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城市垃圾处理技术研讨会专题六 垃圾填埋渗滤液处理技术


Dr. Born Dr. Ermel

城市垃圾处理技术研讨会 专题六

垃圾填埋渗滤液处理技术

渗滤液的产生 渗滤液的组成 德国对渗滤液处理的要求 渗滤液处理技术

作者: IBE Dr. Born - Dr. Ermel GmbH Ingenieurbüro für Verfahrenstechnik Finienweg 7 28832 Achim Telefon: 04202 / 7 58-0 Telefax: 04202 / 7 58-500 E-Mail: ibe@born-ermel.de Internet: www.born-ermel.de

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渗滤液的产生

雨水渗透进入土壤或垃圾层 形成渗滤液 水在填埋物中的运动很难测定 这种困 难的成因主要是由于填埋垃圾成份的不同 不同垃圾的渗透性能各不相同 就会产生较 为松散的渗滤液路 简单地说 渗滤液的成因与地下水的成因是相似的 地表排水量的差值 在这儿没有考虑蓄水过程等因素 QSiWa 其中 N Vakt QSiWa OAb = = = = = N-Vakt-OAb 降水 实际蒸发量 渗滤液量 地表水流失量 可以比拟为降水量 蒸发量和

N

Vakt

QAb
垃圾 Abfall 渗滤液
Sickerwassersammler 收集系统

QSiWa

排水层 Entw鋝serungsschicht

Dichtungsschicht 防渗层

图. 1.1:

填埋厂水的动态平衡 渗滤液量的测定方法 主要是比较所测渗滤液量与同期降水量

在实际应用过程中 按百分率

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图 1.2:


有表面隔离层的某垃圾填埋厂水量平衡图
SW-渗滤液量 SW/N-渗滤液量与降雨量的比值

N-降雨量

减少渗滤液产生量的更进一步的方法是

铺设有效的地表隔绝层

2

渗滤液的组成

降水进入填埋场的垃圾中 与垃圾充分接触 垃圾中的成分被溶解 并随水的流动 被带走 所以 要对渗滤液进行截留 疏导和处理 以防止渗入地下 产生令人忧虑的 地下水污染 渗滤液的成分不仅由于它在垃圾物体中的穿透而改变 而且由于垃圾在填 埋厂中发生的生化反应而改变 反应的产物能强烈改变渗滤液的成分 垃圾开始被填入 时 由于微生物在所谓酸化阶段分解 导致严重的有机污染 不过 这种污染容易消 除 随着填埋过程的深化 反应环境也发生变化 于是出现稳定的产甲烷阶段 从渗滤 液中析出的有机物的量相对于初始阶段是微不足道的 但随着时间的推移 渗滤液中难 以降解的污染成分逐渐增加 这主要是由于有机物的不断腐植化而导致的 总的来看 渗滤液中无机物含量是逐渐减少的 重金属的含量逐渐增加 不论是在 酸性大的生境中 还是在碱性大的环境中 大部分重金属都显示出高度的可溶性

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参数

平均值 1 - 5 年.
1)

平均值 6 - 10 年.. 7,5 800 2.485 600 7,6 0,63 1.930 2.135 146 1.125 910 205 465 6 1,5 15 21 4 224 73 154 56
1)

平均值 11 - 20 年 7,6 275 1.585 555 12 0,5 1.505 1.760 93 905 695 145 325 5,6 1,1 9,9 42 4 164 62 135 67
1)

平均值 21 - 30 年 7,7 185 1.160 445 9 0,8 1.120 1.025 83 645 595 115 155 9 0,9 8,7 14 3 177 36 115 34
1)

Min.

Max.

pH BOD5 COD NH4 NO3 NO2 AOX Cl SO4 Na K Mg Ca B Mn Fe As Cd Cr Cu Ni Pb
1)

7,3 mg/l mg/l mgN/l mgN/l mgN/l ?g/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l ?g/l ?g/l ?g/l ?g/l ?g/l ?g/l 2.285 3.810 405 3,6 0,06 2.765 1.300 98 815 1.220 290 375 5,9 3,9 50 15 11 156 711 199 156

5,4 6 22 0,4

9 16.000 22.700 7.000 200 11,7

20 13 1,1 13 25 15 12 0,03 0,05 0,08 1 0,13 5 2 3 5

7.500 28.000 1.810 4.700 2.200 1.167 10.000 58 43 550 370 70 2.570 40.000 1.930 1.300

填埋厂的垃圾填埋期一般来讲为 1-5

6-10

11-20

或 21-30 年

表 2.1:

生活垃圾填埋场产生的渗滤液成分

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数据表明 各种渗滤液成分是很不相同的 这主要是因为填埋的垃圾成分各不相 同 填埋的特殊垃圾 对渗滤液产生有机物污染和无机物污染 对大环境具有重大的潜 在威胁 从对填埋厂渗滤液的检测结果可以推导出下面的结论 从长远观点看问题 氮两个参数对于渗滤液污染的监控和对填埋厂养护期的监控具有决定性意义 COD 和

