城市生活垃圾滲濾液的控制~

1、分類號 學號 M201473261 學校代碼 10487 密級 碩士課程論文城市垃圾填埋場滲濾液的控制學位申請人： 學科專業(yè)： 指導教師： 日期：A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Master CourseLandfill Leachate Control of MSWCandidate:Major:Supervisor:Huazhong University of Science & TechnologyWuhan 430074, P. R. China Novembe

2、r, 2014摘 要垃圾滲濾液是垃圾填埋過程中產(chǎn)生的一種有機濃度高、成分復雜的污水，對周邊生態(tài)環(huán)境和人們身心健康影響極大。滲濾液有機物濃度高，且水質(zhì)波動大，本文詳細分析了滲濾液的產(chǎn)生途徑及其污染特性；結(jié)合國內(nèi)外垃圾填埋場滲濾液的控制現(xiàn)狀，并針對我國填埋場的具體情況，從控制滲濾液的產(chǎn)生、滲漏和加強滲濾液的處理三個方面，系統(tǒng)地闡述了填埋場滲濾液的控制措施；特別是在關(guān)于目前滲濾液的處理方式和處理技術(shù)方面也做了詳細的總結(jié)。最后強調(diào)提出，滲濾液的控制必須因地制宜。關(guān)鍵詞： 填埋場 滲濾液 控制ABSTRACTLeachate is a kind of high-organic-polluting and

3、 complex waste water which if from the process of landfills. It can affect environment and peopless health. Leachate concentration of organic matter is high, and water quality is always in large fluctuations. This paper analyzes the generated ways of leachate and its characteristics; Combined with c

4、urrent situations of landfill leachate at home and abroad, and focused on our specific circumstances on landfills, there are three parts proposed to lead to corresponding control measures in systems, that is, the grasping generated ways, prevention of leakage, and the strengthening methods of leacha

5、te; Especially in regard to the current leachate treatment and disposal technology has also done a detailed summary. Finally, stressed the propose that landfill leachate control must be adapted to local conditions.Key words：Landfill Leachate ControlI目 錄摘 要IABSTRACT31 引言12 滲濾液的產(chǎn)生及其污染特性12.1 滲濾液的產(chǎn)生12.2

6、 滲濾液的成分23 滲濾液的控制43.1 對滲濾液產(chǎn)生的控制43.2 對滲濾液滲漏的控制53.3 加強滲濾液的處理63.3.1 滲濾液的處理方式63.3.2 滲濾液的處理技術(shù)74 結(jié)語8參考文獻9華中科技大學2014級碩士研究生課程論文1 引言隨著經(jīng)濟的發(fā)展、城市規(guī)模的擴大和人民生活水平的提高，固體廢物產(chǎn)量與日俱增。固體廢物造成的環(huán)境污染日益嚴重，控制固體廢物污染已成為我國急待解決的重大環(huán)境問題之一。垃圾填埋法以費用低、技術(shù)成熟等優(yōu)勢，成為我國目前處理垃圾的主要方式 趙銘,張暉霞.垃圾填埋場滲濾液污染控制技術(shù)研究進展.北方環(huán)境.2011,23(8):134136，全國90% 以上的城市垃圾均采

7、用該方法。然而，在垃圾填埋過程中產(chǎn)生的滲濾液是一種危害較大的高濃度有機廢水，對周邊水體、土壤、大氣、生物等環(huán)境污染嚴重，其中高濃度的COD 和BOD 使地面水體缺氧，水質(zhì)惡化，可使地下水喪失利用價值，造成嚴重的水資源浪費；因而對滲濾液進行有效的污染控制已成為當今城市環(huán)境中亟待解決的問題，垃圾滲濾液的處理技術(shù)是國際上的研究熱點問題之一。2 滲濾液的產(chǎn)生及其污染特性2.1 滲濾液的產(chǎn)生垃圾填埋技術(shù)的機理是利用厭氧發(fā)酵方法，將垃圾中的有機物質(zhì)通過厭氧微生物的作用，轉(zhuǎn)化為二氧化碳、甲烷等無害產(chǎn)物。由于固體廢物自身含有大量水分，在生物轉(zhuǎn)化過程中會以內(nèi)流水的形式滲濾出來，加上大氣降水、地表水入滲及地下水徑

