MVC+DI工艺处理垃圾渗滤液Word文件下载.docx
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在垃圾渗滤液的产生过程中，由于垃圾中原有的、以及垃圾降解后产生的大量污染物经过溶解、淋洗等作用进入垃圾渗滤液中，以致垃圾渗滤液污染物浓度特别高，而且成分复杂，下表1.1列出了国内外垃圾渗滤液典型污染物组成及浓度变化。
表1.1垃圾渗滤液水质一览表
成分
变动范围
PH
5～8.6
K+（mg/L）
28～3770
BOD5（mg/L）
40～73000
Ca+（mg/L）
23～7200
COD（mg/L）
100～90000
Fe（mg/L）
0.05～2820
TOC（mg/L）
265～8280
Mg（mg/L）
17～1560
氨氮（mg/L）
6～10000
Zn（mg/L）
0.2～370
硝氮（mg/L）
0.2～124
Cu（mg/L）
0～9.9
TP（mg/L）
0～125
Cd（mg/L）
0.003～17
TS（mg/L）
0～59200
TCr（mg/L）
0.01～8.7
SS（mg/L）
10～7000
Pb（mg/L）
0.002～2
总碱度（mg/L）
0～25000
Ni（mg/L）
0.1～0.8
Cl—（mg/L）
5～6420
VFA（mg/L）
10～1702
Na+（mg/L）
0～7700
SO42-（mg/L）
1～1600
根据上表可以看出垃圾渗滤液水质成分的特点：
①有机污染物浓度高。
垃圾渗滤液中含有大量的有机物，COD和BOD5高大几万mg/L，是城市污水的10～100倍，使其处理变得相当困难。
②金属含量高。
垃圾渗滤液中还含有十多种金属离子，其中铁的浓度可达2820mg/L，锌的浓度可达370mg/L，均大大超过了生物处理构筑物进水中有害物质容许浓度的规定，需进行预处理。
③氨氮含量高，营养元素比例失调。
垃圾渗滤液中的氨氮浓度通常高达1000mg/L以上，随着垃圾填埋年龄的增长，垃圾渗滤液中的氨氮含量还将逐年上升。
如此高的氨氮浓度，对微生物活性有很强的抑制作用。
对于生物处理，污水中适宜的营养元素比例是C︰N︰P=100︰5︰1，而一般垃圾渗滤液中C/N都小于10，C/P都大于300，微生物的营养元素比例严重失调。
（2）水质变化大
垃圾渗滤液的水质受垃圾组成、垃圾填埋工艺及时间、降雨量等因素影响，变化较大。
对于某一个垃圾填埋场而言，降雨量和垃圾填埋时间是影响渗滤液水质变化的主要因素。
一般旱季将于较少时，垃圾填埋场所产生的渗滤液中污染物浓度相对较高；
而到了雨季降雨量大时，垃圾渗滤液中污染物的浓度会江大，水质呈季节性变化。
垃圾渗滤液的水质不仅随降雨量而波动，而且随填埋时间及填埋场内垃圾的分解而有很大的变化。
垃圾填埋初期渗滤液污染物浓度较高，至封场以后污染物浓度随垃圾中有机物不断降解而逐渐下降。
下表1.2列出了垃圾渗滤液污染物随填埋时间的不变化。
表1.2垃圾渗滤液污染物随填埋时间的变化
填埋时间
污染物指标
﹤5年
5～10年
﹥10年
pH
﹤6.5
6.5～7.5
﹥7.5
COD（g/L）
﹥10
﹤10
﹤5.0
COD/TOC
﹤2.7
2.0～2.7
﹥2.0
BOD5/COD
﹤0.5
0.1～0.5
﹤0.1
VFA（%TOC）
﹥70
5～30
根据填埋场的年龄，垃圾渗滤液的水质通常可根据填埋场的年龄分为两类：
一类是填埋时间在3～5年的年轻渗滤液，其特点是低pH值，COD和BOD5浓度高，BOD5/COD比值高，同时由于较低的pH值造成各种金属离子浓度也比较高；
另一类是填埋时间在5年以上的老年渗滤液，其特点是pH值接近中性，COD和BOD5浓度降低，BOD5/COD比值减少，而氨氮由于含氮有机物的逐渐分解而保持较高的浓度。
（3）持续时间长
随着垃圾中有机物的不断降解，垃圾渗滤液也会不断产生，直至有机物彻底降解后垃圾渗滤液的污染才会终止，其有机物的降解可用一级反应动力学方程式表示：
Ct=C0-kt
式中：
t——反应时间
k——有机物降解速率常数
