滲濾液的收集及處理

1、5、滲濾液的產(chǎn)生及收集處理5.1垃圾滲濾液概況垃圾滲濾液是指垃圾在堆放和填埋過(guò)程中由于壓實(shí)、發(fā)酵和降水滲流作用而產(chǎn)生的一種高濃度有機(jī)廢水。滲濾液包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所產(chǎn)生的水及浸入的地下水。滲濾液量的大小主要受控于垃圾本身的含水率、，因而導(dǎo)致同一填埋場(chǎng)滲濾液隨時(shí)降水與徑流強(qiáng)度及填埋垃圾分解的階段過(guò)程空變化，其組成、濃度等特征均有較大不同。城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的處理一直是填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理中非常棘手的問(wèn)題。主要來(lái)源有：（1）降水的滲入，降水包括降雨和降雪，它是滲濾液產(chǎn)生的主要來(lái)源。（2）外部地表水的滲入，這包括地表徑流和地表灌溉。（3）地下水的滲入，這與滲濾液數(shù)量和性質(zhì)與地下水同

2、垃圾接觸量、時(shí)間及流動(dòng)方向等有關(guān)；當(dāng)填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液水位低于場(chǎng)外地下水水位，并沒(méi)有設(shè)置防滲系統(tǒng)時(shí)，地下水就有可能滲入填埋場(chǎng)內(nèi)。（ 4） 垃圾本身含有的水分，這包括垃圾本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量。（ 5） 覆蓋材料中的水分，與覆蓋材料的類(lèi)型、來(lái)源以及季節(jié)有關(guān)。（6）垃圾在降解過(guò)程中產(chǎn)生的水分，與垃圾組成、pH值、溫度和菌種等有關(guān)，垃圾中的有機(jī)組分在填埋場(chǎng)內(nèi)分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生水分。垃圾在填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液與時(shí)間的關(guān)系可分為以下幾個(gè)階段：（1）調(diào)整期：在填埋初期，垃圾體中水分逐漸積累且有氧氣存在，厭氧發(fā)酵作用及微生物作用緩慢，此階段滲濾液量較少。（ 2） 過(guò)渡期：本階段濾液中的微生物由好氧性逐

3、漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧嫘曰騾捬跣?，開(kāi)始形成滲濾液，可測(cè)到揮發(fā)性有機(jī)酸的存在。（3）酸形成期：濾液中揮發(fā)性有機(jī)酸占大多數(shù)，pH值下降，CODC,濃度極高，BOD5/CODcr為0.40.6,可生化性好，顏色很深，屬于初期的滲濾液。(4)甲烷形成期：此階段有機(jī)物經(jīng)甲烷菌轉(zhuǎn)化為CH4ffiCO2pH值上升，COD,，濃度急劇降低，BOD5/COD。,為0.1-0.01，可生化性較差，屬于后期滲濾液。(5)成熟期：此時(shí)滲濾液中的可利用成分大減少，細(xì)菌的生物穩(wěn)定作用趨于停止，并停止產(chǎn)生氣體，系統(tǒng)由無(wú)氧轉(zhuǎn)為有氧態(tài)，自然環(huán)境得到恢復(fù)。5.2 垃圾滲濾液的主要水質(zhì)特性1、垃圾滲濾液中有機(jī)物種類(lèi)多垃圾滲濾液中有機(jī)物又可分為

4、3類(lèi)，即低分子量的脂肪酸類(lèi)、中等分子量的富里酸類(lèi)物質(zhì)和腐殖質(zhì)類(lèi)高分子量碳水化合物。滲濾液中除含有常規(guī)的污染物質(zhì)外，還含有包括某些致癌、促癌和輔促致癌物質(zhì)。尤其是當(dāng)生活垃圾與部分工業(yè)垃圾混合時(shí)，成份更為復(fù)雜。鄭曼英等對(duì)廣州大田山垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行了取樣分析結(jié)果表明，從垃圾滲濾液中檢出的主要有機(jī)污染物77種。其中被列入我國(guó)環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”的5種。2、CODcr和BOD5濃度高垃圾滲濾液的污染物濃度高，變化范圍大，這是其它污水無(wú)法比擬的，從而給垃圾滲濾液的處理和工藝選擇帶來(lái)了很大的難度。垃圾滲濾液中COD。,最高可達(dá)80000mg/L,BOD5R高可達(dá)35000mg/L一般而言，CODcr,BO

