首 钢 工 学 院
毕 业 论 文（设计）
题 目： 生活垃圾渗沥液的处理
系 别：专 业： 环境监测与治理技术（环境工程） 班 级： 环工111 姓 名： 段其昌 指导教师： 黄立丽
2014年 6 月3日
毕业设计（论文）任务书
学生姓名：段其昌 建工 系 环境监测与治理技术 专业 环工111 班 毕业设计（论文）题目：生活垃圾渗沥液的处理
教学时间：2014年2 月21日——2014年6月 6 日
毕业设计内容及要求：
设计内容：（生活垃圾渗沥液的处理）
设计内容总体分5章，每章分若干节。具体章节内容如下： 前言 1渗沥液的水质特征 2渗沥液的产生来源及产生量影响因素 3渗沥液的处理技术方案 4渗沥液的处理工艺选择 5渗沥液的处理工程实例 总结 参考文献 致谢 设计要求：
论文格式和书写要求，遵照首钢工学院教务处颁发的关于“首钢工学院毕业论文撰写规范”和“首钢工学院毕业论文撰写及打印格式基本要求”等文件来完成的。
指导教师： 教研室主任： 系主任：
2014 年 月 日
进度安排：
2014年3月5日 毕业实训总动员，明确实训目的、安排和要求。 2014年6月3日——6月6日：答辩成绩评定。 2014年3月6日——4月5日，查阅资料、调研、确定方案。 2014年4月6日——5月7日 实训具体工作。 2014年5月8日——6月2日 论文打印、演示文稿制作、答辩准备、答辩。
参考资料：
1. 尹学英. 某垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程实例及技术探讨[期刊论文]—环境科技，2009，3（22）.
2. 沈耀良. 城市垃圾填埋场渗沥液处理方案及其分析[期刊论文]—给水排水，1999，8（29）.
3. 张兰英；韩静磊；安胜姬. 垃圾渗沥液中有机污染物的污染与去除[J].中国环境科学，1998.
4. 方汉平. 垃圾渗沥液中难降解有机污染物的Fenton 混凝处理[J]. 应用化学，2001.
5. 何瑾. 城市垃圾填埋场渗滤液处理工艺研究[J]. 江苏环境科技，2005.
指导教师： 2014年 月 日
摘 要
在我国，垃圾填埋是一种主要的垃圾处理处置方式, 但在填埋过程中和填埋场封场后都会伴随着垃圾渗滤液的产生。经研究发现, 渗滤液中含有多种毒性物质和致癌物质, 如果在自然条件下降解, 需要15年的时间其 COD、BOD 值才能达到国家排放标准, 而氨氮需要24至26年的时间才能达到国家排放标准。渗滤液如果不经处理直接排放, 将严重污染地下水、地表水和周围环境, 所以对其进行妥善的处理是十分必要的。
本文分析了垃圾填埋场生活垃圾渗沥液的特征、来源及影响因素，针对其可生化性差、冲击负荷大、氨氮及有机物浓度高等特性，提出吹脱、电解、混凝沉淀、生物膜法、臭氧氧化、反渗透等技术方案，对国内外先进处理工艺做了比较，并结合工程实例分析了“UBF+MBR+RO”工艺处理特点，借鉴其工艺长处以更好的解决垃圾渗沥液问题。 关键词: 垃圾渗沥液 特征 处理方案 工艺 UBF+MBR+RO
前言 .................................................................................................................. １ 1. 渗沥液水质特征 . ........................................................................................ ２ 2. 渗沥液产生来源及产生量影响因素 ........................................................ ３
2.1 渗沥液产生来源 . .............................................................................. ３ 2.2 渗沥液产生量影响因素分析........................................................... ３ 3. 渗沥液处理技术方案 . ................................................................................ ５
3.1 渗沥液处理方案 . .............................................................................. ５ 3.2 渗沥液处理技术 . .............................................................................. ６ 4. 渗沥液处理工艺选择 . ............................................................................ １０ 5. 渗沥液处理工程实例 . ............................................................................ １２
5.1 项目背景 . ...................................................................................... １２ 5.2 垃圾渗沥液产生量、水质及排放标准 ...................................... １２ 5.3 处理方案设计 . .............................................................................. １３ 5.4 处理工艺流程 . .............................................................................. １３ 6. 总结 ......................................................................................................... １６ 参考文献 . ..................................................................................................... １７ 致谢 .............................................................................................................. １８
