据设计文件要求，出水水质要求达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中规定的排放标准。设计出水水质项目SS(mg/L)CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)pH值出水≤30≤100≤30≤25≤406.0-9.0注：《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中规定的其它排放指标也能达到要求。3．填埋场渗滤液的水质特点垃圾渗滤液的水质受垃圾成分、处理规模、降水量、气候、填埋工艺及填埋场使用年限等因素的影响，通常而言，具有如下特点：（1）渗滤液前、后期水质变化大。渗滤液的水质变化幅度很大，它不仅体现在同一年内各个季节水质差别很大，浓度变幅可高达几倍，并且随着填埋年限的增加，水质特征也在不断发生变化，如渗滤液的碳氮比、可生化性随着填埋年限的增加而降低。通常在填埋初期，氨氮浓度较低，用生物脱氮就可去除渗滤液中的氨氮，但随着填埋年限的增加，氨氮浓度不断增加，COD不断下降，最好采用物化法处理。（2）有机物浓度高。垃圾渗滤液中的CODcr和BOD5浓度最高可达几万毫克/升，与城市污水相比，浓度非常高。高浓度的垃圾渗滤液主要是在酸性发酵阶段产生，pH值略低于7，低分子脂肪酸的COD占总量的80%以上，BOD5与COD比值为0.5～0.6，随着填埋场填埋年限的增加，BOD5与COD比值将逐渐降低。（3）部分重金属离子含量高。垃圾渗滤液是含有十多种重金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段浓度较高，据报道，有的填埋场铁的浓度可高达2000mg/l左右，锌的浓度可达130mg/l左右，均超过一般的排放标准，需进行处理。（4）氨氮含量高。由于大部分填埋场为厌氧填埋，堆体内的厌氧环境造成渗滤中氨氮浓度极高，并且随着填埋年限的增加而不断升高，有时可高达1000～3000mg/l。当采用生物处理系统时，需采用很长的停留时间，以避免氨氮或其氧化衍生物对微生物的毒害作用。（5）营养元素比例失调。一般的垃圾渗滤液中BOD5/TP大都大于300，与微生物生长所需的磷元素相差较大，因此在污水处理中缺乏磷元素，需要加以补给。另一方面，老龄填埋场的渗滤液的BOD5/NH3-N却经常小于1，要使用生物法处理时，需要补充碳源。（6）盐份含量高。填埋场渗滤液通常含有大量的盐份，总的含盐量通常高达10000mg/L以上，采用膜处理会由于渗透压过大造成产水率过低，采用生化处理会因为含盐量过高造成启动困难，运行不稳，甚至无法运行。（7）总氮以氨氮为主。由于填埋场的厌氧环境，硝化难以进行，使得渗滤液中氮元素以氨氮为主，硝态氮极少，同时也意味着氨氮的去除的同时总氮也被去除。4.本项目的水质特点填埋场按照填埋气组成等参数可以大致分为五个阶段，第一阶段为好氧阶段，导气管中引出的气体主要为空气，此时产生的渗滤液COD浓度较高，氨氮浓度较低，可生化性较好；第二阶段为酸化阶段，垃圾堆体中以酸化反应为主，填埋气主要为氮气、二氧化碳、氢气，渗滤液水质与第一阶段类似；第三阶段为不稳定的产甲烷段，堆体中厌氧产甲烷菌开始逐渐成为优势菌种，甲烷气体的比重开始上升，渗滤液中的有机物开始下降，相反由厌氧分解蛋白质等含氮物质产生的铵盐开始上升，渗滤液的可生化性下降；第四阶段为稳定的产甲烷阶段，填埋气主要由二氧化碳和甲烷组成，渗滤液的可生化性已经比较差，易于生化的有机物急剧下降，；到最后一个阶段即结束阶段，垃圾中的有机物已经分解殆尽，此时的渗滤液已不具备可生化性。