城市垃圾填埋场渗滤液处理工艺设计

前 言

随着我国城市化建设步伐的加快，城市人口的急剧增加，城市生活垃圾产生量日益增多，垃圾污染环境现象也日趋严重。目前，我国把城市生活垃圾无害化处理作为一项重要的城市基础设施建设来抓，努力消除生活垃圾的污染，提高社会环境的可持续发展能力。

根据我国垃圾处理“无害化、减量化、资源化”的原则，近几年，将会有大批生活垃圾卫生填埋场应运而生，与此同时，垃圾渗滤液的处理和处置程度已被确认为衡量一个填埋场是否为卫生填埋场的重要指标之一。作为一种高浓度有机废水，垃圾渗滤液的处理近几年得到了广大研究人员的密切关注，并进行了大量的试验研究，取得了不少的研究成果，并有一批垃圾渗滤液处理厂已经或正在兴建。

垃圾渗滤液作为一种特殊废水，其处理的投资、运行成本远远高于一般城市污水和工业废水，这主要是由于垃圾渗滤液成分复杂、氨氮浓度很高、有机物浓度高，导致处理工序和设备繁多，处理时间较长。垃圾渗滤液由于在垃圾体已经经历了厌氧过程，其生化性相对较差，生物处理的停留时间较长，致使设施、设备的投资较大，同时垃圾渗滤液处理量一般相对较小，导致折旧、维修费较高。

垃圾填埋产生的垃圾渗滤液水质极其恶劣，对水体能够产生严重污染，为了防止垃圾渗滤液污染水体，美国、英国等国家对垃圾填埋提出了严格技术要求。认识渗滤液的危害程度、提出对策、采取措施，防止其产生二次污染对保护环境非常重要。我国在1989年颁布了《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》（GJJ 17—1988），但是对垃圾渗滤液的处理无具体规定；同时因为垃圾渗滤液水质变化范围极大，各种污染物浓度高，因此垃圾渗滤液的处理一直是一个世界性的难题。虽然各国开展研究的时间已较长，但迄今尚无比较切实有效的处理方法。因而我们应更加努力，科学地去解决这一世界性难题，为改善人类生存环境作出应有的贡献。

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1 概述

1.1 垃圾渗滤液的来源及特征 1.1.1 垃圾渗滤液的产生

随着我国城市垃圾产生量的不断增加，无害化处理越来越重要。垃圾处理的方法有很多，有卫生填埋、堆肥、焚烧、厌氧发酵、热解等。我国垃圾无机成分含量高，可燃物质少，热值低，且垃圾填埋技术成熟、处理费用低、管理和运输方便，这些特点就决定了卫生填埋是我国处理垃圾的主要方式。卫生填埋，它不仅是我国现今垃圾处理的主要方式，还将在今后很长的时间内存在。卫生填埋存在一个很关键的问题，即垃圾渗滤液的收集和处理问题。垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵和降水渗流作用，会产生一种高浓度的有机废水，我们称之为垃圾渗滤液。

垃圾填埋后，在微生物的作用下，垃圾中的有机物经过好氧反应和厌氧反应产生降解，其降解后生成的无机物以及垃圾中的可溶污染物，大量进入垃圾渗滤液中，这就使渗滤液污染物含量极高。产生垃圾渗滤液的同时，垃圾中的病原微生物也会在雨水的淋溶作用下进入垃圾渗滤液。垃圾降解产生的CO2溶于垃圾渗滤液以后使垃圾渗滤液偏酸性，这种酸性环境使得垃圾中不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物等无机物发生溶解，继而使垃圾渗滤液中含有种类繁多且含量超标的重金属类物质。

1.1.2 垃圾渗滤液的来源

垃圾渗滤液来自直接降水、垃圾中的水分、有机物分解产生的水、地表径流、地表灌溉、地下水以及覆盖材料中的水分，其中前三种为主要来源。

1.1.3 垃圾渗滤液的组成

垃圾渗滤液的组成十分复杂，此外，经发射光谱定性分析，垃圾渗出液中检测到的金属有：Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、Na、Mg、Ca、K、Si、B、Sn、Al、Ti、Ag、Bi、Pd、Gd、Ni、Mn、Co、Hf、Sc、V、Rb 26种。

据长期对不同垃圾填埋场渗滤液的监测可知，垃圾渗滤液的来源使得垃圾渗滤液的水质具有与城市污水不同的特点：有机物浓度高，金属含量高，水质变化大，氨氮含量高，营养元素比例失调，且在进行生化处理时会产生大量泡沫。

