1.1　滲濾液的產生和水質特性

1.1.1　滲濾液的產生

垃圾滲濾液，又稱滲瀝液，是垃圾在堆放過程中因重力壓實、發酵等物理、生物及化學作用產生的廢液。生活垃圾焚燒發電廠（以下簡稱“垃圾焚燒廠”）產生的滲濾液是生活垃圾焚燒廠主要的二次污染產物之一。垃圾焚燒廠的垃圾在入爐焚燒前，通常將新鮮垃圾在垃圾儲坑內進行3～7d的發酵熟化，以瀝出水分，提高垃圾熱值，有利于焚燒發電和后續系統的正常運行。由于中國生活垃圾分類制度不完善，生活垃圾中混入廚余垃圾、工業垃圾、建筑垃圾等行業垃圾，導致滲濾液產生量大、水質成分復雜、污染物濃度高、環境危害大；同時滲濾液水質水量也與當地氣候、水文等因素有關。因此，垃圾滲濾液的特性研究分析是處理垃圾焚燒廠滲濾液的基礎。

影響垃圾焚燒廠滲濾液產生的因素很多，主要歸納如下：

①生活垃圾中的水分，主要來源于生活垃圾外在水分和內在水分。外在水分即垃圾各組分表面保留的水分，內在水分即垃圾各組分內部毛細孔中的水分。我國大陸地區城市生活垃圾分類包括廚余、紙類、竹木類、橡塑、纖維、玻璃、金屬和渣土磚瓦等。大多數城市的餐廚垃圾未進行單獨處理，常常和生活中的其他垃圾混合，從而導致垃圾含水率較高、分揀困難等一系列問題。垃圾中的水分主要來自生活垃圾中的瓜果蔬菜等廚余物，以及雨水侵蝕和沖洗水等。

②為提高垃圾熱值，新鮮垃圾在垃圾儲坑中會放置3～7d，垃圾中的有機物在微生物作用下經過厭氧反應和好氧反應發生降解，其反應式分別表示為式（1-1）和式（1-2）。

　?。?-1）

　?。?-2）

垃圾降解后生成的無機物以及可溶性污染物大量滲瀝出來從而形成滲濾液。

③垃圾降解產生的CO2溶于垃圾滲濾液中使其偏酸性。在這種酸性環境下，垃圾中不溶于水的碳酸鹽、金屬及其金屬氧化物等無機物發生溶解，繼而使垃圾焚燒廠滲濾液中含有種類繁多且含量超標的重金屬類物質。

1.1.2　水質特征及水質變化因素

由于城市垃圾組分復雜、管理處理方式差異以及滲濾液產生機制的多重影響，導致垃圾滲濾液成分也不盡相同，但總的來說，垃圾焚燒廠滲濾液水質特征主要有以下幾個方面。

（1）水質復雜、含有多種污染物

通過質譜分析顯示，國內部分城市焚燒廠滲濾液中有機物種類達數百余種，采用GC-MS-DS技術，垃圾滲濾液中已經鑒定出99種化合物，其中22種被列為我國和美國EPA環境優先控制污染物的黑名單。此外，滲濾液中還含有Hg、Cd、Cr、As、Fe、Cu、Zn、Pb等重金屬污染物和較高濃度的氨氮及含氮有機物。同時，滲濾液中還有大量的病原微生物與病毒等微生物。總而言之，滲濾液水質成分十分復雜，其受當地居民生活水平及習慣、垃圾分類及收集方式、當地氣候等因素影響很大，其感官表現為黑褐色、黏稠狀、強惡臭。

（2）CODCr、BOD5濃度高

滲濾液中的有機物通常可分為三類：低分子量的脂肪酸類、腐殖酸類高分子的碳水化合物、中等分子量的黃霉酸類物質。垃圾在垃圾焚燒廠垃圾坑中停留時間很短，滲濾液中的揮發性脂肪酸沒有經過充分的水解發酵，含量較多，意味著垃圾焚燒廠滲濾液的BOD5/COD可生化性較高。滲濾液中CODCr、BOD5濃度高，其中CODCr一般為60000mg/L左右，在個別地區最高可達到100000mg/L，BOD5/COD最高達到0.6以上。