CO——t=0时有机物的浓度
Ct——t=0时有机物的浓度
有研究表明垃圾中有机物降解及其缓慢，一般在垃圾填埋后垃圾渗滤液要持续20～30年。
因此，垃圾渗滤液的另一个特征是持续时间长。
1.1.2.2水量特点
（1）水量变化大，主要受降雨影响
垃圾渗滤液产生量受降雨、蒸发、垃圾含水率、场底防渗、填埋操作方式等因素的影响，其中降雨量是影响渗滤液产生量的决定性因素。
对于卫生填埋场而言，垃圾渗滤液的产生主要来自三个方面：
一是大气降水。
二是垃圾本身所含的水分。
三是垃圾填埋后由于微生物的厌氧分解作用而产生的水。
（2）水量难以准确预测
渗滤液的产生量收到多种因素的影响，要准确预测渗滤液的产生量是非常困难的。
目前国内外的水量估算方法主要有水量平衡法、经验公式法和经验统计法三种。
①水量平衡法
计算公式：
Q=P+W+G-E
Q——渗滤液年产生量，m3/a
P——降雨产生的渗滤液量，m3/a。
由集雨面积A和降雨量I确定。
W——垃圾降解产生的渗滤液量，m3/a。
由垃圾量、垃圾成分（含水率和有机物含量）确定。
G——地下水浸入量，m3/a。
通过地址勘探确定。
E——蒸发蒸腾量，m3/a。
蒸腾量可以通过植物水分消耗量确定。
②经验公式法
计算公式：
Q=C×
I×
A×
10-3
式中：
Q——渗滤液产生量，m3/d
I——日降雨量，mm/d。
按最大月平均降雨量折算成平均日降雨量。
A——填埋场面积，m2。
包括作业区和完成区。
C——渗出系数，其值在0.2～0.8之间，对不直接排放地表水的填埋作业区，其值为0.4～0.7（标准值为0.5）；
对直接排放地表水的完成区，其值为0.2～0.4（标准值为0.3）。
③经验统计法
根据实测相邻地区已建填埋场渗滤液产生量，由统计数据推算出
单位面积产生量。
Q=q×
10-4
q——单位面积渗滤液产生量，m3/（ha.d）,见下表1.3
表1.3填埋场单位面积渗滤液产量
名称
q
西德
7.4
广州
20～25
乐山
15
前苏联
0～8.2
深圳
3～10
南充
12.5
上海
50
成都
6～9
德阳
5～6
上述几种方法中，水量平衡法最准确，但部分参数难以确定，在我国相关资料不完整的现阶段该方法的应用有限。
而经验公式法的相关参数易于确定，建议采用。
经验统计法的结果可作参考。
1.1.3垃圾渗滤液的危害
由于目前国内大多数城市的垃圾分拣系统尚未形成规模，进入城市垃圾填埋场的垃圾主要来源于城市生活垃圾和市政污水处理厂的部分剩余污泥，导致垃圾填埋过程中产生的垃圾渗滤液成分极为复杂。
刘军等人运用GC-MS联用技术对垃圾渗滤液中的各类污染物进行了分析，发现垃圾渗滤液中仅主要有机污染物的种类就多达六十多种。
这其中包括了6种烷烯烃，芳烃类5种，醇和酚10种，羧酸类19种，酰胺类7种，5种酯类，醛酮类10种，其他5种。
此外，垃圾渗滤液的高金属含量特点，使其更加难以处理。
所以垃圾渗滤液必须经过达标处理才能排放，不然会严重污染排放点周围的土壤，导致附近土地荒废，不能再使用。
近几年通过对上海市黄浦江上游部分地段的江水水质进行监测，发现水样中的硝酸盐含量和氨氮含量明显地高于其他部位江段，分析其原因发现距离该江段200m左右就是三林塘垃圾填埋场所在地，此填埋场产生的垃圾渗滤液没有经达标处理便排入江中，导致此江段江水水质持续恶化。
夏立江等人通过对北京西郊某垃圾填埋场附近土壤的被污染情况进行研究，发现垃圾区周围土壤受到了垃圾渗滤液的浸蚀，导致土壤的酸性增大，含养分量增大，重金属含有量也明显增高，这说明此垃圾填埋场附近土壤已被垃圾渗滤液污染且土壤性状已发生显著改变。
综上所述，由于含有大量的污染物质，对垃圾渗滤液如处理不当必将使周边环境受到严重影响，导致地表水源、地下水和土壤被污染，威胁到附近动植物的生存，更是危及广大人民群众身体健康。
因此非常有必要对垃圾渗滤液进行有效的处理，使其达标排放，将其对环境的影响降至最低。
第二章垃圾渗滤液的处理方法