新建项目，渗滤液水质将完整经历所有5个阶段，水质变化极大，要求渗滤液处理系统既可以处理前期浓度高可生化性好的渗滤液，又可以处理三五年后浓度低但可生化性差的渗滤液，保证系统出水稳定达标。由于进入到第三阶段后，渗滤液的碳氮比也开始下降，逐渐失衡，采用生化处理脱氮将越来越困难，在新标准的要求下，总氮指标要求低于40mg/L，生化处理基本不能实现。本项目的这个显著特点使得生化类型工艺的应用受到很大限制，为了使系统能在不同时期都稳定运行，最好采用物化工艺进行处理。5．对工艺的基本要求鉴于渗滤液的上述特点，在进行工艺选择时应考虑以下基本要求：（1）应有很高的COD去除能力；（2）高负荷处理能力；（3）能够适应不同季节渗滤液浓度的波动；（4）工艺流程简单，占地少；（5）在满足排放标准的前提下，选择投资最省、运行费最低、效果最好的处理技术；（6）处理过程安全、无污染；（7）处理设施运行稳定，操作管理简便；（8）考虑目前渗滤液现状兼顾远期水质水量变化；（9）系统可移动性强，一个项目结束后可以移至其它项目继续使用。4.7.2工艺比较1．DTRO工艺DT膜技术即碟管式膜技术，分为DTRO（碟管式反渗透）和DTNF（碟管式纳滤）两大类，是一种专利型膜分离设备。该技术是专门针对渗滤液处理开发的，1988年在德国政府的支持下，由ROCHEM公司研制成功，1989年应用于德国Ihlenberg填埋场，至今已运行了十八年，目前设备状况良好，日处理1500吨渗滤液。它的膜组件构造与传统的卷式膜着截然不同，原液流道：碟管式膜组件具有专利的流道设计形式，采用开放式流道，料液通过入口进入压力容器中，从导流盘与外壳之间的通道流到组件的另一端，在另一端法兰处，料液通过8个通道进入导流盘中，被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜，然后180º逆转到另一膜面，再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘，从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心，再到圆周，再到圆中心的双”S”形路线，浓缩液最后从进料端法兰处流出。DT组件两导流盘之间的距离为4mm，导流盘表面有一定方式排列的凸点。这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于处理高浑浊度和高含砂系数的废水，适应更恶劣的进水条件。透过液流道：过滤膜片由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架（如图5），使通过膜片的净水可以快速流向出口。这三层环状材料的外环用超声波技术焊接，内环开口，为净水出口。渗透液在膜片中间沿丝状支架流到中心拉杆外围的透过液通道，导流盘上的O型密封圈防止原水进入透过液通道。透过液从膜片到中心的距离非常短，且对于组件内所的过滤膜片均相等。DT膜柱独特的结构使其具有以下特点，这也是膜分离工艺应用于渗滤液处理所必需的特性。最低程度的膜结垢和污染现象如前所述，DT组件具备4mm开放式宽流道及独特的带凸点导流盘，料液在组件中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，使得DT组件即使在高压200bar的操作压力下也能体现其优越的性能。膜使用寿命长DT膜组件有效避免膜的结垢，膜污染减轻，使反渗透膜的寿命延长。DT的特殊结构及水力学设计使膜组易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命。