（3）氨氮含量高

城市生活垃圾中蛋白質等含氮有機物易被溶出或在微生物作用下水解，氨基酸等小分子物質，進而在氨化細菌的作用下，發生分解，釋放出氨氣，在發生一系列反應后，滲濾液中常常含有較高濃度的氨氮，其濃度可達到1500～2500mg/L，滲濾液中的氮以銨根離子形式存在，約占總氮的75%～90%。

（4）營養元素比例失調

對于生物處理方法，微生物的繁殖需要主要營養元素碳、氮、磷達到一定的比例，而相較于滲濾液中高濃度CODCr和BOD5，磷元素往往缺乏的，氮元素充足。

（5）重金屬含量較高

滲濾液中通常含有多種金屬離子，其濃度與垃圾組分、生物降解等密切相關。由于垃圾本身成分的復雜性及生物降解的復雜性，重金屬元素等也會出現在滲濾液中。但由于重金屬的微溶出率和垃圾本身的吸附作用，垃圾焚燒廠滲濾液中的重金屬濃度整體相對較低，但重金屬種類較多。滲濾液中Fe、Cu、Zn、Pb、Cr、As、Cd等重金屬含量較多，而重金屬含量可能會影響到生化系統中微生物的生長和繁殖，特別是在生化系統中微生物培育調試初期。除此之外，滲濾液中的金屬離子，常常以沉淀和活性污泥吸附的方式進入到污泥系統中，其中污泥包覆的重金屬可能占有較大的比例。對于含有重金屬的污泥，目前垃圾焚燒廠主流處理方法是脫水后送主廠房焚燒，或者干化后送至垃圾填埋場進行填埋。

（6）含鹽量或溶解性固體較高

滲濾液中含有大量的鈉鹽、鉀鹽、鈣鹽、鎂鹽等，并多以氯化物和硫酸鹽的形式存在，其鹽濃度（TDS）通常高達10000mg/L以上，而硬度常常在1000mg/L（以碳酸鈣計）以上。在實際運行過程中，由于垃圾滲濾液高堿度和高硬度的特性，在厭氧罐的進水管路、布水管路，厭氧罐底部等位置比較容易結垢，給長時間正常運行帶來了一定的困難。同時，由于氯離子具有較高的腐蝕性，高濃度的氯離子會影響各處理設備的使用壽命。含鹽過高還會導致調試馴化活性污泥的周期過長，會影響生化系統的正常運行。此外，由于滲濾液高含鹽量和高硬度的特性，常常造成后續處理單元膜系統滲透壓過大，膜的濃縮液側容易結晶，造成產水率過低和膜壽命下降等問題。

滲濾液的水質變化受到多種因素的影響，可以總結為以下幾個方面：

（1）垃圾成分的影響

從垃圾焚燒廠滲濾液的產生明顯看出，CODCr和BOD5主要來自廚余垃圾中的有機質，垃圾中廚余含量的高低直接影響滲濾液中CODCr和BOD5濃度的高低；氨氮來源于垃圾中的有機質及其降解，垃圾有機質成分及含量直接影響氨氮濃度的高低；垃圾滲濾液中重金屬直接來源于垃圾中生活垃圾或部分工業垃圾。因此，垃圾滲濾液水質受垃圾成分的影響很大。

社會經濟發展、城鎮居民生活水平、生活觀念及生活方式、城鎮人口及比例等因素對生活垃圾成分組成具有較大的影響。不同地區的生活垃圾成分差異較大，導致滲濾液成分差異也較大，表1.1為國內主要大城市生活垃圾組成。

根據表1.1可知，居民生活水平越高，廚余含量越高，當垃圾中爐灰含量相近時，垃圾中廚余含量越高，滲濾液中CODCr、BOD5、氨氮濃度越高。

注：“—”表示未測出。

（2）居民燃煤結構的影響

爐灰沙土等無機物對滲濾液中有機物具有吸附和過濾作用，對滲濾液含水量、滲濾液中重金屬和有機物的成分及含量具有明顯影響。我國民用燃料結構經歷了使用燃煤到燃氣燃料的轉變，對垃圾物理成分中爐灰、沙土等成分的影響十分明顯，燃氣區的上海生活垃圾含水量為58.58%，而燃煤區的濟南則為42.7%，可見居民生活燃料結構對滲濾液產生的影響也比較明顯。

