滲濾液的收集及處理

1、5、滲濾液的產(chǎn)生及收集處理5.1 垃圾滲濾液概況垃圾滲濾液是指垃圾在堆放和填埋過程中由于壓實、發(fā)酵和降水滲流作用而產(chǎn)生的一種高濃度有機(jī)廢水。滲濾液包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所產(chǎn)生的水及浸入的地下水。滲濾液量的大小主要受控于垃圾本身的含水率、， 因而導(dǎo)致同一填埋場滲濾液隨時降水與徑流強(qiáng)度及填埋垃圾分解的階段過程空變化，其組成、濃度等特征均有較大不同。城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設(shè)計、運(yùn)行和管理中非常棘手的問題。主要來源有：（ 1）降水的滲入，降水包括降雨和降雪，它是滲濾液產(chǎn)生的主要來源。（ 2）外部地表水的滲入，這包括地表徑流和地表灌溉。（ 3）地下水的滲入，這與滲濾液數(shù)量和性質(zhì)

2、與地下水同垃圾接觸量、時間及流動方向等有關(guān)；當(dāng)填埋場內(nèi)滲濾液水位低于場外地下水水位，并沒有設(shè)置防滲系統(tǒng)時，地下水就有可能滲入填埋場內(nèi)。（ 4） 垃圾本身含有的水分，這包括垃圾本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量。（ 5） 覆蓋材料中的水分，與覆蓋材料的類型、來源以及季節(jié)有關(guān)。（6）垃圾在降解過程中產(chǎn)生的水分，與垃圾組成、pH值、溫度和菌種等有關(guān)，垃圾中的有機(jī)組分在填埋場內(nèi)分解時會產(chǎn)生水分。垃圾在填埋場產(chǎn)生的滲濾液與時間的關(guān)系可分為以下幾個階段：（ 1）調(diào)整期：在填埋初期，垃圾體中水分逐漸積累且有氧氣存在，厭氧發(fā)酵作用及微生物作用緩慢，此階段滲濾液量較少。（ 2） 過渡期： 本階段濾液中的微

3、生物由好氧性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧嫘曰騾捬跣裕_始形成滲濾液，可測到揮發(fā)性有機(jī)酸的存在。（3）酸形成期：濾液中揮發(fā)性有機(jī)酸占大多數(shù)，pH值下降，CODC,濃度極高，BOD5/ CODcr為0.40.6 ,可生化性好，顏色很深，屬于初期的滲濾液。(4)甲烷形成期：此階段有機(jī)物經(jīng)甲烷菌轉(zhuǎn)化為 CH4ffi CO2 pH值上升，COD,，濃度急劇降低，BOD5/ COD。,為0.1-0.01，可生化性較差，屬于后期滲濾液。(5)成熟期：此時滲濾液中的可利用成分大減少， 細(xì)菌的生物穩(wěn)定作用趨于停止， 并停止產(chǎn)生氣體，系統(tǒng)由無氧轉(zhuǎn)為有氧態(tài)，自然環(huán)境得到恢復(fù)。5.2 垃圾滲濾液的主要水質(zhì)特性1、垃圾滲濾液中有機(jī)物種

4、類多垃圾滲濾液中有機(jī)物又可分為 3類，即低分子量的脂肪酸類、中等分子量的富里 酸類物質(zhì)和腐殖質(zhì)類高分子量碳水化合物。滲濾液中除含有常規(guī)的污染物質(zhì)外，還含 有包括某些致癌、促癌和輔促致癌物質(zhì)。尤其是當(dāng)生活垃圾與部分工業(yè)垃圾混合時， 成份更為復(fù)雜。鄭曼英等對廣州大田山垃圾填埋場進(jìn)行了取樣分析結(jié)果表明，從垃圾 滲濾液中檢出的主要有機(jī)污染物 77種。其中被列入我國環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單” 的5種。2、CODcr和BOD5濃度高垃圾滲濾液的污染物濃度高，變化范圍大，這是其它污水無法比擬的，從而給垃 圾滲濾液的處理和工藝選擇帶來了很大的難度。垃圾滲濾液中COD。,最高可達(dá)80000mg / L , BOD

5、5R高可達(dá) 35000mg/L 一般而言，CODcr, BOD5 BOD5/COD溫 隨填埋場的年齡增長而降低，堿度含量則逐漸升高。3、金屬含量高垃圾滲濾液含有銅、鋅、鐵、鉛等10多種金屬離子，由于國內(nèi)城市垃圾不像國外 那樣經(jīng)過嚴(yán)格篩選，所以國內(nèi)垃圾滲濾液中金屬離子濃度大大高于世界發(fā)達(dá)國家。滲 濾液中鐵的濃度可高達(dá)2050mg /L,鉛的濃度可達(dá)12.3mg /L ,鋅的濃度可達(dá)130mg /L ,鈣的濃度甚至高達(dá)4300mg /L。浙江大學(xué)沈東升等的研究表明，當(dāng)廢電器拆解垃圾與生活垃圾一起填埋時，其滲濾液中的 Cu、Zn、Pbx Ni和Hg等重金屬離子的 濃度可分別達(dá)到 3、11.5、1.7