8、流等外來水分的影響，垃圾填埋場在使用期直至報廢以后都會產(chǎn)生大量的滲濾液。滲濾液的產(chǎn)生主要來源于降雨及地表水的走向，其次是垃圾中原有的水分和填埋后垃圾在微生物的作用下，其中有機物經(jīng)過好氧和厭氧反應也會產(chǎn)生滲濾水。垃圾滲濾液的水量主要取決于大氣降水。滲濾液的水量可由下式計算：式中：L滲濾水產(chǎn)生量，mm/d； P降水量，mm/d； W垃圾中含有的水分，mm/d； Q1外部滲入的水，mm/d； Q2從外部地表流失的水，mm/d； Q3從填埋場地表流失的水，mm/d； E1從填埋場地表蒸發(fā)的水，mm/d； E2從填埋場植物葉面蒸發(fā)的水，mm/d； H場持水，mm/d。該式為理論計算式，在此基礎(chǔ)上結(jié)合填埋

9、物實際情況可衍生出許多經(jīng)驗公式。2.2 滲濾液的成分 垃圾在填埋場內(nèi)經(jīng)過5 個階段：調(diào)整期、過渡期、酸形成期、甲烷形成期、最后成熟期。在這些過程中存在兩種主要作用 李曉紅,趙瑜,盧義玉.城市垃圾填埋場滲濾液的污染及其控制.地下空間與工程學報.2008,4(6):10711075：一是固體垃圾中有機物分解，形成可溶或揮發(fā)性產(chǎn)物，進入滲濾液或大氣；另一作用是穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的合成，這些腐殖質(zhì)一部分留在垃圾中，一部分進入滲濾液。這兩個作用的綜合結(jié)果是使?jié)B濾液中濃度有機物增高，主要含有低分子量的脂肪酸，腐殖質(zhì)類和高分子量的碳水化合物。中等分子量的灰黃酸類物質(zhì)，約90 %的可溶性有機酸是短鏈的。可揮發(fā)性脂肪

10、酸中的主要成分是酷酸、丙酸和丁酸。再之由于垃圾降解產(chǎn)生的CO2溶于垃圾濾液以后使垃圾滲濾液偏酸性，這種酸性環(huán)境使得不溶于水的碳酸鹽、金屬及其金屬氧化物等無機物發(fā)生溶解。污染物種類繁多，滲濾液中含量較多的有烴類及其衍生物、酸脂類、醇酚類、酮醛類和酚胺類等，其中有些物質(zhì)己經(jīng)列入我國環(huán)境優(yōu)先控制污染物黑名單中。鄭曼英 鄭曼英,李麗桃,邢益和等.垃圾滲濾液的污染特性及其控制.環(huán)境衛(wèi)生工程.1997,(2):711等對垃圾滲濾液有機污染物分析結(jié)果表明，從垃圾滲濾液中檢測出的有機污染物有芳烴類29 種，烯烴類18 種，酸類5 種，脂類5種，醇、酚類6 種，醛、酮類4 種，酚胺類2 種，其它5 種。但不同地

11、區(qū)的填埋場、同一填埋場不同時段的滲濾液水質(zhì)均有很大變化。表 1 我國部分城市垃圾滲濾液水質(zhì) 陳鈺,楊順生,潘科.膜處理技術(shù)在城市垃圾滲濾液處理中的應用.工業(yè)用水與廢水.2005,V(36):1316一般垃圾滲濾液水質(zhì)如表2 楊秀敏,張桂梅.城市垃圾滲濾液對地下水的污染及防治對策.山西水利科技.2005,(1):3940所示。表 2 城市垃圾滲濾液的水質(zhì)特征發(fā)達國家的垃圾成分與我國主要城市的垃圾成分差異很大，食品垃圾和藏渣所占比例明顯低于我國，而紙類、玻璃、塑料等則明顯高于我國，同時國外垃圾含水率一般為2030，與土壤持水能力相當，而我國垃圾含水率一般在4050，夏季則更高。這種狀況決定了我國垃

12、圾填埋場滲濾液控制既要借鑒國外經(jīng)驗，更要考慮自身特點。2.3 滲濾液的污染特征滲濾液由于其來源的特殊性，通常具有如下特征： 一是，水質(zhì)成分復雜、變化大。滲濾液由于受被填埋垃圾的成分，填埋場的水文地質(zhì)、氣候等眾多因素的影響，水質(zhì)很復雜，垃圾滲濾液內(nèi)不僅含有有機污染物，還含有重金屬和植物性營養(yǎng)物( 以氮為主) ，如果其中混有工業(yè)垃圾，滲濾液中還會含有有毒有害有機污染物，水質(zhì)十分復雜。二是，氨氮含量高垃圾滲濾液中氨氮濃度很高，占總氮90 %以上，且氨氮濃度在一定時期隨時間的延長會有所升高，主要是因為有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮造成的。在中晚期填埋場中，氨氮濃度高是垃圾滲濾液的重要特征之一，也是導致處理難度增大的