1.1.4 渗滤液的水质特点

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1．色嗅

呈淡茶色或暗褐色，有较浓的腐化臭味。 2．pH值

填埋初期pH呈弱酸性（6～7），随时间推移，pH值可提高到7～8，呈弱碱性。 3．渗滤液中的有机物

垃圾渗滤液中的有机物可归纳为低分子量的脂肪酸类、腐殖质类高分子的碳水化合物和中等分子量的灰黄酸类物质。对于相对不稳定的填埋过程而言，大约90﹪的可溶性有机物是可挥发性的脂肪酸（易生物降解），其次是灰黄霉酸（难生物降解）；对于相对稳定的填埋场而言，挥发性脂肪酸随垃圾的填埋时间延长而减少，而灰黄霉酸物质的比重则增加。有机物组分的变化，导致渗滤液的可生化性降低，生化处理效果较差。

4．氨氮

“中老年”填埋场渗滤液中氨氮浓度很高，由于目前多采用厌氧填埋技术，因而渗滤液中的氨氮浓度在填埋场进入产甲烷阶段后不断上升，其达到高峰值后延续很长的时间并直至最后封场。此外，渗滤液中氨氮的含量常占总氮的85﹪～90﹪。高浓度的氨氮及其随时间变化的特性加重了渗滤液对受纳水体的污染程度。

5．磷

垃圾渗滤液的含磷量通常较低，尤其是溶解性的磷酸盐浓度更低，导致渗滤液生物处理的缺磷严重。

6．重金属

城市生活垃圾填埋场渗滤液中金属离子浓度通常较低，但若将工业垃圾与生活垃圾混合填埋，渗滤液中重金属离子的溶出量将会明显增加。

7．固体物质

垃圾渗滤液中含较高浓度的总溶解性固体，同时含有高浓度的Na+、K+、Cl-、SO42-等无机类溶解性盐。此后，随填埋时间的增加，无机盐类浓度逐渐下降，直至稳定。

8．微生物

渗滤液中重金属元素、氨氮等物质含量过高，使得微生物营养元素比例失调，在一定程度上抑制了微生物的生长繁殖。

1.2 国内外目前垃圾渗滤液处理现状及未来发展方向 1.2.1 我国垃圾渗滤液处理经历的阶段

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受到经济发展水平的限制，我国卫生填埋起步较晚，真正意义上的卫生填埋场从20世纪80年代末才开始建设。渗滤液处理厂的建设就更晚，从时间上看，垃圾渗滤液的处理经历了3个阶段。

1．第一阶段

此阶段在20世纪90年代初期，处理工艺主要参照城市污水的处理方法，代表性的工程实例有杭州天子岭和北京阿苏卫等垃圾填埋场的渗滤液处理。

a．杭州天子岭渗滤液处理厂

采用三沉二曝两段式活性污泥法工艺，对DO与MLSS的浓度控制要求不一样，一段利用细菌和低级霉菌占优势的混合种群，二段培养原生动物占优势。

渗滤液处理厂从1991年开始投产，在填埋初期，由于渗滤液的有机物、氨氮浓度较低、可生化性较好，因此可以满足排放要求。随着填埋时间的延长，垃圾渗滤液的浓度越来越高、成分越来越复杂、可生化性降低，且变化幅度大、变化规律复杂，使得处理难度加大。

b．北京阿苏卫渗滤液处理厂

采用厌氧+氧化沟的处理工艺。阿苏卫渗滤液处理厂的运行情况与天子岭情况类似。在此阶段，由于渗滤液处理厂主要参照城市污水处理厂进行建设，没有考虑到渗滤液水质特性，因此都存在不能稳定运行的状况，出水也不能稳定达标。

2．第二阶段

此阶段在20世纪90年代中后期，研究人员考虑到渗滤液的水质独特性，如高浓度的氨氮、高浓度的有机物等，采取了脱氨措施，采取的处理工艺一般为氨吹脱+厌氧处理+好氧处理，代表性的工程实例有深圳下坪、香港新界西等垃圾填埋场的渗滤液的处理。

a．深圳下坪渗滤液处理厂

采用氨吹脱+厌氧复合床+SBR的处理工艺。该工程于2002年投入使用，通过为期一年的运行，设备运行良好、出水稳定达标。采用了化工规整填料塔，有效地解决了渗滤液的脱氨问题，出水的氨氮保持在10mg/L左右。

b．香港新界西渗滤液处理厂

采用氨汽提+SBR的处理工艺。采用了汽提吹脱塔，将渗滤液的水温提高到60～70℃，用蒸汽进行汽提，减少了气量，同时不需要对渗滤液进行pH调整；另外，该渗滤液处理厂采用了脱氨尾气的分解装置，利用高温焚烧炉，操作温度在850℃，用催化燃烧的方法将脱氨尾气的氨气分解成氮气，有效地解决了脱氨尾气二次污染的问题。

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