实践工程表明，在渗液原液处理中，一级DT膜片寿命可长达3年，甚至更长，接在其它处理设施后（比如MBR）寿命长达5年以上，这对一般的反渗透处理系统是无法达到的。组件易于维护DT膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开DT组件可以轻松检查维护任何一片过滤膜片及其它部件，维修简单，当零部件数量不够时，组件允许少装一些膜片及导流盘而不影响DT膜组件的使用，这是其它形式膜组件所无法达到的。过滤膜片更换费用低DT组件内部任何单个部件均允许单独更换。过滤部分由多个过滤膜片及导流盘装配而成，当过滤膜片需更换时可进行单个更换，对于过滤性能好的膜片仍可继续使用，这最大程序减少了换膜成本，这是卷式、中空纤维等其它形式膜组件所无法达到的，比如当卷式膜出现补丁、局部泄漏等质量问题或需更换新膜时只能整个膜组件更换。DT膜系统作为一种膜分离工艺相对传统的生化工艺具有如下优势：出水水质好反渗透膜对各项污染物都具有极高的去除率，出水水质好，对于出水水质要求不高的情况，可以使用纳滤膜；出水稳定，受外界因素影响小由于影响膜系统截留率的因素较少，所以系统出水水质很稳定，不受可生化性、碳氮比等因素的影响，对于处理不宜采用生化处理的老垃圾场渗滤液有着很大的优势；运行灵活DT膜系统作为一套物理分离设备，操作十分灵活，可以连续运行，也可间歇运行，还可以调整系统的串并联方式，来适应水质水量的要求；建设周期短，调试、启动迅速DT膜系统的建设主要为机械加工，附以配套的厂房、水池建设，规模很小，建设速度快。设备运抵现场后只需两周左右的时间安装调试工作就可完成；自动化程度高，操作运行简便DT膜系统为全自动式，整个系统设有完善的监测、控制系统，PLC可以根据传感器参数自动调节，适时发出报警信号，对系统形成保护，操作人员只需根据操作手册查找错误代码排除故障，对操作人员的经验没有过高的要求；占地面积小DT膜系统为集成式安装，附属构筑物及设施也是一些小型构筑物，占地面积很小；可移动性能强可以安装在集装箱内，也可以安装在厂房里，一个项目结束后可以移至其它项目继续使用。运行费用低在达到高水平的排放标准的前提下，相对于其它工艺，投资省、运行费用低。在同样可以达到一级标准的MBR＋单级RO和两级DTRO中，两级DTRO投资及运行费用要远低于MBR+RO。2．卷式膜工艺传统的卷式膜更多的应用于给水、市政污水、中水回用、海水淡化等领域，包括卷式反渗透和纳滤。这种膜组件是针对纯水领域设计的，德国从1986年开始尝试应用到渗滤液的处理中，但因为接下来的运行中出现了膜污染问题，从国外的工程实例来看目前已陆续报废，有些已被替换成碟管式反渗透设备。由于卷式膜自身结构上的原因，决定了这种技术难以在渗滤液处理上广泛应用，卷式膜在1999年后很少应用到渗滤液处理上。在这种膜组件中，膜片间有网状支撑层，隔网厚度通常为30~80um,而流道的空间非常小，容易被污染物堵塞及产生浓差极化。所以对进水水质要求相当苛刻，必须进行复杂的预处理，使SDI小于5、悬浮物小于100mg/l。并且一旦当预处理系统运行不稳定时，卷式膜就会很快堵塞，造成不断的停机清洗，而膜更换时必须成卷废弃，运行费用很高。由于卷式膜对进水要求极其苛刻，所以卷式膜没有直接应用于渗滤液处理的可能性，但由于其填装密度高、价格便宜，有些项目将其与其它工艺相组合，作为其它工艺的后处理，比如作为MBR的后处理，MBR的膜分离采用UF膜，可以截留大部分大分子污染物，为卷式膜的应用创造了一定条件，但MBR的出水COD值通常在1000以上，远高于卷式膜的有机物浓度极限要求，同时渗滤液中含有大量的金属离子，具有极高浓度的TDS，所以卷式膜的有机物污染和结垢是难以避免的。