图 2.1 表明 填埋厂即使停止填埋很久的时间以后 200 年至 300 年 渗滤液所含 的污染物浓度仍然很高 要使渗滤液自然降解达到地下水的质量标准 肯定需要数千年 的时间 用表层覆盖的方法隔绝填埋垃圾 这时要注意 如果隔绝不严 用地质年代的长期观点考虑问题 来好几代人都必须认识这个问题 生 可以防止雨水渗入 因而可以防止渗滤液的产

就有可能出现与隔绝前相同的状况 如上所述 只有 有效地实施隔绝 才能制止渗滤液析出 就是说 未

污水处理法规的 COD 排放标准值

填埋厂封场后的年份

图 2.1: 3 个不同的垃圾填埋厂 COD 浓度降解曲线 注 :CSB=COD

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德国的水净化要求
经过处理的废水 必须确保达到下

根据联邦水法以及污水处理法规附件 51 的要求 面的参数 才能向水域排放 a) 对 2 小时混合抽样样品的要求 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 化学需氧量(COD) 生物需氧量(BOD5) 总氮 亚硝酸盐(NO2-N) 总磷 鱼毒性指数 (GF) Hg Ca Cr Ni Pb Cu Zn As

200 20 70 2 3 2 0,05 0,1 0,5 1,0 0,5 0,5 2,0 0,1

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

b) 对抽样样品的要求 ? ? ? 可吸附性卤化和物(AOX) Cr(VI) SO2-2 0,5 mg/l 0,1 mg/l 1,0 mg/l

c) 其他的要求 ? ? pH: 最高水温.: 例如对敏感性纳污水体 6-9 24°C 对排放废水会提出的要求更高

在个别情况下

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4
4.1

渗滤液的处理技术
对处理的要求

用规定的极限值比较一般性测定的各种渗滤液杂质含量 能够看出 一般情况下 只有少数参数对污水净化设备的设计起决定性作用 其中有 AOX, COD, N 化合物 以 及 BOD5 容易有机降解的有机化合物(BOD5) 以及氮化合物最好是用生物处理工艺处 理 这种方法行之有效 成本低 操作安全 在生物处理的出水中 还含有难以有机降解的 COD 和有机卤族化合物(AOX) AOX 是混杂的化合物 由于它的成分特别 是垃圾填埋产生的特有的污染物质 它的潜在危 害现在还不完全清楚 对上述两种化合物还需要深度处理工艺继续净化 4.1.1 储存池 除了渗滤液的净化工艺以外 渗滤液储存池在渗滤液处理中 对每个阶段之前 中 间段和之后都还具有特别重要的意义 我们已经知道 渗滤液排放量是受降水量影响 的 垃圾种类和填埋方式不同 渗滤液排放量也不同 由于污染浓度比较高 而且浓度 与水量变化大 所以迫切需要储存池对水质与水量进行平衡 在排放量变化大的情况 下 设备本身要有很大的应变能力 并且不能完全放弃储存池的设立 4.2 4.2.1 处理工艺与处理工艺的组合 概况 从多年的经验总

德国有 20 多年的渗滤液净化经验 试验过不同的工艺与工艺组合 结 以下操作是工艺可靠的 经济上也是可行的

生物处理法 生物处理法是一种简单 操作安全可靠 经济实用的方法 目的在于去除所有氮化 合物和大部分有机碳化物 这些物质基本上被降解 部分降解物质沉积到剩余污泥中 ? 深化处理阶段 为了去除很难清除的有机化合物(COD, AOX) 采用的方法可以是破坏这些物质的组 成 如采用化学氧化法 或者使有害物质从废水中分离出来 采用活性碳吸附法 反渗透法

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德国的渗滤液处理设备主要是两级或多级工艺的组合 一般情况下 才能确保达到所要求的极限值 图 4.1 所示为这类处理设备的典型程序

只有组合工艺

渗漏液

存储池

生物处理

氧化

吸附

反渗透

生物法后处理

排放
图 4.1: 渗滤液净化组合工艺

4.2.2

生物处理阶段

把生物处理阶段作为填埋场渗滤液处理的第一阶段 是有益的 生物处理阶段主要 是实现真正的物质转化 有机碳和氮的转化 另一部分吸附在活性污泥上的物质可以 随剩余污泥一起排走 从而从系统中分离出来 目前的技术水准 生物处理法主要是活性污泥法 回旋反应斧 加压式的封闭反应器等 和固定床设备 有不加压的敞开式活性污泥池 转动或固定的浸渍装置