前言
生活垃圾渗沥液的处理一直是垃圾填埋场垃圾处理过程中的一个棘手问题，国内外许多学者都对此问题有所关注，并对此问题做了大量的处理方案的研究。与生活污水处理不同的是，生活垃圾渗沥液中的有机物、氨氮浓度很高，无法直接进行生物净化处理，需要在生物处理之前进行预处理来降低渗沥液污染物浓度，以达到良好的生物处理条件。国内处理技术中，预处理经常会采用混凝沉降、吹脱曝气等物理化学方式；生物处理会采用活性污泥法、氧化沟、厌氧塘、人工湿地等处理技术；对于生活垃圾渗沥液中难降解的有机污染物及一些可溶性重金属离子，经常会采用膜处理、臭氧氧化、电渗析等物理化学方法。
目前国内外的处理工艺得到了新的发展，如光催化、Fenton 试剂高级氧化、膜分离等技术，对于“老化”的垃圾填埋场的渗滤液有着良好的处理效果；MBR （反硝化+硝化+UF）+双膜法（NFRO ）新型组合工艺在一些垃圾填埋场渗沥液的处理运行中经济成本、出水指标方面都得到了明显的提高。本文将会在以往的技术方案基础上对近几年新使用的渗沥液处理技术和工艺做一定的分析与总结。
1. 渗沥液水质特征
垃圾渗沥液的性质取决于垃圾成分、填埋时间、气候条件、填埋场设计等多种因素，一般有以下特点：
⑴水质复杂，危害性大。垃圾渗沥液中有93中有机化合物，其中22中被列入我国和美国EPA 环境优先控制污染物的名单。此外渗沥液中还含有10多种金属和氨氮等，水质成分十分复杂。
⑵COD 和BOD 浓度高。与城市污水相比，渗沥液中含COD 和BOD 浓度极高，COD cr 可达90 000 mgL，BOD 5 可达38 000 mgL。
⑶氨氮含量高。氨氮浓度随填埋时间的增加而升高，最高可达1 700mgL, 渗沥液中的氮多以氨氮形式存在约占TNK 的40％~50％。
⑷色度深，有恶臭。
⑸水质变化大。根据填埋场的年龄，垃圾渗沥液分为两类：一类是填埋时间在5天以下的年轻渗沥液，其特点是COD 、BOD 5 浓度高，可生化性强；另一类是填埋时间在5天以上的年老渗沥液，由于新鲜垃圾逐渐变为陈腐垃圾，其PH 接近中性，COD 和BOD 5 浓度有所降低，BOD 5 COD 比值减小，氨氮浓度增加。除填埋时间外，垃圾渗沥液水质还受到季节降雨的影响，所以变化过滤较难确定。 新、老填埋场渗沥液成分见
表1。
表1 新、老填埋场渗沥液成分 mgL (除PH 外）
2. 渗沥液产生来源及产生量影响因素
2.1 渗沥液产生来源
(1)填埋作业区降水入渗产生的渗沥液；
(2)填埋作业区垃圾压实过程中饱和水渗出产生的渗沥液； (3)临时、最终封场区降水入渗产生的渗沥液； (4)临时、最终封场区垃圾自身降解产生的渗沥液； (5)填埋场内地下水入渗产生的渗沥液； (6)调节池未加盖，大气降水进入调节池； (7)生活污水和生产废水进入调节池。
2.2 渗沥液产生量影响因素分析
（1）大气降水
大气降水包括降雨、降雪等，由于垃圾堆体比较松散，渗透系数较大，大气降水大部分渗入垃圾堆体形成渗沥液。降水的持续时间、降雨强度及大气蒸发量对渗沥液的产生量影响较大。由于大气降水具有季节性，因此渗沥液产生量随季节周期性变化。在计算过程中，通过降水的入渗系数取值来调整降水入渗量与蒸发量的差值。
（2）垃圾挤压过程渗出的饱和水产生的渗沥液
垃圾在填埋过程中，含水率一定的原生垃圾经过初次挤压后，饱和水被挤压沥出产生渗沥液。饱和水的渗出量与原生垃圾的平均含水率、通过初次挤压后垃圾的平均持水率及垃圾的日平均处理规模等因素相关。
（3）垃圾在封闭环境中自身降解产生的渗沥液
处于临时封场和最终封场的生活垃圾，在封闭环境中会发生一系列复杂的化学反应，这些反应最终会伴随水分子的析出，从而导致垃圾本身的平均持水率逐渐降低，当垃圾的降解稳定后，垃圾自身的平均持水率也将保持一定的稳定。
通过对国内临时封场和最终封场的生活垃圾填埋场研究表明，垃圾在封闭环境中平均持水率的变化规律为：垃圾堆体在临时封场和最终封场后8～10a 内，垃圾渗沥液产生量趋于稳定，在此期间渗沥液的产生量则因垃圾平均持水率的逐年降低而降低，且按一定规律变化。
（4）地下水入渗
一些老垃圾填埋场未做水平防渗，需要考虑地下水入渗而产生的渗沥液。入渗量的计算主要依据现场的观测数据及经验值综合确定。
（5）调节池接纳大气降水
未加盖的调节池也接纳大气降水，水量与池面面积有关。在实际计算中，还需要考虑调节池水面的蒸发量，按照年均降雨量和蒸发量的差值计算此部分水量。
（6）生活污水及生产废水
生活垃圾处理管理过程中产生的生活污水和洗车废水等通常也进入调节池，与渗沥液合并处理，在渗沥液规模确定时需考虑此部分水量。
3. 渗沥液处理技术方案
3.1 渗沥液处理方案
垃圾渗沥液中污染物浓度很高，并且含有较高浓度的有毒有害物质。垃圾渗沥液水质随垃圾成分、当地气候、水文、填埋时间及填埋工艺等因素的影响而有显著的变化，其中填埋场场龄是主要影响因素。渗沥液量的变化则主要取决于降水因素。鉴于渗沥液水质、水量变化的复杂性，渗沥液处理系统应为多种处理方法组合的具有抗冲击负荷能力强的工艺系统。就填埋场场龄为渗沥液水质主要影响因素而言，应选择相应的处理方法。
填埋初期，垃圾渗沥液中含有高浓度的易于生物降解的挥发性有机
酸，BODCOD 比值约0.6以上，宜采用生物处理工艺；随着场龄的增加，填埋层日趋稳定，渗沥液中的有机物浓度降低，难于生物降解的物质增加，生物可降解性降低，BODCOD 比值约0.3以下，渗沥液处理宜采用物化方法。
根据不同的渗沥液水质及对处理程度的要求，垃圾渗沥液处理系统一般为如下工艺单元的不同组合：
主处理前需预处理时，一般采用混凝沉淀等物理化学方法，处理目的主要是去除氨氮和无机杂质，或改善渗沥液的可生化性。 主处理采用厌氧、好氧等生物处理方法，处理对象主要是渗沥液中的有机污染物和氨氮等。 深度处理可采用混凝沉淀、过滤、吸附等物理化学方法，处理对象主要是渗沥液中的悬浮物、溶解物和胶体等。后处理包括污泥的浓缩、脱水、干燥、焚烧以及浓缩液蒸发、焚烧等，处理对象是渗沥液处理过程产生的剩余污泥以及纳滤和反渗透产生的浓缩液。
各处理工艺中工艺单元的选择应综合考虑进水水质、水量、处理效率、排放标准、技术可靠性及经济合理性等因素后确定。
