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1、,城市固体废物渗滤液处理技术,汇报人：时间：2011年3月24日,目录,1 引言,2垃圾渗滤液的成分和特性,3 影响渗滤液性质的因素,本文目录结构,4 渗滤液产生量的估算方法,5 渗滤液的处理方法,垃圾渗滤液的性质受各种因素的影响,垃圾渗滤液的水质很复杂，高COD和高NH3-N是主要特征,垃圾渗滤液对环境的危害很大,卫生填埋是我国现阶段垃圾处理的主要方法,一 引言,二 垃圾渗滤液的成分和性质,2.1垃圾渗滤液的主要成分,主要分为五类有机物微量金属元素常见的元素和离子微生物固体物,1、有机物,常以TOC、COD计，酚也可单独计量垃圾渗滤液中的有机物可分为三种：低分子量的脂肪酸类中等分子量的富里酸
2、类物质腐殖质类高分子量碳水化合物渗滤液中除含有常规的污染物质外，还含有包括某些致癌、促癌和辅促致癌物质。,2、微量金属元素,渗滤液中含有多种金属离子，其浓度与所填埋的垃圾类型、组分及时间密切相关。对仅填埋城市生活垃圾的填埋场渗滤液而言，金属离子的浓度通常是比较低的；但对工业垃圾和生活垃圾混合填埋的垃圾场来说，重金属离子的溶出浓度将大量增多。,3、常见的元素和离子,如：氨氮、硝态氮、Cd、Mg、Fe、Na、CO32-、SO42-、Cl-垃圾填埋场的渗滤液的含磷量通常比较低，特别是溶解性磷酸盐浓度更低，可能导致渗滤液生物处理的缺磷问题。“中老年”填埋场渗滤液中很高的NH3-N浓度是其 重要的水质特
3、征之一，也是导致其处理难度增大 的一个重要原因,4、微生物,垃圾中含有大量的微生物，它们对垃圾的降解起着重要作用。渗滤液中微生物的种类与填埋场垃圾中所含的微生物种类基本相同。此外，渗滤液中还含有大量的病原菌及致病微生物，例如沙门氏菌属等,5、固体物,垃圾渗滤液中含有较高浓度的总溶解性固体。这些溶解性固体在渗滤液中的浓度通常随填埋时间的延长而变化，一般在填埋 6个月至2.5年间达到高峰值。此后，随填埋时间的增加，这些无机盐类的浓度将逐渐下降，直至达到最终稳定。,2.2 垃圾渗滤液的特性,2.2 垃圾渗滤液的特性,(1)垃圾渗滤液水质复杂，含有多种有毒有害的无机物和有机物。(2)垃圾渗滤液中COD
4、cr、BOD浓度最高值可达数千至几万，和城市污水相比，浓度高得多。(3)垃圾渗滤液中含有10多种金属离子，这些金属离子会对生物处理过程产生严重的抑制作用。,(4)氨氮含量极高，且随填埋场的“年龄”增长而增加，最高可达几千甚至几万，严重地抑制和降低了微生物的活性。(5)营养元素比例失调。由于氨氮含量高，C/N的比值常出现失调情况;且P元素缺乏，一般BOD/TP300，比值与微生物生长所需的碳磷比(100:1)相比甚远。以上因素给生物处理带来了一定的难度。,三、影响渗滤液性质的因素,渗滤液的产生：垃圾自身含水、垃圾生化反应产生的水、地下潜水的反渗和大气降水,1、垃圾成分,垃圾渗滤液水质受垃圾成份影
5、响很大，渗滤液中COD、BOD5主要是厨余中有机物产生的，另外，炉灰、脏土等对渗滤液中有机物有吸附、过滤作用，其含量也会影响渗滤液有机物浓度。目前，居民生活水平越高，垃圾中厨余含量越高。有研究表明，当垃圾中炉灰含量相近时，垃圾厨余含量越高，渗滤液中COD、BOD5、NH3-N浓度越高,2、填埋场结构,填埋场的结构直接影响到渗滤液的生物降解及稳定化进程。根据垃圾填埋层中空气的存在状况，填埋场结构可分为：厌氧填埋好氧填埋准好氧填埋。,3、垃圾填埋方法,增加垃圾的填埋密度和填埋深度，即可减少垃圾的含水量和土壤的渗水量，限制外来水进入填埋场，由此可推迟垃圾中有机成分的降解作用。填埋工艺不同对渗滤液水质
