衛(wèi)生填埋滲透液

1、7.67.6衛(wèi)生填埋滲濾液的產(chǎn)生與處理衛(wèi)生填埋滲濾液的產(chǎn)生與處理 垃圾填埋場(chǎng)滲濾液垃圾填埋場(chǎng)滲濾液是垃圾經(jīng)過堆積或者填埋后因壓實(shí)和生物降解作用使垃圾中原有的水、垃圾降解反應(yīng)生成的水、場(chǎng)內(nèi)滲入的雨水、地下水和地表水經(jīng)過垃圾曾過濾后滲出的污水，是一種具有污染物濃度高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，流量不均勻、水質(zhì)變化大等特征的有機(jī)廢水。一般情況下，滲濾液色度深且有惡臭，對(duì)周圍水體及土壤等自然環(huán)境的污染程度要遠(yuǎn)比城市生活污水等高濃度有機(jī)污水大得多。這一廢水若不經(jīng)無害化處理，將嚴(yán)重污染周圍的土壤和水系，并通過食物鏈直接或間接進(jìn)入人體，危害人類健康。7.6.1 7.6.1 滲濾液的產(chǎn)生滲濾液的產(chǎn)生1.1.滲濾液的產(chǎn)生滲濾

2、液的產(chǎn)生垃圾滲透液垃圾性質(zhì)垃圾成分垃圾含水量垃圾填埋廠地表徑流土壤性質(zhì)覆蓋物、植被降雨量降水頻度 數(shù)量 強(qiáng)度 持續(xù)時(shí)間地下水接觸量 接觸時(shí)間 流動(dòng)方向其他因素填埋方式覆蓋材料填埋年限2.2.滲濾液的產(chǎn)量及計(jì)算滲濾液的產(chǎn)量及計(jì)算 滲濾液的產(chǎn)量滲濾液的產(chǎn)量 滲濾液的計(jì)算滲濾液的計(jì)算大氣降雨蒸騰蒸發(fā)地表徑流地表徑流垃圾含水滲濾地下水滲入1. 水量平衡法 如上圖所示，設(shè)在t時(shí)間段內(nèi)，填埋場(chǎng)外地表徑流進(jìn)入填埋場(chǎng)的雨水量為Vi，地表徑流在接觸垃圾前可排除填埋場(chǎng)外的雨水量為V0，地下水進(jìn)入填埋場(chǎng)的水量為V1，垃圾和覆土帶入填埋場(chǎng)的水量為V2，填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液為V，則在t時(shí)間段內(nèi)進(jìn)出填埋場(chǎng)的水量為：流入水量

3、：Q1=IA*10-3+Vi+V1+V2流出水量：Q2=EA*10-3+V0+V式中 I降水量，mm； A填埋場(chǎng)匯水面積，m2，直接進(jìn)入填埋場(chǎng)的雨水量為IA*10-3; E填埋場(chǎng)表面及植物的蒸發(fā)、蒸騰量，mm； Vi填埋場(chǎng)外地表徑流進(jìn)入填埋場(chǎng)的雨水量，m3，通常可以通過雨水集排水設(shè)施殘留； V0地表徑流在接觸垃圾前可排除填埋場(chǎng)外的雨水量，m3，在封場(chǎng)區(qū)域通常由雨水及排水設(shè)施排除； V1地下水進(jìn)入填埋場(chǎng)的水量，m3，對(duì)衛(wèi)生填埋場(chǎng)可以忽略不計(jì)； V2垃圾和覆土帶入填埋場(chǎng)的水量，m3； V填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液，m3。 若在t時(shí)間內(nèi)，填埋場(chǎng)覆土層的水分變化為cw（m3），垃圾中的水分變化為cs（m3），

4、根據(jù)質(zhì)量平衡可得出填埋場(chǎng)的水量平衡式為Vi+V1+V2-（V0+V）+（I-E）A*10-3=VCW+VCS該式為填埋場(chǎng)滲濾液水量估算的基本公式。對(duì)于符合衛(wèi)生填埋場(chǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的填埋場(chǎng)，可認(rèn)為地表水和地下水都不會(huì)進(jìn)入填埋場(chǎng)，有Vi=0，V1=0，當(dāng)時(shí)間段t足夠長(zhǎng)時(shí)，填埋場(chǎng)覆土層中的水分變化和垃圾總的水分變化可以認(rèn)為都不變，有cw=0， cs=0，故水量估算基本公式可以簡(jiǎn)化為V=（I-E）A*10-3-V0+V22. 經(jīng)驗(yàn)公式法 日本的田中等人提出的經(jīng)驗(yàn)公式。當(dāng)填埋場(chǎng)表面的透水性能較好時(shí)Um=0.251+（C-1）lg（1.4R0.3）Im/R0.6當(dāng)填埋場(chǎng)表面的透水性能較差時(shí)Um=0.25CIm/