3.2 渗沥液处理技术
由于垃圾填埋场运行初期，大部分垃圾尚未发酵熟化，同时新鲜垃圾携带的水分较多，所以垃圾渗滤液的COD 较高，具有较好的可生化性
能，可以采用生物法进行垃圾渗滤液的处理，如UASB 厌氧工艺、ASBR 厌氧工艺、SBR 好氧工艺以及A2O 工艺等厌氧-好氧组合工艺等。
但是由于垃圾渗沥液中氨氮浓度较高，CN 比较低，导致C 、N 、P 等营养平衡的失调，严重影响了垃圾渗滤液的生化降解性能，所以要保证生物法处理工艺的正常运行，必须降低垃圾渗滤液中氨氮的含量，常用的脱氮工艺有曝气法、氨氮吹脱塔等。
随着垃圾填埋场的运行，已经填埋的垃圾逐渐发酵、熟化，可生物降解的物质被大量消耗，垃圾渗滤液的COD 值下降，同时可生化性也降低，生化处理的适用性减弱，甚至不可行。对于“老化”的垃圾填埋场的渗滤液可以采用物理-化学的方法进行处理，如光催化、Fenton 试剂高级氧化、膜分离等。
（1）UASB 厌氧处理工艺。在填埋场投入使用后的前几年内，产生的渗滤液有机污染物含量较高，并且大部分是一些易生物降解的挥发性脂肪酸，UASB 厌氧工艺对这种前期渗滤液有较好的处理效果，对COD 去除率可大于70%。
由于UASB 的COD 负荷可高达10kg ·m -3d -1，反应过程中也无需能耗，因此与好氧工艺相比，可大大节约反应器的占地面积及动力消耗。但是，随着填埋年限的增加，填埋堆体中产甲烷的厌氧状态逐渐成熟，渗滤液在填埋堆体及调节池内长期滞留后，UASB 的处理效果将变差。
（2）SBR 好氧处理工艺。
SBR 处理工艺是一种通过时间控制，在一个单池内完成进水、厌氧
搅拌、充氧曝气、沉淀、排水等过程的序批式反应器，具有较强抗冲击负荷能力，可根据渗滤液水质复杂多变的特点灵活地调整工艺参数，并且厌氧与好氧的交替进行，可以达到较好的脱氮除磷效果。广州市大田山垃圾填埋场曾采用过此种工艺，对渗滤液COD 的去除率可高达90%以上。
（3）氨吹脱工艺。
高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一，根据填埋场的填埋方式和垃圾成分的不同，渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千mgL 不等。随着填埋时间的延长，垃圾中的有机氮转化为无机氮，渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。
与城市污水相比，垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用，另一方面，由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的CN 比失调，生物脱氮难以进行，导致最终出水难以达标排放。
因此，在高氨氮浓度渗滤液处理工艺流程中，一般采用先氨吹脱，再进行生物处理的工艺流程。目前氨吹脱的主要形式有曝气池、吹脱塔和精馏塔。国内用得最多的是前两种形式，曝气池吹脱法由于气液接触面积小，吹脱效率低，不适用于高氨氮渗滤液的处理，采用吹脱塔的吹脱法虽然具有较高的去除效率，但具有投资运行成本高，脱氨尾气难以治理的缺点。以深圳下坪为例，氨吹脱部分的建设投资占总投资的30%左右，运行成本占总处理成本的70%以上。这主要是由于在运行过程中，
吹脱前必须将渗滤液pH 调至11 左右, 吹脱后为了满足生化的需要，需将pH 回调至中性，因此在运行过程中需加大量的酸碱调整pH ，为了提供一定的气液接触面积，还需要风机提供足够的风量以满足一定的气液比，造成了渗滤液处理成本的偏高。
（4）膜法深度处理工艺。
膜法深度处理工艺中的反渗透处理工艺在国外渗滤液处理厂中应用较多，由于投资和运营成本的关系，国内仅有广州兴丰垃圾填埋场渗滤液处理厂采用此工艺，反渗透组件为螺旋卷式膜，现已投入运行，浓缩液产生量为进水量的20%，最大回收率可达80%。由于反渗透膜可以阻挡溶解盐、无机分子及分子量大于100的有机物通过，经过此工艺深度处理后，出水可达到国家《生活垃圾填埋场污染控制标准》中的渗滤液排放一级标准，但是，每吨渗滤液的处理成本将会增加。
（5）光催化技术。 光催化法是近年发展起来的一种污(废) 水处理新技术。在紫外光的照射下一些半导体材料的阶带电子会被激发到导带，从而产生具有很强反应活性的电子—空穴对，当它迁移到半导体表面后，在氧化剂或还原剂的作用下参与氧化还原反应，从而起到降解污染物的作用。
黄本生等人将Zn O TiO 2复合半导体催化剂用于垃圾渗滤液的深度处理，出水水质达到了国家排放标准。弓晓峰等人在利用紫外光氧化法深度处理垃圾渗滤液的研究中发现，当pH=3时对COD 的去除率最高，也即在酸性条件下Fenton 试剂光照处理渗滤液的效果最好。多相光催化法
是近年来日益受到重视的污水治理新技术之一，将其用于垃圾渗滤液的深度处理有利于进一步提高出水水质。
（6）电解处理技术。 电解法处理废水的实质就是利用电解作用把水中的污染物去除，或把有毒物质变成无毒或低毒的物质。王敏等人在对垃圾渗滤液的SBR 法处理出水进行电解氧化试验时发现，减小pH 值、增大单位体积渗滤液所需的电极面积均有利于COD 和NH 3-N 的去除，在一定范围内，提高电流密度有利于COD 、NH 3-N 和色度的去除。李小明等人在应用电解氧化法处理垃圾渗滤液的研究中找到了适宜的电解氧化条件：pH 值为4，Cl-浓度为5000mgL ，电流密度为10Adm 2，SPR 三元电极为阳极，电解时间为4h 。在此条件下，对COD 的去除率为90.6%，对NH 3-N 的去除率为100%。
（7）Fenton 处理技术。 Fenton试剂常用于废水的深度处理，属于高级氧化处理技术的一种。熊忠等人在用混凝-Fenton-SBR 法处理垃圾渗滤液的试验中得到：混凝反应的最佳条件为pH=5、PAC 投量为300mgL ，Fenton 反应的最佳条件为pH=3、H 2O 2COD=3.0、H 2O 2Fe 2+=10。此时对COD 、BOD 的去除率分别稳定在80%、94%左右。
（8）回灌处理技术。 采用渗滤液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，而且有利于减少垃圾中有机质的含量，同时不影响COD 浓度的稳定。
徐迪民等详细研究了垃圾填埋场渗滤液回灌的影响因素，发现在试验所用的亚粘土中加入一定比例的细砂可改善覆土层的透水性和透气
性，当进水负荷为6.6～115g(m2·d) 时对COD 的去除率可达98%左右。