卷式膜自身的结构缺陷使得这种膜分离形式即便在具有极完善的预处理前提下仍然存在易堵塞、浓差极化的现象，膜的寿命和产水率受到严重影响。卷式RO由于为传统的给水行业所设计，通常操作压力较低，膜系统的回收率也较低，拿与渗滤液净化接近的海水淡化来说，回收率通常只有40％－50％，即便是在低电导率的情况下，卷式膜的回收率通常也要低于75％，再加上卷式膜频繁的清洗，卷式膜的产水率受到严重影响，这使得渗滤液处理的浓缩液产量成倍增加，增加浓缩液处理的难度。卷式NF抗污染能力要优于卷式RO，并且不受一价盐渗透压影响，操作压力低，回收率高，但由于其对氨氮、硝酸氮、亚硝酸氮等基本没有截留率，对COD的截留率也较低，无法适应排放标准对总氮的要求，只能应用于出水要求不高的情况。3．MBR工艺MBR，又称膜生物反应器，是生物处理与膜技术相结合的一种工艺，与传统工艺相比，MBR用膜分离技术代替了传统的泥水分离技术，膜分离技术的高效性决定了MBR相对传统生化工艺有如下优势：水力停留时间与泥龄分离膜技术可以全部截留水中的微生物，实现了水力停留时间和污泥龄的分离，使运行控制更加灵活，使延长污泥龄成为可能，这有利于增殖缓慢的硝化细菌的生长和繁殖，脱氮效率得到很大提高。同时由于系统具有很长的泥龄，故产生的剩余污泥量很小；出水水质高于传统生化工艺膜技术不但可以截留水中的微生物，还可以截留部分大分子的难溶性污染物，延长污染物在反应器内的停留时间，增加难降解污染物的去除率，同时由于泥龄长，脱氮效果好，加上出水基本不含SS，所以MBR的出水水质要好于传统工艺；占地面积小由于膜系统的高截留率，使得反应器内可以保持高浓度的污泥浓度，通常是传统活性污泥法的3－5倍，高污泥浓度使得反应器容积较传统工艺小很多，加上高效率的深水供氧形式，生化部分占地面积要远小于传统工艺；耐冲击性能强高污泥浓度也使得系统的耐冲击负荷有所提高。当然MBR作为一种生化工艺也同样具有生化工艺的缺点：处理效果依赖于渗滤液的可生化性由于MBR主要靠生化段去除污染物，故处理效果严重依赖于渗滤液的可生化性，对于可生化性差的中晚期渗滤液不适用；影响因素多影响出水水质的因素较多。季节的变化、垃圾成分的变化、填埋场年限的变化、天气的变化、人为因素都会改变垃圾渗滤液的水质水量，对系统造成冲击负荷，进而影响的系统的出水水质。同时系统的负荷、温度、pH值、碱度、DO值、泥龄等等参数控制不当，同样会影响出水水质；出水不能满足高标准要求垃圾渗滤液中含有大量不可生物降解的污染物，生化法是无法去除的，MBR的出水COD浓度和色度值都仍然较高，这也就决定了MBR处理渗滤液出水并不能达到较高的排放标准，要想满足高标准的出水要求则需要应用去除效率更高的膜技术或其它物理方法。4．传统的活性污泥及生物膜工艺这里所说的传统活性污泥及生物膜工艺是指广泛应用于传统的市政污水及工业污水处理的生化工艺，生物膜法如接触氧化、生物滤池，活性污泥法如SBR、氧化沟、AO及其诸多的衍生工艺。这些传统工艺均在市政污水及工业污水方面有很多成功的案例，但垃圾渗滤液有其显著的特点和诸多的不确定因素，这就给传统生化工艺的实施带来很大的困难，应用于处理渗滤液中，在以下几方面表现的不尽如人意：针对可生化性差的渗滤液无能为力垃圾渗滤液成份复杂，含有大量高分子难以生化降解的污染物，尤其是到填埋场晚期，渗滤液中的易降解有机物已在垃圾堆体中消耗殆尽，生化工艺对其基本没有处理效果。污泥浓度低，占地面积大传统生化工艺污泥浓度通常控制在2－5g/L，而垃圾渗滤液虽然水量较少，但污染物浓度极高，一个中型渗滤液处理项目所处理的污染物总量与一个中小型城市污水处理厂相当，占地面积巨大，这在很多地区是很难做到的。