城市垃圾填埋场渗滤液与气体的处理课件.ppt

垃圾填埋场渗滤液与填埋气处理,垃圾填埋场渗滤液与,第一部分 垃圾渗滤液及其处理,第一部分,垃圾渗滤液？处理？,“垃圾渗滤液”一词对一般人来说显得有些陌生，很多人在对它的认识上存在盲区和误区，什么原因呢？,垃圾渗滤液？处理？“垃圾渗滤液”一词对一般人来说显得有些陌生,垃圾填埋场一般都远离市区，环卫系统相对封闭，垃圾渗滤液是一股潜伏的浊流，渗滤液处理又是垃圾处理的最后一道环节，多种因素导致了渗滤液处理一直不被公众、媒体及全社会所关注，成为被遗忘的角落。,垃圾渗滤液是指垃圾在填埋场的堆放和填埋处理过程中由于厌氧发酵、有机物分解、雨水的淋浴、冲刷以及地表水和地下水的浸泡渗滤出来的污水。,垃圾填埋场一般都远离市区，环卫系统相对封闭，垃圾渗滤,垃圾渗滤液并没因人们的忽视就变得无足轻重，大量分析数据时刻提醒着我们，垃圾渗滤液将成为污染地表水、地下水、土壤和生态环境的罪魁祸首。而且渗滤液的成分组成，会随着填埋时间的延长发生很大的变化，更为处理工艺的选择增加了难度。渗滤液处理是卫生填埋场的最后一道环节，如果不高标准严要求，不仅对周围环境带来不可估量的污染和危害，对人体健康带来威胁。渗滤液一旦进入环境，再先进的技术都将回天无力。,垃圾渗滤液并没因人们的忽视就变得无足轻重，大量分析数,日填埋1500吨的垃圾填埋场产生的渗滤液，污染物大致相当于一座十几万人口的城镇的生活污水。,我国渗滤液的污染排放量约占年总排污量的1.6，以化学耗氧量核算占到5.27%。,渗滤液中含有93种有机污染物，其中有22种被列入我国国家环保署重点控制名单，1种可直接致癌，5种可诱发致癌,含有10多种高浓度的重金属，多种盐类和病源微生物,可见，垃圾渗滤液排放量虽小，但污染“威力”却不可小视！,污染物浓度很高，相当于普通市政污水的一、二百倍,渗滤液,日填埋1500吨的垃圾填埋场产生的渗滤液，污染物大致相当于一,一 垃圾渗滤液产生,垃圾渗滤液的来源主要包括两个部分：1.雨水进入填埋场后，沥经垃圾层和所覆盖土层产生高含量污水；2.垃圾所含水分，垃圾分解所产生水，以及浸入的地下水,一 垃圾渗滤液产生垃圾渗滤液的来源主要包括两个部分：,影响垃圾渗滤液水质和水量的因素：1.降水 是渗滤液的主要来源，通常降水越多、降水间隔越短渗滤液就越多；2.蒸发和蒸腾作用 填埋场垃圾和土壤的蒸发以及植物的蒸腾作用是填埋场水分损失的重要环节；3.垃圾和土壤的含水率 垃圾和土壤所带的水分可以转化为渗滤液，也能为垃圾的降解提供水分；4.垃圾的降解 降解过程使固体垃圾量减少，垃圾初始含水量释放形成渗滤液，不同阶段的垃圾所产生的降解渗滤液量和性质都不同,影响垃圾渗滤液水质和水量的因素：,表一影响渗滤液水量的主要因素,表一影响渗滤液水量的主要因素,填埋场各阶段垃圾的分解形态与水质变化：1.调整期 垃圾填埋厂初期以及垃圾填埋作业过程中，水分逐渐积累并有氧气存在，好氧发酵作用为主，渗滤液量较少；2.过渡期 水分达到饱和容量，微生物反应逐渐由好氧型转变为兼性和专性厌氧型，渗滤液量开始增加，属于前期渗滤液；3.酸形成期 兼性和专性厌氧型微生物迅速将有机物分解为脂肪酸，氮磷有机化合物转变为氨氮和磷酸盐，金属与有机酸发生络合作用，渗滤液呈深褐色，BOD5/COD为0.4-0.6，可生化性好，属于中期渗滤液；4.