13、一個重要原因 Mikac N, Djikiya AN. Assessment of ground water contamination in the vicinity of a municipal waste landfill. Wat . Sci. Tech , 1988 , 37 (8) :3744.。由于目前多采用厭氧填埋技術(shù)，因而滲濾液中的氨氮濃度在填埋場進入產(chǎn)甲烷階段后不斷上升，達到高峰值后延續(xù)很長的時間直至最后封場，甚至當垃圾填埋場穩(wěn)定后仍可達到相當高的濃度。三是影響范圍廣，持續(xù)時間長。國內(nèi)鄭曼英等報導3，廣州市老虎窿填埋場雖然1992 年封場，但直至1995 年其排放的浸出液B

14、OD、COD、氮和磷仍然超標，其中以氮為甚。3 滲濾液的控制填埋在整個固體廢棄物處理和處置體系中占有重要的地位，和其他方法相比，具有建設(shè)投資少、運行費用低、可回收沼氣、對垃圾熱值無特殊要求、土地可恢復、綜合蛟益好等特點。填埋引發(fā)的主要的環(huán)境問題是滲濾液造成的污染，采用適當?shù)脑O(shè)計和操作方法或以有效控制滲濾液的質(zhì)和量，并減少其對周邊的污染。具體地說，對滲濾液的控制可分為三大部分：首先，盡量避免污染源產(chǎn)生，即控制滲濾液生成的物理的、化學的、生化的反應過程；其次，絕對不產(chǎn)生滲濾液是不現(xiàn)實的，因此對可能產(chǎn)生的滲濾液應控制其滲漏；再次，滲濾液貯留在防滲的填埋場中是有一定限度的，從長遠觀點看，任何防滲材料都

15、難以有效地防止?jié)B濾液的滲漏。因此合理設(shè)計滲濾液控制系統(tǒng)，采取相關(guān)技術(shù)對滲濾液進行有效處理也是至關(guān)重要的一部分。3.1 對滲濾液產(chǎn)生的控制滲濾液主要來源于降水、垃圾含水和分解水。要控制滲濾液的產(chǎn)生，即控制入場垃圾類型，減少水質(zhì)變化及復雜性，可采取以下措施：（1）Thomas HChristensen(丹麥)等人認為 陳丹,李國建.國內(nèi)外垃圾填埋滲濾液控制的比較及對策.工程與技術(shù).2001:1618應通過垃圾源頭管理，回收中心等，將城市垃圾中有害的部分，如廢電池、過期藥品、汞燈等分離出去，從而降低滲濾液中重金屬和其他有毒物的濃度。（2）盡量減少有機生活垃圾入場量，垃圾需經(jīng)初步分選后，將易腐化的有機

16、成分分離出來，把這些可生物降解的廢物堆肥或厭氧發(fā)酵制作堆肥，以降低垃圾中有機物含量，嚴格控制工業(yè)廢棄物的混填，減少有毒有害有機污染物的產(chǎn)生，從而減少產(chǎn)生滲濾液的可能。（3）科學設(shè)計滲濾液控制系統(tǒng)。濾液控制系統(tǒng)即是由各種水氣導排系統(tǒng)組成的。作為一個完整的填埋場滲濾液控制系統(tǒng)應包括防滲層、覆蓋層(包括表面水排除系統(tǒng))、滲濾液集排水系統(tǒng)、地下水集排水系統(tǒng)和雨水集排水系統(tǒng)。氣體控制系統(tǒng)往往因與集排水系統(tǒng)連接在一起并且還起著豎式集水管的作用，因此也具備滲濾液控制系統(tǒng)的作用。場區(qū)排水系統(tǒng)的主要作用是最大限度將降水形成的徑流或地表水攔截在場外或引出場外，防止其進入垃圾堆體轉(zhuǎn)化成滲濾液。場邊截洪溝：攔截外部徑