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，并且进入垃圾堆体的有机负荷不能无限制的增加，否则会毁坏渗滤液回灌系统。
（ 9）渗滤液蒸发处理。 蒸发是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，由两部分组成：加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。垃圾渗滤液蒸发处理时，水从渗滤液中沸出，污染物残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱，因此会保留在浓缩液中，只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸气，最终存在于冷凝液中。蒸发处理工艺可把渗滤液浓缩到不足原液体积2%～10%。填埋气体是垃圾填埋场另一主要二次污染，对于现代化卫生填埋场，填埋气体可以足够供给渗滤液蒸发所需的能量，此时，蒸发处理是经济低廉的，它也就成为惟一可同时有效控制渗滤液和填埋气体的工艺。与常规处理不同，蒸发对水质特性，如BOD 、COD 、SS 及进料温度的变化不敏感，但pH 是蒸发的重要影响因素，pH 影响渗滤液中挥发性有机酸和氨的离解状态，从而改变它们的挥发程度，另外，酸性条件下对蒸发器金属材料腐蚀性较强。
蒸发系统在应用中通常要求烟气排放达标和浓缩液进行处置。在一些蒸发系统中，来自蒸发器的蒸气仅简单地与火焰燃尽后的空气尾气一起直接排放。在另一些蒸发系统中，设置热氧化过程以满足有机污染物排放要求。在火焰热氧化区，对渗滤液蒸气中的有机物的破坏率与填埋
气体直接燃烧的效果一致，甚至前者的燃烧停留时间还会长一些。渗滤液蒸发后浓缩液的处理处置包括回灌、反渗透和纳滤联合处理、进一步蒸发、焚烧干燥或直接固化后与垃圾一起填埋等。蒸发处理工艺通常不需要前处理，如果需要，一般只作重力沉淀分离颗粒物，但对渗滤液蒸气冷凝液的后处理有时是需要的，根据冷凝液中有机物种类和排放要求，后处理方法有：膜分离、生物膜法、活性炭吸附和化学氧化。
4. 渗沥液处理工艺选择
较早的垃圾渗滤液处理工艺有土地处理法、生物处理法、物理化学处理法等。其中土地处理法包括回灌、人工湿地、表面漫流、慢速渗滤法及快速渗滤法等。生物处理法有好氧处理、厌氧处理及好氧-厌氧结合法。物理化学法主要有化学沉淀法、活性炭吸附法、吹脱法、化学氧化法、电化学技术、光催化氧化、蒸发法及膜技术等多种方法。
随着排放标准的提高及许多工程实践证明，只有将以上各技术有机结合，才能达到较好的处理效果。
工艺一：MBR （反硝化+硝化+UF）+双膜法（NFRO ）
MBR+双膜法（NFRO ）是近年发展较快的一种新型组合工艺，是以MBR 单元为工作核心的一种新型系统。膜分离技术与活性污泥法相结合是该工艺的技术特点。MBR 具有：能有效降解主要污染物COD 、BOD 和氨氮；100%生物菌体分离，使出水无细菌和固性物；反应器高效集成，占地面积小；剩余污泥量小、不存在浓缩液处理的问题；运行费用小等优点。然而，单一的MBR 工艺出水不能达到国家二级以上的排放标准，
往往需要配合NF 、RO 等后续处理工艺以满足新的渗滤液排放标准。
MBR 之后，采用NF 单元还是RO 单元应该根据当地排放标准的情况确定。青岛小涧西垃圾填埋场、北京北神树垃圾填埋场、佛山高明白石坳填埋场、苏州七子山、山东泰安等多家垃圾处理厂采用MBR+双膜组合工艺处理垃圾渗滤液，都取得了良好的处理效果，山东滕州垃圾场采用的分体式MBR （AO+UF）+双膜（NFRO ）组合工艺也已调试成功，运行稳定，出水达标。
工艺二：中温厌氧+MBR（反硝化+硝化+UF）+NF+RO用泵把渗滤液从调节池提升至中温厌氧系统主设备厌氧罐内，经过酸化、产酸、产甲烷等过程，把渗滤液中大部分有机污染物去除，使COD 得到充分降低，出水自流进入浸没式MBR 段，在此阶段充分硝化与反硝化，脱除氨氮及总氮。MBR 出水相继进入NF 和RO 系统，利用膜过滤作用，使各项污染指标充分去除，出水达标排放，也可以储存，用于地面冲刷和绿化。剩余及老化污泥回灌至填埋区，NF 浓缩液回至调节池，RO 浓缩液回至填埋区。该工艺在北京安定垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程、山东省文登市固体废弃物综合处理场渗滤液处理站工程。
北京阿苏卫垃圾综合处理场渗滤液处理工程、北京六里屯垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程、北京市丰台区马家楼垃圾转运站渗滤液处理工程、四川省峨眉山市垃圾填埋场渗滤液处理工程等均取得良好的效果。
工艺三：多级物化+生化处理法—UASB+立环氧化沟+纯氧生化+臭氧催化氧化+混凝+膜处理
首 钢 工 学 院
毕 业 论 文（设计）
题 目： 生活垃圾渗沥液的处理
系 别：专 业： 环境监测与治理技术（环境工程） 班 级： 环工111 姓 名： 段其昌 指导教师： 黄立丽
2014年 6 月3日
毕业设计（论文）任务书
学生姓名：段其昌 建工 系 环境监测与治理技术 专业 环工111 班 毕业设计（论文）题目：生活垃圾渗沥液的处理
教学时间：2014年2 月21日——2014年6月 6 日
毕业设计内容及要求：
设计内容：（生活垃圾渗沥液的处理）
设计内容总体分5章，每章分若干节。具体章节内容如下： 前言 1渗沥液的水质特征 2渗沥液的产生来源及产生量影响因素 3渗沥液的处理技术方案 4渗沥液的处理工艺选择 5渗沥液的处理工程实例 总结 参考文献 致谢 设计要求：
论文格式和书写要求，遵照首钢工学院教务处颁发的关于“首钢工学院毕业论文撰写规范”和“首钢工学院毕业论文撰写及打印格式基本要求”等文件来完成的。
指导教师： 教研室主任： 系主任：
2014 年 月 日
进度安排：
2014年3月5日 毕业实训总动员，明确实训目的、安排和要求。 2014年6月3日——6月6日：答辩成绩评定。 2014年3月6日——4月5日，查阅资料、调研、确定方案。 2014年4月6日——5月7日 实训具体工作。 2014年5月8日——6月2日 论文打印、演示文稿制作、答辩准备、答辩。
参考资料：
1. 尹学英. 某垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程实例及技术探讨[期刊论文]—环境科技，2009，3（22）.
