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城市生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺的研究

1. 引言

1.1 垃圾渗滤液来源、组成、性质

1.1.1 垃圾渗滤液来源

• 垃圾渗滤液主要来自地下沉积物和其他已被报废的碎屑，当下雨或因为地面、湿地和水流经白色废物时，它被称为渗滤液。
• 目前有更多的碳基产品可以在紧凑的过程中生产更多的材料，例如甲烷等复杂成分和二氧化碳。

1.1.2 垃圾渗滤液的组成

• 土壤种植的成分受物种植物和植物废物的持续时间的影响。
• 一般填埋沥滤液的物理形态为浓黑、黄、橙等。带着酸味。此堆填区接纳城市、商用及工业废弃物，但也排除了高密度的化学废物。
• 垃圾填埋场渗滤液是一种水溶性有机物（乙醇、酸、醛、短链糖等）、无机盐lizi（常见的正、负离子、Fe、Al、Zn、NH3）、重金属（Pb、Ni、Cu、Hg）、卤代烃（PCBs、二恶英）等有机物构成的一种水基溶液。

1.1.3 垃圾渗滤液的性质

• COD、BOD5、氨氮、无机盐的浓度远高于普通的城市污水。
• 填埋场渗滤液的流量与质量也呈现出明显的季节性差异：雨季多于旱季，热日多于冷日。
• 随着渗滤液在水中的滞留时间的增加，其pH逐渐趋于中性。

1.1.4 垃圾渗滤液的危害

• 城市生活垃圾填埋场渗滤液含有高浓度的有机污染物和高浓度的氨氮，这是其潜在的危险源。
• 垃圾渗滤液是一种重要的生态污染物，其排放方式对水体造成了较大的危害。

1.2 垃圾渗滤液的处理方法

1.2.1 垃圾渗滤液处理方法

• 现今国内垃圾卫生填埋场的垃圾渗滤液处理方法为预处理+生化处理+深度处理。
• 预处理：在此阶段一般采用的处置方案主要包括厌氧池的沉淀和混凝固化。
• 生化处理：此阶段剩余的处理过程主要是膜分离活性污泥法或MBR法。
• 进阶处理：在此阶段选择多选择通过膜处理作为最后处理手段且效果不错。

1.2.2 垃圾渗滤液的理化处理方法

• 物理化学方法主要是对大颗粒的杂质进行处理。
• 吸附法是指采用具有较大比表面积的固体物料，对渗滤液中的污染物进行吸附。
• 化学混凝是指在水中投加混凝剂，使悬浮在水中的悬浮微粒与胶体物质发生稳定作用，互相聚合，从而达到自然沉降的目的。
• 膜的处理技术有：反渗透、超滤、纳滤、微过滤等。

1.2.3 垃圾渗滤液的生物处理

• 生物处理方法是目前在垃圾渗滤液处理发展中最广泛使用的方法。
• 好氧处理工艺，是指在好氧状态下经由微生物发生的一系列生化反应将有机物变成原材料，从而转变成无害的或低害的物质的过程。
• 厌氧处理工艺，是指在无氧或者低氧状态下经由微生物将废水进行处理的方法。
• 厌氧与好氧处理工艺，是在单纯依靠某一种处理工艺无法完美地解决需要处理的水样时所采用的将两个或多个处理工艺结合起来发挥作用的方法。

2. 设计工艺的选择

2.1 设计工程的渗滤液产出现状

2.1.1 渗滤液处理量

• 渗滤液的处理量为500 m3/d，24小时不间断运行，最大入水量应为：

2.1.2 出水水质

• 本次设计所要求的出水水质《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889-2008中表2作为标准。

2.2 设计拟采用方案与比较

2.2.1 格栅

• 本次设计的渗滤液是从垃圾填埋场一线所产生的污染水，主要成分是生活垃圾分解所产生的渗滤液，液体中不可避免的含有一些粗大难以处理的杂质，对于后续的管道和其他处理设施会产生堵塞作用从而危害整个处理流程。

2.2.2 调节池

• 通常，渗滤液的pH值约为8，所以在吹脱塔前安装一个调节池，并添加碱性化学物质以将浸出废水的pH值提高到约12，从而满足水处理的质量要求。

2.2.3 吹脱塔

• 渗滤液中一般含有非常高的氨氮含量并且很难在之后的运行工艺中去除，所以本设计需要单独设置一座对于氨氮去除效率较好的的构筑物作为污水处理的预处理手段，在适当pH值和温度条件合适，停留实际恰当的条件下，氨氮去除效率能达到95%的吹脱塔是很合适的处理工艺。

2.2.4 初沉池

• 表2.3 初沉池原理和效果

2.2.5 厌氧处理工艺的选择

• 考虑到处理水量，处理水质，造价等问题，本次设计选择ABR，既能够满足对于高浓度废水的处理要求，也可以适宜造价低的条件，且运行简单，所需要人工操作水平也低。

2.2.6好氧处理工艺选择

• 根据处理条件可以知道，为了满足出水要求，选择SBR作为好氧段处理工艺比较合适。

2.3 试验装置

2.3.1 SBR反应器

• SBR反应器呈圆柱体，总容积8 L，有效容积6 L，高320 mm，内径180 mm。

2.3.2 两段进水A/O连续流反应器

• 两段进水A/O连续流反应器呈长方体，总容积15 L，有效容积10 L，好氧池与缺氧池容积之比为3：2。

2.3.3 四段进水A/O连续流反应器

• 四段进水A/O连续流反应器呈长方体，总容积15 L，有效容积10 L，好氧池与缺氧池容积之比为3：2。

2.4 渗滤液工艺流程

• 工艺流程如图2.3所示：
• 进水
• 细格栅
• 调节池
• 初沉池
• 吹脱塔
• UASB
• MBR
• 超滤
• 消毒池
• 出水
• 污泥
• 污泥浓缩池
• 污泥外运
• 脱水机房
• 注：黑色水线、红色泥线
• 图2.3 工艺流程图

3. 计算说明书

3.1 格栅设计计算

3.1.1 格栅设计说明

• 根据格栅的形状，分为平面格栅和曲面格栅两种；根据格栅的净间隙，分为粗格栅，中格栅，细格栅；根据清渣方式的不同，有2种类型，手动清洗格栅和机械清洗格栅。

3.1.2 格栅设计计算

• 确定格栅前水深，根据最优水力断面公式：
• 栅条间隙数n
• 每日栅渣量W

3.2 调节池设计计算

3.2.1 调节池设计说明

• 调节池可以调节流量、温度和pH值。

3.2.2 调节池设计计算

• 调节池容积
• 调节池尺寸：

3.3 吹脱塔

3.3.1 吹脱塔设计说明

• 吹脱塔内安装有填料，通过提升泵将工艺水从调整池泵到塔顶，从上到下进行喷射，空气是从底部进入的，为防止结垢而影响其作用，因此，在设计中，使用的是一种尺寸为25×25×2.5 mm的拉西环陶瓷填料，并以乱堆的形式进行填充。

3.3.2 吹脱塔设计计算

• 吹脱塔截面积
• 吹脱塔直径
• 空气量
• 塔内空气流速
• 吹脱塔高度
• 通风机的选择：

4. 经济核算

4.1 构筑物经济核算

4.2 设备费用概算

5. 总结

参考文献

致谢

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