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由于渗滤液的氮含量普遍较高 所以在渗滤液处理中脱氮工艺特别重要 老的填埋 场是没有足够的碳源来保证反硝化脱氮过程的实现 所以需要在处理工艺中加入碳源 常用的有醋酸或甲醇 脱氮需要非常稳定的运行条件 脱氮过程可能由于温度降低 特别是低于 10 摄氏 度 而受到不利影响 由于反应停留时间长 为了达到降低污染负荷的目的 冬天只 有通过隔热层 才能防止生物反应池的过度冷却 同样 在另一方面 封闭的反应池在 外部温度过高 在水温高于 40 °C 时 生物反应过程将会受到影响 在长达半年的冬天 设备变冷是个严重问题 如果放弃表层通风 问题会更加严 重 无机渗滤液的污染会使陶瓷通风设备表面结一层垢 所以要尽量采用灵活性大的通 风体系 以便除去所产生的污垢 在生物处理阶段开始的时候会有问题 因为在规模 上 结构上 操作上都没有考虑生物废水处理的基本原则 人员没有受到专门培训 对 填埋垃圾渗滤液的处理尤其如此 在生物处理阶段 表 4.1: 参数 BOD5 COD AOX NH4 如果按规程操作 将会有比较好的处理效果 见表 4.1 许多高技术设备如果单独使用

渗滤液生物处理阶段的净化结果 单位 mg/l mg/l mg/l mg/l 入水 300 - 6.000 1.000 - 12.000 0,6 - 2,5 400 - 1.800 生物处理阶段出水 <5 500 - 800 0,5 - 2,0 < 10

生物处理阶段的剩余物质是剩余污泥 4.2.3 4.2.3.1 深化处理阶段 化学法氧化

用化学法进行氧化处理时 通过添加氧化剂 有时通过紫外线加大氧化强度 使有 机碳化物(COD 与 AOX)氧化 采用这种方法 有机化合物基本上被破坏 不过 也有通 过氧化产生新的几种物质 这些物质可以用生物方法再清除 化学法氧化几乎不产生再 需要处理的剩余物质

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德国现在使用的氧化设备主要是臭氧 也常用紫外线照射 所用臭氧是在现场氧化 氧气得到的 因为臭氧会很快分解 在德国进行过多次添加过氧化氢(H202)对渗滤液进 行氧化处理的试验 实验结果表明 渗滤液中有机污染物通过过氧化氢一般是很难被高 效氧化 总的来看 用臭氧进行氧化处理 可以把渗滤液中大部分甚至绝大部分用 COD 分析 法和 AOX 分析法萃取的有机化合物氧化 到目前为止 还没有能够做到对渗滤液的有机 化合物一一定义 所以还不能对渗滤液的所有化合物进行描述 长链化合物几乎不能用生物方法分解 但在化学氧化过程中 这些物质被分解成可 以生物处理的短链化合物 这些中间产物构成的短链有机酸 用生物法容易处理 用化 学法则不行 所以在化学氧化法之后 通常 用生物法进行再处理 目的是为了要做到 排放的 BOD5 不超过极限值 渗滤液的化学氧化 是一种经过试验的成功方法 但是技术上相当麻烦 员要求很高 由于这个原因 由于德国有限的经济能力 很少有人采用 4.2.3.2 膜分离法 对操作人

反渗透法是物理性膜分离法的一种 这种方法的作用使渗滤液基本上分离成净化水 和浓缩液 在个别情况下 浓缩物被直接处理 浓缩物返回填埋场的情况也极少 一般 来讲 对浓缩物只能用热处理方法进行 由于所使用的膜分子大小不同 所加压力不同 被截留的残留物也是不同的 选择 薄膜和模块时 一方面要看被处理物组成和数量 另一方面要考虑在薄膜将被吸附的物 质的危险性及清除可能性的大小 通过添加硫酸 用于调节 pH 值 防止碳酸钙产生后薄 膜结块 通过使用清洗剂 清洗薄膜上的脏物 这种设备的操作就变得简便了 4.2.3.3 活性碳吸附 从而达到分离有害物质的目的

活性碳可以将渗滤液中的杂质吸附在活性碳表面 该工艺的剩余物质是饱和吸附了的活性碳 在处理设备中 使用的是颗粒状活性碳 以用热处理方法清除

这种碳在被吸附后能被再生

污染物质可

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在过滤设备中进行活性碳吸附的好处是 过滤装置可以容纳大量活性碳 一次装料 够用几周甚至几个月 即使外行操作 过滤装置也不会出问题 启动费用不高 处理成 本一般较低 4.2.3.4 对各种方法的评价 必要的准备阶段 在第一阶段就可以清除大部

生物法预处理阶段是一个有意义的 分有机碳化物 氮化物和耗氧有害物质



在深化处理阶段 清除的是很难清除的有害物质 这个阶段是必须必须的 在实践中 人们常使用的是活性碳处理设备

为了达到德国的法规的严格要

这种设备具有灵活性

操作安全可靠

性和经济性 4.2.4 渗滤液处理设备的操作

在处理渗滤液的过程中 德国曾经在一段很长时间内 在为数众多的设备上 出过 大量的问题 这些问题经过多年工作 仍然没有得到妥善解决 或者只有一部分得到解 决 在许多情况下 设计和施工的错误是根本原因 而且根据目前的经验也很难解决 此外 往往没有使用训练有素的人员 尤其是忽视废水处理技术培训 而在废水处 理技术方面 由于渗滤液处理的特殊性 恰恰是最需要专业培训的 目前 这类处理设 备的全部技术装置都需要不少的专业人员 从长远看 只有设备实现了不起稳定操作自 动控制的前提下 才能导致操作人员的减少 夜间和周末操作尤其如此

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