1、陕西理工学院毕业设计 第 1 页 共 33 页 某生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工艺设计 作者：张欢乐 （陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程 1102 班 陕西 汉中 723000） 指导教师：刘瑾 摘要 ： 垃圾填埋过程中伴随有垃圾渗滤液的产生，垃圾渗滤液是种特别难处理的并且有毒有害的高浓度有机废水 ,这种废水的处理是当前必须首要解决的问题，若这种有机废水不能得到有效处理不仅 会引起地表水、地下水以及土壤的严重二次污染 , 而且相应的生态系统和人体健康也受到很大威胁。 本设计处理量为 150 吨每天。采用上流式厌氧污泥反应床 （ UASB)-生物接触氧化池组合工艺，并且对吹脱塔、上流式厌氧
2、污泥反应床 （ UASB)、生物接触氧化池等主要构筑物进行设计说明和计算。该工艺技术成熟、操作简单占地面积小、投资少、运行费用低、处理效果稳定，经处理后渗滤液经处理后出水水质标准可达到中华人民共和国污水综合排放标准（ GB8978-1996）中规定一级标准。 关键词 ： 垃圾渗滤液，氨氮，生物接触氧化 陕西理工学院毕业设计 第 2 页 共 33 页 A Landfill Leachate Treatment Process Design Zhang Huanle (Grade10,Class2,College of Chemical 渗滤液成分主要取决于垃圾的成分、填埋时间、气候条件等多种因素
3、。 一般来说 ,垃圾渗滤液具有如下特性 1： 1、水质复杂，危害性大。 根据实验测定，垃圾渗滤液中有近百种有机化合物，其中 20 多种已经被我国和美国 EPA 环境列入优先控制污染物的黑名单中。除此之外，渗滤液中还含有 10 多种金属和植物营养素 (氨氮等 )，水质成分非常复杂。 2、 CODCr和 BOD5 浓度高。 3、金属含量高。 4、氨氮含量高、含盐量高。 5、色度深且有恶臭。 因此必须考虑脱色处理，臭味给运行操作带来的负面影响。 6、微生物营养元素比例失调。 垃圾渗滤液通常有机物和氨氮含量高，而磷元素较为缺乏，其 C/P 比较大， C/N 比较小， NH3-N含量过高。加上 碱度高，
4、对厌氧消化不利。磷元素的缺乏也影响系统的稳定。 7、水质变化大。 填埋时间是影响渗滤液水质的主要因素。渗滤液 BOD 与 COD 的比值一般在 0.40.75 之间，采用生物处理法的处理效果良好。随填埋时间的增长，垃圾层逐渐稳定，垃圾渗滤液中的有机物浓度逐渐降低，其 BOD/COD 值甚至可低于 0.1。以上信息说明生物法处理垃圾渗滤液的效率与渗滤液的填埋龄存在线性关系，填埋龄不断增加处理效率在逐渐降低，后面处理构筑物的负荷渐渐加大。 1.2 垃圾渗滤液的处理方法介绍 1.2.1 生物法处理渗滤液 生物法是渗滤液处理中最常用的方法，因为其运行费用较低、处理效率高，不会出现化学污泥等造成二次污染
5、等诸多有点而被世界各国得以广泛选用。稳定塘、活性污泥法、生物转盘、厌氧固定膜生物反应器等是当前生物法主要的几种工艺形式。 1、 活性污泥法 活性污泥法是污水处理的一种方法。活性污泥法讲的就是是在借助人工条件对污水中的微生物群体进行连续混合和培养，直到最终形成悬浮态的活性污泥为止。根据活性污泥的生物作用，在好氧条件下，分解去除污水中有机污染物，使污泥和水达到分离，绝大数的污泥回流到生物反应池，剩余污泥排出活性污泥系统。 美国和德国的垃圾填埋场渗滤液处理采用了活性污泥法，通过垃圾填埋场的实际运行结果可以了解到，通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷可以获得令人满意的处理效果。如美国宾州的 Fall