甲烷形成期 产甲烷菌将有机酸分解为CH4、CO2等，渗滤液BOD5/COD在0.1-0.2左右，可生化性差，此时为后期渗滤液；5.成熟期 渗滤液中有机物极少，微生物反应趋于停止，剩余腐殖质易与金属离子发生络合作用，颜色还是很深。,填埋场各阶段垃圾的分解形态与水质变化：,1.污染物浓度高 垃圾降解后生成的无机物、低分子有机物以及垃圾中的可溶污染物，大量进入渗滤液中，使得渗滤液中污染物含量极高，再者由于垃圾降解产生的CO2使渗滤液偏酸性，从而加速了垃圾中金属及氧化物的溶解；2.持续时间长 垃圾中有机物降解极其缓慢，产生渗滤液的时间持久，一般要持续20-30年；3.流量和水质不均匀 不同阶段的垃圾渗滤液流量和水质都有很大区别。,二 垃圾渗滤液的特点,1.污染物浓度高 垃圾降解后生成的无机物、低分子有机物以及垃,三 垃圾渗滤液的组成和性质,1 化学组成 1）主体有机物：低分子量（500）的挥发性脂肪酸（VFA）；中等分子量的富里酸类物质(主要组分分子量在50010000之间)；高分子量的胡敏酸类(主要组分分子量在10000100000之间)。后两类合称为腐植酸； 2）微量有机物 （1）烃类化合物：芳烃（苯、甲苯、乙苯、二甲苯和三甲苯等）、烷烃（C14C35）和多环芳烃（萘、茐等）； （2）卤代烃：二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、四氯乙烯、氯笨等，一般浓度在每升毫克数量级或更低；,垃圾渗滤液组成,三 垃圾渗滤液的组成和性质1 化学组成垃圾渗滤液组成,（3）邻苯二甲酸盐：邻苯二甲酸盐二乙酯、邻苯二甲酸盐甲乙酯、邻苯二甲酸盐二2-乙基己酯，浓度在0.11mg/L之间； （4）酚类化合物：苯酚、甲酚、五氯酚等； （5）苯胺类化合物：苯胺、甲苯胺是渗滤液中主要的苯胺类污染物； （6）其它微量有机物：酯类、醚类、酮类、甲基磷酸盐、苯磺酸盐、农药、二噁英等有机物，含量在每升纳克与微克数量级之间3）无机离子和氨氮 渗滤液中无机离子主要有：Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe2+、Mn2+、Cl-、SO42- 、HCO3-和NH4+，它们的浓度一般较高，构成了渗滤液中TDS的主要成分。,（3）邻苯二甲酸盐：邻苯二甲酸盐二乙酯、邻苯二甲酸盐甲乙酯,4）重金属离子 渗滤液中重金属离子主要有镉、铅、砷、铬、锡、钼、汞、铜、钴、锌等。形态为有机络合物态、无机络合物态和游离态，前两者是渗滤液中重金属离子存在的主要形态。渗滤液中大多数重金属元素由于在垃圾堆体内的吸附、沉淀等衰减过程而浓度相当低，不需要专门处理即可达标，重金属离子不是主要关注点。2 渗滤液的物理组成 渗滤液的物理组成是指从物质大小或分子量分布上来划分渗滤液的组分。渗滤液物理组成可简单分成三部分：0.0010.013m或约相当于截留分子量（MWCO）1000以下的组分属溶解态，0.013m0.45m的组分属胶体态，0.4510m的组分属颗粒态。,4）重金属离子,垃圾渗滤液性质,(1) 色度：颜色呈淡茶色或暗褐色，色度在20004000之间，有较浓的腐化臭味。(2) pH值：填埋场渗滤液pH值为67，呈弱酸性。(3) BOD5：随着时间和微生物活动的增加，渗滤液中的BOD5逐渐增加。