难以应对渗滤液的高浓度、高毒性，抗冲击能力差渗滤液具有高浓度、高毒性、水质水量变化大的特点，这些特点均会对生化系统造成很大的冲击，这是在其它污水中比较少见的，传统工艺由于污泥浓度低，面积大，混合效果差，从而易对局部区域的微生物造成毒害抑制作用，进而影响整个系统的处理效果。出水水质差由于渗滤液的可生化性差同时又具有较强的冲击性，使得传统生化工艺很难正常运行，出水水质较差，也极不稳定。如想达到较高的排放标准，必须设膜分离作为系统的后处理，但由于传统生化泥水分离效果较差，生化出水还需经过较复杂的预处理才能进入膜系统。实际应用少，设计参数不成熟传统生化工艺所沿用的设计参数均为市政污水的设计参数，并不能很好的适用于渗滤液处理。这些工艺曾在早期较多的应用于渗滤液处理，但由于上述的种种因素，大部分难以正常运行，出水不达标，或根本无法启动，目前的应用案例较少。5．厌氧工艺厌氧工艺广泛应用于高浓度有机污水，也适用于部分垃圾渗滤液处理，通常使用的厌氧反应器有上流式厌氧污泥床、厌氧滤池、完全混合式厌氧反应器等。在垃圾渗滤液处理中应用厌氧工艺有如下优势：能耗低，厌氧不耗氧，只需要回流或搅拌，COD的去除率可以达到60－70％，在COD浓度很高的情况下，COD总量的去除是相当可观的，降低了整个系统的运行费用；可以产生二次能源厌氧可以产沼，沼气可以再利用，用来发电或产热；二次污染小厌氧产泥量小，减少了二次污染；渗滤液除了含有高浓度的有机污染物外，还含有大量的氨氮、盐类、重金属等污染物，厌氧工艺在应用中也同样存在很多局限性：过度的除碳造成反硝化困难厌氧工艺对于除炭来说效果明显，但对氨氮没有去除率，相反还会增加氨氮的浓度，为后续的好氧除氨氮增加了负荷。对于某些类型的渗滤液，如中、晚期的填埋场渗滤液，COD浓度相对较低，氨氮浓度则很高，炭氮比对于反硝化反应来说已经失衡，如果前处理中设厌氧工艺，后续的反硝化则需要投加炭源。对于厌氧填埋工艺，由于垃圾填埋堆体和调节池本身就是厌氧反应器，在渗滤液处理工艺中再设置厌氧段，意义不大；启动缓慢厌氧反应器的产甲烷菌生长速度慢，对生存环境要求苛刻，应用于渗滤液处理则表现为启动缓慢。6．吹脱工艺吹脱工艺是利用调节pH至碱性来改变铵离子的电离平衡，使水中的铵盐以游离氨形式存在，再通过吹脱，大量空气与溶液充分接触，使液相中氨转移到气相中实现水中氨氮的去除，氨氮的脱除效率可以达到50％－80％，COD的去除率一般为10－30％，所以吹脱通常作为其它处理工艺的前处理。吹脱工艺中氨氮的脱除效率主要受pH、温度的影响，要想达到较高的脱除率只有达到较高的pH或较高的温度，同时需要很高的气水比，这就使得吹脱工艺需要耗费大量的药品及大量的电能，即便如此，在气温较低的地区运行，效果很难保证，出水极不稳定，甚至无法运行，吹脱出的氨气如不吸收会造成二次污染，设吸收塔吸收后生成的硫酸铵由于浓度过低也没有很好的出路。7．工艺列表比较DTRO工艺卷式RO工艺MBR工艺传统活性污泥及生物膜工艺厌氧工艺吹脱工艺能否直接处理渗滤液能否能能能能产水水质好好较好较差差差对污染物的去除率高高高较高不高低回收率（产水率）60－85％40％－75％≈99％（计算排泥）≈99％（计算排泥）≈100％（计算排泥）≈100％抗冲击能力强弱较强弱弱较强影响出水水质因素少由于进水条件差时不能运行，故不具可比性多多多多对填埋场不同时期的适应性强由于不能直接处理渗滤液，故不具备可比性弱弱弱强启动时间很短很短较短较长长短占地面积小小较小大大小可移动性强强弱弱弱弱操作性简单简单复杂复杂较简单复杂能耗较低低高高低高投资较高低高较高低较低4.7.3．