2. 沈耀良. 城市垃圾填埋场渗沥液处理方案及其分析[期刊论文]—给水排水，1999，8（29）.
3. 张兰英；韩静磊；安胜姬. 垃圾渗沥液中有机污染物的污染与去除[J].中国环境科学，1998.
4. 方汉平. 垃圾渗沥液中难降解有机污染物的Fenton 混凝处理[J]. 应用化学，2001.
5. 何瑾. 城市垃圾填埋场渗滤液处理工艺研究[J]. 江苏环境科技，2005.
指导教师： 2014年 月 日
摘 要
在我国，垃圾填埋是一种主要的垃圾处理处置方式, 但在填埋过程中和填埋场封场后都会伴随着垃圾渗滤液的产生。经研究发现, 渗滤液中含有多种毒性物质和致癌物质, 如果在自然条件下降解, 需要15年的时间其 COD、BOD 值才能达到国家排放标准, 而氨氮需要24至26年的时间才能达到国家排放标准。渗滤液如果不经处理直接排放, 将严重污染地下水、地表水和周围环境, 所以对其进行妥善的处理是十分必要的。
本文分析了垃圾填埋场生活垃圾渗沥液的特征、来源及影响因素，针对其可生化性差、冲击负荷大、氨氮及有机物浓度高等特性，提出吹脱、电解、混凝沉淀、生物膜法、臭氧氧化、反渗透等技术方案，对国内外先进处理工艺做了比较，并结合工程实例分析了“UBF+MBR+RO”工艺处理特点，借鉴其工艺长处以更好的解决垃圾渗沥液问题。 关键词: 垃圾渗沥液 特征 处理方案 工艺 UBF+MBR+RO
前言 .................................................................................................................. １ 1. 渗沥液水质特征 . ........................................................................................ ２ 2. 渗沥液产生来源及产生量影响因素 ........................................................ ３
2.1 渗沥液产生来源 . .............................................................................. ３ 2.2 渗沥液产生量影响因素分析........................................................... ３ 3. 渗沥液处理技术方案 . ................................................................................ ５
3.1 渗沥液处理方案 . .............................................................................. ５ 3.2 渗沥液处理技术 . .............................................................................. ６ 4. 渗沥液处理工艺选择 . ............................................................................ １０ 5. 渗沥液处理工程实例 . ............................................................................ １２
5.1 项目背景 . ...................................................................................... １２ 5.2 垃圾渗沥液产生量、水质及排放标准 ...................................... １２ 5.3 处理方案设计 . .............................................................................. １３ 5.4 处理工艺流程 . .............................................................................. １３ 6. 总结 ......................................................................................................... １６ 参考文献 . ..................................................................................................... １７ 致谢 .............................................................................................................. １８
前言
生活垃圾渗沥液的处理一直是垃圾填埋场垃圾处理过程中的一个棘手问题，国内外许多学者都对此问题有所关注，并对此问题做了大量的处理方案的研究。与生活污水处理不同的是，生活垃圾渗沥液中的有机物、氨氮浓度很高，无法直接进行生物净化处理，需要在生物处理之前进行预处理来降低渗沥液污染物浓度，以达到良好的生物处理条件。国内处理技术中，预处理经常会采用混凝沉降、吹脱曝气等物理化学方式；生物处理会采用活性污泥法、氧化沟、厌氧塘、人工湿地等处理技术；对于生活垃圾渗沥液中难降解的有机污染物及一些可溶性重金属离子，经常会采用膜处理、臭氧氧化、电渗析等物理化学方法。
