【正文】 。 ? Homework ? 何謂滲濾液？ ? 簡述垃圾填埋場滲濾液的來源及特性。 ? 簡述生活垃圾填埋場的地下水保護措施。 ? 來源有：降水、地表徑流水、地下涌出水、垃圾含水。 城市生活垃圾三種主要處理處置技術特點比較 城市生活垃圾三種主要處理處置技術特點比較 ? 本章回顧 ? 何謂滲濾液？ ? 滲濾液 是指廢物在填埋或堆放過程中因其有機物分解產生的水或廢物中的游離水、降水、徑流及地下水入滲而淋濾廢物而形成的成分復雜的高濃度污染廢水。 ? 目前在研究厭氧 — 準好氧聯(lián)合型。序批式生物反應器填埋場充分利用老反應器（已基本穩(wěn)定的厭氧生物反應器填埋場）的甲烷菌接種能力和消耗新反應器初期產生的高強度有機酸的能力，聯(lián)合型生物反應器填埋場的機理與序批式生物反應器填埋場的機理基本一致，只不過是用場外滲濾液厭氧生物處理單元代替了老反應器的接種和凈化功能而已。該填埋場能克服厭氧型生物反應器填埋場滲濾液氨氮濃度長期較高的問題，但需要專門的硝化池來完成滲濾液的硝化反應，需要額外的處理設施和運行費用。與厭氧型生物反應器填埋場一樣，滲濾液中的氨氮濃度較難衰減。好氧 — 厭氧復合型生物反應器填埋場對新填埋垃圾進行好氧處理后，減輕其中食品垃圾等易降解物厭氧分解產生的有機酸對新垃圾層快速產甲烷的抑制。 ? 好氧 — 厭氧復合型生物反應器填埋場是填埋垃圾的不同部分分別進行好氧和厭氧降解的一種復合型生物反應器填埋場技術。 ? 準好氧型生物反應器填埋場利用自然進風方式維持滲濾液收集管和排氣管周圍一定區(qū)域垃圾層的好氧狀態(tài)，使部分垃圾實現(xiàn)好氧降解。除具有并強化了同厭氧型生物反應器填埋場相同的滲濾液污染強度低、處理簡單且費用低、填埋垃圾穩(wěn)定速率快、填埋場封場后維護監(jiān)管時間短、能提前復用填埋場地等優(yōu)勢外，好氧型生物反應器填埋場還能大量減少甲烷氣體排放量，進而減輕對全球溫室效應的影響。但是，厭氧型生物反應器填埋場運行期間滲濾液氨氮濃度持續(xù)偏高，后期滲濾液有機污染物濃度衰減速度較慢。 ? 厭氧型生物反應器填埋場在傳統(tǒng)填埋場基礎上，通過滲濾液回灌、 pH調節(jié)和微生物接種等操作運行方式來加速填埋垃圾降解和穩(wěn)定，在運行過程中，須限制氧氣的進入。為解決回灌填埋場滲濾液中氨氮濃度較高的問題， Onay 和 Pohland (1998) 提出了將填埋場分成缺氧帶、厭氧帶和好氧帶運行的新思路，實驗研究結果表明氨氮去除率為 95%，同時滲濾液中的硫化物也得到有效去除。 ? ⑻ 充氧操作 ? 生物反應器填埋場原則上可分為好氧型、準好氧型和厭氧型。若滲濾液反映出填埋場內營養(yǎng)（ C:N:P）失衡，可考慮補充營養(yǎng)物質以滿足填埋場內微生物的需要。還可在覆蓋層或垃圾體中加入石灰消化污泥等堿性物質增強填埋場的 pH緩沖能力。 ? pH調節(jié) ? Pacey (1995) 認為 pH調節(jié)是生物反應器填埋場最有效的管理手段之一。對產酸階段的場區(qū)少回灌，甲烷化的場區(qū)回灌量可增至最優(yōu)回灌水平。垃圾壓實要兼顧多填埋和滿足滲濾液傳輸要求，避免不均勻的壓實形成滲濾液優(yōu)先通道。 ? ⑶ 垃圾破碎、混合及壓實控制 ? 垃圾破碎后填埋可增加垃圾、滲濾液、微生物相互接觸面積，從而加速垃圾分解。由于衛(wèi)生問題，一般宜采用地下回灌方式，填埋期間可利用氣體收集井回灌也可分層設穿孔管道，填埋結束后用穿孔管道或地下噴流型布水器設回灌布水區(qū)。 Watson還建議用泡沫塑料或土工織物取代傳統(tǒng)的土壤覆蓋，填埋下一層垃圾時揭開覆蓋材料下次再用。 ? ⑹ 減小滲濾液處理系統(tǒng)的設計風險 ? 由于生物反應器填埋場初期滲濾液不需排放，故完全可以根據(jù)前期滲濾液特點針對性地設計滲濾液處理系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)填埋場滲濾液處理系統(tǒng)“事前”盲目設計造成的實用性和處理效率的誤差。