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1.调研目的
垃圾渗滤液的处理是目前国内环保界的研究热点，同时也是一个难点。垃圾渗滤液是一种高污染、强烈恶臭的污水，生活垃圾处理设施在没有解决渗滤液处理的情况下投入运行，会产生新的二次污染。
为开拓视野、学习先进经验，更好的服务于水泥回转窑处理生活垃圾的科研计划。通过现场调研及有关资料分析，生活垃圾焚烧发电厂在生活垃圾收集、堆放、储存等工艺上与水泥窑处理生活垃圾有很大的相似之处，调研、研究、分析生活垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液产生量、主要成分、处理工艺等技术参数，对确定水泥窑处理生活垃圾产生的渗滤液处理方案有很好的借鉴意义。
2.调研内容
垃圾渗滤液产生量
主要包括单位质量生活垃圾产生渗滤液质量。
垃圾渗滤液主要成分
主要包括：BOD5、CODcr、SS、其他成份。
垃圾渗滤液处理工艺流程
根据垃圾渗滤液不同的生化、物理、化学性质，采取不同处理工艺流程，保证经处理后的垃圾渗滤液达到国家排放标准。
3.垃圾渗滤液主要特性
垃圾焚烧厂渗滤液具有明显的特点，即成分复杂，水质、水量变化大且呈非周期性，无疑给对其进行有效而稳定的处理带来较大困难。
垃圾渗滤液量的产生受众多因素的影响，不仅水量变化大，而且其变化呈明显的非周期性。由于垃圾投放和收运过程都是一个敞开的作业系统，因而渗滤液的产生量受气候和季节变化的影响极为明显。在设计中，要通过调查分析，掌握水量及其变化规律，并在选择渗滤液处理工艺时考虑此特性。
采用生化法，则必须设置足够容积的调节池，以满足最大水量的储存，及均化水质的要求。
1）成分复杂
渗滤液属高浓度有机废水。一般情况南方沿海城市垃圾渗滤液中化学耗氧量CODcr浓度范围20000～75000mg/L，生物耗氧量BOD5浓度范围10000～35000mg/L，悬浮物SS约为6000mg/L，pH4～6，同时还含有多种有机物和无机物(含有毒有害成分)，因而其水质是相当复杂的，污染物种类多，而且浓度存在短期波动性和长期变化的复杂性。垃圾渗滤液一般呈黄褐色或灰褐色，挥发出的气体带有强烈恶臭，对人体有危害，能使人产生恶心、尿血、头晕等症状。通过质谱分析，垃圾沥滤液中有机物种类高达百余种，其中所含有机物大多为腐殖类高分子碳水化合物和中等分子量的灰黄霉酸类物质。
2）水质变化
BOD5/CODcr 比值的变化大。新运进垃圾焚烧厂的垃圾大部分是比较新鲜的生活垃圾，BOD5/CODcr 值较大，也就是说可降解的有机物较多。随着储存时间的增加，BOD5/CODcr 值会有变小的趋势。但是同垃圾填埋场渗滤液相比，由于垃圾焚烧厂垃圾贮存的时间较短，一般在3天左右，所以垃圾渗滤液的可生化性变化的不是很大。
3）金属离子问题
在渗滤液的多种污染物中，金属离子(尤其是重金属离子)因其对环境特殊的危害性和对生物处理工艺的影响而比较引人注意。渗滤液中含有的多种重金属离子，由于其物理和化学环境而使垃圾中的高价不溶性金属离子转化为可溶性金属离子而溶于渗滤液中(所谓物理环境主要是指淋溶作用，化学环境主要是指因微生物对有机物的水解酸化使pH下降以及在厌氧条件下形成的还原环境)，所以在处理工艺中要考虑去金属离子的问题。
4）NH4+ -N 浓度问题
渗滤液中高浓度的NH4+ —N 是导致处理难度增大的一个重要原因。高浓度的NH4+ —N 及其随时间的变化，不仅加重了受纳水体的污染程度，也给处理工艺的选择带来了困难，增加了复杂性。过高的NH4+ —N 要求进行脱氮处理，而处理的结果使水中的C/N 值更低，反过来抑制常规生物处理的进行。同时应考虑水中碱度、含磷量等问题。
4.典型垃圾渗滤液处理工程简介
昆明市东郊垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程
