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1、第三节渗滤液的收集与处理,产生及特征渗滤液产量的估算收集系统渗滤液的处理,一、产生及特征,渗滤液指垃圾在填埋和堆放过程中，由于垃圾中有机物质分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水通过淋溶作用形成的污水。,渗滤液的来源降水入渗外部地表水入渗地下水入渗垃圾自身的水分有机物分解产生的水分覆盖材料的水分,1、渗滤液来源（a）直接降水。降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源。（b）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。取决于填埋场地周围的地势、覆土材料的种类及渗透性能、场地的植被情况及排水设施的完善程度等。（c）地表灌溉。与地面的种植情况和
2、土壤类型有关。,（d）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。（e）废物中水分。随固体废物进入填埋场中的水分，包括固体废物本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附（当贮水池密封不好时）量。（f）覆盖材料中的水分。随覆盖层材料进入填埋场中的水量与覆盖层物质的类型、来源以及季节来定义，即克服重力作用之后能在介质孔隙中保持的水量。典型田间持水量：对于砂而言为6%12%，对于粘土质的土壤为23%31%。,（g）有机物分解生成水。垃圾中的有机组分在填埋场内经厌氧分解会产生水分，其产生量与垃圾的组成、pH值、温度
3、和菌种等因素有关。,2、影响渗滤液产生量的因素填埋场渗滤液的产生量通常由：获水能力；场地地表条件；固体废物条件；填埋场构造，及操作条件等五个相互有关的因素决定，并受其他一些因素制约。,1,（a）填埋场构造填埋场的水运移及水平衡于图。大气降水到达填埋场表面后，一部分变成地面径流流出填埋场，另一部分通过表面蒸发离开，只有少部分渗入覆盖层。,在覆盖层中部分被植物吸收并蒸腾入大气，其余则通过覆盖层顶层土壤的扩散、迁移进入覆盖层内的衬层-排水层入渗水水收排系统，大部分水沿底坡流入收集管网而排出填埋场，仅有小部分水能下渗到废物层而形成渗滤液，这时的渗滤液主要来源于废物本身带入的水分。,（b）降雨影响渗滤液
4、产生的降雨特征有四个：降雨量、降雨强度、降雨频率和降雨周期。降雨量通常用以表示在一给定地区、于某一时段（如月或年）内到达地表的雨水总量，此数可以是一次或多次降雨的结果。许多估算渗滤液产生量的方法常以月平均降雨量为基础，往往忽略了降雨强度、频率和时间周期对地表土壤颗粒的影响。而这些影响可能会改变入渗速率并进而使渗滤液的产生量发生一定程度的变化。（c）地表径流地表径流包括入流和出流。入流是指来自场地表面上坡方向的径流水，称为区域地表径流。出流是指填埋场场地范围内产生并自填埋场流出的地表水，称为填埋场地表径流。,地表径流一般使用经验公式来确定。Chow(1964)提出的下述经验公式，是目前应用较为广
5、泛的经验公式之一，即：R=CPA，式中，R为地表最大径流量；P为降雨强度的平均速率；A为填埋场的面积；C为地表径流系数，它表示离开该区域的地表流动的水量所占总降水量的百分数。,（d）贮水量渗入土层的水分，只有部分会下渗进入废物层，另一部分则滞留在土层内。假如降水的入渗恰好使固体废物上面的覆盖土层饱和，则土层中超过填埋场田间持水量的水量迅速下排变为填埋场渗滤液量。此后，由于蒸发蒸腾作用，含水率还会渐渐降低。如在土层内有植物根系，则土壤含水率还会下降至凋萎系数（即土壤在植物不在能吸收水分条件下的含水量，在达到此值时土壤水张力的值大约是15atm），然后基本保持不变；如在土层内无植物的根系，则土壤含
6、水率最终要比其凋萎系数大。因此，填埋场植物根部区土壤的贮水容量S可表示为：,对于无植被的的覆土层或固体废物层，其贮水容量只与该层的厚度、实际土壤含水率和田间持水量有关，即：式中，Hr为覆盖土层或固体废物层的厚度，为土壤实际含水率。,具有代表性土壤的典型田间持水量和凋萎系数值列于表中，也可以用下列方程估计田间持水量，即：FC=0.6-0.55W/（10000+W）,（e）腾发量腾发量的大小主要取决于两方面的因素：一是受辐射、气温、湿度和风速等气象因素的影响；二是受土壤中含水率的大小、分布及植物的影响。当土壤供水能力强时，由大气蒸散能力决定的最大可能蒸散强度称为潜在蒸散强度，实际的腾发强度一般要比