5、D5BOD5/COD溫隨填埋場(chǎng)的年齡增長(zhǎng)而降低，堿度含量則逐漸升高。3、金屬含量高垃圾滲濾液含有銅、鋅、鐵、鉛等10多種金屬離子，由于國(guó)內(nèi)城市垃圾不像國(guó)外那樣經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選，所以國(guó)內(nèi)垃圾滲濾液中金屬離子濃度大大高于世界發(fā)達(dá)國(guó)家。滲濾液中鐵的濃度可高達(dá)2050mg/L,鉛的濃度可達(dá)12.3mg/L,鋅的濃度可達(dá)130mg/L,鈣的濃度甚至高達(dá)4300mg/L。浙江大學(xué)沈東升等的研究表明，當(dāng)廢電器拆解垃圾與生活垃圾一起填埋時(shí)，其滲濾液中的Cu、Zn、PbxNi和Hg等重金屬離子的濃度可分別達(dá)到3、11.5、1.7、1.6mg/L和65仙g/L。4、微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)，氨氮含量高在不同年齡的垃圾滲

6、濾液中，碳、氮兩種元素的比例（C/N比）有較大的差異，常常出現(xiàn)比例失調(diào)的情況。隨著堆放年限的增加，垃圾滲濾液中氨氮濃度會(huì)逐漸升高。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于生物處理，垃圾滲濾液中的磷元素總是缺乏的，例如在北美的幾個(gè)垃圾填埋場(chǎng)的BOD5/T用B大于300,此值與微生物生長(zhǎng)所需要的碳磷比（100:1）相去甚遠(yuǎn)。同時(shí)，BOD5/CODcr比值變化大，給生化處理帶來(lái)一定的難度。5、水質(zhì)變化復(fù)雜垃圾滲濾液的成分和產(chǎn)量隨季節(jié)、時(shí)間等變化情況較復(fù)雜。其變化特性為：產(chǎn)生量呈季節(jié)性變化，雨季明顯大于旱季。污染物組成及其濃度呈季節(jié)性變化。平原地區(qū)填埋場(chǎng)干冷季節(jié)滲濾液中的污染物組成和濃度較低。污染物組成及其濃度隨填埋年限的延長(zhǎng)

7、而變化。填埋層各部分物化和生物學(xué)特征及其活動(dòng)方式都不同，“年輕”填埋場(chǎng)的滲濾液pH值較低，BOD5、CODcr、VFA金屬離子濃度和BOD5/CODCK高，“中年老”填埋場(chǎng)的滲濾液pH值中性偏堿，BOD5、CODcr、VFA濃度和BOD5/CODCK低,金屬離子濃度下降，但氨氮濃度較高，見(jiàn)下表。垃圾滲濾液水質(zhì)特征隨填埋場(chǎng)“年齡”的變化水質(zhì)指標(biāo)垃圾填埋場(chǎng)“年齡”<5年（年輕）510年（中年）>10年（老年）PH<6.56.57.5>7.5COD/(mg.L-1)>10000500010000<5000BOD5/COD>0.50.10.5<0.1CO