5、R0.6式中 Um最大滲透液的產(chǎn)生量，mm/d； Im全年中最大的月降雨量，mm/月； C流出系數(shù)，對(duì)封場(chǎng)的填埋場(chǎng)C=0.60.75； R滲透液浸出的滯后時(shí)間，d，對(duì)于壓實(shí)的垃圾體，R=10d。 前蘇聯(lián)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)公式Q=T（Ia-Ea）-WA式中 Q滲濾液產(chǎn)生量，m3； T填埋場(chǎng)或填埋場(chǎng)某一分期工程使用的時(shí)間，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發(fā)量，m3/（m3*d）； W單位填埋面積垃圾的含水量，m3/m2 。7.6.2 7.6.2 滲濾液的組分特征與危害滲濾液的組分特征與危害1.1.滲濾液的組成和特征滲濾液的組成和特征 由于填埋場(chǎng)內(nèi)的垃

6、圾成分復(fù)雜，有機(jī)物含量好，填埋后發(fā)生分解、溶出、發(fā)酵等反映，使得滲濾液的組成十分復(fù)雜，通常分為：有機(jī)污染物、溶解性無機(jī)鹽、重金屬和異源有機(jī)化合物及其降解產(chǎn)物。 滲濾液的水質(zhì)隨垃圾組分、當(dāng)?shù)貧夂颉⑺牡刭|(zhì)、填埋時(shí)間和填埋方式等因素的影響而有顯著不同。直接與污染物溶出率有關(guān)的因素有垃圾特性、微生物生長(zhǎng)特性、大氣降水等，間接影響因素有垃圾填埋場(chǎng)溫度、垃圾填埋深度、垃圾初始含水率等?？傮w來說，滲濾液具有一下特征。（1）有機(jī)污染物濃度高且變化范圍大 一般來說，滲濾液中絕大部分有機(jī)化合物為可溶性有機(jī)物，懸浮物所貢獻(xiàn)的COD等相對(duì)較低， CODcr、BOD5質(zhì)量濃度最高值可達(dá)幾萬(wàn)mg/L，與城市污水相比，濃

7、度高的多。由于垃圾組分和降解程度的不同，滲濾液中有機(jī)化合物的濃度變化較大，按分子量大小可大體分成以下三類組分：低分子量的脂肪酸類；中等分子量的黃腐酸類物質(zhì)；高分子的腐殖質(zhì)。一般來說，填埋初始階段的滲濾液，大約90%的可溶性有機(jī)碳由短鏈的可揮發(fā)性脂肪酸組成，其主要成分為乙酸、丙酸和丁酸，其次是帶多羧基和芳香族羧基的灰黃酶酸。而當(dāng)填埋場(chǎng)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，揮發(fā)性脂肪酸組分減少，而灰黃酶酸物質(zhì)比重增大，表現(xiàn)在BOD5/CODcr降低，可生化性降低。一般而言，CODcr、BOD5、BOD5/CODcr隨填埋場(chǎng)的年齡增長(zhǎng)而降低，且垃圾中有機(jī)物降解極其緩慢，產(chǎn)生滲濾液的時(shí)間持久，一般是2030年，所以垃圾滲濾

8、液是污水處理的難題之一。（2）營(yíng)養(yǎng)元素比例失衡 填埋場(chǎng)內(nèi)的滲濾液的有機(jī)物組分眾多且含量大，TOC質(zhì)量濃度可以高達(dá)10000mg/L,BOD5高達(dá)近10萬(wàn)mg/L;氨氮含量高，滲濾液中的氨氮質(zhì)量濃度可高達(dá)10000mg/L左右。氮多以氨氮形式存在，約占TN的70%80%；磷含量偏低，一般滲透液中BOD5：TP大都大于300，與微生物生長(zhǎng)所需的磷元素相差過大，尤其是生物可作用的溶解性磷酸鹽濃度更低；高含量的有機(jī)物和氨氮，缺乏的磷元素，致使?fàn)I養(yǎng)元素嚴(yán)重失衡，相對(duì)于生物處理所需的比例，滲透液C:N:P比例嚴(yán)重失調(diào)，不利于滲透有人的微生物降解。因此處理工藝中需在生化前進(jìn)行脫氮處理，并往往需向系統(tǒng)投加磷元