7、潜在的腾发强度小。用于估算腾发强度的理论公式或经验公式很多，但通常都是以气候（温度、湿度）和植物耗水量为基础。一般使用Thornthuaite经验公式（1948），即：Ei是潜在的月腾发量(cm)；Ti是第i个月的平均气温其()；Ii是第i个月的月热指数。,渗滤液产生量的控制方法,合理选择填埋场场址设置截洪沟，实现雨水、污水分流进行防渗处理，控制地下水的渗入填埋作业规范化，及时进行覆盖，并控制填埋作业面,3、控制渗滤液产生量的工程措施（a）入场废物含水率的控制随填埋废物带入的水分中，很大一部分会在废物压实过程中沥滤出来。因此必须控制入场填埋废物的含水率，对于城市垃圾卫生填埋场一般要求入场填埋的
8、城市垃圾含水率30%(重量)。,（b）控制地表水的入渗量对包括降雨、暴雨地表径流、间歇河和上升泉等的所有地表水进行有效控制，可减少填埋场渗滤液的产生量。设计雨水流路设置雨水沟、涵洞雨水贮存塘增加覆盖层的贮排水作用,（c）控制地下水的入渗量对地下水进行管理的目的在于防止地下水进入填埋区与废物接触。其主要方法是控制浅层地下水的横向流动，使之不进入填埋区。成功的地下水管理可以减少渗滤液的产生量，此外还可为改善场区操作创造条件。具体而言，有如下各种控制方法。设置隔离层法通过低渗透率材料的隔离作用、防止地下水进入填埋区是一种常用的被动型控制方式。实用的方法有：使用合成材料柔性膜、帷幕灌浆、打入钢板桩等。
9、为取得更可靠的效果，这种隔离层需要嵌入现场的地下某一低渗透层。,设置地下水排水管法可在场区边界位置开挖沟渠，例如排水管，并用高渗透性材料回填。当地下水位升高时，即会流入排水管排走。为防止排水管阻塞，应在管外用无纺布包裹。,抽取地下水法使用水泵抽水法控制地下水位时，应在处置区附近开凿一系列的井眼。经过抽取地下水将在填埋区下面形成一个漏斗，可使地下水位降至填埋区的底部以下。抽出的水可以排往地表水系统，该法虽然有效，但显然会增加运行费用。,4、填埋场渗滤液组成及特征（1）填埋场渗滤液的主要成分填埋场渗滤液的主要成分有下述四类：常见元素和离子：如Cd、Mg、Fe、Na、NH3、碳酸根、硫酸根和氯根等。
10、微量金属：如Mn、Cr、Ni、Pb、Cd等。有机物：常以TOC、COD来计量，酚等也可以单独计量。微生物。,城市生活垃圾、工业废物、以及城市生活垃圾和工业废物混合处置填埋场的渗滤液成分比较。,（2）渗滤液的特征有机污染物浓度高，特别是5年内的“年轻”填埋场的渗滤液。渗滤液中的有机物主要有三类：低分子量脂肪酸类、腐殖质类高分子的碳水化合物和中等分子量的黄腐酸类物质。BOD5：随着时间和微生物活动的增加，浸出液中的BOD5也逐渐增加。一般填埋6个月至2.5年，达到最高峰值，此时BOD5多以溶解性为主，随后BOD5开始下降，到615年填埋场稳定化为止。,COD：填埋初期COD略高于BOD5，随着时间
11、的推移，BOD5急速下降，而COD下降缓慢，从而COD远高于BOD5。渗滤液的生物降解性可用BODCOD之比来反映，当BODCOD=0.5时，渗滤液较易生物降解；当BOD5COD0.1时，渗滤液难于降解。最初，这一比值将在0.5或者更大一点的量级上；当介于0.4到0.6之间时，表明渗滤液中的有机物质开始生物降解；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植酸和富里酸。,氨氮浓度较高：氨氮的平均浓度为700(mg/l)以上，占总氮的85%90%。特别是中老年填埋场的氨氮含量非常高，导致渗滤液非常难以处理。磷含量偏低：P含量非常低，尤其是溶解性的磷酸盐含量更