8、D/TOC>2.72.02.7<2.0VFA(%TOC>70530<55.3 滲濾液收集系統(tǒng)5.3.1 滲濾液收集系統(tǒng)的作用滲濾液收集系統(tǒng)應(yīng)保證在填埋場(chǎng)使用年限內(nèi)正常運(yùn)行，收集并將填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液排至場(chǎng)外指定地點(diǎn)，避免滲濾液在填埋場(chǎng)底部蓄積。滲濾液的蓄積會(huì)引起下列問(wèn)題：1、 場(chǎng)內(nèi)水位升高導(dǎo)致垃圾體中污染物更強(qiáng)烈的浸出，從而使?jié)B濾液中污染物濃度增大；2、 底部襯層上的靜水壓增加，導(dǎo)致滲濾液更多的地滲漏到地下水土壤系統(tǒng)中；3、 填埋場(chǎng)的穩(wěn)定性受到影響；4、 滲濾液有可能擴(kuò)散到填埋場(chǎng)外。5.3.2 滲濾液收集系統(tǒng)的構(gòu)造滲濾液收集系統(tǒng)通常由導(dǎo)流層、收集溝、多孔收集管、集水池、提升

9、多孔管、潛水泵和調(diào)節(jié)池等組成。因本設(shè)計(jì)滲濾液收集管直接穿過(guò)垃圾主壩接入調(diào)節(jié)池，則集水池、提升多孔管和潛水泵可以省略。導(dǎo)流層的目的就是將全場(chǎng)的滲濾液順利地導(dǎo)入收集溝內(nèi)的滲濾液收集管內(nèi)（包括在導(dǎo)流層工程建設(shè)之前，需要對(duì)填埋庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行場(chǎng)地的清理。在導(dǎo)流層鋪設(shè)的范圍內(nèi)將植被清除，并按照設(shè)計(jì)好的縱橫坡度進(jìn)行平整，根據(jù)城市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，滲濾液在垂直方向上進(jìn)入導(dǎo)流層的最小底面坡降應(yīng)不小于2%，以利于滲濾液的排放和防止在水平襯墊層上的繼續(xù)。收集溝設(shè)置于導(dǎo)流層的最低標(biāo)高處，并貫穿整個(gè)場(chǎng)底，斷面通常采用等腰梯形或菱形，鋪設(shè)于場(chǎng)底中軸線(xiàn)上的為主溝，在主溝上依間距3050m設(shè)置支溝，

10、支溝與主溝的夾角宜采用15的倍數(shù)（通常為60）。收集溝中填充卵石或碎石，粒徑按照上大下小形成反濾，一般上部卵石粒徑采用4060mm下部采用2540mm多孔收集管按照埋設(shè)位置分為主管和支管，分別埋設(shè)在收集主溝和支溝中。管道需要進(jìn)行水力和靜力作用測(cè)定或計(jì)算以確定管徑和材質(zhì)，其公稱(chēng)直徑應(yīng)不小于100mm，最小坡度應(yīng)不小于2%。選擇材質(zhì)時(shí)，考慮到垃圾滲濾液有可能對(duì)混凝土產(chǎn)生的侵蝕作用，通常采用高密度聚乙烯(HDP)E，預(yù)先制孔，孔徑通常為1520mm，孔徑50100mm，開(kāi)孔率2%5%左右。為了使垃圾體內(nèi)的滲濾液水頭盡可能低，管道安裝時(shí)要使開(kāi)孔的管道部分朝下，但孔口不能靠近起拱線(xiàn)，否則會(huì)降低管身的縱向

11、剛度和強(qiáng)度。滲濾液收集系統(tǒng)中的收集管部分，不僅指場(chǎng)底水平鋪設(shè)的部分，同時(shí)還包括收集管的垂直收集部分。滲濾液收集系統(tǒng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是調(diào)節(jié)池，其主要作用是對(duì)滲濾液進(jìn)行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)，平衡豐水期和枯水期的差異，為滲濾液處理系統(tǒng)提供恒定的水量，同時(shí)可對(duì)滲濾液水質(zhì)起到預(yù)處理的作用。依據(jù)填埋庫(kù)區(qū)所在地的地質(zhì)情況，調(diào)節(jié)池通常采用地下式或半地下式，調(diào)節(jié)池的池底和內(nèi)壁通常采用HDPEM進(jìn)行防滲，膜上采用預(yù)制混凝土板保護(hù)。為檢測(cè)滲濾液深度，生活垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)設(shè)置滲濾液監(jiān)測(cè)井，確保在填埋場(chǎng)的運(yùn)行期內(nèi)防滲襯層上的滲濾液深度不大于30cm。5.4 滲濾液的計(jì)算5.4.1 滲濾液產(chǎn)生量的計(jì)算滲濾液的產(chǎn)生量為：QI(C1A