由于垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，不同的填埋场或同一填埋场的不同时间段，渗滤液的水量水质都有不同的特点，其处理既有常规废水处理技术的共性，又有其自身显著的特点。
目前，渗滤液的处理有四种途径：
（1）直接排入城市污水处理厂合并处理；
（2）预处理后汇入城市污水处理厂合并处理；
（3）向填埋场的循环喷洒回灌处理：
（4）就地建筑污水处理系统进行处理。
主要处理方法有：
回灌处理法、土地处理法、物化处理法和生物处理法。
2.1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，英国目前50％的填埋场采用了回灌技术。
渗滤液回灌实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大生物滤床，通过自然蒸发，并经过垃圾层和埋土层的物理、化学、生物等作用达到处理渗滤液的目的。
回灌处理方式主要有填埋期间渗滤液直接回灌至垃圾层、表面喷灌或浇灌至填理场表面、地表下回灌和内层回灌等。
采用回灌技术不仅能降低渗滤液中的COD浓度，加快垃圾中有机质的降解，提高垃圾的溶解速度，且有利于降低垃圾中有机质的含量，使COD含量更为稳定。
回灌法主要存在以下几个问题：
（1）回灌会加速恶臭气体的挥发，周围大气环境质量下降；
（2）填埋气的产气速率加快，可能引发安全问题；
（3）不完全消除渗滤液，回灌的渗滤液量受填埋场特性的限制，有大量的渗滤液仍需外排；
（4）在降雨量大的地区或季节应慎用。
郭蕴苹试验模拟蒸发量与降水量日均值比为0.58，进水COD值为8649.3mg/L，经过270天回灌运行后，出水COD值为460.7mg/L，COD去除率为94.7％。
何厚波等人发现，对回灌渗滤液中有机物的去除效果随垃圾堆体高度的增加而增加，但是进入垃圾堆体的有机负荷不能无限制地增加，否则会毁坏渗滤液回灌系统。
2.2土地处理法
渗滤液的土地处理主要是通过土壤颗粒的过滤、离子交换、吸附和沉淀等作用去除渗滤液中的悬浮固体颗粒物和溶解成分。
通过土壤的微生物作用使渗滤液中的有机物和氮发生转化，通过蒸发作用减少渗滤液的发生量。
渗滤液的土地处理包括：
慢速渗滤系统（SR）、快速渗滤系统（RI）、表面漫流（OF）、湿地系统（WL）、地下渗滤土地处理系统（UG）以及人工土地渗滤处理系统（ARI）等多种土地处理系统。
土地处理具有投资少，操作简单，运行费用低等优点，但对土壤和地下水有长期污染作用，土壤的渗透能力也会随着时间的延长而逐渐下降，渗滤液的处理效率也会随之降低，且易受气候条件和土地条件限制，一般只应用于干旱地区和土地广阔的地区，且该方法容易产生重金属和盐类在土壤中积累的问题，对土壤和地下水造成污染，过量的盐类也会对植物的生长产生影响。
另外，土壤的渗透能力也会随着时间的延长而逐渐下降，对渗滤液的处理效率也会随之降低。
陈玉成等人对重庆金刚碑垃圾填埋场渗滤液进行了土壤渗滤和芦苇湿地两级模拟处理试验研究，原水COD为652.3～1333mg/L，NH4+-N为186.2～267.8mg/L，色度为250～400倍，SS为44～163mg/L，处理后COD和NH4+-N的去除率均达到90％以上，出水水质达到国家一级排放标准。
BulcT等人建造一个450m2的人工湿地对渗滤液处理进行研究，平均水力负荷O.03m3/（m2·
d），在进水COD为1264mg/L，BOD5为60mg/L，NH4+-N为88mg/L条件下，结果发现COD去除率为68％，BOD5去除率为46％，NH4+-N去除率为81％。
2.3物化处理法
物化处理法即通过一系列物理、化学反应去除垃圾渗滤液中的不可溶组分和可吸附有机物，同时将垃圾渗滤液中的难生物降解有机物转化为易生物降解的有机物并将其去除。
渗滤液的物化处理法包括混凝沉淀、化学氧化、湿式氧化、气提、蒸发、中和沉淀、活性炭吸附、膜分离法、光催化氧化法和电化学法等。
它具有良好的适应水质、水量变化的特点，尤其适用于填埋年限较长的垃圾填埋场排出的渗滤液。
