固体废弃物课程设计.docx
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固体废弃物课程设计
固体废弃物课程设计
——垃圾渗滤液处理工艺方案比选
班级：
环境工程091班
学号：
0908010234
姓名：
王翔
设计时间：
2012.1.20—2012.2.8
指导老师：
王东波
摘 要：
通过对垃圾渗滤液特点和相关先进处理方案文献的研究比较，参考相关技术的应用特点和弊端，通过优化组合来实现对厌氧型垃圾填埋场的渗滤液处理，得出几种处理工艺的工艺流程图，对工艺的技术特点、各阶段出水水质和处理效率进行说明，通过比对得出处理效果好、水质达标且简单、技术可靠、具有一定的抗冲击负荷能力、管理方便、运行高效低耗的处理流程。
并得出最终的选择方案和结论。
关键词：
垃圾渗滤液处理工艺方案比选结论
引 言
目前国内外对垃圾的处理主要有焚烧、填埋、堆肥以及综合利用等方式。
其中,垃圾卫生填埋以其相对费用较低、技术比较成熟、管理方便等优点成为我国现阶段采用较广泛的方式。
垃圾填埋过程中产生的大量渗滤液,是世界上公认的污染威胁大、性质复杂、难于处理的高浓度废水,从填埋场的运行到封场后管理,都需要对渗滤液的产生进行有效控制,对排出的渗滤液进行妥善处理。
【1】
1.渗滤液的水质特点
渗滤液属高浓度污水,主要特点可归结为:
成分复杂,污染物浓度高且变化无规律,可生化性差,含盐量高,并含有较高浓度的氨氮,产生量随季节性变化较大。
渗滤液中的污染物种类超过100种,由于垃圾的种类、性质及处理方式等诸多因素影响,渗滤液组分相当复杂,且在一个相对大的范围内变动。
渗滤液与其他污水相比的一个重要特点是水质水量波动大,雨季是产生渗滤液的高峰期,而干旱季节基本没有渗滤液流出。
填埋场降水是垃圾渗滤液的主要来源，微生物分解和降水淋溶是渗滤液中污染物的主要来源。
渗滤液量及污染物浓度与气候变化、水文条件、季节变化、垃圾性质、垃圾填埋时间、填埋方式、垃圾含水率等诸多因素有关。
同一垃圾卫生填埋场渗滤液的性质随着填埋场的使用时间而变化。
新填埋场渗滤液呈弱酸性,pH值约为6.5，可生化性较好，氨氮浓度较高;老填埋场渗滤液的pH值约为8.0，可生化性极差,而氨氮浓度依然较高。
【2】
2.渗滤液水质设计要求
2.1垃圾渗滤液水质
2.1.1水污染物排放控制要求
生活垃圾填埋场应设置污水处理装置，生活垃圾渗滤液（含调节池废水）等污水经处理并符合本标准规定的污染物排放控制要求后，可直接排放。
2.1.2现有和新建生活垃圾填埋场自2008年7月1日起执行GB16889-2008即表1规定的水污染物排放浓度限值。
表1现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值
2.2设计处理前后垃圾渗滤液水质即表2
表2设计处理前后垃圾渗滤液水质指标
类别
CODcr（mg/L）
BOD5（mg/L）
SS（mg/L）
NH3-N（mg/L）
进水
5000
500
700
500
出水
≤100
≤30
≤30
≤25
说明：
厌氧型填埋场，垃圾来源：
生活垃圾。
10万人口的小城市
3.处理工艺的介绍
3.1方案一：
AOP－BAF法SBR出水【3】
高级氧化处理AOP（advancedoxidationprocesses）,高级氧化处理涉及到氢氧自由基的生成与氧化作用，氢氧自由基的强氧化作用可使得处理过的污水中残留的难降解有机化合物被氧化分解为无机物，被应用于消毒处理中。
高级氧化处理工艺中重要的一点就是生成氢氧自由基，目前应用得较多的有臭氧-紫外线联用技术，臭氧-过氧化氢-紫外线联用技术，过氧化氢-紫外线联用技术以及其他一些使用fenton（芬顿）试剂的反应和半导体金属氧化剂吸收紫外线来生成氢氧自由基的技术。