目前国内外的处理工艺得到了新的发展，如光催化、Fenton 试剂高级氧化、膜分离等技术，对于“老化”的垃圾填埋场的渗滤液有着良好的处理效果；MBR （反硝化+硝化+UF）+双膜法（NFRO ）新型组合工艺在一些垃圾填埋场渗沥液的处理运行中经济成本、出水指标方面都得到了明显的提高。本文将会在以往的技术方案基础上对近几年新使用的渗沥液处理技术和工艺做一定的分析与总结。
1. 渗沥液水质特征
垃圾渗沥液的性质取决于垃圾成分、填埋时间、气候条件、填埋场设计等多种因素，一般有以下特点：
⑴水质复杂，危害性大。垃圾渗沥液中有93中有机化合物，其中22中被列入我国和美国EPA 环境优先控制污染物的名单。此外渗沥液中还含有10多种金属和氨氮等，水质成分十分复杂。
⑵COD 和BOD 浓度高。与城市污水相比，渗沥液中含COD 和BOD 浓度极高，COD cr 可达90 000 mgL，BOD 5 可达38 000 mgL。
⑶氨氮含量高。氨氮浓度随填埋时间的增加而升高，最高可达1 700mgL, 渗沥液中的氮多以氨氮形式存在约占TNK 的40％~50％。
⑷色度深，有恶臭。
⑸水质变化大。根据填埋场的年龄，垃圾渗沥液分为两类：一类是填埋时间在5天以下的年轻渗沥液，其特点是COD 、BOD 5 浓度高，可生化性强；另一类是填埋时间在5天以上的年老渗沥液，由于新鲜垃圾逐渐变为陈腐垃圾，其PH 接近中性，COD 和BOD 5 浓度有所降低，BOD 5 COD 比值减小，氨氮浓度增加。除填埋时间外，垃圾渗沥液水质还受到季节降雨的影响，所以变化过滤较难确定。 新、老填埋场渗沥液成分见
表1。
表1 新、老填埋场渗沥液成分 mgL (除PH 外）
2. 渗沥液产生来源及产生量影响因素
2.1 渗沥液产生来源
(1)填埋作业区降水入渗产生的渗沥液；
(2)填埋作业区垃圾压实过程中饱和水渗出产生的渗沥液； (3)临时、最终封场区降水入渗产生的渗沥液； (4)临时、最终封场区垃圾自身降解产生的渗沥液； (5)填埋场内地下水入渗产生的渗沥液； (6)调节池未加盖，大气降水进入调节池； (7)生活污水和生产废水进入调节池。
2.2 渗沥液产生量影响因素分析
（1）大气降水
大气降水包括降雨、降雪等，由于垃圾堆体比较松散，渗透系数较大，大气降水大部分渗入垃圾堆体形成渗沥液。降水的持续时间、降雨强度及大气蒸发量对渗沥液的产生量影响较大。由于大气降水具有季节性，因此渗沥液产生量随季节周期性变化。在计算过程中，通过降水的入渗系数取值来调整降水入渗量与蒸发量的差值。
（2）垃圾挤压过程渗出的饱和水产生的渗沥液
垃圾在填埋过程中，含水率一定的原生垃圾经过初次挤压后，饱和水被挤压沥出产生渗沥液。饱和水的渗出量与原生垃圾的平均含水率、通过初次挤压后垃圾的平均持水率及垃圾的日平均处理规模等因素相关。
（3）垃圾在封闭环境中自身降解产生的渗沥液
处于临时封场和最终封场的生活垃圾，在封闭环境中会发生一系列复杂的化学反应，这些反应最终会伴随水分子的析出，从而导致垃圾本身的平均持水率逐渐降低，当垃圾的降解稳定后，垃圾自身的平均持水率也将保持一定的稳定。
通过对国内临时封场和最终封场的生活垃圾填埋场研究表明，垃圾在封闭环境中平均持水率的变化规律为：垃圾堆体在临时封场和最终封场后8～10a 内，垃圾渗沥液产生量趋于稳定，在此期间渗沥液的产生量则因垃圾平均持水率的逐年降低而降低，且按一定规律变化。
（4）地下水入渗
一些老垃圾填埋场未做水平防渗，需要考虑地下水入渗而产生的渗沥液。入渗量的计算主要依据现场的观测数据及经验值综合确定。
（5）调节池接纳大气降水
未加盖的调节池也接纳大气降水，水量与池面面积有关。在实际计算中，还需要考虑调节池水面的蒸发量，按照年均降雨量和蒸发量的差值计算此部分水量。
（6）生活污水及生产废水
生活垃圾处理管理过程中产生的生活污水和洗车废水等通常也进入调节池，与渗沥液合并处理，在渗沥液规模确定时需考虑此部分水量。
3. 渗沥液处理技术方案
3.1 渗沥液处理方案
垃圾渗沥液中污染物浓度很高，并且含有较高浓度的有毒有害物质。垃圾渗沥液水质随垃圾成分、当地气候、水文、填埋时间及填埋工艺等因素的影响而有显著的变化，其中填埋场场龄是主要影响因素。渗沥液量的变化则主要取决于降水因素。鉴于渗沥液水质、水量变化的复杂性，渗沥液处理系统应为多种处理方法组合的具有抗冲击负荷能力强的工艺系统。就填埋场场龄为渗沥液水质主要影响因素而言，应选择相应的处理方法。
填埋初期，垃圾渗沥液中含有高浓度的易于生物降解的挥发性有机
酸，BODCOD 比值约0.6以上，宜采用生物处理工艺；随着场龄的增加，填埋层日趋稳定，渗沥液中的有机物浓度降低，难于生物降解的物质增加，生物可降解性降低，BODCOD 比值约0.3以下，渗沥液处理宜采用物化方法。
根据不同的渗沥液水质及对处理程度的要求，垃圾渗沥液处理系统一般为如下工艺单元的不同组合：
主处理前需预处理时，一般采用混凝沉淀等物理化学方法，处理目的主要是去除氨氮和无机杂质，或改善渗沥液的可生化性。 主处理采用厌氧、好氧等生物处理方法，处理对象主要是渗沥液中的有机污染物和氨氮等。 深度处理可采用混凝沉淀、过滤、吸附等物理化学方法，处理对象主要是渗沥液中的悬浮物、溶解物和胶体等。后处理包括污泥的浓缩、脱水、干燥、焚烧以及浓缩液蒸发、焚烧等，处理对象是渗沥液处理过程产生的剩余污泥以及纳滤和反渗透产生的浓缩液。
各处理工艺中工艺单元的选择应综合考虑进水水质、水量、处理效率、排放标准、技术可靠性及经济合理性等因素后确定。