6、、1.6mg/L和65仙g/L。4、微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)，氨氮含量高在不同年齡的垃圾滲濾液中，碳、氮兩種元素的比例（C/N比）有較大的差異，常常出現(xiàn)比例失調(diào)的情況。隨著堆放年限的增加，垃圾滲濾液中氨氮濃度會逐漸升高。 一般來說，對于生物處理，垃圾滲濾液中的磷元素總是缺乏的，例如在北美的幾個垃 圾填埋場的BOD5/T用B大于300,此值與微生物生長所需要的碳磷比（100: 1）相去 甚遠(yuǎn)。同時，BOD5/CODcr比值變化大，給生化處理帶來一定的難度。5、水質(zhì)變化復(fù)雜垃圾滲濾液的成分和產(chǎn)量隨季節(jié)、時間等變化情況較復(fù)雜。其變化特性為：產(chǎn)生量 呈季節(jié)性變化，雨季明顯大于旱季。污染物組成及其濃度呈季

7、節(jié)性變化。平原地區(qū) 填埋場干冷季節(jié)滲濾液中的污染物組成和濃度較低。污染物組成及其濃度隨填埋年 限的延長而變化。填埋層各部分物化和生物學(xué)特征及其活動方式都不同，“年輕”填埋場的滲濾液pH值較低，BOD5、CODcr、VFA金屬離子濃度和BOD5/CODCK高，“中年老”填埋場的滲濾液pH值中性偏堿，BOD5、CODcr、VFA濃度和BOD5/CODCK低, 金屬離子濃度下降，但氨氮濃度較高，見下表。垃圾滲濾液水質(zhì)特征隨填埋場“年齡”的變化水質(zhì)指標(biāo)垃圾填埋場“年齡”< 5年（年輕）510年（中年）> 10年（老年）PH< 6.56.57.5> 7.5COD /(mg.L-1

8、)>10000500010000< 5000BOD5/COD> 0.50.1 0.5< 0.1COD/TOC> 2.72.02.7< 2.0VFA (%TO C> 70530< 55.3 滲濾液收集系統(tǒng)5.3.1 滲濾液收集系統(tǒng)的作用滲濾液收集系統(tǒng)應(yīng)保證在填埋場使用年限內(nèi)正常運(yùn)行，收集并將填埋場內(nèi)滲濾液排至場外指定地點，避免滲濾液在填埋場底部蓄積。滲濾液的蓄積會引起下列問題：1、 場內(nèi)水位升高導(dǎo)致垃圾體中污染物更強(qiáng)烈的浸出，從而使?jié)B濾液中污染物濃度增大；2、 底部襯層上的靜水壓增加，導(dǎo)致滲濾液更多的地滲漏到地下水土壤系統(tǒng)中；3、 填埋場的穩(wěn)定性受

9、到影響；4、 滲濾液有可能擴(kuò)散到填埋場外。5.3.2 滲濾液收集系統(tǒng)的構(gòu)造滲濾液收集系統(tǒng)通常由導(dǎo)流層、收集溝、多孔收集管、集水池、提升多孔管、潛水泵和調(diào)節(jié)池等組成。因本設(shè)計滲濾液收集管直接穿過垃圾主壩接入調(diào)節(jié)池，則集水池、提升多孔管和潛水泵可以省略。導(dǎo)流層的目的就是將全場的滲濾液順利地導(dǎo)入收集溝內(nèi)的滲濾液收集管內(nèi)（包括 在導(dǎo)流層工程建設(shè)之前，需要對填埋庫區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行場地的清理。在導(dǎo)流層鋪設(shè)的范圍內(nèi)將植被清除，并按照設(shè)計好的縱橫坡度進(jìn)行平整，根據(jù)城市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，滲濾液在垂直方向上進(jìn)入導(dǎo)流層的最小底面坡降應(yīng)不小于2%，以利于滲濾液的排放和防止在水平襯墊層上的繼續(xù)。收

10、集溝設(shè)置于導(dǎo)流層的最低標(biāo)高處，并貫穿整個場底，斷面通常采用等腰梯形或菱形，鋪設(shè)于場底中軸線上的為主溝，在主溝上依間距3050m設(shè)置支溝，支溝與主溝的夾角宜采用15 的倍數(shù)（通常為60） 。收集溝中填充卵石或碎石，粒徑按照上大下小形成反濾，一般上部卵石粒徑采用 4060mm下部采用2540mm多孔收集管按照埋設(shè)位置分為主管和支管，分別埋設(shè)在收集主溝和支溝中。管道需要進(jìn)行水力和靜力作用測定或計算以確定管徑和材質(zhì)，其公稱直徑應(yīng)不小于100mm，最小坡度應(yīng)不小于2%。選擇材質(zhì)時，考慮到垃圾滲濾液有可能對混凝土產(chǎn)生的侵蝕作用， 通常采用高密度聚乙烯( HDP)E， 預(yù)先制孔，孔徑通常為1520mm， 孔