工艺选择通过以上对各工艺的描述、对比及本项目的特点可以得知，DTRO工艺优势明显，主要表现在以下几个方面：可以适应填埋场不同填埋阶段的渗滤液水质，不受可生化性影响，出水水质稳定；出水水质好，不受C/N比影响，总氮和重金属可轻松达标，完全满足新标准要求；系统运行灵活，启动快，冬季可停机，维护方便，尤其适合北方寒冷地区；运行费用低，自动化程度高，操作简单，适于任何地区使用。鉴于以上优点均适合本项目，故本方案选择两级DTRO作为处理工艺。在进水浓度低的情况下，两级DTRO出水完全可以达到回用水标准，可以用来洗车和绿化，节约了水资源。4.7.4．填埋场垃圾渗滤液处理系统工艺设计1．工艺流程填埋场填埋场调节池第一级反渗透清水池第二级反渗透原水罐净水达标排放提升浓缩液回灌浓缩液储池渗滤液处理系统整体工艺示意图2．水量平衡计算系统水量平衡计算见：50吨/天两级DTRO水量平衡图。50吨/天两级DTRO芯滤芯滤贮罐硫酸50m3/d砂滤54.33m3/d一级DTRO，设计回收率80%54.33m3/d43.33m3/d浓缩液池净水贮罐回灌4.33m3/dDTRO浓缩水DTRO11m3/dDTRO浓缩水DTRO11m3/dDTRO浓缩水DTRO渗滤液调节池50m3/d二级DTRO，回收率90%43.33m3/dDTRO透过水DTRO39m3/d透过水DTRO脱气塔39m3/dDTRO净水DTRO注：原水电导率≤25ms/cm，总回收率≥75%，即最终出水≥37.5m3/d。注：原水电导率≤20ms/cm，总回收率≥78%，即最终出水≥39m3/d。注：原水电导率≤15ms/cm，总回收率≥81%，即最终出水≥40.5m3/d3．工艺流程说明1）预处理渗滤液pH值随着厂龄的增加、环境等各种条件的变化而变化，其组成成份复杂，存在各种钙、镁、钡、硅等种难溶盐，这些难溶无机盐进入反渗透系统后被高倍浓缩，当其浓度超过该条件下的溶解度时将会在膜表面产生结垢现象。而调节原水pH值能有效防止碳酸盐类无机盐的结垢，故在进入反渗透前须对原水进行pH值调节。调节池出水泵入反渗透系统的原水罐，在原水罐中通过加酸，调节pH，原水罐的出水经原水泵加压后再进入石英砂过滤器，砂滤器数量按具体处理规模确定，其过滤精度为50μm。砂滤器进、出水端都有压力表，当压差超过2.5bar的时候须执行反洗程序。砂滤器反冲洗的频率取决于进水的悬浮物含量，对一般的垃圾填埋场，砂滤器反冲洗周期约100小时左右，对于SS值比较低的原水，砂滤运行100小时后若压差未超过2.5bar也须进行反冲洗，以避免石英砂的过度压实及板结现象，两者以先到时间为自动激活砂滤反洗时间。砂滤水洗采用原水清洗；气洗使用旋片压缩机产生的压缩空气。砂滤出水后进入芯式过滤器，对于渗滤液级系统，由于原水中钙、镁、钡等易结垢离子和硅酸盐含量高，经DT膜组件高倍浓缩后这些盐容易在浓缩液侧出现过饱和状态，所以根据实际水质情况在芯式过滤器前加入一定量的阻垢剂防止硅垢及硫酸盐结垢现象的发生，具体添加量由原水水质分析情况确定，阻垢剂应加20倍水进行稀释后使用。芯式过滤器为膜柱提供最后一道保护屏障，芯式过滤器的精度为10μm。同样，芯式过滤器的数量同砂滤一样按具体处理规模确定。2）一级DTRO经过芯式过滤器的渗滤液直接进入高压柱塞泵。DT膜系统每台柱塞泵后边都有一个减震器，用于吸收高压泵产生的压力脉冲，给反渗透膜柱提供平稳的压力。经高压泵后的出水进入在线泵或膜柱。由于高压泵流量不足以向膜柱直接供水，所以通过在线泵将膜柱出口一部份浓缩液回流至在线泵入口以保证膜表面足够的流量和流速，避免膜污染。在线泵流出的高压力及高流量水直接进入膜柱。膜柱组出水分为两部分－浓缩液和透过液，浓缩液端有一个压力调节阀，用于控制膜组内的压力，以产生必要的净水回收率。透过液进入二级膜柱进一步处理。浓缩液排入浓缩液储池，等待回灌或外运处置。