垃圾渗滤液的收集与处理

垃圾渗滤液的产生与收集处理
5.1垃圾渗滤液概况
垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵和降水渗流作用而产生的一种高浓度有机废水。

渗滤液包括垃圾自身所含的水分、垃圾分解所产生的水及浸入的地下水。

渗滤液量的大小主要受控于垃圾本身的含水率、，因而导致同一填埋场渗滤液随时降水与径流强度及填埋垃圾分解的阶段过程空变化，其组成、浓度等特征均有较大不同。

城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。

主要来源有：
（1）降水的渗入，降水包括降雨和降雪，它是渗滤液产生的主要来源。

（2）外部地表水的渗入，这包括地表径流和地表灌溉。

（3）地下水的渗入，这与渗滤液数量和性质与地下水同垃圾接触量、时间及流动方向等有关；当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，并没有设置防渗系统时，地下水就有可能渗入填埋场内。

（4）垃圾本身含有的水分，这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量。

（5）覆盖材料中的水分，与覆盖材料的类型、来源以及季节有关。

（6）垃圾在降解过程中产生的水分，与垃圾组成、pH值、温度和菌种等有关，垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分。

垃圾在填埋场产生的渗滤液与时间的关系可分为以下几个阶段：
（1）调整期：在填埋初期，垃圾体中水分逐渐积累且有氧气存在，厌氧发酵作用及微生物作用缓慢，此阶段渗滤液量较少。

（2） 过渡期：本阶段滤液中的微生物由好氧性逐渐转变为兼性或厌氧性，开始形成渗滤液，可测到挥发性有机酸的存在。

（3） 酸形成期：滤液中挥发性有机酸占大多数，pH 值下降，cr OD C 浓度极高，5BOD /cr OD C
为0.4~0.6，可生化性好，颜色很深，属于初期的渗滤液。

（4） 甲烷形成期：此阶段有机物经甲烷菌转化为CH4和CO2，pH 值上升，cr OD C 浓度急剧
降低，5BOD /cr OD C 为0.1-0.01，可生化性较差，属于后期渗滤液。

（5）成熟期：此时渗滤液中的可利用成分大减少，细菌的生物稳定作用趋于停止，并停止产
生气体，系统由无氧转为有氧态，自然环境得到恢复。

5.2垃圾渗滤液的主要水质特性
1、垃圾渗滤液中有机物种类多
垃圾渗滤液中有机物又可分为 3 类，即低分子量的脂肪酸类、中等分子量的富里酸类物质和腐殖质类高分子量碳水化合物。

渗滤液中除含有常规的污染物质外，还含有包括某些致癌、促癌和辅促致癌物质。

尤其是当生活垃圾与部分工业垃圾混合时，成份更为复杂。

郑曼英等对广州大田山垃圾填埋场进行了取样分析结果表明，从垃圾渗滤液中检出的主要有机污染物77 种。

其中被列入我国环境优先污染物“黑名单”的 5 种。

2、cr OD C 和5BOD 浓度高
垃圾渗滤液的污染物浓度高，变化范围大，这是其它污水无法比拟的，从而给垃圾渗滤液的处理和工艺选择带来了很大的难度。

垃圾渗滤液中cr OD C 最高可达80000mg / L ，BOD5最高可达35000mg/L 。

一般而言，cr OD C ，BOD5，BOD5/CODcr 将随填埋场的年龄增长而降低，碱度含量则逐渐升高。

3、金属含量高
垃圾渗滤液含有铜、锌、铁、铅等10多种金属离子，由于国内城市垃圾不像国外那样经过严格筛选，所以国内垃圾渗滤液中金属离子浓度大大高于世界发达国家。

渗滤液中铁的浓度可高达2050mg / L ，铅的浓度可达12.3mg / L ，锌的浓度可达130mg / L ，钙的浓度甚至高达4300mg / L 。

浙江大学沈东升等的研究表明，当废电器拆解垃圾与生活垃圾一起填埋时，其渗滤液中的 Cu 、Zn 、Pb 、Ni 和 Hg 等重金属离子的浓度可分别达到 3、11.5、1.7、1.6mg/L 和 65μg/L。