填埋場提前穩(wěn)定可縮短封場后維護監(jiān)管時間，減小控制系統(tǒng)后期可能失效的長期潛在風險，還可提前復用填埋場地。 ? ⑶ 提高氣體產量和產氣速率 ? 由于優(yōu)化了微生物生長環(huán)境，生物反應器填埋場快速進入甲烷化階段，使產氣時間提前，產氣期更集中，單位垃圾產氣量更大，因而更具回收利用價值。眾多滲濾液回灌研究表明外排滲濾液典型濃度值為 COD 70~500 mg/l, BOD 30~350 mg/l，因而在排放時可根據(jù)情況不需處理或只進行簡單處理。 ? ⑶ 對有毒有機物的去除機理 ? 生物反應器填埋場通過滲濾液回灌延長了滲濾液在場內的水力停留時間，使微生物與有毒有機物、必須營養(yǎng)物能保持連續(xù)的接觸，強化了專性微生物的同化作用及其對有毒有機物的生物轉化、去除過程。隨著此時填埋場迅速向中性或弱堿性轉化，也有利于金屬離子形成碳酸鹽沉淀和氫氧化物沉淀，而垃圾在降解過程中生成的大分子類腐殖質也易與重金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物。早期填埋場處于產酸階段，滲濾液 pH一般較低，許多金屬離子都能遷移，此時滲濾液更具危害性。此時，垃圾中易降解和中等易降解的有機組分以及回灌的滲濾液中的有機組分在微生物作用下迅速發(fā)生水解、酸發(fā)酵和甲烷發(fā)酵等反應，從而在比傳統(tǒng)填埋場短得多的時間內場內垃圾和回灌滲濾液中的有機污染物得到有效去除而不僅僅是轉嫁了污染途徑。我國從 95年起進行了為數(shù)不多的滲濾液回灌實驗室研究。這些控制手段包括液體（水、滲濾液）注入、備選覆蓋層設計、營養(yǎng)添加、 pH調節(jié)、溫度調節(jié)和供氧等。那些防水措施存在缺陷的填埋場，雖然有水進入場內使填埋垃圾發(fā)生降解，但水量分布不均使填埋場達到穩(wěn)定仍需數(shù)十年才能完成，還伴隨著長期的滲濾液處理和填埋場監(jiān)管問題。因此嚴格按上述要求施工的填埋場封場后就成了一個垃圾的“干墓穴”，由于濕度減小，微生物活動減弱甚至停止，封場后很長一段時間（數(shù)十年）內垃圾保持不變或變化很小。 ? 填埋場穩(wěn)定的評價：目前尚無標準，一般應同時考慮滲濾液污染強度、氣體產生速率、表面沉降三類指標 ? 滲濾液可以參考滲濾液排放標準， Rohrs等考慮氣體累積產量超過最大理論產量的 95%，Malesani等將產氣速率低于最大產氣速率的 5%，Malesani等將當年發(fā)生的沉降量低于垃圾填埋結束后發(fā)生的總沉降量的 5%作為衡量填埋場沉降穩(wěn)定的標準。 ? 第五節(jié) 終場覆蓋與封場 ? 最終覆蓋系統(tǒng)的功能：減少雨水和其他外來水滲入垃圾堆體，減少滲濾液產量；控制填埋場氣體和惡臭從填埋場無組織排放和散發(fā)；抑制病原菌及蚊蠅的繁殖和擴散；防止地表徑流被污染；防止水土流失；改善景觀。 ? 用途：鍋爐、民用或工業(yè)燃氣、汽車、發(fā)電、用作化工原料。 ? 6 凈化和利用 ? 凈化過程：脫水、去除硫化氫、去除二氧化碳、去除 N2和 O2。 ? 主動收集：是利用抽真空的辦法來收集氣體，一般用于大型填埋場中，系統(tǒng)包括抽氣井輸送管道、抽風機、冷凝液收集裝置、氣體凈化設備及填埋氣利用系統(tǒng)等。 ? 化學計量式： ? CaHbOcNd＋ [(4ab2c3d)/4]H2O→ [(4a b2c3d)/8]CH4+ [(4ab+2c3d)/8]CO2+dNH3 ? 化學需氧量法： ? 1gCOD＝ (0℃ ,1atm) ? ? 經驗法： （受環(huán)境條件影響） ? 實測法 ? 可生物降解特性法： ? 式中， Ci為單位質量垃圾中某有機成分的產甲烷量； ? K為經驗常數(shù)， ； ? Pi為某組分占單位垃圾濕重的百分比； ? Mi為某有機組分的含水率； ? Vi為某有機組分的 VS含量； ? Ei為某有機組分的 VS中可生物降解物質的含量； ? C為單位質量垃圾的甲烷最高產量， 100－ 170m3/kg垃圾。