3.2 渗沥液处理技术
由于垃圾填埋场运行初期，大部分垃圾尚未发酵熟化，同时新鲜垃圾携带的水分较多，所以垃圾渗滤液的COD 较高，具有较好的可生化性
能，可以采用生物法进行垃圾渗滤液的处理，如UASB 厌氧工艺、ASBR 厌氧工艺、SBR 好氧工艺以及A2O 工艺等厌氧-好氧组合工艺等。
但是由于垃圾渗沥液中氨氮浓度较高，CN 比较低，导致C 、N 、P 等营养平衡的失调，严重影响了垃圾渗滤液的生化降解性能，所以要保证生物法处理工艺的正常运行，必须降低垃圾渗滤液中氨氮的含量，常用的脱氮工艺有曝气法、氨氮吹脱塔等。
随着垃圾填埋场的运行，已经填埋的垃圾逐渐发酵、熟化，可生物降解的物质被大量消耗，垃圾渗滤液的COD 值下降，同时可生化性也降低，生化处理的适用性减弱，甚至不可行。对于“老化”的垃圾填埋场的渗滤液可以采用物理-化学的方法进行处理，如光催化、Fenton 试剂高级氧化、膜分离等。
（1）UASB 厌氧处理工艺。在填埋场投入使用后的前几年内，产生的渗滤液有机污染物含量较高，并且大部分是一些易生物降解的挥发性脂肪酸，UASB 厌氧工艺对这种前期渗滤液有较好的处理效果，对COD 去除率可大于70%。
由于UASB 的COD 负荷可高达10kg ·m -3d -1，反应过程中也无需能耗，因此与好氧工艺相比，可大大节约反应器的占地面积及动力消耗。但是，随着填埋年限的增加，填埋堆体中产甲烷的厌氧状态逐渐成熟，渗滤液在填埋堆体及调节池内长期滞留后，UASB 的处理效果将变差。
（2）SBR 好氧处理工艺。
SBR 处理工艺是一种通过时间控制，在一个单池内完成进水、厌氧
搅拌、充氧曝气、沉淀、排水等过程的序批式反应器，具有较强抗冲击负荷能力，可根据渗滤液水质复杂多变的特点灵活地调整工艺参数，并且厌氧与好氧的交替进行，可以达到较好的脱氮除磷效果。广州市大田山垃圾填埋场曾采用过此种工艺，对渗滤液COD 的去除率可高达90%以上。
（3）氨吹脱工艺。
高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一，根据填埋场的填埋方式和垃圾成分的不同，渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千mgL 不等。随着填埋时间的延长，垃圾中的有机氮转化为无机氮，渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。
与城市污水相比，垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用，另一方面，由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的CN 比失调，生物脱氮难以进行，导致最终出水难以达标排放。
因此，在高氨氮浓度渗滤液处理工艺流程中，一般采用先氨吹脱，再进行生物处理的工艺流程。目前氨吹脱的主要形式有曝气池、吹脱塔和精馏塔。国内用得最多的是前两种形式，曝气池吹脱法由于气液接触面积小，吹脱效率低，不适用于高氨氮渗滤液的处理，采用吹脱塔的吹脱法虽然具有较高的去除效率，但具有投资运行成本高，脱氨尾气难以治理的缺点。以深圳下坪为例，氨吹脱部分的建设投资占总投资的30%左右，运行成本占总处理成本的70%以上。这主要是由于在运行过程中，
吹脱前必须将渗滤液pH 调至11 左右, 吹脱后为了满足生化的需要，需将pH 回调至中性，因此在运行过程中需加大量的酸碱调整pH ，为了提供一定的气液接触面积，还需要风机提供足够的风量以满足一定的气液比，造成了渗滤液处理成本的偏高。
（4）膜法深度处理工艺。
膜法深度处理工艺中的反渗透处理工艺在国外渗滤液处理厂中应用较多，由于投资和运营成本的关系，国内仅有广州兴丰垃圾填埋场渗滤液处理厂采用此工艺，反渗透组件为螺旋卷式膜，现已投入运行，浓缩液产生量为进水量的20%，最大回收率可达80%。由于反渗透膜可以阻挡溶解盐、无机分子及分子量大于100的有机物通过，经过此工艺深度处理后，出水可达到国家《生活垃圾填埋场污染控制标准》中的渗滤液排放一级标准，但是，每吨渗滤液的处理成本将会增加。
（5）光催化技术。 光催化法是近年发展起来的一种污(废) 水处理新技术。在紫外光的照射下一些半导体材料的阶带电子会被激发到导带，从而产生具有很强反应活性的电子—空穴对，当它迁移到半导体表面后，在氧化剂或还原剂的作用下参与氧化还原反应，从而起到降解污染物的作用。
黄本生等人将Zn O TiO 2复合半导体催化剂用于垃圾渗滤液的深度处理，出水水质达到了国家排放标准。弓晓峰等人在利用紫外光氧化法深度处理垃圾渗滤液的研究中发现，当pH=3时对COD 的去除率最高，也即在酸性条件下Fenton 试剂光照处理渗滤液的效果最好。多相光催化法
是近年来日益受到重视的污水治理新技术之一，将其用于垃圾渗滤液的深度处理有利于进一步提高出水水质。
（6）电解处理技术。 电解法处理废水的实质就是利用电解作用把水中的污染物去除，或把有毒物质变成无毒或低毒的物质。王敏等人在对垃圾渗滤液的SBR 法处理出水进行电解氧化试验时发现，减小pH 值、增大单位体积渗滤液所需的电极面积均有利于COD 和NH 3-N 的去除，在一定范围内，提高电流密度有利于COD 、NH 3-N 和色度的去除。李小明等人在应用电解氧化法处理垃圾渗滤液的研究中找到了适宜的电解氧化条件：pH 值为4，Cl-浓度为5000mgL ，电流密度为10Adm 2，SPR 三元电极为阳极，电解时间为4h 。在此条件下，对COD 的去除率为90.6%，对NH 3-N 的去除率为100%。