6、Township 污水处理厂，它的垃圾渗滤液进水的 CODcr、 BOD5、氨氮的浓度是一般污泥的质量浓度的 3 到 6 倍。体积有机负荷为 1.87kg BOD5/（ m3d ）， F/M 为 0.15 0.31kg BOD5 /kg MLSSd）时， BOD5 的去除率可达 97 ；在体积有机负荷为 0.3kgBOD5/（ m3d ） ， F/M为 0.03 005ks BOD5/（ kg MLSS d ）时， BOD5 的去除率就变为 92 。该厂的数据证明，适当的提高活性污泥的质量浓度，让 F/M 为 0.03 0.31（ kgBOD5/（ kgMLSSd） 之间的话，采用活性污泥法垃
7、圾渗滤液可以得到有效处理。 2、 稳定塘 稳定塘 是一种利用天然净化能力对 污染水质 进行处理的构筑物的总称 。 主要利用菌藻的共同作用 来是废水进行净化 。 稳定塘处理工艺的优点 有 :（ 1） 不但能够 充分利用地形， 因地而建立相应的稳定塘，而且建造稳定塘的 结构简单，建设费用低。（ 2） 有效 实现 了 污水资源化和污水回收 与 再 利 用， 最终 水循环 利用得到体现 ， 不但 节省了水资源， 而且 获得了经济收益。（ 3）处理能耗低，运行维护方便，成本低。（ 4）美化环境，形成生态景观。（ 5）污泥产量少。 陕西理工学院毕业设计 第 3 页 共 33 页 稳定塘处理工艺 缺点 有
8、:（ 1） 占地面积过多。 （ 2） 气候对稳定塘的处理效果影响较大。 （ 3） 若设计或运行管理不当，则会造成二次污染。 3、 生物转盘 原理 : 生物转盘去除废水中有机污染物的机理与生物滤池 大致 相同，但构造形式却 全然 不同。 生物滤池中 的 生物膜为固定式， 相反的 在生物转盘中 的 生物膜 则是 处于运动状态。 表面附 着 有生物膜的盘片 通常作为 生物转盘的核心处理装置。典型的生物转盘 通常 由安装在水平轴上的 诸多 间距很小的圆盘或 者 多角盘片组成， 完全 浸没于半圆形槽的废水中 的 盘片面积约 40 45 。生物转盘旋转时，生物膜与废水及空气交替接触。 优点：生物转盘采用了
9、纸质叠层波纹体材料作盘片 ,有 占地面积小、能耗 较 低、处理效率高、管理方便、操作 简单 等优点。 缺点：生物膜荣易脱落、处理效率低下、能耗相对较高是目前生物转盘所存在的几个明显缺点。 Pitea 渗滤液处理厂采用的就是生物转盘处理垃圾渗滤液，该厂的设计规模 500 m3/d，设计转盘表面积为 3000m2，平均设计负荷 4.8g NH3 N/（ m2d） 。 该厂主要通过对填埋场气体的加热从而使进人生物转盘的渗滤液温度稳定在一定范围（ 20左右），取得了较好的处理效果。 Pitea 填埋场生物转盘是好氧生物反应器应用的典例，相反的英国 Britannia 填埋场则是运用厌氧固定膜生物反应器
10、处理垃圾渗滤液取得了良好的处理效果的实例 。 4、厌氧生物处理 厌氧生物处理 指的是在厌氧条件下，废水中有机化合物经过多种微生物的共同作用，最终转化位二氧化碳、甲烷、水等的过程。本设计主要介绍厌氧生物处理的 上流式厌氧污泥床反应器 （ UASB） 。 上流式厌氧污泥床反应器（ UASB），构造特点是集生物反应、沉淀、气体分离和收集于一体，结构紧凑、处理能力大、无机械搅拌装置等，不仅用于处理高、中浓度的有机废水，还可以处理一般浓度废水。 除此之外，还有厌氧膨胀颗粒床反应器（ EGSB），是在上流式厌氧污泥床 (UASB)反应器研究成果的基础上，开发的第三代超高效厌氧反应器。 1.2.2 物化法