曝气生物滤池（biologicalaeratedfilter）简称BAF，是八十年代末九十年代初在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水生物处理新工艺。
曝气生物滤池内装填有高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，污水由上向下或者由下往上流过滤料层，滤料层下部设有鼓风曝气，空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面的生物膜发生生化反应得以降解，填料同时起到物理过滤阻截作用。
序列间歇式活性污泥法（SBR）是将水质、曝气、沉淀等功能集于一体的周期循环式活性污泥法。
SBR法与其他活性污泥法相比，它不仅工艺简单，而且有较优越的工艺特征。
可以根据进水负荷来调整系统运行参数。
3.1.1工艺流程如图1
渗滤液
滤液
出水泥饼外运
图1方案一流程图
3.1.2工艺说明
该工艺首先利用化学预氧化去除部分有机物，更为关键的是将难降解有机物分解为容易降解的有机物，提高难生物降解有机物的可生化性，然后通过后续的曝气生物滤池进行生化处理，在垃圾渗滤液经过化学氧化后可生化性大大提高的基础上去除包括难降解有机物在内的大部分污染物。
3.1.3技术特点
垃圾渗滤液的处理既有常规废水处理技术的共性，又有其自身显著的特点。
在通常情况下，一般采取预处理→生物处理（SBR）→后续处理的工艺流程。
但是由于垃圾渗滤液的复杂性，特别是运行十年左右的老龄垃圾填埋厂，由于其渗滤液的生化性越来越差，因此，经过常规生物处理以后往往无法达标排放，需要进行深度处理。
相对于垃圾渗滤液最常用的反渗透膜法处理以及化学氧化法处理，“高级氧化（AOP）－曝气生物滤池（BAF）工艺”具有显著的优势，该工艺是解决垃圾渗滤液深度处理难降解有机物去除的高新技术工艺。
“高级氧化－曝气生物滤池工艺”将常规的化学氧化预处理和生物处理联合使用，为垃圾渗滤液达到一级排放标准提供一种经济而有效的处理工艺。
该联合工艺不但具备化学氧化对难降解有机物去除的高效性，而且又具备了一般生物处理的经济性，具有广阔的应用前景。
高级氧化不采取将COD直接矿化的方式，而只是作为预处理，降低部分COD，同时改进废水的可生化性，因此其费用是一般化学氧化的1/5～1/3，经过高级氧化处理以后，后续采用对于低浓度废水最高效的曝气生物滤池（BAF）工艺，进一步降低垃圾渗滤液的COD，使出水稳定达到一级排放标准。
3.1.4各阶段出水水质和处理效率
采用高级氧化（AOP）－曝气生物滤池（BAF）对垃圾渗滤液序批式活性污泥法（SBR）出水进行深度处理，在深度处理进水的COD为600～800mg/L，色度200～1000倍，NH3－N为20～50mg/L的情况下，出水达到COD低于100mg/L，色度低于40倍，NH3－N低于10mg/L，该工艺处理每吨水的投资费用约3000元，为反渗透工艺的五分之一。
每吨水的处理费用为2～3元，约为反渗透法的十分之一。
3.1.5技术应用费用
该技术应用广东某垃圾填埋厂的垃圾渗滤液的深度处理，填埋厂的水量为200t/d，深度处理的进水为COD为600～800mg/L，NH3－N为20mg/L，SS为200～400mg/L，色度400倍，经过该工艺的处理后出水的COD低于90mg/L，NH3－N低于10mg/L，SS低于20mg/L，色度低于10倍，稳定达到一级排放标准。
该工程的投资成本不到一百万，运行成本为每吨水2～3元，相对于反渗透处理投资五百万，运行成本二十多块钱每吨水，具有可观的经济效益和重大的社会效益。
3.2方案二：
MBR+UF+NF处理工艺方案【4】
3.2.1工艺流程
渗滤液
干污泥填埋浓缩液混凝压滤后填埋达标排放