一般填埋6个月至2.5年，达到最高峰值，此时BOD5多以溶解性为主，随后此指标开始下降，到615年填埋场稳定化为止。(4) COD：渗滤液的生物降解性可用BOD5/COD之比来反映，当BOD5/COD0.4时，渗滤液较易生物降解；当BOD5/COD0.1时，渗滤液难于生物降解；对于成熟的填埋场，渗滤液的此项比值通常为0.050.2。,垃圾渗滤液性质(1) 色度：颜色呈淡茶色或暗褐色，色度在20,(5) TOC：浓度一般为2652800mgL-1。BOD5/TOC可反映渗滤液中有机碳氧化状态。填埋初期，BOD5/TOC值高；随着时间的推移，填埋场趋于稳定化，渗滤液中的有机碳以氧化态存在，则BOD5/TOC值降低。(6) 溶解性总固体：渗滤液中溶解固体总量随填埋时间推移而变化。填埋初期，溶解性盐的浓度可达10000mgL-1，同时具有相当高的钠、钙、氯化物、硫酸盐和铁。填埋624个月达到峰值，此后随时间的增长无机物浓度降低。(7) SS（Suspended Substance ）一般多在300mgL-1以下。(8) 氮化物：氨氮浓度较高，一般为0.4gL-1左右，有时高达1gL-1，有机氮占总氮的1/10。(9) 重金属：生活垃圾单独填埋时，重金属含量很低，不会超过环保标准；但与工业废物或污泥混埋时，重金属含量会增加，并可能超标。,(5) TOC：浓度一般为2652800mgL-1。BO,以老港填埋场为例说明渗滤液性质随时间的变化,以老港填埋场为例说明渗滤液性质随时间的变化,城市垃圾填埋场渗滤液与气体的处理,城市垃圾填埋场渗滤液与气体的处理,城市垃圾填埋场渗滤液与气体的处理,城市垃圾填埋场渗滤液与气体的处理,四 渗滤液的排放标准,中华人民共和国国家标准生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889-1997)对生活垃圾渗滤液的排放作出了一定的限制：1.生活垃圾渗滤液不得排入GB3838-88中规定的I、II类水域和III类水域的饮用水源保护区及GB3097-82一类海域；2.对排入GB3839-88三类水域或GB3097-82二类海域的生活垃圾渗滤液，其排放限值执行表二中的二级指标值。3.对排入GB3838-88N，V类水域或GB3097-82三类海域的生活垃圾渗滤液，其排放限值执行表二中的二级指标值。4.排入设置城市二级污水处理厂的生活垃圾渗滤液，其排放限值执行表二中的三级指标值。,四 渗滤液的排放标准中华人民共和国国家标准生活垃圾填埋,表二 生活垃圾渗滤液排放限值,表二 生活垃圾渗滤液排放限值,四 渗滤液的处理,垃圾渗滤液处理中遇到的问题： 人们对垃圾渗滤液的认识不够，渗滤液处理没有引起足够重视； 渗滤液中污染物浓度极高； 渗滤液受多种因素影响，性质随环境条件和时间变化极大。 垃圾渗滤液具有水质水量非周期性变化、NH3-N和有机污染物含量高、部分CODcr难以生物降解的特点，如将渗滤液和城市污水直接合并处理，可能会出现活性污泥膨胀、铁的沉淀及重金属毒性等一系列问题，将严重影响污水厂的稳定运行。因此，目前一般都将渗滤液进行现场独立处理。,四 渗滤液的处理垃圾渗滤液处理中遇到的问题：,垃圾渗滤液处理的具体方法及其优缺点,1.物理化学处理方法 a.