此時，滲濾液污染物濃度很低且基本穩(wěn)定、沉降已基本停止、甲烷氣體基本不再產生而標志該填埋場已基本穩(wěn)定，大氣重新進入填埋場內導致少量好氧反應發(fā)生，滲濾液中常常含有一定量的難降解的腐殖質和富里酸。此時，甲烷氣體產生速率逐步下降，但甲烷氣體含量、滲濾液 pH、堿度等基本保持不變， COD、 VFA則緩慢下降。此時不僅產甲烷速率迅速增加到一個最大值，填埋場氣體中甲烷含量也逐步上升到 50～ 60%的水平， COD、 VFA開始快速下降， pH和堿度繼續(xù)上升。在該階段， pH開始回升，逐漸向產甲烷反應過渡。 ? SO42 + 4H2 + H+ → HS + 4H2O ? CH3COO + SO42 + H+ → 2HCO 3 + H2S ? NO3 + 4H2 + 2H+ → NH 4+ + 3H2O ? CH3COO + NO3 + H+ + H2O → 2HCO 3 + NH4+ ? 2NO3 + 5H2 + 2H+ → N 2 + 6H2O ? 在缺氧階段，受回灌滲濾液流動的影響，厭氧型生物反應器填埋場填埋垃圾中的可溶物繼續(xù)溶解，同時淀粉、纖維素等固相垃圾的水解酸化反應不斷發(fā)生，因而滲濾液的揮發(fā)性脂肪酸VFA、 COD等有機污染物濃度不斷升高， pH不斷下降，堿度開始上升，隨著 NO3 和 SO42 的耗盡，厭氧型生物反應器填埋場就正式過渡到厭氧階段。在好氧階段產生的滲濾液中，污染物主要來源于垃圾中顆粒物的洗出、可溶物的溶解和少量固相垃圾好氧分解產生的有機物。 O 2200H 2100806040N 2CO 2O 2N 2CH 4 產量CH 4t 圖 25 厭氧型生物反應器填埋場的穩(wěn)定進程 Ⅳ Ⅲ 3 Ⅲ 2 Ⅲ 1 Ⅲ Ⅱ Ⅰ ? 受填埋垃圾中含氧量所限，好氧階段（ Ⅰ ）歷時較短。 Blarz等（ 1989）以滲濾液回灌實驗結果為依據(jù)將填埋垃圾的穩(wěn)定過程分為好氧、厭氧酸化、加速產甲烷和減速產甲烷四階段。 Pohland和 Harper（ 1986）將填埋垃圾的穩(wěn)定進程分為包括初始調整階段、過渡階段、酸化階段、甲烷發(fā)酵階段和成熟階段的五個步驟。 1980年， Rees在綜合考慮氣體組成、羧基酸濃度和纖維素含量變化基礎上，將填埋場穩(wěn)定進程分為好氧、厭氧不產甲烷、厭氧不穩(wěn)定產甲烷、厭氧穩(wěn)定產甲烷和成熟好氧五階段。另外填埋氣還含有一氯甲烷、氯仿、硫化氫、氨等有毒有害氣體。 ? 七 氣體的導排與綜合利用 ? 垃圾填埋產生的氣體主要由： CH CO N O硫化物、 NH H CO及其他微量化合物組成，稱為填埋氣。據(jù)稱達到我國一級排放標準每噸處理費用高達 100元，達到 3級排放標準后與城市污水一并處理其實并不科學（停留時間短，難降解污染物難以在較短時間內去除，其實只是稀釋作用）。 ? 合并處理：與城市生活污水混合處理。池底、池壁需要防滲處理。 ? 調節(jié)池： 是滲濾液收集系統(tǒng)的最后一個環(huán)節(jié)，可以作為滲濾液初步處理的設施，還可以起到水質和水量調節(jié)的作用，從而保證滲濾液后續(xù)處理設施的穩(wěn)定運行和減少暴雨期間滲濾液外泄污染環(huán)境的風險。集液池多設在廢物壩前最低洼處，容積一般為5m 5m 。 ? 導流管：管材一般采用高密度聚乙烯（ HDPE），其上應預先制孔，一般孔徑1520mm。 ? 導流層：厚度大于 30cm，由粗砂、卵石等組成，滲透系數(shù)應大于 1 103cm/s，坡度大于 2%，導流層與廢物之間需要鋪設土工織物等人工過濾層，以免細粒物質堵塞導流層。 ? 匯流系統(tǒng)：位于防滲襯層上是由礫石、卵石或碎渣、碎石構成的導流層，設有導流溝和收集管。 ? B滲濾液收集系統(tǒng)的主要功能 ? 滲濾液收集系統(tǒng)的主要功能是將填埋場內產生的滲濾液迅速匯聚收集，并通過輸水管、集水池等送到指定地點，如滲濾液處理站或城市污水處理廠進行處理，避