12、低，因此在生物处理时，必须添加与BOD5相当的磷。色度高：呈淡茶色或暗褐色，色度在20004000之间，有较浓的腐败臭味。TOC：一般为2652800mgL。BOD5TOC可反映渗滤液中有机碳氧化状态。填埋初期，BOD5TOC值高；随着时间推移，填埋场趋于稳定化，渗滤液中的有机碳以氧化态存在，则BOD5TOC值降低。,pH值：填埋初期pH值为67，呈弱酸性，随着时间的推移，可提高到78，呈弱碱性。溶解总固体含量高：浸出液中溶解固体总量随填埋时间推移而变化。填埋初期，溶解性盐的浓度可达10000mg/L，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
13、度降低。SS值较高：一般多在800mg/L以下。重金属深度较高：生活垃圾单独填埋时，重金属含量较低；但与工业废物或污泥混埋时，重金属含量会增加，可能超标。,水质随填埋时间的变化较大：早期的渗滤液可生化性较好，但在填埋时间达5年以后形成的渗滤液其BOD5/COD值较低，可生化性差。,二、渗滤液产量的估算,水量平衡法填埋场水的收支平衡关系进填埋场的水量出填埋场的水量,简化1：,简化2：,经验公式法只考虑降水的影响,Q日平均浸出液量，m3/d;I平均降雨量，mm/d；C1，C2正在填埋区和已完成填埋区的渗出系数，一般为0.20.8。A1，A2正在填埋区和已完成填埋区的集水面积，m2。,三、渗滤液收集
14、系统,主要功能是将填埋场内产生的渗滤液迅速收集起来，并通过输水管、调节池等输送至渗滤液处理系统进行处理。同时还起到向垃圾填埋堆体供给空气加快垃圾体的稳定化。保证使衬垫或场底以上渗滤液的水头不超过30cm收集系统的组成渗滤液收排系统由汇流系统和输送系统组成。通常由导流层、收集沟、多孔收集管、集水池、提升管、潜水泵和调节池等组成。,导流（排水）层导流层的目的就是将全场的渗滤液顺利地导入收集沟内的渗滤液收集管内。导流层的厚度应不小于30cm，主要由粒径4060mm的卵石组成，覆盖整个填埋场底衬里上，其水平渗透系数应大于103cm/s渗滤液在垂直方向上进入导流层的最小底面坡度不小于2%。导流层与废物之
15、间宜设土工织物等人工过滤层，以免细粒物堵塞导流层。,导流（盲）沟与导流管导流盲沟设置在导流层的最低标高处，并贯穿整个场底，断面通常采用等腰梯形或菱形铺设于场底中轴线上的为主沟，在主沟上依间距3050m设置支沟，支沟与主沟的夹角宜采用15的倍数，通常采用60收集沟内填充卵石或碎石，按粒径上大下小形成反滤，一般上部采用4060mm卵石，下部采用2540mm卵石。导流管按敷设位置分为干管（主沟内）和支管（支沟内），主管管径不应小于250mm，支管管径不小于200mm，采用HDPE材质。导流管预先制孔，孔径1520mm，孔距50100mm，开孔率一般为25%。,（a）渗滤液收集管渗滤液收集管一般安放在
16、渗滤液沟中，用砾石将其四周加以填塞，再衬以纤维织物，以减少细粒物进入沟内，渗滤液通过上述各层、最后进入收集管。,（b）渗滤液收集沟渗滤液收集沟中的砾石应按如图所示的那样堆成，以便分散压实时的机械负荷，从而更好地保护渗滤液收集管，防止其破碎。如用土工织物作为过滤层，则应将其包覆在砾石层的上面。也可以用分级沙滤层来防止废弃物中的细粒渗入渗滤液收集沟内。,（c）土工织物过滤层过滤织物的设计方法主要是将土壤粒径特征与织物的表观开口尺寸（AOS）进行比较，由柯勒推荐的简单程序如下：对于50%的颗粒能通过0.074mm筛的土壤，过滤织物的AOS应0.59mm。对于50%的颗粒能通过0.074mm筛的土壤，
17、过滤织物的AOS应0.297mm。,集水池及提升系统平原型填埋场因渗滤液无法借助于重力从场内导出，需采用集水池和提升系统。山谷型填埋场，可以利用自然地形将渗滤液收集管直接穿过垃圾主坝的方式集水池位于垃圾主坝前的最低洼处，以砾石堆填以支承上覆废物等。其容积视对应的填埋单元面积而定，一般采用5m5m1.5m，池坡1:2。池内填充砾石的孔隙率为3040%。,调节池调节池通常采用地下式或半地下式，其池底及池壁多用HDPE膜进行防渗，池上采用预制混凝土板保护调节池的容积计算（计算实例参：李颖编城市生活垃圾卫生填埋场设计指南）每月渗滤液产量,每月渗滤液剩余量,调节的渗滤液体积Va,收排系统的类型,类型1,