4、微生物营养元素比例失调，氨氮含量高
在不同年龄的垃圾渗滤液中，碳、氮两种元素的比例(C/N 比)有较大的差异，常常出现比例失调的情况。

随着堆放年限的增加，垃圾渗滤液中氨氮浓度会逐渐升高。

一般来说，对于生物处理，垃圾渗滤液中的磷元素总是缺乏的，例如在北美的几个垃圾填埋场的BOD5/TP 都大于300，此值与微生物生长所需要的碳磷比（100：1）相去甚远。

同时，5BOD /cr OD C 比值变化大，给生化处理带来一定的难度。

5、水质变化复杂
垃圾渗滤液的成分和产量随季节、时间等变化情况较复杂。

其变化特性为：①产生量呈季节性变化，雨季明显大于旱季。

②污染物组成及其浓度呈季节性变化。

平原地区填埋场干冷季节渗滤液中的污染物组成和浓度较低。

③污染物组成及其浓度随填埋年限的延长而变化。

填埋层各部分物化和生物学特征及其活动方式都不同，“年轻”填埋场的渗滤液pH 值较低，5BOD 、cr OD C 、VFA 、金属离子浓度和BOD5/CODCr 较高，“中年老”填埋场的渗滤液pH 值中性偏碱，5BOD 、cr OD C 、VFA 浓度和BOD5/CODCr 较低，金属离子浓度下降，但氨氮浓度较高，见下表。

垃圾渗滤液水质特征随填埋场“年龄”的变化
5.3渗滤液收集系统
5.3.1渗滤液收集系统的作用
渗滤液收集系统应保证在填埋场使用年限内正常运行，收集并将填埋场内渗滤液排至场外指定地点，避免渗滤液在填埋场底部蓄积。

渗滤液的蓄积会引起下列问题：
1、场内水位升高导致垃圾体中污染物更强烈的浸出，从而使渗滤液中污染物浓度增大；
2、底部衬层上的静水压增加，导致渗滤液更多的地渗漏到地下水——土壤系统中；
3、填埋场的稳定性受到影响；
4、渗滤液有可能扩散到填埋场外。

5.3.2渗滤液收集系统的构造
渗滤液收集系统通常由导流层、收集沟、多孔收集管、集水池、提升多孔管、潜水泵和调节池等组成。

因本设计渗滤液收集管直接穿过垃圾主坝接入调节池，则集水池、提升多孔管和潜水泵可以省略。

导流层的目的就是将全场的渗滤液顺利地导入收集沟内的渗滤液收集管内（包括主管和支管）。

在导流层工程建设之前，需要对填埋库区范围内进行场地的清理。

在导流层铺设的范围内将植被清除，并按照设计好的纵横坡度进行平整，根据《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》的要求，渗滤液在垂直方向上进入导流层的最小底面坡降应不小于2%，以利于渗滤液的排放和防止在水平衬垫层上的继续。

收集沟设置于导流层的最低标高处，并贯穿整个场底，断面通常采用等腰梯形或菱形，铺设于场底中轴线上的为主沟，在主沟上依间距30~50m设置支沟，支沟与主沟的夹角宜采用15的倍数（通常为60）。

收集沟中填充卵石或碎石，粒径按照上大下小形成反滤，一般上部卵石粒径采用40~60mm，下部采用25~40mm。

多孔收集管按照埋设位置分为主管和支管，分别埋设在收集主沟和支沟中。

管道需要进行水力和静力作用测定或计算以确定管径和材质，其公称直径应不小于100mm ，最小坡度应不小于2%。

选择材质时，考虑到垃圾渗滤液有可能对混凝土产生的侵蚀作用，通常采用高密度聚乙烯（HDPE ），预先制孔，孔径通常为15~20mm ，孔径50~100mm ，开孔率2%~5%左右。

为了使垃圾体内的渗滤液水头尽可能低，管道安装时要使开孔的管道部分朝下，但孔口不能靠近起拱线，否则会降低管身的纵向刚度和强度。

渗滤液收集系统中的收集管部分，不仅指场底水平铺设的部分，同时还包括收集管的垂直收集部分。

渗滤液收集系统的最后一个环节是调节池，其主要作用是对渗滤液进行水质和水量的调节，平衡丰水期和枯水期的差异，为渗滤液处理系统提供恒定的水量，同时可对渗滤液水质起到预处理的作用。