11、以前仅仅用在 处理填埋时间较长的 生活垃圾中 排出的渗滤液， 如 今随着渗滤液控制排放标准的严格化 ，物化法也用来处理新鲜的渗滤液， 已经 是渗滤液后处理工艺中常用的方法之一。物化法 一般 包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。物化法处理成本 相对 较高， 故大 量的渗滤液的处 理 一般不采用物化法 。 1、絮凝沉淀 实验证明； 对经过 生物处理的渗滤液进行絮凝沉淀时（ 通常采用的 絮凝剂 是 铁盐或铝盐），即使在 （ BOD5）很低（ 25 mg L）的情况下， CODcr 的去除率 有 50 之高 ，反应过程中最佳的 pH 值因絮凝剂不同而变化，其中铁盐为 4.5 4.8，铝盐为
12、 5.0 5.5，最小的加药量在 250 500 g/m3之间。 絮凝沉淀工艺会产生大量的化学污泥；出水的 pH 值较低，含盐量高；氨氮的去除率较低等。因而即使 絮凝沉淀有可观的处理效率， 但是 选用时还是要 仔细 考虑。 2、 反渗透 反渗透 常 常用于渗滤液的后处理中， 反渗透 能够去除中等分子量的溶解有机物 。 反渗透工艺 越来越广泛应用主要因为反渗透具有 高效性、模块化和易于自动控制 的 优点，但 是小分子量的物质的截留效率 相对较差 （例如氨、小分子的有机卤代物等） 是目前反渗透 用于渗滤液处理存在 的 问题 所在 。高浓度的有机物 是 造成膜污染 和 膜表面结垢等问题 得主要缘由所
13、在 。 3、 活性炭吸附 处理填埋时间长或经过生物预处理后的渗滤液 一般选用活性炭吸附处理 ，它 和反 渗透一样 能 够去除中等分子量的有机物质 。早在 20 世纪 70 年代在欧洲的实验室研究 就已经证明 ， CODcr 的去除率 通常 为 50 60， 但是添加 石灰石作预处理 材料的话 ， CODcr 去除率 很大程度提高， 可达 80之高。可见活性炭吸附中的效果十分明显，但是在活性炭处理较多渗滤液后活性炭的吸附作用就会开始下降。活性炭吸附作用存在一定的曲线关系。 陕西理工学院毕业设计 第 4 页 共 33 页 4、 化学氧化 化学氧化工艺 不仅能够 彻底 地 消除污染物，而 且 不会产
14、生絮凝沉淀工艺中 产生 的污染物被浓缩的化学污泥。该工艺 一般用在 废水的消毒处理 方面 ，很少 使用在 有机物的氧化 这方面 ，主要是 因为 投加药剂量很高 会 带来 诸多 的经济问题。 但 考虑使用化学氧化工艺 对 渗滤液中一些难控制的有机污染物进行处理 。 氯气、次氯酸钙、高锰酸钾和臭氧 使最常用的化学氧化剂 。 本工艺采用氯气作为化学氧化剂。 1.2.3 土地法 土地法就是土壤灌溉法，最早人类便采用土地法来进行废水、污水的处理。 渗滤液处理方法 一般过程为先 将渗滤液收集 集中 ， 然后再 通过喷灌 使渗滤液 回流到填埋场 。 循环填埋场的渗滤液 因为有 垃圾湿度 的增加 ，从而生物活
15、性 相应得到提高 ， 最终 加速甲烷生产和废物 的 分解。其次喷灌中的蒸发作用 会使得 使渗滤液 的 体积减小，有 助 于废水处理系统的运转，且可节约能源费用。 陕西理工学院毕业设计 第 5 页 共 33 页 2.设计依据和设计内容 2.1 设计背景资料 生活垃圾组分上具有有机成分高、可回收物质少，热值高 (7.84MJ/Kg)等特点。垃圾渗滤液的性质与多种因素有关主要包括：垃圾的种类、性质以及及填埋方式，并且垃圾渗滤液的化学成分变化非常大，其浓度和性质与时间有着较为明显动态曲线变化关系。垃圾渗滤液的特征主要是 :有机物浓度高、成份相对复杂、含有重金属离子及大量病毒以及致病菌等。 2.2 设计