17、流進入填埋區(qū)。一般截洪溝為永久性設(shè)施，平原地區(qū)填埋場的截洪溝排水量可按城鎮(zhèn)雨水重現(xiàn)期計算，山溝式填埋場截洪溝排水量應按其匯水面積進行水文計算確定。場內(nèi)排水設(shè)施：根據(jù)填埋場作業(yè)區(qū)域的劃分和填埋區(qū)的深度，可在填埋場使用初期未填埋垃圾的區(qū)域和高度上設(shè)置臨時排水渠將未受垃圾污染的雨水分離出來，以減少初期滲濾液的產(chǎn)生量。隨著垃圾填埋區(qū)域的擴大和高度的增加，可將這些臨時排水渠改造成滲濾液收集渠。垃圾堆體覆蓋：應使填埋場部分填埋區(qū)域盡快達到可最終覆蓋條件。最終覆蓋層一般由排氣層、壓實隔離層、防滲層、排水層、植被層組成。這樣可以減少垃圾填埋堆體的受水面積, 從而減少滲濾液的產(chǎn)生量。Heiko Doedens和

18、UlfTheilen(德國）7指出，要從質(zhì)和量兩個方面對滲濾液加以控制，如限制作業(yè)區(qū)面積?；蛟谡舭l(fā)條件好的月份以5mm/d的速度噴灑穩(wěn)定化的滲濾液(BOD5/COD0. 1)，加快填埋場穩(wěn)定。為降低滲濾液的濃度，德國常在填埋場底部鋪一定厚度的堆肥，并通過滲濾液回灌調(diào)節(jié)含水率到5060。美國近年來出現(xiàn)了一種“干理法“的技術(shù)，也就是說。嚴格限制進入填埋場的水量，使垃圾中無機物占大多數(shù)并著重填埋場頂部覆土層的設(shè)計和研究，最大限度地減少外部水的進入。3.2 對滲濾液滲漏的控制填埋場所有系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部位是襯墊或襯墊系統(tǒng)，它與滲濾液收集和排放系統(tǒng)、氣體收集系統(tǒng)和封頂系統(tǒng)構(gòu)成了現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的四大組成部分

19、。填埋場的防滲可分為水平防滲和垂直防滲兩大類。水平防滲可以利用天然不透水地質(zhì)層（滲透系數(shù)小于10-7cm/s），對于不具備天然防滲條件的場址，采用人工防滲層。人工防滲層通?？刹捎脝螌踊螂p層防滲土工膜，也可由土工膜和粘土或膨潤土復合墊組成復合襯層。為防止土工膜被刺穿，對土工膜應設(shè)有保護層。垂直防滲根據(jù)地質(zhì)情況可采用灌漿帷幕墻或防滲土工膜?，F(xiàn)在采用的襯層有： HDPE 和粘土復合襯層，膨潤土防滲襯層，粘土防滲襯層，瀝青混凝土襯層等。如深圳紅梅危險廢物填埋場的水平防滲基本符合國際標準，它采用雙襯層，第一層為HDPE，底層為HDPE和50 cm 的改性紅壤土組成的復合襯層。北京北神樹城市垃圾衛(wèi)生填埋場

20、采用添加膨潤土的改性粘土襯層，阿蘇衛(wèi)城市垃圾衛(wèi)生填埋場在場底局部地區(qū)鋪設(shè)膨潤土板等。大部分城市垃圾衛(wèi)生填理場和部分工業(yè)固體廢物填埋場采用當?shù)靥烊徽惩粱蚋男酝寥婪罎B襯層。部分工業(yè)固體廢物填埋場采用瀝青混凝土襯層，也有使用聚乙烯或聚氯乙烯塑料薄膜做為防滲材料2。圖 1 衛(wèi)生填埋場雙層復合襯墊系統(tǒng)示意圖美國衛(wèi)生填埋場現(xiàn)已普遍采用雙層復臺襯墊系統(tǒng)防止?jié)B濾液的滲漏，襯墊系統(tǒng)位于填埋場底部和周圍側(cè)面，是一種水力隔離措施，可避免廢棄物污染周圍土地和地下水。美國城市固體廢物填埋場標準規(guī)定防滲結(jié)構(gòu)采用復合襯層系統(tǒng)，滲瀝液收集導排系統(tǒng)必須能保持襯層上的滲瀝液水頭不超過30cm。復合襯層系統(tǒng)包括上層的合成人工膜襯層