9、素。（3）重金屬含量低 滲透液中的重金屬主要有Cd,Ni,Zn,Cu,Cr,Pb等。多數(shù)重金屬元素因在垃圾堆體內(nèi)的吸附、沉淀等衰減過程而導(dǎo)致濃度相當(dāng)?shù)汀Ｉ罾薪饘偃艹雎实停湫偷馁|(zhì)量濃度值為0.0020.5mg/L之間，不需要專門處理即可達(dá)標(biāo)，但偏高的濃度也偶爾發(fā)生。由于Zn是兩性元素，溶解度較大，所以質(zhì)量濃度較高。所以一般滲濾液中重金屬含量較其他污染物低得多。（4）溶解性固體含量高滲透液中的溶解性固體含量通常隨填埋時(shí)間的延長(zhǎng)呈正態(tài)分布，一般在0.52.5年達(dá)到峰值，此時(shí)含有大量的Na+，K+，Cl-SO42-等無機(jī)類溶解性鹽和鐵、鎂等微量營(yíng)養(yǎng)元素。此后，隨填埋時(shí)間的增加濃度逐漸下降至穩(wěn)定

10、。（5）水質(zhì)變化大滲濾液水質(zhì)隨水量變化和填埋時(shí)間而變化。季節(jié)降雨直接影響滲濾液的水質(zhì)；時(shí)、日尺度內(nèi)滲濾液變化較大；填埋場(chǎng)填埋齡的改變影響滲濾液的水質(zhì)。這就要求處理系統(tǒng)要有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。（6）毒性大 垃圾滲濾液濃度高，流動(dòng)緩慢，滲濾持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，某些污染物被表層土壤有效阻留，而另一些污染物則滲透到深層土壤中，甚至進(jìn)入含水層的飽和區(qū)，造成對(duì)周圍地下水和地表水的嚴(yán)重污染，污染持續(xù)時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，甚至上百年；垃圾滲濾液污染物在土壤中產(chǎn)生一系列物理、化學(xué)和生物作用，如過濾、吸附、沉淀，或?yàn)橹参锔滴栈虮晃⑸锝到夂秃铣晌眨瑥亩刮廴举|(zhì)截留在包氣帶土體內(nèi)，或通過土壤孔隙水?dāng)y帶遷移，大梁的垃圾

11、滲濾液在大氣降雨的淋溶沖刷作用下會(huì)直接滲入周圍土壤，滲濾液中的有害成分會(huì)破壞土壤微生物的正常生存環(huán)境并對(duì)土壤結(jié)構(gòu)和土質(zhì)產(chǎn)生有害影響，滲濾液中的重金屬元素也會(huì)在土壤層內(nèi)富集，造成嚴(yán)重的重金屬污染。7.6.3 7.6.3 滲濾液的處理滲濾液的處理垃圾滲濾液的處理技術(shù)主要有土地處理法、生物處理法和物化處理法等。7.6.3.1 土地處理方法土地處理方法 土地處理法，即在人工控制的條件下，通過土地和植物系統(tǒng)的物理-生物-化學(xué)綜合反應(yīng)，使?jié)B濾液得到凈化。土地處理作為深度處理垃圾滲濾液是一種成本低廉的方法。土地處理包括慢速滲流系統(tǒng)（SR）、快速滲流系統(tǒng)（RI）、表面漫流系統(tǒng)（OF）、濕地系統(tǒng)（WL）、地下滲

12、濾土地處理系統(tǒng)（UG）及人工快濾處理系統(tǒng)（ARI）等多種處理系統(tǒng)，目前用于滲濾液處理的主要是人工濕地系統(tǒng)和填埋場(chǎng)回灌法。1.人工濕地系統(tǒng) 人工濕地系統(tǒng)是人為創(chuàng)造的一個(gè)適宜水生植物或濕地植物生長(zhǎng)的“環(huán)境”，是浮水或潛水植物及處于水飽和狀態(tài)的基質(zhì)層和微生物組成的復(fù)合體。人工濕地具有較高的植物產(chǎn)率，可以將水中的可溶性有機(jī)物、固體和膠體不溶性有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變成植物所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使微生物生長(zhǎng)繁殖，從而降解無生物。優(yōu)點(diǎn)：人工濕地處理垃圾滲濾液有巨大的緩沖能力，處理效果良好，投資省，能耗和運(yùn)行費(fèi)用低，設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)、操作及管理方便，即使在填埋場(chǎng)封閉轉(zhuǎn)換太下仍能發(fā)揮巨大作用。缺點(diǎn)：隨季節(jié)變化較大，處理有機(jī)物濃度