依据填埋库区所在地的地质情况，调节池通常采用地下式或半地下式，调节池的池底和内壁通常采用HDPE 膜进行防渗，膜上采用预制混凝土板保护。

为检测渗滤液深度，生活垃圾填埋场内设置渗滤液监测井，确保在填埋场的运行期内防渗衬层上的渗滤液深度不大于30cm 。

5.4渗滤液的计算
5.4.1渗滤液产生量的计算
渗滤液的产生量为：
-3221110)A C A (C I Q ⨯⋅+⋅⋅=
式中Q---表示渗滤液平均日产量，m3/d;
A1---填埋区的面积，m2；
A2---封场区的面积，m2；
C1---填埋区浸出系数,取0.5；
C2---为封场区浸出系数，C2=C1×0.6=0.5×0.6=0.3
I---表示年平均日降水量，6.9mm/d 。

填埋场的服务年限为20年，填埋库区分四块，分别进行填埋。

一区为1-4年，二区为5-9年，三区为10-15年，四区为16-21年。

其填埋区体积见下表。

（1）第一块填埋区:
第一块填埋区的服务年限为4年，则第一块填埋区面积为
24
4-11m 3.25566121.63106.712H V A =⨯== 渗滤液平均日产量： m 2.433103.2556610.56.910A C I Q 3-3-311=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=
渗滤液最大日产量：
d m 9.539103.2556610.58.610A C I Q 3-3-311max =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=
（2）第二块填埋区:
第二块填埋区服务年限为5年，则第二块填埋区面积为
24
9-51m 5.73134121.63
10374.49H V A =⨯== 封场区面积：
2A =第一块填埋区面积=125656.3㎡
渗滤液平均日产量：
()d m 4.857103.2565610.35.7313410.59.610A C A C I Q 3-3-32211=⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯=）（ 渗滤液最大日产量：
()d
m 7.1068103.2565610.35.7323410.56.810A C A C I Q 3-3-32211max =⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯=）（(3）第三块填埋区:
第三块填埋区服务年限为6年，则第三块填埋区面积为
24
15-101m 2.34230221.63
1064.065H V A =⨯== 封场区面积：
2A =第一块填埋区面积+第二块填埋区面积=125656.3+173134.5=298790.8㎡
渗滤液平均日产量：
()d m 6.1426108.2987900.32.2342300.59.610A C A C I Q 3-3-32211=⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯=）（ 渗滤液最大日产量：
()d
m 1.1778108.2987900.32.2342300.56.810A C A C I Q 3-3-32211max =⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯=）（（4）第四块填埋区:
第四块填埋区服务年限为6年，则第四块填埋区面积为
24
21-161m 8.66897221.63
10577.30H V A =⨯== 封场区面积：
2A =第一块填埋区面积+第二块填埋区面积+第三块填埋区面积
=125656.3+173134.5+234230.2=533021.0㎡
渗滤液平均日产量：
()d m 2.202410.05330210.38.2668970.59.610A C A C I Q 3-3-32211=⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯=）（ 渗滤液最大日产量：
()d m 9.2522100.5330210.38.2668970.56.810A C A C I Q 3-3-32211max =⨯⨯+⨯⨯=⨯⨯+⨯⨯=）（
5.4.2 调节池的设计与计算
最小调节池容积的由下式确定：V ≥（Qmax-Q ）×5
其中：V —调节池有效容积；
Qmax —设计最大渗滤液产生量；
Q—渗滤液处理厂规模。

由于原始资料里并未给出城市污水处理场处理渗滤液的规模，因此设Q=1000 m3/d，则：
V=（Qmax-Q）×5=（2522.9—1000）×5=7614.5 m3/d
调节池的水面面积A，调节池的有效水深H取5m，超高0.5m,则
A=V/H=7614.5/5=1522.9㎡
调节池的长度L.取调节池的宽度B为35m,则
L=1522.9/35=43.5m 取45
取整得，池的实际尺寸：长×宽×高＝45m×30m×5.5m。