6、也有影响。如果填埋场外设有排洪衬垫或黏土沟排除场外地表径流，场底铺设HTPE衬垫或粘土，即可很好的控制地表径流和地下水进入填埋场，则有机物浓度较高。,4、垃圾填埋场年龄,垃圾渗滤液通常可根据填埋场的“年龄”分为两大类年轻的渗滤液：填埋时间在5年以下，易于生物处理年老的渗滤液：填埋时间在5年以上，宜采用生化物化联合工艺进行处理,原因分析,1、Chian指出，在年轻的垃圾填埋场中，COD/TOC和BOD/COD的比值较高，大约有2/3的总有机碳是由短链的脂肪酸组成，这也反映出厌氧产甲烷降解过程所需的底物是充足的。一般来说，在运行至35年的时候，不仅底物和微生物的量都随填埋场年龄的增加而日渐降低，渗
7、滤液中主要有机物为难降解的腐殖质,原因分析,2、Gau指出，最初的微生物对有机物的降解作用是易生物降解化合物降解，由此使垃圾渗滤液具有较高的浓度。随着填埋场年龄的增大，垃圾中难降解的高分子有机化合物逐渐取代了可生物降解的有机物。,5、降雨及雨水径流,降水是渗滤液的主要来源，其大小直接影响着渗滤液产生量的多少，降水一部分形成地表径流，另一部分下渗到垃圾填埋体成为渗滤液,四、渗滤液产生量的估算方法,水量平衡法,经验公式法,经验统计法,渗滤液产生量估算,1、水量平衡法,水量平衡法是垃圾填埋场渗滤液产量预测最常用的方法。目前，国内外计算渗滤液的方法多为水量平衡法其基本原则就是考虑了各种产生渗滤液的影响
8、因素，然后综合得到某个时段渗滤液产生量但该法没有考虑填埋场内水分的运动过程，计算出的渗滤液量偏高。,其中降水量和蒸发量可以从当地气象部门获得，外部渗入的水和从填埋场地表流失的水可通过径流系数来计算,根据进出物料平衡，渗滤液的量可以表示为:,式中：Q渗滤液产生量，m3 Q1垃圾分解产生的渗滤液量，m3 Q2地下水转化的渗滤液量，m3 Q3垃圾填埋场表面降雨转化的渗滤液量，m3 Q4从防渗层渗漏出去的水量，m3 Q5填埋场表面蒸发损失的水量，m3,2、经验公式法,日本填埋场设计指南推荐的主因素相关模型是典型的经验公式法，该法假定渗滤水全部来源于降雨入渗，其他因素包含于入渗系数中，式中：C入渗系数
9、I降雨强度，mm/sha A汇水面积，m2 一般情况下，入渗系数C的观察值为0.30.8，在降雨量大的 地区取高值，降雨量小的地区取低值。渗滤液产量的影响因素多为自然因素，因此，不同地区计算结果相差很大。,日本的田中等人在对大量的渗滤液产量作分析后提出以下经验公式当垃圾体表面透水性较好时：当垃圾体表面透水性较差时：式中：Qmax渗滤液最大产量，mm/d Wmax最大月降雨量，mm/month R渗滤液浸出滞后时间，d,最大月降雨量Wmax由气象资料获得；R值取决于填埋垃圾下层的空隙率及垃圾的透水系数，压实垃圾的R值一般是10日左右。流出系数C则取决于填埋场表面的覆土情况，对最终覆土，C值一般在
10、0.60.75左右。,3、经验统计法,根据实际测量的相邻地区已建垃圾填埋场渗滤液产生量，推算出单位面积产生量，然后计算渗滤液产量，计算公式为：式中：q单位面积渗滤液产生量，m/had A填埋场面积，ha,由于我国垃圾卫生填埋场的建设相对落后，因此经验数据较少，经验统计法应用也较少，目前在工程设计和渗滤液产量的预测中只能作为参考。,区别与比较,第一种和第二种方法较常用，主要区别在于对降水量的不同处理上。从气象部门获得的一年中最大月降水量，其平均日降水量比最大日降水量小得多，因此用平衡法估计产量，会使暴雨期间渗滤液大量积存，影响正常工作。用经验法共识算出的最大日渗滤液产量，反映的是降水月份中最大日
11、产渗滤液量，工程上的保险系数较大，但污水处理设施的容量及造价也相应的提高了。,五、渗滤液的处理方法,5.1 渗滤液常用处理方法,渗滤液单独处理,组合工艺,物化法,生物法,土地法,1、物理化学方法,物理化学方法主要有活性炭吸附、化学沉淀，密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜分析、气提、湿式氧化等多种方法，和生物处理相比，物化处理不受水质水量变化的影响，出水水质比较稳定，对难以生物降解的垃圾渗滤液有较好的处理效果。物化方法处理成本虽然较高，但对于垃圾渗滤液某些污染物的处理是有必要的，且物化方法一般 用于渗滤液的深度处理。,主要的工艺有：絮凝沉淀工艺膜分离工艺活性炭吸附工艺化学氧化工艺,膜分离