混凝沉淀法 在废水中投加混凝剂（PAC、PFC、PFS、PAS、PFP、PS等）、絮凝剂（PAM、ST絮凝剂“聚二甲基二烯丙基氯化铵”、高分子壳聚糖），通过沉淀降低废水中的高浓度的COD、BOD、氨氮、重金属离子、色度等。对色度的处理率达到了70以上，对COD的去除率达到了40%以上。 b.化学氧化法 利用氧化还原反应改变水中的有毒、有害物质的化学性状,使其达到无害化的一种处理方法。可用于脱色、去除重金属、酚、氰和有机化合物的降解及消毒、除藻等。氯气、臭氧、双氧水高锰酸钾等通常被用作氧化剂。可以大大提高渗滤液的可生化性。,垃圾渗滤液处理的具体方法及其优缺点1.物理化学处理方法,c.吸附法 吸附处理中常用的吸附剂是活性炭、硅藻土等。活性炭对水中苯类化学物、酚类化学物等许多有机物有较强的吸附作用,对分子直径在10-8-10-5cm或分子量在40以下的低分子溶解性有机物的吸附性好, 对一些重金属氧化物有较强的吸附能力，但对极性强的低分子化合物及腐质酸类高分子有机物的吸附能力差。活性炭吸附装置简单,对水质、水量变化适应性强。 d.膜分离法 分为反渗透法、超滤、微孔过滤等.反渗透技术能高效截留污水中溶解态的无机污染物和有机污染物，国外污水处理工艺中广泛采用了该技术。膜处理过程不发生相变，和其他方法相比能耗较低、装置简单，操作容易，易控制，便于维修管理，分离效率高，可靠性高。,c.吸附法,城市垃圾填埋场渗滤液与气体的处理,物化处理一般不受水质水量的影响，出水水质比较稳定，尤其对(BOD5)/(CODcr)比值较低（0.07-0.20）、难以生物处理的渗滤液，有较好的处理效果。但其处理成本昂贵、能耗大，不便推广使用。,物化处理一般不受水质水量的影响，出水水质比较稳定，尤其对(,2.生物处理法 A.好氧生物处理工艺 a.SBR法 将均匀水质、曝气氧化、沉淀排水等功能集于一体的周期循环活性污泥法。与其他连续活性污泥法相比， 它不仅工艺系统简单， 而且具有优越的工艺特征， 适合处理垃圾渗滤液的需要。SBR法对渗滤液中COD、BOD和氨氮的处理效果显著。 b.氧化塘法 氧化塘体积大、有机负荷低、降解速度慢， 但工程简单， 在土地价格不高的地方比较合适。绍兴市环保科研所王伟兴采用三级氧化塘混凝的处理工艺处理模拟垃圾渗滤液，当渗滤液进水CODcr：5942 6743mg/L，出水CODcr在120mg/L左右，其COD去除率为97%。,2.生物处理法,c.生物膜法 与活性污泥法相比，生物膜法具有抗水质、水量冲击负荷的优点，处理稳定性好，而且生物膜上能繁殖世代期较长的硝化菌，具有较好的脱氮效果。陈胜等对进水CODcr在4000以上的垃圾渗滤液用生物膜法进行处理，当水力停留时间在2小时时，处理率为89.24，达到了较好的处理效果。 B.厌氧生物处理工艺 a.厌氧生物滤池 厌氧生物滤池（）具有良好的运行稳定性，能适应废水浓度和水力负荷的变化而不致引起长时间的性能破坏，可在低值和含毒条件下稳定运行，而且启动迅速，COD去除率高且稳定性好。但是布水不均匀、填料昂贵且易堵。 b.上流式厌氧污泥床(UASB) 该技术首次把颗粒污泥的概念引入反应器中，是一种悬浮生长型反应器， 具有很高的处理能力和处理效率，尤其适用于各种高浓度有机废水的处理。同其他厌氧反应器相比,UASB生物量多，容积负荷高，用于垃圾渗滤液处理时效果明显.,c.