图2方案二流程图
3.2.2工艺说明
渗滤液由调节池泵入生化池，生化池包括硝化池和反硝化池，在硝化池中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物，并使氨氮和有机氮氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，回流到反硝化池，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到脱氮的目的。
MBR反应器通过超滤膜分离净化水和菌体，污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度达到20g/L，经过不断驯化形成的微生物菌群，对渗滤液中难生物降解的有机物逐步降解。
MBR生化系统COD设计去除率90%，NH3-N设计去除率99%。
采用特殊设计的高效内循环射流曝气系统，氧利用率可高达25%。
MBR的剩余污泥量小，每天排泥量按不同运行期（前，中，后）为110～50m3/d左右。
MBR出水无菌体和悬浮物，进入纳滤系统进一步深化处理，出水稳定达标排放，浓缩液则回灌至填埋场。
纳滤系统采用特殊纳滤膜和工艺设计，可使盐随净化水排出，不会出现盐富积现象，纳滤净化水回收率可达到85%。
纳滤浓缩液量3.7m3/h，为节省投资及运行费用可将浓缩液回灌至填埋场处置。
采用该工艺处理渗滤液，适应性强，能确保不同季节不同水质条件下，出水稳定达标。
在国外大量工程实例中发现，即使对于BOD/COD小于0.2的老填埋场渗滤液，经过MBR与纳滤后也能使COD、BOD和NH4-N达标排放。
该工艺主要特点：
（1）反应器体系中生物浓度高，达到20g/L，对难生物降解的有机物及氨氮的去除效率高；
（2）污泥稳定性强，粘度低，易脱水，不易腐败变质。
（3）出水不存在致病菌污染问题。
3.2.3各阶段的出水水质和处理效率即表3
表3各工段处理效率表
项目
CODCr（mg/l）
BOD5（mg/l）
NH3-N（mg/l）
MBR
进水
20000
12000
2100
出水
2000
100
8
去除率
90.0%
99.2%
99.6%
NF
出水
40
10
8
去除率
98.0%
90.0%
0%
要求
总排浓度
50
10
10
3.3方案三：
混凝/化学氧化/曝气生物滤池深度处理工艺方案【5】
3.3.1 工艺流程
氨吹脱/SBR/氧化塘工艺处理出水先经过调节池调节水质、水量。
然后采用混凝工艺去除SBR出水中的悬浮物，以减轻后续Fenton化学氧化的负荷，降低处理成本。
接着采用Fenton氧化/BAF工艺处理，一方面由于经过长时间的生化处理，废水中残留的有机物主要为难生物降解污染物，一般方法难以处理；另一方面若单独使用Fenton化学氧化成本太高,二者联用不仅可以有效提高废水的可生化性,而且可以大大降低处理成本。
工艺流程如图3所示。
聚铁碳酸钠
渗滤液
滤
液
泥饼外运出水
图3方案三流程图
3.3.2工艺说明
① 该工艺包括混凝、Fenton氧化、曝气生物滤池3部分,处理工艺简明、高效、操作方便,能实现较高水平的自动化控制。
② 混凝。
渗滤液经过垃圾填埋场原有设施处理后,水中悬浮的有机物含量还比较高,从而导致
COD高达600～800mg/L。
为降低有机负荷,节省后续处理成本,采用混凝工艺去除悬浮物,药剂费用低,操作也简单。
沉淀池采用平流式,表面负荷为0.63m3/（m2·h）,停留时间为5.5h。
③ Fenton氧化。
混凝对溶解性有机物的去除效果差,而经过原有处理设施处理后的渗滤液中难降解的溶解性COD依然可达200～300mg/L,难以达到一级排放标准,因此需采用化学氧化工艺进一步处理。