12、工艺,膜分离工艺又叫反渗透法，是最近几年开始运用的，主要是针对难以生物降解的老化渗滤液，其BOD/COD比值太小，生物处理效果甚微。反渗透膜（RO）能从水溶液中分离除0.31.2nm大小的溶质分子，去除率高达98%，因此，反渗透膜能够高效的去除个体尺寸大于溶质分子的病原微生物。与自然界的渗透过程一样，反渗透是一种压力驱动的膜处理过程，其分离原理主要是，水溶液能够顺利的通过膜，而其他的化合物则或多或少甚至完全被膜截留。,2、生物处理法,生物处理一般分为好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧一好氧相结合处理。许多学者认为对COD浓度在50000mg/L以上的高浓度垃圾渗滤液建议采用厌氧方法进行前段处理，
13、然后采用好氧或其他后续处理方法;对COD浓度在5000mg/L以下的垃圾渗滤液建议采用好氧生物处理方法;COD在5000一50000mg/L之间的垃圾渗滤液可以根据实际情况选择好氧或厌氧处理。,上流式厌氧污泥床，与其他大多数厌氧生物处理装置不同之处是：1、废水由下而上流过反应器2、污泥无需特殊的搅拌设备3、反应器顶部有特殊的三相分离器突出优点是处理能力大、处理效率高运行管理方便，性能比较稳定。但是该工艺停留时间长、对冲击负荷和有毒物质很敏感。,UASB,厌氧生物处理的有目的运用已有近百年的历史，厌氧生物处理有许多优点,最主要的是能耗少,操作简单,因此投资及运行费用低廉,而且由于产生的剩余污泥量
14、少,所需的营养物质也少，近年来,开发的厌氧生物处理方法有:厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧硝化等,厌氧生物滤池,2.1厌氧生物处理,典型厌氧反应器,厌氧滤池（AF）升流式厌氧污泥床反应器（UASB）折流板厌氧反应器（ABR）序批式厌氧反应器（AnSBR）厌氧固定膜反应器（AFFR）,与活性污泥法相比,生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点,而且生物膜上能生长世代时间较长的微生物,如硝化菌之类。,生物膜法,活性污泥法最为广泛,Kaenan、Venkataramani、Maris等获得了BOD5、有机碳和CODCr分别为99%、80%和90%以上的去除率，该法受温度影响,
15、能耗高,条件控制复杂,耐冲击负荷能力差,活性污泥法,2.2好氧生物处理,好氧处理具有较高的有机污染物去除率，处理成本也比较合适，但好氧处理适用于处理垃圾填埋初期产生的可生化性较好的渗滤液。且系统易受渗滤液水质水量波动的冲击，当渗滤液中氨氮、重金属离子等污染物浓度较高时还必须进行预处理。此外好氧生物法无法直接处理老龄填埋场产生的可生化性较差的渗滤液。,2.3厌氧-好氧结合,在用生物法处理垃圾渗滤液的实际应用中,单纯的厌氧处理或好氧处理几乎没有,基本都采用厌氧好氧组合工艺。Im等利用厌氧好氧反应系统来处理“年轻”的渗滤液中有机物和含氮化合物,脱氮作用和甲烷生成均可在厌氧反应器中进行,有机物去除和硝
16、化作用在好氧反应器中进行,效果良好。,3、土地处理法,土地处理法,即在人工控制的条件下,通过土地-植物系统物理、生物和化学的综合反应,使渗滤液得到净化主要包括:慢速渗流系统(SR),快速渗流系统(RI)、表面漫流(OF)、湿地系统(WL)、地下渗滤土地处理系统(UG)人工快滤处理系统(ARI),4、组合处理方法,垃圾渗滤液的处理方法多样,效果参差不齐;但在实际的应用中,单单靠某一种方法来处理是难以达到处理要求的,必须采用多种方法的组合。目前我国的垃圾渗滤液处理多采用生物方法为主、物化方法为辅的组合工艺。,5.2渗滤液处理的难点,渗滤液高浓度氨氮的问题。高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一,与城市