12、1C2A2)10-3式中Q-表示滲濾液平均日產(chǎn)量，m3/d;A1-填埋區(qū)的面積，m2；A2-封場(chǎng)區(qū)的面積，m2；C1-填埋區(qū)浸出系數(shù),取0.5；C2-為封場(chǎng)區(qū)浸出系數(shù)，C2=Ct<0.6=0.5X0.6=0.3I-表示年平均日降水量，6.9mm/d。填埋場(chǎng)的服務(wù)年限為20年，填埋庫(kù)區(qū)分四塊，分別進(jìn)行填埋。一區(qū)為1-4年，二區(qū)為5-9年，三區(qū)為10-15年，四區(qū)為16-21年。其填埋區(qū)體積見(jiàn)下表。填埋庫(kù)區(qū)填埋區(qū)體積/萬(wàn)m3一區(qū)（1-4年）65.7+67.15+68.62+70.13=271.6二區(qū)（5-9年）71.68+73.25+74.86+76.51+78.19=374.49三區(qū)（10

13、-15年）79.91+81.67+83.47+85.31+87.18+89.10=506.64四區(qū)（16-21年）91.06+93.06+95.11+97.20+99.34+101.53=577.30（1）第一塊填埋區(qū)：第一塊填埋區(qū)的服務(wù)年限為4年，則第一塊填埋區(qū)面積為Vl-4271.6 10421.632125566.3m滲濾液平均日產(chǎn)量：QIC1Al10-36.90.5125566.3103433.2m3d滲濾液最大日產(chǎn)量QmaxIC1A110-38.60.5125566.310-3539.9m3d（2）第二塊填埋區(qū)：第二塊填埋區(qū)服務(wù)年限為5年，則第二塊填埋區(qū)面積為V5-9374.49 1

14、0421.63_2173134.5m封場(chǎng)區(qū)面積:A2二第一塊填埋區(qū)面積=125656.3m2滲濾液平均日產(chǎn)量：QI(C1A1C2A2)10-36.90.5173134.50.3125656.310-3857.4m3/d滲濾液最大日產(chǎn)量：QmaxI(C1A1C2A2)10-38.60.5173234.50.3125656.310-31068.7m3/d（3）第三塊填埋區(qū)：第三塊填埋區(qū)服務(wù)年限為6年，則第三塊填埋區(qū)面積為V10-15506.64104221.63-0-15234230.2m2封場(chǎng)區(qū)面積:人2=第一塊填埋區(qū)面積+第二塊填埋區(qū)面積=125656.3+173134.5=298790.8m

15、2滲濾液平均日產(chǎn)量:Q I (C1AlC2 A 2) 10-36.9 0.5234230.2 0.3 298790.8 10-31426.6 m3 d滲濾液最大日產(chǎn)量Qmax I (Ci Ai C2 A 2)10-38.6 0.5-3234230.2 0.3 298790.8 101778.1m3 d(4)第四塊填埋區(qū)：第四塊填埋區(qū)服務(wù)年限為6年，則第四塊填埋區(qū)面積為V16-21577.30104221.63-266897.8m2封場(chǎng)區(qū)面積:A2二第一塊填埋區(qū)面積+第二塊填埋區(qū)面積+第三塊填埋區(qū)面積=125656.3+173134.5+234230.2=533021.0m2滲濾液平均日產(chǎn)量：QI(C1A1C2A2)10-36.90.5266897.80.3533021.010-32024.2m3/d滲濾液最大日產(chǎn)量：QmaxI(C1A1C2A2)10-38.60.5266897.80.3533021.010-32522.9m3/d5.4.2調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)與計(jì)算最小調(diào)節(jié)池容積的由下式確定：V(Qmax-Qx5其中：V