生物膜法,c.厌氧序批式反应器(ASBR) ASBR具有工艺简单、运行方式灵活、生化反应推动力大并耐冲击负荷等优点，该反应器在时间上是推流式反应器，在空间上是完全混合式反应器.徐峥勇等对长沙市某生活垃圾填埋场的渗滤液进行处理，进水水质是CODcr：2000mg/L，BOD：1000mg/L，NH3-N：450mg/L，在反应器内保持32.0的环境温度,并将曝气阶段溶解氧浓度控制在112114mg/L时，NH3-N的去除率达到95，COD、BOD去除率也较高。 C.厌氧好氧组合法 由于垃圾渗滤液的复杂性和有别于城市污水的独特性，若单一使用厌氧或好氧生物法处理很难达到排放要求，因此，经常要二者合并应用。如A/B 复合系统、厌氧好氧生物流化床耦合工艺、UASBF-SBR工艺等。厌氧/好氧组合工艺处理渗滤液往往能收到比单一工艺更好的效果。,c.厌氧序批式反应器(ASBR),2001年全国288个垃圾填埋场所排放的经过处理后的渗滤液，CODcr的超标率高达55.1%。主要原因是，这些处理设施一般都是套用稍加改造后的城市污水处理工艺路线，并不适合复杂多变的渗滤液水质特点：（1）渗滤液进入污水处理场之前已经历了较长时期的厌氧发酵过程；（2）渗滤液本身存在氨氮和BOD5比例不协调的特点，若采用好氧活性污泥处理工艺，在这种营养比例不协调的情况下，污泥不易培养，即使培养好的污泥也难以维持；（3）渗滤液氨氮含量高，对活性污泥具有毒害作用；（4）受气候条件的限制，生物法在北方冬季基本没有效果。,2001年全国288个垃圾填埋场所排放的经过处理后的渗滤液，,3.土地处理法 a.土壤植物处理系统 根据渗滤液水质特征,将一定控制措施下的渗滤液浇灌土壤，利用植物生长的正效应，土壤生物对渗滤液COD和氨氮的去除作用，以及植物土壤系统的蒸散作用,将渗滤液作为植物灌溉水源,实现渗滤液的净化，减量处理。如借助填埋场最终覆盖层的植物土壤系统进行渗滤液灌溉处理,还可实现其场内处置的目标。土壤植物处理系统负荷不够高，目前缺乏设计经验参数和规范，且受气候条件限制，一般只应用于干旱地区。 b.回灌法 回灌法在近年来得到较快的发展,它既能净化渗滤液水质又可以减少排放水量，具有投资小，操作方便，运行费用低，处理效果好等优点。但是在回灌处理过程中对氨氮（NH3-N）去除能力较低。,3.土地处理法,渗滤液调节池与城市污水合并处理;渗滤液调节池预处理与城市污水合并处理;渗滤液调节池生物、物化现场独立处理;渗滤液调节池预处理土地处理。,渗滤液调节池与城市污水合并处理;,几种渗滤液处理工艺的比较,几种渗滤液处理工艺的比较,安定卫生填埋场渗滤液处理工程工艺流程,安定卫生填埋场渗滤液处理工程工艺流程,第二部分 垃圾填埋气及其处理,第二部分,城市垃圾中含有大量的有机类垃圾，有机物由于受微生物的降解作用而产生气体，气体的主要成分是甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氨、硫化氢等。如果对释放出的气体不加以收集处理就会发出臭味并可能发生爆炸引起火灾，另一方面甲烷又是一种资源，如果适当地加以收集利用，会产生一定的经济效益，所以无论作为能源还是有害物质都要将填埋场产生的气体收集处理。