13、較低，適應(yīng)植物生長(zhǎng)期長(zhǎng)，生長(zhǎng)王勝的南方地區(qū)，不適應(yīng)北方寒冷地區(qū)。2.填埋場(chǎng)回灌法回灌處理法是20世紀(jì)70年代由美國(guó)的Pohland最先提出的。將垃圾滲濾液回灌到填埋垃圾層中，即采取適當(dāng)措施將從填埋場(chǎng)底部收集到的滲濾液，經(jīng)一定方式預(yù)處理或直接利用動(dòng)力設(shè)施重新打到填埋場(chǎng)覆蓋層表面或覆蓋層下部，利用填埋場(chǎng)覆土層及各年齡段垃圾餓物化以及生物降解作用對(duì)滲濾液進(jìn)行處理。實(shí)質(zhì)：填埋場(chǎng)作為一個(gè)以各年齡段垃圾為填料的生物濾床，當(dāng)滲濾液流過覆土層和垃圾層時(shí)，發(fā)生一系列生物、化學(xué)和物理作用，使?jié)B濾液中的有機(jī)物、重金屬、無機(jī)膠體等物質(zhì)通過機(jī)械攔截、吸附絡(luò)合、螯合和離子交換等作用被截留，并通過覆土層及各年齡段垃圾表面所

14、富集的各種菌膠團(tuán)和土著細(xì)菌等微生物作用，降解成為穩(wěn)定和半穩(wěn)定物質(zhì)，同時(shí)通過蒸發(fā)減少滲濾液的水量。優(yōu)點(diǎn)：通過回灌可提高垃圾層的含水率，可增加垃圾的濕度，增強(qiáng)垃圾中微生物的火星，加速產(chǎn)生甲烷的速率，加快垃圾可溶物的溶出及有機(jī)物的分解，縮短填埋垃圾的穩(wěn)定化進(jìn)程。其次，通過滲濾液回灌，可降低滲濾液的污染物濃度；回灌過程中水分揮發(fā)等作用減少滲濾液的產(chǎn)生量，有利于廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行，節(jié)省費(fèi)用。缺點(diǎn)：回灌處理法不能徹底處理滲濾液，持續(xù)的回灌容易發(fā)生酸和氨氮的積累，使后期的滲濾液更難用常規(guī)處理方法處理，同時(shí)表面回灌會(huì)污染空氣，。7.6.3.2 生物處理方法生物處理方法 濾液屬于高濃度有機(jī)廢水，根據(jù)污水中O2需

15、求量的多少，生物理出方法分為好氧生物處理、厭氧生物處理和好氧-厭氧聯(lián)合處理。1.好氧生物處理 好氧生物處理技術(shù)利用微生物在好氧條件下旺盛的代謝作用，以廢水中的有機(jī)物作為原料進(jìn)行新陳代謝，合成生命物質(zhì)，降解污染物。好氧處理能夠?qū)⒖缮锝到獾奈镔|(zhì)完全去除，但是好氧處理一般會(huì)伴隨高能耗，且好氧微生物對(duì)滲濾液中的有毒物質(zhì)比較敏感，有毒物質(zhì)會(huì)使好氧微生物對(duì)滲濾液的處理效果降低。因此好氧微生物處理只適合小規(guī)模、可生化性較好的滲濾液處理。（1）活性污泥法 主要利用懸浮的微生物絮體來降解溶解性及顆粒態(tài)有機(jī)物，濃縮污泥由沉淀池重新回流，利用靜置沉淀去除工藝流程中的MLSS，產(chǎn)生含懸浮固體物低的出水，利用剩余污泥

16、控制污泥停留時(shí)間。主要處理工藝有傳統(tǒng)活性污泥法、膜生物法（MBR）、SBR法。優(yōu)點(diǎn)：對(duì)滲濾液中易降解有機(jī)物具有較高的去除率，處理垃圾滲濾液效率高，費(fèi)用低。缺點(diǎn)：出水效果受溫度影響較大，對(duì)中老期滲濾液的去除效果不好。（2）生物膜法 由細(xì)菌菌膠團(tuán)和大量真菌菌絲組成，生物膜生長(zhǎng)在載體上，微生物停留時(shí)間長(zhǎng)，可以生長(zhǎng)一些為微型動(dòng)物、藻類及昆蟲等，生物類型極為豐富，種類繁多，食物鏈長(zhǎng)而復(fù)雜。抗水量、水質(zhì)等沖擊負(fù)荷，有利于氨氮的去除。主要反應(yīng)器類型有淹沒式附著生長(zhǎng)生物反應(yīng)器（SAGE）、生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器（RDR）、生物接觸氧化池等。（3）穩(wěn)定塘法 利用天然或人工池塘作為處理設(shè)施，在自然或半自然條件下充分利用塘