该厂垃圾处理规模目前为西南最大，项目总投资4亿元，采用国内先进的“循环流化床焚烧技术”，装配4台日处理垃圾550吨的循环流化床焚烧锅炉，安装2台15MW凝汽式汽轮发电机组，不但能有效解决昆明市的垃圾污染问题，还能变废为宝，建成后每天能发电70万度。城市生活垃圾经过中转、压缩后，含水率较低，据该项目现场负责人介绍，到场后垃圾含水率约为5%。鉴于垃圾渗滤液对环境的危害，该公司投资了2000多万专门建设垃圾渗滤液污水处理站，采用先进的污水处理工艺，每天能处理60m3垃圾渗滤液。污水经处理达到国家一级排放标准后全部回用于厂区垃圾倾卸平台冲洗、垃圾车冲洗、绿化用水和循环冷却水系统补充水等，真正做到零排放。
4.1 垃圾渗滤液产生量
该工程所用城市生活垃圾经中转、压缩后，含水率较低，根据现场负责人介绍，到场后垃圾渗滤液产生量约为5%。
4.2 垃圾渗滤液的主要成分
4.3 处理工艺
4.3.1工艺流程
4.3.2 处理各阶段水质参数
4.3.3 工艺流程简介
UASB（上流式厌氧污泥床）
渗滤液先经自动细格栅再进入均衡池，栅距0.5毫米，去除固体物，以保护下游设备不易受损。经隔渣后的渗滤液流进均衡池。均衡池同时设有两臺输送泵（1台备用）作为输送渗滤液及控制流量。经过渗滤液调整后，渗滤液会进入UASB反应器。该反应器有机负荷设计为10kgCOD/（立方米/日）。在反应器中，有机物首先分解为有机酸，然后分解为甲烷和二氧化碳。 反应器顶部有一系列的三相分离器，将甲烷气、污泥和处理后水有效地分开。经过厌氧处理后，渗滤液的碳氮比会降至1.46:1，造成碳氮比失调。为给SBR池提供足够的碳源作反硝化，以减低化学品消耗，部分渗滤液将旁通至SBR，以增加碳氮比值达3.2:1作为反硝化之用。
SBR（序批式活性污泥池）
经厌氧处理后，污水进入两个SBR池。SBR工艺是活性污泥法的一种，采用操作较为弹性的分批进、出水设计。各SBR的池操作周期基本可分为五个步骤：进水、反应（生物降解，硝化及反硝化）、沉淀（沉淀及澄清）、排水（排去上清液）、静止（排泥）。 以预设的计算机逻辑编程（PLC）控制上述五个步骤的分段时间。每个SBR单元安装了4台表曝机以供应微生物生长所需的氧气。此外，每个单元内安装了3台潜水式搅拌器，l台澄清泵及2台（1台备用）潜水式剩余污泥泵。 为提供反硝化的缺氧状态，表曝机会根据设定的计算机程序，间断地开关。当表曝机停止时，潜水式搅拌器会自动启动，防止水中活性污泥沉淀。池内设计MLSS6000 mg/L。沉淀后，澄清液将被2台澄清泵送至出水暂存池，再利用输送泵将池水泵进微滤系统（CMF）作深度处理。剩余污泥将被污泥泵抽至污泥贮储存池暂存，不定期由槽车运送到填埋场作最终处理。为提供足够的碳磷比值，必须定期将磷酸投入池内，以维持活性污泥的生长。
CMF（连续微滤系统）
CMF是滤膜工艺的一种，在膜的一侧施加一定的压力，使水透过滤膜，阻隔大于膜孔径的悬浮物、细菌、有机污染物等物质。 CMF系统是由微滤膜柱、压缩空气系统反冲洗系统以及PLC自控系统等组成。微滤膜柱的直径为120mm，高度为1160mm，内装的中空纤维外径为550 mm，内径为250mm，孔径0.2mm，膜表面积为33.5m2。在20℃时单根微滤膜柱水通量为0.9~1.35m3/h。CMF系统的操作由PLC自动控制，水由中空纤维膜外向膜内渗透，正常工作压力很低，工作范围为30~100kPa，最高达到200kPa。一般30~40分钟用压缩空气反冲一次，反冲时，压缩空气由中空纤维膜内吹向膜外，反冲压力为600kPa，时间1~2分钟，反冲洗水量为进水量的10~12%。CMF系统一般工作14~30天，需进行化学清洗一次。
RO（反渗透系统）
反渗透膜是目前工业用最微细的过滤设备。反渗透膜可阻挡所有可溶性盐、无机分子和任何分子量大于100的有机物通过，脱盐率达95%以上。CMF滤液流至反渗透系统的中间储水箱，2台高压泵分别将滤液抽至2列RO系统。RO进流及滤液设有导电计及流量计以监控其操作。在进入RO前，会投加防垢剂以防止反渗透膜结垢及投加硫酸。 经过一段操作时间，当下降幅度达致10~15%，反渗透膜就要进行清洗。由于渗透液的污染性较高，必须进行化学清洗，若要提高清洗效率，适当再配合用热水清洗。反渗透出水流入储存池作为回用用途。浓缩液则被泵至调节池。