,城市垃圾中含有大量的有机类垃圾，有机物由于受微生物的,一 填埋气（LFG）的产生,通常把填埋气的产生分成五个过程：,填埋场产气阶段：好氧阶段，：转化阶段，：酸性阶段，：产气阶段，：稳定阶段,一 填埋气（LFG）的产生 通常把填埋气的产生分成五个过程：,二 LFG的组成, 填埋气分为主要气体和微量气体两部分，表中所列为一般填埋场填埋气的组成。,二 LFG的组成 填埋气分为主要气体和微量气体两部分，表中,垃圾组分 温度 湿度 酸度 厌氧环境 其他（水文、地质、气候、季节等）,三 影响填埋气产生的因素,垃圾组分三 影响填埋气产生的因素,1.打井取样法 选择合适的、具有代表性的位置钻井，钻井的数量取决于所选垃圾的量和质，对每个井取样，分析气体成分和流量大小。2.经验粗估法 根据不同运行的填埋场的经验，若估计每吨垃圾年产气量为6m3，则填埋场的产气量=垃圾填埋量*6m3。3.School Canyon模型推算法 School Canyon模型推算法基于这样的假设：在厌氧条件下，垃圾进入填埋场后产气速率很快达到高峰，随后再以指数规律逐渐下降，数学表达式为：,四 LFG产量估算,1.打井取样法四 LFG产量估算,式中： Lt填埋气体产生量，m3/(t.a); k 产气速率常数，1/a; t 时间，a; L0垃圾厌氧最大产气量，m3/t.,某年LFG产生量是各年以填垃圾产气量的叠加，用下式表示： 式中： Q填埋气体产生速率，m3/a; Ri填埋场封场前（从开始运行）第i年的垃圾填埋量，t; ti垃圾填埋场开始运行至第i年的时间，a; ki第i年所填垃圾的产气速率常数，1/a； n垃圾填埋场的运营年限，a; L0i第i年填埋垃圾的潜在产气量，m3.,某年LFG产生量是各年以填垃圾产气量的叠加，用下式表示：,1.LFG的收集方式 a.垂直收集方式 垂直收集方式是目前填埋场较为普遍的LFG收集方式，既可以用于运行中的填埋场，也可用于已封顶的填埋场或部分已完工的作业区。抽吸井直径一般在60-90cm。常见的井深是垃圾堆层的50%-90%，井深的下限是到垃圾填埋层底部的渗滤水液面。,五 LFG的收集利用,1.LFG的收集方式 五 LFG的收集利用,城市垃圾填埋场渗滤液与气体的处理,b.水平收集方式 水平收集方式通常用于处在运行阶段的填埋场。其收集装置一般由不同直径的花管或管道相互连接而成。一般先在填埋场下层铺设好LFG收集管道系统，沟宽为0.6-0.9m，深为1.2m，沟壁设无纺布。,b.水平收集方式,城市垃圾填埋场渗滤液与气体的处理,1.用于锅炉染料 将LFG作为锅炉燃料，用于采暖和热水供应，这是一种比较简单的利用方式。2.用于燃气内燃机发电 将LFG作为燃气内燃机的燃料，带动内燃机和发电机发电。这种利用方式投资少设备简单，不需要特殊处理。3.用于燃气轮机发电 将LFG燃烧产生的热烟气直接推动涡轮机，涡轮机带动发电机发电。这种方式发电效率低，投资大，需对LFG做深度冷却脱水处理。,六 LFG的利用方式,1.用于锅炉染料 六 LFG的利用方式,4.用于蒸汽轮机发电 将LFG作为锅炉燃料，产生蒸汽，蒸汽再带动蒸汽轮机发电。5.用于民用或工业燃气 将LFG净化处理后，用管道输送到居民用户或工厂，作为生活或生产燃料。6.用做压缩天然气 将LFG净化处理后，压缩、灌装储存，用作机动车燃料。,4.用于蒸汽轮机发电,LFG利用方式比较,LFG利用方式比较,完 毕,完 毕,