3）二级DTRO第二级DT膜系统用于对一级DT膜系统透过液的进一步处理，因此又称为透过液级，经一级DT膜系统处理后的透过液无需添加任何药剂直接送入二级DT膜系统高压泵，一级与二级之间无须设置缓冲罐，系统运行时流量自动匹配。第二级高压泵设置了变频控制，二级高压泵运行频率和输出流量将根据一级透过液流量传感器反馈值自动匹配，同时二级高压泵入口管路设置了浓缩液自补偿，使得二级系统的运行不受一级系统产水量的影响。第二级反渗透不需要在线增压泵，由于其进水电导率比较低，回收率比较高，仅仅使用高压泵就可以满足要求。二级浓缩液端也设有一个伺服电机控制阀，用于控制膜组内的压力和回收率。第二级膜柱浓缩液排向第一级系统的进水端，以提高系统的回收率，透过液排入脱气塔，经过吹脱除去水中二氧化碳等气体，使pH达到6－9，最后达标排放。4）清水脱气及pH值调节由于渗滤液中含有一定的溶解性气体，而反渗透膜可以脱除溶解性的离子而不能脱除溶解性的气体，就可能导致反渗透膜产水pH值会稍低于排放要求，经脱气塔脱除透过液中溶解的酸性气体后，pH值能显著上升，若经脱气塔后的清水pH值仍低于排放要求，此时系统将自动加少量碱回调pH值至排放要求。由于出水经脱气塔脱气处理，只需加微量的碱液即能达到排放要求。出水pH回调在清水罐中进行，清水排放管中安装有pH值传感器，PLC判断出水pH值并自动调节计量泵的频率以调整加碱量，最终使排水pH值达到排放要求。5）设备的冲洗和清洗：膜组的清洗包括冲洗和化学清洗两种。反渗透系统有清洗剂A、清洗剂C、阻垢剂和清洗缓冲罐。操作人员需要定期给储罐添加清洗剂和阻垢剂，设定清洗执行时间，需要清洗的时候系统自动执行。系统冲洗：膜组的冲洗在每次系统关闭时进行，在正常开机运行状态下需要停机时，一般都采取先冲洗后再停机模式。系统故障时自动停机，也执行冲洗程序。冲洗的主要目的是防止渗滤液中的污染物在膜片表面沉积。冲洗分为两种，一种是用渗滤液冲洗，一种是净水冲洗，两种冲洗的时间都可以在操作界面上设定，一般为2－5分钟。化学清洗：为保持膜片的性能，膜组应该定期进行化学清洗。清洗剂分酸性清洗剂和碱性清洗剂两种，碱性清洗剂的主要作用是清除有机物的污染，酸性清洗剂的主要作用是清除无机物污染。在清洗时，清洗剂溶液在膜组系统内循环，以除去沉积在膜片上的污染物质，清洗时间一般为1－2个小时，但可以随时终止。清洗完毕后的液体排出系统到调节池。膜组的化学清洗由计算机系统自动控制，可在计算机界面上设定清洗参数。清洗剂一般稀释到5－10%后使用。清洗周期清洗时间间隔的长短取决于进水中的污染物质浓度，当在相同进水条件下，膜系统透过液流量减少10%~15%或膜组件进出口压差超过允许的设定值（DT组件进出压差为12bar，卷式RO膜管进出压差2.5bar）时需进行清洗，经正常情况下清洗周期如下：一级DT系统的化学清洗周期：碱洗：5天pH=10~11酸洗：10天pH=2.5~3.5二级DTRO系统的化学清洗周期：碱洗：14天pH=10~11酸洗：28天pH=2.5~3.54．各工艺单元污染物去除率预测工艺段项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)pH值SS(mg/L)一级DTRO进水≤20000≤12000≤1500≤20006.0-8.0≤500出水8004801051406.0-8.05去除率＞96%＞96%＞93%＞93%－＞99%二级DTRO进水8004801051406.0-8.05出水402410.5146.0-8.00去除率＞95%＞95%＞90%＞90%－＞99%排放标准≤100≤30≤25≤406.0-9.0≤30各工艺段去除效果以上基于进水温度25℃及设计回收率，如前所述分析，即使夏季温度升高也能保证去除率达到出水排放要求。