（7）Fenton 处理技术。 Fenton试剂常用于废水的深度处理，属于高级氧化处理技术的一种。熊忠等人在用混凝-Fenton-SBR 法处理垃圾渗滤液的试验中得到：混凝反应的最佳条件为pH=5、PAC 投量为300mgL ，Fenton 反应的最佳条件为pH=3、H 2O 2COD=3.0、H 2O 2Fe 2+=10。此时对COD 、BOD 的去除率分别稳定在80%、94%左右。
（8）回灌处理技术。 采用渗滤液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，而且有利于减少垃圾中有机质的含量，同时不影响COD 浓度的稳定。
徐迪民等详细研究了垃圾填埋场渗滤液回灌的影响因素，发现在试验所用的亚粘土中加入一定比例的细砂可改善覆土层的透水性和透气
性，当进水负荷为6.6～115g(m2·d) 时对COD 的去除率可达98%左右。
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，并且进入垃圾堆体的有机负荷不能无限制的增加，否则会毁坏渗滤液回灌系统。
（ 9）渗滤液蒸发处理。 蒸发是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，由两部分组成：加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。垃圾渗滤液蒸发处理时，水从渗滤液中沸出，污染物残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱，因此会保留在浓缩液中，只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸气，最终存在于冷凝液中。蒸发处理工艺可把渗滤液浓缩到不足原液体积2%～10%。填埋气体是垃圾填埋场另一主要二次污染，对于现代化卫生填埋场，填埋气体可以足够供给渗滤液蒸发所需的能量，此时，蒸发处理是经济低廉的，它也就成为惟一可同时有效控制渗滤液和填埋气体的工艺。与常规处理不同，蒸发对水质特性，如BOD 、COD 、SS 及进料温度的变化不敏感，但pH 是蒸发的重要影响因素，pH 影响渗滤液中挥发性有机酸和氨的离解状态，从而改变它们的挥发程度，另外，酸性条件下对蒸发器金属材料腐蚀性较强。
蒸发系统在应用中通常要求烟气排放达标和浓缩液进行处置。在一些蒸发系统中，来自蒸发器的蒸气仅简单地与火焰燃尽后的空气尾气一起直接排放。在另一些蒸发系统中，设置热氧化过程以满足有机污染物排放要求。在火焰热氧化区，对渗滤液蒸气中的有机物的破坏率与填埋
气体直接燃烧的效果一致，甚至前者的燃烧停留时间还会长一些。渗滤液蒸发后浓缩液的处理处置包括回灌、反渗透和纳滤联合处理、进一步蒸发、焚烧干燥或直接固化后与垃圾一起填埋等。蒸发处理工艺通常不需要前处理，如果需要，一般只作重力沉淀分离颗粒物，但对渗滤液蒸气冷凝液的后处理有时是需要的，根据冷凝液中有机物种类和排放要求，后处理方法有：膜分离、生物膜法、活性炭吸附和化学氧化。
4. 渗沥液处理工艺选择
较早的垃圾渗滤液处理工艺有土地处理法、生物处理法、物理化学处理法等。其中土地处理法包括回灌、人工湿地、表面漫流、慢速渗滤法及快速渗滤法等。生物处理法有好氧处理、厌氧处理及好氧-厌氧结合法。物理化学法主要有化学沉淀法、活性炭吸附法、吹脱法、化学氧化法、电化学技术、光催化氧化、蒸发法及膜技术等多种方法。
随着排放标准的提高及许多工程实践证明，只有将以上各技术有机结合，才能达到较好的处理效果。
工艺一：MBR （反硝化+硝化+UF）+双膜法（NFRO ）
MBR+双膜法（NFRO ）是近年发展较快的一种新型组合工艺，是以MBR 单元为工作核心的一种新型系统。膜分离技术与活性污泥法相结合是该工艺的技术特点。MBR 具有：能有效降解主要污染物COD 、BOD 和氨氮；100%生物菌体分离，使出水无细菌和固性物；反应器高效集成，占地面积小；剩余污泥量小、不存在浓缩液处理的问题；运行费用小等优点。然而，单一的MBR 工艺出水不能达到国家二级以上的排放标准，
往往需要配合NF 、RO 等后续处理工艺以满足新的渗滤液排放标准。
MBR 之后，采用NF 单元还是RO 单元应该根据当地排放标准的情况确定。青岛小涧西垃圾填埋场、北京北神树垃圾填埋场、佛山高明白石坳填埋场、苏州七子山、山东泰安等多家垃圾处理厂采用MBR+双膜组合工艺处理垃圾渗滤液，都取得了良好的处理效果，山东滕州垃圾场采用的分体式MBR （AO+UF）+双膜（NFRO ）组合工艺也已调试成功，运行稳定，出水达标。
工艺二：中温厌氧+MBR（反硝化+硝化+UF）+NF+RO用泵把渗滤液从调节池提升至中温厌氧系统主设备厌氧罐内，经过酸化、产酸、产甲烷等过程，把渗滤液中大部分有机污染物去除，使COD 得到充分降低，出水自流进入浸没式MBR 段，在此阶段充分硝化与反硝化，脱除氨氮及总氮。MBR 出水相继进入NF 和RO 系统，利用膜过滤作用，使各项污染指标充分去除，出水达标排放，也可以储存，用于地面冲刷和绿化。剩余及老化污泥回灌至填埋区，NF 浓缩液回至调节池，RO 浓缩液回至填埋区。该工艺在北京安定垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程、山东省文登市固体废弃物综合处理场渗滤液处理站工程。
北京阿苏卫垃圾综合处理场渗滤液处理工程、北京六里屯垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程、北京市丰台区马家楼垃圾转运站渗滤液处理工程、四川省峨眉山市垃圾填埋场渗滤液处理工程等均取得良好的效果。
工艺三：多级物化+生化处理法—UASB+立环氧化沟+纯氧生化+臭氧催化氧化+混凝+膜处理