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 垃圾填埋場滲濾液垃圾填埋場滲濾液是垃圾經(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)時間長，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)時間地下水接觸量 接觸時間 流動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時間段內(nèi)，填埋場外地表徑流進(jìn)入填埋場的雨水量為Vi，地表徑流在接觸垃圾前可排除填埋場外的雨水量為V0，地下水進(jìn)入填埋場的水量為V1，垃圾和覆土帶入填埋場的水量為V2，填埋場產(chǎn)生的滲濾液為V，則在t時間段內(nèi)進(jìn)出填埋場的水量為：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填埋場匯水面積，m2，直接進(jìn)入填埋場的雨水量為IA*10-3; E填埋場表面及植物的蒸發(fā)、蒸騰量，mm； Vi填埋場外地表徑流進(jìn)入填埋場的雨水量，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外的雨水量，m3，在封場區(qū)域通常由雨水及排水設(shè)施排除； V1地下水進(jìn)入填埋場的水量，m3，對衛(wèi)生填埋場可以忽略不計(jì)； V2垃圾和覆土帶入填埋場的水量，m3； V填埋場產(chǎn)生的滲濾液，m3。 若在t時間內(nèi)，填埋場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該式為填埋場滲濾液水量估算的基本公式。對于符合衛(wèi)生填埋場建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的填埋場，可認(rèn)為地表水和地下水都不會進(jìn)入填埋場，有Vi=0，V1=0，當(dāng)時間段t足夠長時，填埋場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)填埋場表面的透水性能較好時Um=0.251+（C-1）lg（1.4R0.3）Im/R0.6當(dāng)填埋場表面的透水性能較差時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)，對封場的填埋場C=0.60.75； R滲透液浸出的滯后時間，d，對于壓實(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填埋場或填埋場某一分期工程使用的時間，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?、水文地質(zhì)、填埋時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、微生物生長特性、大氣降水等，間接影響因素有垃圾填埋場溫度、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等相對較低， CODcr、BOD5質(zhì)量濃度最高值可達(dá)幾萬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)填埋場達(dá)到相對穩(wěn)定時，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隨填埋場的年齡增長而降低，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）營養(yǎng)元素比例失衡 填埋場內(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)?。生活垃圾中金屬溶出率低，典型的質(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間的延長呈正態(tài)分布，一般在0.52.5年達(dá)到峰值，此時含有大量的Na+，K+，Cl-SO42-等無機(jī)類溶解性鹽和鐵、鎂等微量營養(yǎng)元素。此后，隨填埋時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間而變化。季節(jié)降雨直接影響滲濾液的水質(zhì)；時、日尺度內(nèi)滲濾液變化較大；填埋場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，流動緩慢，滲濾持續(xù)時間長，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)，造成對周圍地下水和地表水的嚴(yán)重污染，污染持續(xù)時間可以長達(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?，從而使污染質(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直接滲入周圍土壤，滲濾液中的有害成分會破壞土壤微生物的正常生存環(huán)境并對土壤結(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)造的一個適宜水生植物或濕地植物生長的“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養(yǎng)物質(zhì)，使微生物生長繁殖，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)備簡單，維護(hù)、操作及管理方便，即使在填埋場封閉轉(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)植物生長期長，生長王勝的南方地區(qū)，不適應(yīng)北方寒冷地區(qū)。2.填埋場回灌法回灌處理法是20世紀(jì)70年代由美國的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)處理或直接利用動力設(shè)施重新打到填埋場覆蓋層表面或覆蓋層下部，利用填埋場覆土層及各年齡段垃圾餓物化以及生物降解作用對滲濾液進(jìn)行處理。實(shí)質(zhì)：填埋場作為一個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，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，同時表面回灌會污染空氣，。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伴隨高能耗，且好氧微生物對滲濾液中的有毒物質(zhì)比較敏感，有毒物質(zhì)會使好氧微生物對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，生物膜生長在載體上，微生物停留時間長，可以生長一些為微型動物、藻類及昆蟲等，生物類型極為豐富，種類繁多，食物鏈長而復(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、中懸浮生長式微生物的新陳代謝活動降解有機(jī)物。優(yōu)點(diǎn)：無需污泥回流，動力設(shè)施少，能耗低，工程簡單，投資省，因較長的水力停留時間而具有較強(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。2.厭氧生物處理法 厭氧處理法主要針對化學(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、對營養(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)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。3.好氧-厭氧聯(lián)合處理 對于高濃度的垃圾滲濾液單獨(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，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