17、污水相比,垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。而氨氮对生物法处理过程中的微生物活性有抑制作用。渗滤液的水量、水质波动很大，严重冲击传统渗滤液处理系统，使其运行效果难以得到长期保证，要求渗滤液处理系统随填埋场运行时间改变处理工艺或改变工艺运行参数；,填埋场运行初期产生渗滤液中各种重金属离子、部分有毒有害有机物对生物处理系统有一定的抑制作用；随着填埋场填埋时间的延长,渗滤液的生化性逐渐降低,在填埋后期,BOD/COD值小于0.1,此时的渗滤液很难经过处理使其达标。渗滤液中的营养比例(C:N:P)往往失调，氨氮浓度过高而磷相对缺乏，严重影响生物处理的效率，即使与城市污水联合处理时渗滤液比例也不能过
18、高；,5.3 国内渗滤液处理研究新技术,木屑-微生物系统 王里奥等人引进日本新技术:木屑微生物系统对渗滤液处理进行了现场实验研究。处理系统由3个好氧消化槽和一个反应槽构成，将按一定粒度大小，比例组合的经处理的木质碎粒投放于消化槽和反应槽中，污水中的有机物在消化槽中经反复的好氧一厌氧分解，达到去除目的。处理工艺流程如下:,木屑-微生物系统让微生物群栖息在按一定粒度大小比例组合的木质碎粒中,构成特殊的处理介质。特制的木质碎粒的多孔性为微生物的生长、繁殖提供了极其优良的环境,使微生物的数量与活性远远高于其他材料构成的处理介质。,木屑-微生物处理系统对垃圾渗滤液的处理有较好的去除率,并可采用间歇曝气方
19、式,减少能耗。而且该工艺污泥外排量很少,所产生的污泥经系统可经内部循环消化处理。但试验中还存在一些问题，如：色度会增加、处理装置不完善、对曝气条件有要求。,有效微生物(EM)技术,叶晓玖等人应用有效微生物(EM)技术，对垃圾渗溶液进行了静态小试和稳定塘中试研究，结果表明:EM菌液对毒性大的高浓度垃圾渗滤液处理效果明显，主要的指标的去除率达67%89%，是垃圾渗滤液处理的一种新技术。,有效微生物EM由日本琉球大学比嘉昭夫教授研究和开发,至今已有30多a(年)。在农业和畜业,EM已得到较广泛的应用。近几年,EM的应用开始涉及环保领域。EM是一种由酵母菌、放线菌、光合菌、藻类共5属80多种有益微生物
20、经特殊方法培养而成的混合微生物制剂,EM菌群中既有分解性细菌,又有合成性细菌,既有厌氧菌、兼氧菌,又有好氧菌,作为多种细菌共存的一种生物体,EM菌群在其生长过程中能迅速分解污水中的有机污染物,把有机污染物转化为生物体质和气体,并释放一部分能量，最终达到净化污水的效果。同时相互协作共生增殖,代谢出抗氧化物质,从而形成稳定而复杂的生态系统,抑制有害微生物的生长繁殖,抑制含硫、含氮有机物分解产生恶臭。,生物反应器,生物反应器填埋场是通过有目的的控制手段强化微生物过程从而加速垃圾中易降解和中等易降解有机组分转化和稳定的一种垃圾卫生填埋场运行方式。这些控制手段包括液体(水、渗滤液)注入、备选覆盖层设计、
21、营养添加、pH 调节、温度调节和供氧等。现阶段运用较多的是渗滤液回流。,目前国内外对生物反应器填埋场的研究主要有4 大类:回灌型生物反应器填埋场、两相型生物反应器填埋场、脱氮型生物反应器填埋场、序批式生物反应器填埋场,甲烷氧化-反硝化耦合,2006年瑞典的Raghebarsing首次发现甲烷氧化-反硝化现象存在于海洋沉积物中，甲烷氧化-反硝化包括甲烷的好氧氧化和厌氧氧化，而垃圾填埋场正符合甲烷厌氧氧化与反硝化耦合的条件。如果能研究出这种耦合反应的机理、条件并在实际中进行运用推广，则可以解决垃圾填埋场中甲烷污染以及高NH3-N的问题，国内还未有人进行相关方面的研究。现阶段还只处于耦合菌团扩大培养的阶段。,谢谢,