16、水量水质和排放标准 该生活垃圾填埋场的设计处理量为 150t/d,本设计进水水质如表 2.1 表 2.1 设计进水水质 单位 :（ mg/L） 项目 SS COD BOD5 NH3-N pH 色度 进水水质 300-600 1500-7000 1000-3000 400-800 6-8 2000 经处理后要求出水水质达到中华人民共和国污水综合排放标准（ GB18918-2002）中一级标准。出水水质各参数情况如表 2.2： 表 2.2 出水水水质 单位 :（ mg/L） 项目 SS COD BOD5 NH3-N pH 色度 出水水质 70 100 30 15 6-9 40 2.3 设计依据 中
17、华人民共和国环境保护法 中华人民共和国污水综合排放标准（ GB8978 1996） 生活杂用水水质标准（ CJ25.1-89） 城市生活垃圾卫生填埋技术标准（ GJJ17-88） 生活垃圾填埋污染控制标准（ GB16889-1997） 室外排水设计规范（ GB50014 2006） 给水排水设计手册 地表水环境质量标准（ GB3838-2002） 2.4 设计原则 严格执行国家有关环境保护的各项法规。 选用的处理工艺保证先进、成熟、合理、可靠、节能，确保处理水量及质量排放达到标准。 对于工艺中所采用的设备要求工况稳定，能耗低，完全能满足生产要求； 在整体改造思路中尽量使全套污水处理系统自动化水
18、平最大化。 流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方，环境绿化优美。 在上述前题下，做到投资少，运行费用低。 陕西理工学院毕业设计 第 6 页 共 33 页 3 垃圾渗滤液处理工艺分析及介绍 3.1 处理工艺 典型的废水生物处理工艺的特点和比较如表 3.1: 表 3.1 典型工艺比较 处理工艺 主要技术、特点 推流式活性污泥法 曝气池废水浓度存在梯度，降解推动力大，效率高。会出现池首曝气不足，池尾曝气过量的现象。增加动力费用，适用于工业废水 水解酸化组合 具有较好的抗冲击负荷能力，可以改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理，在低温下仍然有较好的去除效果 阶段曝气活性污泥法 沿池长多点进
19、水，有机负荷分布均匀；供氧量均化；充分利用空气。进水如果不混合均匀，处理效果会下降 生物接触氧化池 生物接触氧化法体积负荷高，处理时间短，出水水质好且稳定，动力消耗低，无污泥膨胀问题 SBR 运行管理简单，造价低，耐冲击负荷，出水好，可抑制活性污泥丝状菌膨胀，可以脱氮除磷，适用各种废水 上流式厌氧污泥床工艺 反应器的有机负荷很高；反应器上部设置的三相分离器，有效的将固、气、液三相进行分离；污泥颗粒化后使反应器抗冲击负荷性大大提高 厌氧折流板反应器工艺 将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床系统 CAST 反应池 将生物选择器与传统的 SBR 反应器相结合的产物。进水端可以连续进水，运行稳定；脱氮除磷效果显著 3.2 处理工艺选择 垃圾渗滤液由于成分极其复杂， 采用单一的 方法很难 使渗滤液 处理达标。所以，一般需要不同类型工艺方法组合处理，才能做到达标排放的要求。 不同类型方法的组合 大部分采 用 的事 生物法或土地法作为预处理，然后用物化法作为后处理。 本设计采用上流式厌氧污泥反应床与生物接触氧化池相结合的方法来对渗滤液进行处理 。 3.2.1 工艺流程图