5.确定垃圾渗滤液处理工艺方案
5.1垃圾渗滤液处理工艺方案
根据假设工程规模，本方案初步假定处理量为240m3/d,设计进水水质参数如下：
初步建议方案如下：参考垃圾焚烧发电厂渗沥液处理工程工艺流程，克服运行中缺点，接触氧化池改为更高效的SBR反应池，并增加机械过滤器一套，大大减轻后续处理工序的负荷，经超滤、反渗透深度处理后，达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准，直接排放。
工艺流程图
5.1.1主要建构筑物设计
⑴UASB厌氧反应器
根据工艺流程，UASB厌氧反应器前设置调节池，调节池通过水解酸化作用，CODcr去除率30%。
UASB反应器以CODcr容积负荷设计，进水温度为25℃，主要技术指标如下：
经过计算，UASB反应器设计尺寸为L×B×H=15000㎜×15000㎜×13700㎜，CODcr容积负荷为10㎏CODcr/(m3.d)。
⑵SBR好氧反应器
SBR好氧反应器以CODcr容积负荷设计，主要技术指标如下：
经过计算，反应器设计容积为400m3，分成两格，每格尺寸为L×B×H=9000㎜×4500㎜×5500㎜。反应周期为12h。
6.结论
通过对生活垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理工程的现场调研，同时收集国内相关垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理工程有关技术参数，初步确定了水泥窑处理生活垃圾堆场及压滤后的废液处理设计方案。由于垃圾渗滤液水质、水量变化大（垃圾堆场垃圾堆放时间长短、预处理方式等不同，渗滤液成分也不同），处理工艺流程将根据实际工程进行优化。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看
垃圾渗滤液的处理是目前国内环保界的研究热点，同时也是一个难点。垃圾渗滤液是一种高污染、强烈恶臭的污水，生活垃圾处理设施在没有解决渗滤液处理的情况下投入运行，会产生新的二次污染。
为开拓视野、学习先进经验，更好的服务于水泥回转窑处理生活垃圾的科研计划。通过现场调研及有关资料分析，生活垃圾焚烧发电厂在生活垃圾收集、堆放、储存等工艺上与水泥窑处理生活垃圾有很大的相似之处，调研、研究、分析生活垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液产生量、主要成分、处理工艺等技术参数，对确定水泥窑处理生活垃圾产生的渗滤液处理方案有很好的借鉴意义。
2.调研内容
垃圾渗滤液产生量
主要包括单位质量生活垃圾产生渗滤液质量。
垃圾渗滤液主要成分
主要包括：BOD5、CODcr、SS、其他成份。
垃圾渗滤液处理工艺流程
根据垃圾渗滤液不同的生化、物理、化学性质，采取不同处理工艺流程，保证经处理后的垃圾渗滤液达到国家排放标准。
3.垃圾渗滤液主要特性
垃圾焚烧厂渗滤液具有明显的特点，即成分复杂，水质、水量变化大且呈非周期性，无疑给对其进行有效而稳定的处理带来较大困难。
垃圾渗滤液量的产生受众多因素的影响，不仅水量变化大，而且其变化呈明显的非周期性。由于垃圾投放和收运过程都是一个敞开的作业系统，因而渗滤液的产生量受气候和季节变化的影响极为明显。在设计中，要通过调查分析，掌握水量及其变化规律，并在选择渗滤液处理工艺时考虑此特性。
采用生化法，则必须设置足够容积的调节池，以满足最大水量的储存，及均化水质的要求。
1）成分复杂