17、中懸浮生長(zhǎng)式微生物的新陳代謝活動(dòng)降解有機(jī)物。優(yōu)點(diǎn)：無需污泥回流，動(dòng)力設(shè)施少，能耗低，工程簡(jiǎn)單，投資省，因較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間而具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。缺點(diǎn)：體積較大，有機(jī)負(fù)荷低，降解速度慢，處理周期長(zhǎng)。2.厭氧生物處理法 厭氧處理法主要針對(duì)化學(xué)組分中的有機(jī)物（包括難溶于處理的腐殖酸）和無機(jī)離子中未除掉的氨氮。由于垃圾滲濾液中有機(jī)物含量高，其中多數(shù)為生物可利用物質(zhì)，采用既能有效降解有機(jī)物，又可以承受較大的沖擊符合。目前在垃圾滲濾液處理中應(yīng)用的厭氧處理技術(shù)主要有上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧間歇性序批式反應(yīng)器（ASBR）、厭氧折流式反應(yīng)器（ABR）和厭氧生物濾池等。優(yōu)點(diǎn)：能耗低，運(yùn)行費(fèi)用省，可以回收部

18、分能量、對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素要求較低和可提高污水的生化性能等。缺點(diǎn)：厭氧菌對(duì)溫度和PH值的要求較高，實(shí)際工程中厭氧生物法的效果不理想，單獨(dú)靠厭氧處理出水中的CODcr和氨氮質(zhì)量濃度比較高，不能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。3.好氧-厭氧聯(lián)合處理 對(duì)于高濃度的垃圾滲濾液?jiǎn)为?dú)厭氧或好氧處理很難達(dá)標(biāo)排放，一般采用厭氧-好氧聯(lián)合工藝，既經(jīng)濟(jì)合理又提高了滲濾液的處理效率。研究表明，采用厭氧-好氧反應(yīng)器，CODcr，BOD5，NH3-N濃度均大幅消減，其中氨氮的吹脫率可達(dá)80%，減量化效果顯著，在實(shí)際填埋場(chǎng)中厭氧-好氧聯(lián)合工藝得到很好的應(yīng)用。7.6.3.3 物化處理方法物化處理方法 由于垃圾滲濾液的成分復(fù)雜，僅采用生物法很難處

19、理達(dá)標(biāo)，所以在出水水質(zhì)要求較高的情況下，需要物化處理方法才能取得比較理想的結(jié)果。 物化處理的主要目的是去除滲濾液中的有毒有害重金屬離子及氨氮，為滲濾液達(dá)標(biāo)排放和生物處理系統(tǒng)有效運(yùn)行創(chuàng)造良好條件。目前去除垃圾滲濾液中污染物的主要物化方法有氨吹脫、混凝沉淀、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、吸附、電化學(xué)氧化、光催化氧化、超聲波氧化、輻射氧化、催化濕式氧化、膜分離法和蒸發(fā)等。1.吹脫 空氣吹脫是垃圾滲濾液預(yù)處理過程中去除氨氮的最常用的方法。吹脫的一般工藝是通過加入石灰調(diào)節(jié)滲濾液的PH值至10以上，然后鼓入空氣。與傳統(tǒng)的吹脫技術(shù)相比，吹脫法去除率增加16.4%17%，NH3-N完全可以達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，吹脫效率明顯得到提高。當(dāng)滲濾液中含有高濃度的NH3-N時(shí)，常需在生物處理前通過此法加以去除。吹脫法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠相對(duì)容易地根據(jù)滲濾液體積和強(qiáng)度的變化進(jìn)行調(diào)整，但它的主要缺點(diǎn)是低溫時(shí)效果急劇下降。2.混凝沉淀 混凝沉淀法以水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)作為主要處理對(duì)象，通過壓縮膠體雙電層、電性中和、吸附僑聯(lián)和網(wǎng)捕卷帶等作用使膠體脫穩(wěn)、凝聚以及絮凝，最終能夠沉淀去除污染物。3.化學(xué)沉淀 化學(xué)沉淀法是一種通過NH4+在Mg2+和PO43-存在的條件下形成磷酸氨鎂沉淀而除掉廢水中氨氮的方法。由于磷酸氨鎂沉淀是一種重要的復(fù)合肥料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滲濾液中氨氮的回收利用。4.化學(xué)氧化 垃圾滲濾液含有腐殖質(zhì)、芳香族化合物等生物