此外，物化法还可以作为预处理技术对渗滤液进行预处理，从而降低CODCr、BOD5的浓度，除去大部分氨氮、重金属离子、SS等污染物，提高CODCr、BOD5比值以改善渗滤液的可生化性，尽量减少重金属离子和氨氮对微生物活动的抑制作用，但是物化法处理成本较高，不适于大量的渗滤液的处理，通常作为渗滤液的预处理或深度处理工艺。
（1）混凝沉淀法
混凝沉淀法是向废水中投加混凝剂，使废水中的悬浮物和胶体聚集形成絮凝体，再加以分离的方法。
混凝沉淀法可有效地去除浊度、色度和重金属离子，对COD也有一定的去除效果。
目前采用的混凝剂多为Al2（SO4）3、FeSO4、FeCl3以及聚铁、聚铝等，但无论采用何种混凝剂，COD的去除率一般在30％～60％，很难有突破性提高。
蒋建国等人用复合混凝剂（90％PAC+10％PAM）及试剂A（一种壳聚糖）在不同pH及不同投加量的情况下，对垃圾渗滤液COD的去除效果进行了比较分析，在pH值为5．5和8时，复合混凝剂投加量为400mg/L时，对COD的去除率分别为38.6％和37.8％；
试剂A在pH值为8，投加量为100mg/L时，对COD的去除率达到39.9％。
（2）氧化法
氧化法包括臭氧氧化法、H2O2氧化法、光化学氧化法、辐射法、电解氧化法和电催化氧化法等。
德国奥古斯丁垃圾填埋场渗滤液采用撞击式臭氧反应器工艺，渗滤液的COD为1070mg/L，AOx（可吸附的有机卤化物）为720ug/L，总氮67mg/L，在经过4.2h的反应后，COD的去除率为67％，AOx的去除率为62％。
张跃升等以活性炭作催化剂、H2O2作氧化剂处理垃圾渗滤液的试验结果表明：
在H2O2/COD=1.5，活性炭/H2O2=O.6，pH=2的条件下反应180min，COD及色度的去除率分别为82.8％和85.5％。
黄本生等人采用复合催化剂ZnO／TiO2光催化氧化用于垃圾渗滤液的深度处理，处理后的渗滤液能达到国家排放标准。
王敏等人对渗滤液进行电解氧化实验结果表明：
在pH值为8.0，电极材料为RuO2-IrO2—TiO2/Ti，电流密度为lOAm2，电极间距为0.5cm，C1-浓度为10000mg/L条件下电解48min，COD去除率达82.6％。
（3）吸附法
吸附法，即利用吸附材料的巨大表面积和不规则的网孔结构，使垃圾渗滤液中的污染物质吸附在其表面而被去除。
在渗滤液处理中，吸附法主要用于脱除水中难降解的有机物、金属离子和色度等。
活性炭是垃圾渗滤液处理中最常用的吸附材料，能有效地去除有机物和色度，但是活性炭价格较贵，而且再生困难。
DiamadopoulosE用粉末活性炭处理渗滤液原水和混凝处理出水（COD为502～1141mg/L），在pH值为7，吸附时间4h，活性炭用量6g/L时，COD的去除率可达73％。
于瑞莲采用天然膨润土20g/L吸附去除垃圾渗滤液中50％以上的COD和色度。
隋智慧等人用混凝与吸附联合的方法对北京安定垃圾填埋场渗滤液进行预处理的研究结果表明，该方法对废水COD的去除率稳定在70％左右，且受水质变化的影响不大。
（4）氨吹脱法
垃圾渗滤液中高浓度的氨氮是生物处理的抑制因素，目前多采用氨吹脱来脱氮。
氨吹脱，先调节污水pH值至碱性，然后以曝气的方式使游离氨从水中逸出，以降低污水中的氨氮浓度。
常见的曝气方式有吹脱塔和鼓风曝气等。
国内采用严格意义上的吹脱塔来处理垃圾渗滤液还未见报道。
邹莲花和沈耀良等人采用鼓风曝气池吹脱氨氮。
邹莲花等人用石灰将渗滤液pH值调到9.1、吹脱5h，氨氮的去除率为67.8％。
沈耀良在渗滤液pH值为11、温度为2250C，气液比为666，经5h曝气吹脱，获得66.7％～82.5％的氨氮去除率。
（5）膜分离法
膜分离就是在动力（一般是压力）的作用下，利用特殊的薄膜对水中的成分进行选择性的分离，其机理主要是膜的筛分作用。
膜分离包括微滤、超滤、纳滤和反渗透。
微滤膜的孔径为0.05～15um，超滤膜的孔径为0.005～10um，反渗透膜的孔径为0．3～1.2nm，纳滤膜的孔径在反渗透膜与超滤膜之间。
西欧、北欧、北美和澳洲地区正逐渐采用新型的膜分离技术处理垃圾渗滤液，其中反渗透（RO）分离技术的应用最为广泛，并取得了很好的效果。