21、和下層的壓實粘土襯層，上層的人工膜厚度不得小于0.75mm，如果人工膜為HDPE膜，則厚度至少為1.5mm。下層粘土襯層的厚度不得小于60cm，滲透系數(shù)應小于1.0×10-7cm/s US EPA.40CFR258.Municipal Solid Waste Landfill Criteria.1991。3.3 加強滲濾液的處理3.3.1 滲濾液的處理方式滲濾液處理系統(tǒng)主要可分為合并處理和獨立處理兩種。所謂合并處理就是將垃圾填埋場的滲濾液引入城市污水處理廠與城市污水混合后進行處理，這也可能包括在填埋場內(nèi)進行必要的預處理和循環(huán)回噴處理。對于滲濾液，合并處理是一種最簡便的方法，因為城市污

22、水處理廠水量較大，對滲濾液可起到稀釋、緩沖作用。但是滲瀝液可經(jīng)預處理排入污水處理廠，應滿足以下條件 謝文剛.生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范國標編制研究以防滲系統(tǒng)和滲瀝液處理系統(tǒng)為例:碩士論文.武漢:華中科技大學圖書館,2009：（1） 污水處理廠必須具備深度處理設(shè)施；（2） 滲瀝液的進入量不得超過該污水處理廠每日污水處理量的0.5%，并應滿足負荷小于該污水處理廠平均設(shè)計負荷的5%。（3） 滲瀝液的總汞、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷、總鉛等污染物濃度應達到污染控制標準規(guī)定的濃度限值。由于有機物和重金屬在生物處理污泥中的積累可能使污水廠的污泥用作農(nóng)肥存在問題，為此，滲濾液處理的可行方案仍是在場內(nèi)進行單獨處理

23、，這就要求對滲濾液的水質(zhì)及其變化規(guī)律有確切的掌握。處理系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)應能滿足晚期（35年以上）滲濾液水質(zhì)的處理效果，晚期滲濾液與初期滲濾液相比具有BOD5/CODCr低、NH3-N濃度高的特點，也正是因為較高的CODCr、NH3-N濃度而使?jié)B濾液中磷的比例不足，必要時需補充磷。不論是采用合并處理方案，還是采用場內(nèi)獨立處理方案，都應在填埋場設(shè)置足夠容積的滲濾液調(diào)節(jié)池來調(diào)節(jié)水質(zhì)和保持后續(xù)處理過程有連續(xù)穩(wěn)定的流量。另外，滲濾液的循環(huán)回噴處理對合并或獨立處理兩個方案都是有利的?；貒娞幚砭哂锌杉铀倮姆€(wěn)定化、減少滲濾液的后續(xù)處理水量、降低滲濾液污染物濃度的優(yōu)點。另外，回噴處理可使?jié)B濾液水質(zhì)提前達到晚期

24、滲濾液水質(zhì)，有利于設(shè)計時選擇處理工藝。3.3.2 滲濾液的處理技術(shù)滲濾液的處理是城市垃圾填埋場正常運行的必不可少的環(huán)節(jié)之一 唐家福,李國建.市垃圾填埋場滲濾液處理工藝比較.環(huán)境衛(wèi)生工程.1992,2:1519，正因為滲濾液的成分變化很大，可處理性很難把握，到目前為止，國內(nèi)外尚無十分完善的處理各種垃圾滲濾液的工藝 張望軍,王國生.城市垃圾衛(wèi)生填埋場浸出液的處理.重慶環(huán)境科技.1995,4:4447。常用的垃圾滲濾液處理方式主要有兩種：即物理化學法和生物處理法。物理化學法主要有混凝沉淀、砂過濾、化學氧化還原、活性炭吸附、離子交換、膜過濾等多種方法。物化處理可大幅度去除滲濾液中的污染物質(zhì)，物化法不受

25、水質(zhì)水量變化的影響，效果穩(wěn)定，但單獨使用物化法的處理成本很高。生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及厭氧一好氧組合生物處理。好氧處理包括傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝、SBR 法、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤等等。厭氧處理包括厭氧污泥床、厭氧固定生物反應器、混合反應器等等。生物法處理滲濾液運行成本較低，在實際應用中有不少取得較好效果的例子，尤其是對初期（25年）滲濾液，COD、BOD的去除率可達到80%90%以上 張祥丹等.城市垃圾滲濾液處理工藝介紹.給水排水.2000,26(10):914。生物法還包括了土地法。滲濾液的土地處理包括慢速滲濾系統(tǒng)( SR) 、快速滲濾系統(tǒng)( RI) 、表面沒流( OF) 、濕地系統(tǒng)( WL) 、地下滲濾土