渗滤液属高浓度有机废水。一般情况南方沿海城市垃圾渗滤液中化学耗氧量CODcr浓度范围20000～75000mg/L，生物耗氧量BOD5浓度范围10000～35000mg/L，悬浮物SS约为6000mg/L，pH4～6，同时还含有多种有机物和无机物(含有毒有害成分)，因而其水质是相当复杂的，污染物种类多，而且浓度存在短期波动性和长期变化的复杂性。垃圾渗滤液一般呈黄褐色或灰褐色，挥发出的气体带有强烈恶臭，对人体有危害，能使人产生恶心、尿血、头晕等症状。通过质谱分析，垃圾沥滤液中有机物种类高达百余种，其中所含有机物大多为腐殖类高分子碳水化合物和中等分子量的灰黄霉酸类物质。
2）水质变化
BOD5/CODcr 比值的变化大。新运进垃圾焚烧厂的垃圾大部分是比较新鲜的生活垃圾，BOD5/CODcr 值较大，也就是说可降解的有机物较多。随着储存时间的增加，BOD5/CODcr 值会有变小的趋势。但是同垃圾填埋场渗滤液相比，由于垃圾焚烧厂垃圾贮存的时间较短，一般在3天左右，所以垃圾渗滤液的可生化性变化的不是很大。
3）金属离子问题
在渗滤液的多种污染物中，金属离子(尤其是重金属离子)因其对环境特殊的危害性和对生物处理工艺的影响而比较引人注意。渗滤液中含有的多种重金属离子，由于其物理和化学环境而使垃圾中的高价不溶性金属离子转化为可溶性金属离子而溶于渗滤液中(所谓物理环境主要是指淋溶作用，化学环境主要是指因微生物对有机物的水解酸化使pH下降以及在厌氧条件下形成的还原环境)，所以在处理工艺中要考虑去金属离子的问题。
4）NH4+ -N 浓度问题
渗滤液中高浓度的NH4+ —N 是导致处理难度增大的一个重要原因。高浓度的NH4+ —N 及其随时间的变化，不仅加重了受纳水体的污染程度，也给处理工艺的选择带来了困难，增加了复杂性。过高的NH4+ —N 要求进行脱氮处理，而处理的结果使水中的C/N 值更低，反过来抑制常规生物处理的进行。同时应考虑水中碱度、含磷量等问题。
4.典型垃圾渗滤液处理工程简介
昆明市东郊垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程
该厂垃圾处理规模目前为西南最大，项目总投资4亿元，采用国内先进的“循环流化床焚烧技术”，装配4台日处理垃圾550吨的循环流化床焚烧锅炉，安装2台15MW凝汽式汽轮发电机组，不但能有效解决昆明市的垃圾污染问题，还能变废为宝，建成后每天能发电70万度。城市生活垃圾经过中转、压缩后，含水率较低，据该项目现场负责人介绍，到场后垃圾含水率约为5%。鉴于垃圾渗滤液对环境的危害，该公司投资了2000多万专门建设垃圾渗滤液污水处理站，采用先进的污水处理工艺，每天能处理60m3垃圾渗滤液。污水经处理达到国家一级排放标准后全部回用于厂区垃圾倾卸平台冲洗、垃圾车冲洗、绿化用水和循环冷却水系统补充水等，真正做到零排放。
4.1 垃圾渗滤液产生量
该工程所用城市生活垃圾经中转、压缩后，含水率较低，根据现场负责人介绍，到场后垃圾渗滤液产生量约为5%。
4.2 垃圾渗滤液的主要成分
4.3 处理工艺
4.3.1工艺流程
4.3.2 处理各阶段水质参数
4.3.3 工艺流程简介
UASB（上流式厌氧污泥床）
渗滤液先经自动细格栅再进入均衡池，栅距0.5毫米，去除固体物，以保护下游设备不易受损。经隔渣后的渗滤液流进均衡池。均衡池同时设有两臺输送泵（1台备用）作为输送渗滤液及控制流量。经过渗滤液调整后，渗滤液会进入UASB反应器。该反应器有机负荷设计为10kgCOD/（立方米/日）。在反应器中，有机物首先分解为有机酸，然后分解为甲烷和二氧化碳。 反应器顶部有一系列的三相分离器，将甲烷气、污泥和处理后水有效地分开。经过厌氧处理后，渗滤液的碳氮比会降至1.46:1，造成碳氮比失调。为给SBR池提供足够的碳源作反硝化，以减低化学品消耗，部分渗滤液将旁通至SBR，以增加碳氮比值达3.2:1作为反硝化之用。
SBR（序批式活性污泥池）