Hurd等人选用3种低压聚酰胺R0膜处理TrailRoad垃圾填埋场渗滤液，试验结果表明：
透过液的流量取决于操作压力大小及TOC的浓度，当操作压力大于1.03MPa时，透过液的流量为26.0L/（m2.h）～54.OL/（m2.h），TOC和C1-的去除率大于96％，NH4+-N的去除率大于88％。
2.4生物处理法
当垃圾渗滤液的BOD5/COD>
O.3时，渗滤液的可生化性较好，可以采用生物处理法，生物处理具有处理效果好、运行成本低等优点，是目前垃圾渗滤液处理中采用最多的方法。
常用的生物处理法有好氧生物法，厌氧生物法和厌氧-好氧生物组合法。
（1）好氧生物法
好氧法是利用微生物的耗氧反应来降解渗滤液中的有机物，实现对BOD5、COD和氨氮的有效降低，且还可以部分除去Fe、Mn等金属离子。
目前好氧处理法主要包括活性污泥法、曝气稳定塘、生物膜法、生物滤池和生物流化床等工艺。
好氧法对使用多年的填埋场产生的成分复杂，氨氮浓度很高，可生化性差的渗滤液，需要结合其他的方法来使用，否则处理效果一般。
①活性污泥法。
活性污泥法处理垃圾渗滤液效率高，而且费用较低，因而应用比较广泛。
例如美国宾州FallTownship污水处理厂，其垃圾渗滤液进水COD为6000～21000mg/L，BOD为3000～13000mg/L，氨氮为200～2000mg/L，采用活性污泥法处理时曝气池污泥浓度（MLVSS）为6000～12000mg/L，是一般活性污泥浓度的3～6倍。
在容积负荷为1.87kgBOD/（kgMLSS.d）时，F/M为0.15～0.31kgBOD/（kgMLSS.d），BOD去除率为97％；
在容积负荷为0.3kgBOD/（m3.d）时，F/M为0.03～0.05kgBOD/（kgMLSS．d），BOD去除率为92％。
这些数据说明，只要适当提高活性污泥的浓度，使F/M为0.03～0.31kgBOD/（kgMLSS．d）（不宜再高），活性污泥法是能够有效地处理垃圾渗滤液的。
近十几年来，不断有专家学者进行实验研究，对传统活性污泥法进行一系列改进，如低氧-好氧活性污泥法、SBR法等，这些新方法具有维持较高运转负荷、耗时短等特点。
徐迪民等人用低氧-好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液，试验证明：
在控制运行条件下，垃圾填埋场渗滤液通过低氧-好氧活性污泥法处理，效果卓越，最终出水的平均CODCr、BOD5、SS分别从原来的6466mg/L、3502mg/L、2396mg/L相应降低到CODCr<
300mg/L、BOD5<
50mg/L（平均为133mg/L）、SS<
1OOmg/L（平均为278mg/L），pH值为6．5～7．5，且有较好的N、P去除率（P为90．5％，凯氏氮为67.5％）。
杭州天子岭垃圾填埋场采用的就是这种方法。
②曝气氧化塘。
曝气氧化塘体积大，曝气时间长，适合处理水质、水量变动大的垃圾渗滤液，虽然其有机负荷低，降解速度较慢，但若经过人工强化，也可取得与活性污泥法相近的渗滤液处理效果，且由于其工程简单，在土地不贵的地区，是最经济的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。
1982年，英国投资6000英镑在BrynDosteg垃圾填埋场建立了一座1000m3的曝气氧化塘，设2台表面曝气装置，最小水力停留时间为10d，氧化塘出水经沉淀后流经3km长的管道排入城市下水道。
在1983～1986年运行期间，垃圾渗滤液平均水质为：
pH为5.18，COD为5518mg/L，BOD为3670mg/L，NH4+-N为130mg/L，属于“年轻"
的垃圾渗滤液。
经氧化塘处理后出水水质为：
pH为8，COD为153mg/L，BOD为1814mg/L，NH4+-N为914mg/L，COD、BOD和NH4+-N的平均去除率分别
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