采用该工艺，也能使出水的其它水质指标如重金属、大肠菌群等达标。从上表中可以看出，系统出水完全可以满足排放标准。5．主要工艺参数一级膜系统膜材料有机复合膜设计开机率90%设计净水回收率QRO=80%设计进水流量QdQd=54.33m³/d设计净水产量QpQp=43.33m³/d膜柱数量nROnRO=19支单支膜柱面积SROSRO=9.405m²膜总过滤面积SRO,tSRO,t=178.7m²设计最大操作压力PMax=70bar高压泵台数1台内置在线泵台数1台二级膜系统膜材料有机复合膜设计开机率90%设计净水回收率QRO=90%设计进水流量QdQd=43.33m³/d设计净水产量QpQp=39m³/d膜柱数量nROnRO=5支单支膜柱面积SROSRO=9.405m²膜总过滤面积SRO,tSRO,t=47m²设计最大操作压力PMax=60bar高压泵台数1台6．主要建、构筑物一览表序号细目名称规格尺寸单位数量备注1浓缩液储池10×5×4m（H）座1土坑铺膜2处理车间9.9×15×6.0m（H）座1砖混结构7．主要设备一览表序号名称规格参数单位数量一预过滤系统1砂滤增压离心泵CRN3-7，0.55KW台12砂滤器风机DT4.25K，1.1KW台13砂滤器φ600×1950mm个14芯式过滤器单芯10μ，20"，PP外壳个35进水管道过滤器DN25，PN10个2二一级DTRO反渗透系统1高压柱塞泵CAT2537,7.5KW台12高压泵蓄能器SBO210-0.75E1/346U个13在线增压泵BM30-11NE，9.2KW台14碟管式膜柱21039ABS1B，9.405m2个235伺服电机控制阀1/2"NPT,1.4539,HH500,230VAC台16清洗剂罐V=200L，材质304个17加热器EIMM1-1/2"，6.5KW个1三二级DTRO反渗透系统1高压柱塞泵CAT2537,5.5KW台12高压泵蓄能器SBO210-0.75E1/346U个13碟管式膜柱21039ABS1B，9.405m2支54伺服电机控制阀1/2"NPT,1.4539,HH500,230VAC11四储罐及化学剂添加系统1渗沥液原水提升泵SP3A-9，0.55KW台12加酸搅拌离心泵CRN5-5，0.75KW台13清水输送离心泵CRN5-5，0.75KW台14酸添加计量泵GALa0420TTT200UA套15碱添加计量泵CONC0806PP套16阻垢剂计量泵DME2-18AP-PP套17清洗剂桶泵PFP-27PK/M5，0.37KW台48渗沥液原水储罐V=3000L，材质PE个19净水储罐+脱气塔Q=2m3/h,2000L，材质PVC套110硫酸罐V=3000L，材质Q235个111清洗剂储罐V=200L，材质PE个212氢氧化钠储罐V=200L，材质PE个113阻垢剂储罐V=100L，材质PE个1五管路系统及支架1气动隔膜阀DN25/DN20个192高压气动蝶阀ZH311024-EE62，DN20个13弹簧安全阀D010G3/8-G1/280BAR个24弹簧安全阀DHV712/DHV715/DHV716，DN15/DN25个35弹簧止回阀149B1129RV290PG3/8PO/VI/E个286手动阀门按设计配套套17低压管路按设计配套，UPVC套18酸添加管路按设计配套，PTFE套19碱添加管路按设计配套，PE套110阻垢剂添加管路按设计配套，PE套111膜柱高压软管及联接件按设计配套套5612高压管路按设计配套，316SS套113不锈钢支架按设计配套套114设备底座按设计配套套1六电气及控制系统1电气柜按设计配套套12就地控制柜按设计配套套13压力传感器10BAR,G