18、四、渗滤液的处理,处理方案的确定直接排入城市污水处理厂进行合并处理；经必要预处理后汇入城市污水处理厂合并处理；渗滤液回灌处理；在填埋场内建设污水处理站进行独立处理。常用处理技术物理化学方法：活性炭吸附、化学沉淀、氧化、膜等生物法：好氧法、厌氧法、曝气稳定塘土地处理法：渗滤液回灌组合工艺,安徽工业大学建筑工程学院,(1)利用城市污水厂进行合并处理。将垃圾渗滤液直接排入城市污水处理厂与城市污水进行合并处理，利用城市污水对渗滤液的缓冲稀释作用和城市污水中的营养物质实现渗滤液和城市污水的同时处理是最为简单的渗滤液处理方案，可以节省单独建设渗滤液处理系统的大额费用，降低成本。但此法要求填埋场与城市污水处
19、理厂相距不能太远，这在我国大多数大中城市都难以办到，否则渗滤液的输送将造成较大的经济负担；另一方面由于垃圾渗滤液含有较高浓度的BOD5，COD，NH3-N，易造成对城市污水处理厂的冲击负荷，如不加控制会影响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行。,（2）渗滤液再循环在填埋场的初期阶段，渗滤液中包含有相当量的TDS，BOD，COD，氮和重金属。通过循环，这些组份通过发生在填埋场内的生物作用和其他物理化学反应被稀释。例如，渗滤液中的简单有机酸将转换为CH4和CO2。当CH4产生时，渗滤液的pH值升高，金属成分将发生沉淀被保留在填埋场中。渗滤液循环的另一个好处是含有CH4的填埋场气体的恢复利用。通常渗滤液
20、回灌系统将是填埋场气体的产生量增加。为了防止渗滤液循环造成填埋场气体无控释放，填埋场内要安装气体回收系统。最终，必须收集、处理和处置剩余的渗滤液。,（3）渗滤液蒸发渗滤液管理系统的最简单方法是蒸发，修建一个底部密封了的渗滤液容纳池，让渗滤液蒸发掉。剩余的渗滤液喷洒在完工的填埋场上。（4）填埋场内循环喷洒处理 通过循环喷洒可以提高垃圾层中的水分含量，使垃圾渗滤液中微生物的营养成分回到填埋场中，增强微生物的活性，降低垃圾渗滤液中有害物质的浓度，加速产甲烷的速率，缩短垃圾渗滤液水量及水质的稳定化进程。,（5）渗滤液处理当未使用渗滤液循环或者蒸发法、而又不可能排往污水处理厂时，就需要加以一定的预处理或
21、者完全处理。由于渗滤液成份变化很大，因此有多种处理方法。主要的生物和物理化学处理方法列于下表中。采用何种处理过程主要取决于要除去的污染物的范围和程度。,用于渗滤液处理的生物、化学和物理过程及应用说明：,、物化处理技术不受水质水量的影响，运行比较可靠，出水稳定。对于生化性差的垃圾渗滤液也有较好的处理效果，自90年代中后期被用于处理渗滤液常用处理技术之一，鉴于2008年颁布新的排放标准，一般的生物处理方法很难达到排放要求，所以用物化法作为生物的预处理或者后续的深度处理是十分必要的。目前处理垃圾渗滤液的物化法主要有微电解、混凝沉淀、吹脱、吸附（活性炭吸附）、膜分离（反渗透、超滤）、化学氧化法（臭氧氧
22、化、电解氧化、Fenton试剂氧化等）。混凝沉淀指的是采用在水中投加具有凝聚能力的物质，形成大量胶体物质或沉淀，污染物也随之凝聚或沉淀，再将沉淀物水中除去的过程。,吹脱法是指空气吹脱法，将空气通入废水中，使之相互充分接触，使废水中的溶解气体和易挥发的溶质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。膜分离技术是当代比较先进的物理处理技术，上个世纪90年代在我国得到了发展，并且近几年得到了广泛的应用和研究。根据膜的孔径可将膜分为微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）和电渗析膜（EI）。在垃圾渗滤液处理方面，主要是超滤（UF）和反渗透（RO）应用比较多，尤其是反渗透
23、技术能有效截留溶解性物质，运行稳定、安全，在实际的应用广泛。化学氧化法可用于生化性差，难降解物质多的的一种方法，目前最常用的方法主要有：臭氧氧化、电解氧化、Fenton试剂氧化等。,、生物处理是垃圾渗滤液主要的处理方法，由于渗滤液水质不同于城市污水，所以不能完全按照城市污水生物处理方法处理，一般生物处理技术主要包括厌氧处理和好氧处理两种。厌氧处理技术：主要特点是：承受的负荷高、能耗较少、污泥产率低、提高生化性，投资运行费用低，适用于有机浓度高，生化性差的垃圾渗滤液。所以可以作为好氧处理的预处理单元，一方面去除水中的COD和BOD有机污染物，另一方面可以提高渗滤液的生化性，偏于后续的好氧处理单元