经厌氧处理后，污水进入两个SBR池。SBR工艺是活性污泥法的一种，采用操作较为弹性的分批进、出水设计。各SBR的池操作周期基本可分为五个步骤：进水、反应（生物降解，硝化及反硝化）、沉淀（沉淀及澄清）、排水（排去上清液）、静止（排泥）。 以预设的计算机逻辑编程（PLC）控制上述五个步骤的分段时间。每个SBR单元安装了4台表曝机以供应微生物生长所需的氧气。此外，每个单元内安装了3台潜水式搅拌器，l台澄清泵及2台（1台备用）潜水式剩余污泥泵。 为提供反硝化的缺氧状态，表曝机会根据设定的计算机程序，间断地开关。当表曝机停止时，潜水式搅拌器会自动启动，防止水中活性污泥沉淀。池内设计MLSS6000 mg/L。沉淀后，澄清液将被2台澄清泵送至出水暂存池，再利用输送泵将池水泵进微滤系统（CMF）作深度处理。剩余污泥将被污泥泵抽至污泥贮储存池暂存，不定期由槽车运送到填埋场作最终处理。为提供足够的碳磷比值，必须定期将磷酸投入池内，以维持活性污泥的生长。
CMF（连续微滤系统）
CMF是滤膜工艺的一种，在膜的一侧施加一定的压力，使水透过滤膜，阻隔大于膜孔径的悬浮物、细菌、有机污染物等物质。 CMF系统是由微滤膜柱、压缩空气系统反冲洗系统以及PLC自控系统等组成。微滤膜柱的直径为120mm，高度为1160mm，内装的中空纤维外径为550 mm，内径为250mm，孔径0.2mm，膜表面积为33.5m2。在20℃时单根微滤膜柱水通量为0.9~1.35m3/h。CMF系统的操作由PLC自动控制，水由中空纤维膜外向膜内渗透，正常工作压力很低，工作范围为30~100kPa，最高达到200kPa。一般30~40分钟用压缩空气反冲一次，反冲时，压缩空气由中空纤维膜内吹向膜外，反冲压力为600kPa，时间1~2分钟，反冲洗水量为进水量的10~12%。CMF系统一般工作14~30天，需进行化学清洗一次。
RO（反渗透系统）
反渗透膜是目前工业用最微细的过滤设备。反渗透膜可阻挡所有可溶性盐、无机分子和任何分子量大于100的有机物通过，脱盐率达95%以上。CMF滤液流至反渗透系统的中间储水箱，2台高压泵分别将滤液抽至2列RO系统。RO进流及滤液设有导电计及流量计以监控其操作。在进入RO前，会投加防垢剂以防止反渗透膜结垢及投加硫酸。 经过一段操作时间，当下降幅度达致10~15%，反渗透膜就要进行清洗。由于渗透液的污染性较高，必须进行化学清洗，若要提高清洗效率，适当再配合用热水清洗。反渗透出水流入储存池作为回用用途。浓缩液则被泵至调节池。
5.确定垃圾渗滤液处理工艺方案
5.1垃圾渗滤液处理工艺方案
根据假设工程规模，本方案初步假定处理量为240m3/d,设计进水水质参数如下：
初步建议方案如下：参考垃圾焚烧发电厂渗沥液处理工程工艺流程，克服运行中缺点，接触氧化池改为更高效的SBR反应池，并增加机械过滤器一套，大大减轻后续处理工序的负荷，经超滤、反渗透深度处理后，达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准，直接排放。
工艺流程图
5.1.1主要建构筑物设计
⑴UASB厌氧反应器
根据工艺流程，UASB厌氧反应器前设置调节池，调节池通过水解酸化作用，CODcr去除率30%。
UASB反应器以CODcr容积负荷设计，进水温度为25℃，主要技术指标如下：
经过计算，UASB反应器设计尺寸为L×B×H=15000㎜×15000㎜×13700㎜，CODcr容积负荷为10㎏CODcr/(m3.d)。
⑵SBR好氧反应器
SBR好氧反应器以CODcr容积负荷设计，主要技术指标如下：
经过计算，反应器设计容积为400m3，分成两格，每格尺寸为L×B×H=9000㎜×4500㎜×5500㎜。反应周期为12h。
6.结论
通过对生活垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理工程的现场调研，同时收集国内相关垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理工程有关技术参数，初步确定了水泥窑处理生活垃圾堆场及压滤后的废液处理设计方案。由于垃圾渗滤液水质、水量变化大（垃圾堆场垃圾堆放时间长短、预处理方式等不同，渗滤液成分也不同），处理工艺流程将根据实际工程进行优化。
注：文章内的图表、公式请到PDF格式下查看