11、徑50100mm，開孔率2%5%左右。為了使垃圾體內(nèi)的滲濾液水頭盡可能低，管道安裝時要使開孔的管道部分朝下，但孔口不能靠近起拱線，否則會降低管身的縱向剛度和強(qiáng)度。滲濾液收集系統(tǒng)中的收集管部分，不僅指場底水平鋪設(shè)的部分，同時還包括收集管的垂直收集部分。滲濾液收集系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)是調(diào)節(jié)池，其主要作用是對滲濾液進(jìn)行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)，平衡豐水期和枯水期的差異，為滲濾液處理系統(tǒng)提供恒定的水量，同時可對滲濾液水質(zhì)起到預(yù)處理的作用。依據(jù)填埋庫區(qū)所在地的地質(zhì)情況，調(diào)節(jié)池通常采用地下式或半地下式，調(diào)節(jié)池的池底和內(nèi)壁通常采用 HDPEM進(jìn)行防滲，膜上采用預(yù)制混凝土板保護(hù)。為檢測滲濾液深度，生活垃圾填埋場內(nèi)設(shè)置滲

12、濾液監(jiān)測井，確保在填埋場的運(yùn)行期內(nèi)防滲襯層上的滲濾液深度不大于30cm。5.4 滲濾液的計算5.4.1 滲濾液產(chǎn)生量的計算滲濾液的產(chǎn)生量為：Q I (C1 A1 C2 A2) 10-3式中 Q- 表示滲濾液平均日產(chǎn)量，m3/d;A1-填埋區(qū)的面積，m2；A2-封場區(qū)的面積，m2；C1-填埋區(qū)浸出系數(shù), 取0.5；C2- 為封場區(qū)浸出系數(shù)，C2=Ct<0.6=0.5 X0.6=0.3I-表示年平均日降水量，6.9mm/d。填埋場的服務(wù)年限為20 年， 填埋庫區(qū)分四塊，分別進(jìn)行填埋。一區(qū)為1-4 年， 二區(qū)為 5-9 年，三區(qū)為10-15 年，四區(qū)為16-21 年。其填埋區(qū)體積見下表。填埋庫

13、區(qū)填埋區(qū)體積/萬m3一區(qū)（1-4年）65.7+67.15+68.62+70.13=271.6二區(qū)（5-9年）71.68+73.25+74.86+76.51+78.19=374.49三區(qū)（10-15年）79.91+81.67+83.47+85.31+87.18+89.10=506.64四區(qū)（16-21年）91.06+93.06+95.11+97.20+99.34+101.53=577.30（1）第一塊填埋區(qū)：第一塊填埋區(qū)的服務(wù)年限為4年，則第一塊填埋區(qū)面積為Vl-4271.6 10421.632125566.3m滲濾液平均日產(chǎn)量：Q I C1Al 10-3 6.9 0.5 125566.3 10

14、3 433.2m3d滲濾液最大日產(chǎn)量Qmax I C1 A1 10-3 8.6 0.5 125566.3 10-3 539.9 m3 d（2）第二塊填埋區(qū)：第二塊填埋區(qū)服務(wù)年限為5年，則第二塊填埋區(qū)面積為V5-9374.49 10421.63_2173134.5m封場區(qū)面積:A 2二第一塊填埋區(qū)面積=125656.3 m2滲濾液平均日產(chǎn)量：Q I (C1 A1 C2 A2) 10-3 6.9 0.5 173134.5 0.3 125656.3 10-3 857.4 m3/d滲濾液最大日產(chǎn)量：Qmax I (C1 A1 C2 A2) 10-3 8.6 0.5 173234.5 0.3 12565

15、6.3 10-3 1068.7 m3/d（3）第三塊填埋區(qū)：第三塊填埋區(qū)服務(wù)年限為6年，則第三塊填埋區(qū)面積為V10-15 506.64 104221.63-0-15 234230.2m2封場區(qū)面積:人2=第一塊填埋區(qū)面積+第二塊填埋區(qū)面積=125656.3+173134.5=298790.8m2滲濾液平均日產(chǎn)量:Q I (C1AlC2 A 2) 10-36.9 0.5234230.2 0.3 298790.8 10-31426.6 m3 d滲濾液最大日產(chǎn)量Qmax I (Ci Ai C2 A 2)10-38.6 0.5-3234230.2 0.3 298790.8 101778.1m3 d(4

16、)第四塊填埋區(qū)：第四塊填埋區(qū)服務(wù)年限為6年，則第四塊填埋區(qū)面積為V16-21577.30 104221.63-266897.8m2封場區(qū)面積:A 2二第一塊填埋區(qū)面積+第二塊填埋區(qū)面積+第三塊填埋區(qū)面積=125656.3+173134.5+234230.2=533021.0 m2滲濾液平均日產(chǎn)量：Q I(C1 A1 C2 A 2)10-36.90.5 266897.8 0.3 533021 .0 10-32024.2 m3/d滲濾液最大日產(chǎn)量：QmaxI (C1 A1 C2 A2)10-38.60.5 266897.8 0.3 533021.010-3 2522.9m3/d5.4.2調(diào)節(jié)池的設(shè)計與計算最小調(diào)節(jié)池容積的由下式確定： V(Qmax-Q x 5其中：V調(diào)節(jié)池有效容積；Q