24、处理。厌氧处理技术主要包括上流式厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧折流板反应器(ABR)、厌氧序批示反应器（ASBR）等。上流式厌氧污泥床反应器（UASB）,好氧处理：可以有效的去处污水中的COD、BOD5和氨氮，好氧工艺比它工艺发展成熟，处理效果稳定。常规好氧工艺包括活性污泥法、氧化沟、SBR等。活性污泥法是发展时间最长的好氧处理工艺，发展比较成熟。它是一种利用微生物的活动来去除有机污染物的一种方法。Venkataramani（2003）等人和Keenan（2004）等人分别采用活性污泥法对渗滤液处理的结果表明，BOD5的去除率可达80-99%，当进水中TOC浓度高达
25、1000mg/L时，污泥生物相也能较快地适应并起降解作用。Kjeldsen（2005）采用连续流活性污泥法对渗滤液的处理能力作了研究。低氧、好氧活性污泥法及SBR等改进型活性污泥法比常规活性污泥法更有效，因其能维持高运行负荷，耗时短。,氧化沟为传统活性污泥法的一种变型。1950年荷兰公共卫生研究所研究氧化沟法成功。经过30多年的使用、研究和开发，氧化沟系统在结构、运行方式、曝气装置和适用范围等多方面得到了长足的进步，我国自20世纪80年代起，开始采用氧化沟技术处理城市污水。氧化沟的主要优点主要有：水力停留时间和污泥停留时间比较长，有较高的稳定性和可靠性。它把两种形式的工艺（推流式和混合式）工艺
26、结合在一起，使工艺简单，便于操作。氧化沟较适合处理垃圾渗滤液。序列间歇式活性污泥法（SBR）是将水质、曝气、沉淀等功能集于一体的周期循环式活性污泥法。SBR法与其他活性污泥法相比，它不仅工艺简单，而且有较优越的工艺特征（王忠，2002）可以根据进水负荷来调整系统运行参数。,谢可蓉（2001）等采用SBR法作为二级生物处理对汕头市油麻垃圾渗滤液进行治理，处理量为200t/d，结果显示：SBR法对垃圾渗滤液中COD，和BOD5的有显著去除效果。当COD和BOD5，氨氮浓度分别为2000025000mg/L,10000 15000 mg/L,5000 mg/L时，其去除率分别为85%以上，90%以上
27、，65%以上，且稳定性强，但出水仍需要进一步深度处理。SBR法作为一种稳定有效的二级生化法应用于垃圾渗滤液的处理工艺主要优点就是灵活调节SBR法的曝气时间。土地处理技术主要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悬浮固体和溶解成分，通过土壤中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量，主要包括：人工快滤、慢速渗流、地下渗流、快速渗流等处理系统。目前主要应用在垃圾渗滤液方面的土地处理技术主要是人工湿地。,人工湿地是通过植物系统综合生物、物理和化学三种共同作用净化废水，人工湿地是近年来用于处理垃圾渗滤液比较普遍的一种土地处理技术，陈金发（2007）等人通过
28、组合不用的湿地植物来优化人工湿地，结果认为：湿地最优的植物组合为灯心草-凤眼莲-菹草，在此组合下对于污水中的污染物有很好的取出作用，理论上可以应用在垃圾渗滤液方面；张金生（2009）等人利用外循环三相流化床与人工湿地的组合工艺研究处理重金属型垃圾渗滤液的可行性，试验证明：在经过流化床处理后的垃圾渗滤液经过人工湿地后，出水COD值为200mg/L、NH4-N为10mg/L，其他的重金属也相应的下降；此外，石岩（2005）、王丽霞（2005）等人也针对人工湿地应用于垃圾渗滤液做出了相应的试验以及调研，结果均表明，将人工湿地用在垃圾渗滤液是可行的。虽然人工湿地处理垃圾渗滤液是可行的，但是都停留在研究理论阶段，并未在实际工程中得到应用与发展。,膜生物反应器（MBR）目前,我国污水处理的主流工艺仍然是活性污泥法。但是活性污泥法存在许多的不足之处，如占地面积大，处理的出水水质效果差，不稳定，不利于水资源的利用，能耗高，剩余污泥大，操作复杂等一系列问题。针对与以上的不足，各种新型高效的生物处理技术应运而生，膜生物反应器就在其中。膜生物反应器是膜分离与生物工艺相结合的新型处理技术。其主要原理就是：首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。,