倘若要将COD完全氧化,则化学氧化的成本将急剧上升,因此选择化学氧化只用来使难降解的溶解性有机物部分氧化成小分子的碳氢化合物,提高废水的可生化性。
目前可工业化用于处理垃圾渗滤液的氧化剂主要有Fenton试剂和臭氧。
综合考虑到处理成本和效果,Fenton试剂要优于臭氧。
④ 曝气生物滤池[。
经过化学氧化后,废水的可生化性大大提高,再经曝气生物滤池处理,可进一步降低COD、去除SS。
化学氧化/曝气生物滤池联用,不仅可以去除难降解的溶解性有机污染物,而且可使废水处理费用大大降低。
曝气生物滤池共有2座,并联使用,有效池容为25m3/座,停留时间为3h,采用上向流式,气水比为5∶1。
4.方案选择
4.1方案比较
以上三个渗滤液扩建工程处理工艺方案汇总比较详见表4。
表4工艺方案比较
项目
方案一
方案二
方案三
AOP－BAF法SBR出水
MBR+UF+NF
混凝/化学氧化/曝气生物滤池深度处理
基本工艺流程
渗滤液-—高级氧化—生物曝气—SBR反应池
原水—MBR生物膜反应器—超滤－纳滤—生产回用
凝聚—芬顿反应池—沉淀池—生物曝气—出水
处理原理
高级氧化和生化处理相结合
生化处理与纳滤相结合
混凝沉淀和生化处理相结合
浓缩液处理
渗滤液通过处理得到达标排放的水质和泥饼，部分滤液回灌实现高效处理
浓缩液回灌或化学沉淀形成稳定的结晶而去除，残留物对环境及填埋场运行有一定的影响。
混凝工艺去除水中悬浮物，芬顿试剂氧化有机物，生物处理残余有机物
经济比较
高级氧化一般用到臭氧，比较廉价
所用到的膜反应和超滤与纳滤材料较为昂贵
芬顿试剂价格偏高，生物处理成本较高。
4.2推荐方案
从各方案的工艺特点、对水质波动的适应性、经济以及处理效果等方面进行分析，并考虑各方案的环境效益、经济效益等综合因素，经过综合比选后认为方案一为优选推荐方案。
其理由如下：
（1）方案一渗滤液先高级氧化处理，再进行生化处理。
该工艺具有较强的适应性和操作上的灵活性，可以适应不同时期的处理需要，经高级氧化可实现对有机物的预处理，降解部分有机物，使复杂有机物变为简单的有机物，再经过生化处理，出水达到回用水标准后可在填埋场内作生产性回用水。
（2）采用MBR+UF+NF工艺，有机负荷高，抗冲击负荷能力强，进水水质对其影响较小，厌氧后出水有机物浓度大幅降低，处理后出水可以达到回用水水质标准，但超滤和纳滤材料造价较贵，使得处理成本提高。
（3）采用混凝/化学氧化/曝气生物滤池深度处理，处理后出水可以达到回用水水质标准，在填埋场内作生产性回用，具有良好的环境效益，节省了生产用水的费用，降低了填埋场的直接运行成本。
但芬顿试剂有一定的毒害作用，且化学试剂处理较生物处理成本偏贵。
5结论
（1）从渗滤液处理要求以及环境敏感性、经济技术综合效益等方面进行综合评估，认为方案一即高级氧化（AOP）－曝气生物滤池（BAF）工艺技术先进、可操作性强，成本较为低廉，处理水质符合设计要求，为优选推荐方案。
（2）垃圾渗滤液的处理过程不定量因素太多，考虑的因素较多，需要有一定的实践予以检验。
6.参考文献
[1]国家环境保护局.环境监测技术规范（第2册）[M].北京,中国环境科学出版社,1986:
5-6,16-17
[2]张凯,李多松,蒋滔.城市生活垃圾渗滤液处理方案及工艺分析[M].环保科技,2007（4）:
45-48
[3]石永，周少奇，张鸿郭.垃圾渗滤液处理技术研究进展[M].中国沼气,2OO6，24（3）：
27-30
[4]李强，章明海垃圾渗滤液处理扩建工程工艺方案比选[M].环境工程，2006
[5]汪晓军，简磊，李景达.混凝/化学氧化/曝气生物滤池深度处理垃圾渗滤液[M].中国给水排水，2008，24（6）：
72-74
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