垃圾焚燒廠的滲濾液水質特點決定滲濾液處理工藝的選擇，垃圾焚燒廠滲濾液水量的變化決定滲濾液處理站的規模。

垃圾焚燒廠滲濾液水量的主要影響因素有以下幾點。

（1）氣候、水文的影響

滲濾液的水質受季節降雨影響波動很大，變化規律較難確定。一般來說，在每年5～9月（有的城市會更早或更晚些），滲濾液含水量較高，最高月為7月和8月。此段時間稱為豐水期。在天氣轉冷之后，垃圾滲濾液的產生量會逐漸減少，并逐步進入枯水期。這種情況的發生主要與人們在不同季節的生活習慣差異、不同溫度下微生物的生化作用以及發酵時間長短等因素有較大的相關性。

（2）城市生活垃圾處理技術政策的影響

生活垃圾在放置、收集、運輸及處理處置過程中，垃圾含水量也在發生變化。如家庭原始垃圾棄置狀態下經過24h，高含水量的廚余與庭院垃圾組分的含水率降低了5%～10%，而低含水量的紙類、織物等垃圾組分的含水率提高了10%～20%。

城市生活垃圾轉運站的設置及運營管理也同樣對垃圾焚燒廠滲濾液水量變化影響顯著。例如深圳市寶安區桃源居垃圾中轉站通過壓縮機進一步濃縮城市生活垃圾，將產生的壓縮滲濾液、沖洗水等排污水共計88m3/d直接送入污水處理廠進行處理。常州市勤業垃圾中轉站通過壓塊機進一步濃縮城市生活垃圾，將產生的壓縮滲濾液、沖洗水等排污水共計25m3/d送入自建滲濾液處理設施進行處理。而部分城市垃圾轉運站只是簡單的放置中轉，滲濾液和地面沖洗水一起送入生活垃圾焚燒廠處理。由此可見城市生活垃圾轉運站對垃圾焚燒廠滲濾液的水量影響很大。

1.1.3　滲濾液處理方案

滲濾液有較為復雜的水質特性，滲濾液的處理方案的制訂不同于傳統的生活污水、印染廢水等，主要可以分為如下幾個方面。

（1）綜合處理

所謂綜合處理就是將滲濾液引入城市污水處理廠進行處理，這也可能包括在垃圾焚燒廠內進行必要的預處理。這種方案需要在生活垃圾焚燒廠附近建設一座配套的城市污水處理廠。該廠在設計時就應該考慮接納垃圾焚燒廠產生的滲濾液，其工藝應多增加三級深度處理系統，目的是為了防止滲濾液和城市污水綜合處理后，滲濾液中難降解的有機物以及其他有毒有害物質因沒有完全去除就排放到水體，對環境造成二次污染。

綜合處理的優點是：城市污水對滲濾液有緩沖、稀釋作用；在處理過程中，城市污水可以補充滲濾液中磷等營養物質的不足；綜合處理不僅投資費用低，而且可以達到節能減排的國家政策要求。綜合處理的難點在于需要嚴格控制滲濾液與城市污水的配比，一般要求滲濾液的量占比不超過城市污水的0.5%，同時污泥負荷不超過接受滲濾液之前的10%，否則會出現污泥膨脹等問題，影響正常運行。

一般生活垃圾焚燒廠離市區較遠，在焚燒廠附近沒有城市污水處理廠，因此需要密閉良好的運輸車輛將滲濾液運到城市污水處理廠進行處理。這樣，不但增加了滲濾液的處理費用，而且在運輸途中的遺撒會對環境造成污染。若為垃圾焚燒廠的滲濾液，而在垃圾焚燒廠附近新建一座城市污水處理廠，投資成本和運行成本會大大增加。所以，綜合處理的方式不適用于所有垃圾焚燒廠。

（2）混合處理

混合處理就是將滲濾液和垃圾在焚燒、發電等生產過程中產生的廢水一起混合后進行處理?；旌咸幚硇枰谏罾贌龔S內建造一套專門的廢水處理系統，該系統工藝需要滿足垃圾滲濾液和生產廢水混合處理的要求。這就需要了解廠內廢水的來源和水質水量。

生產過程中產生的廢水主要有以下幾個方面：垃圾運輸車等車輛沖洗時產生的廢水；垃圾運輸車傾倒平臺沖洗時產生的廢水；垃圾焚燒后灰渣消火和冷卻時產生的廢水；灰儲槽內的灰噴水冷卻后產生的廢水；循環冷卻水的排污水；洗煙設備產生的廢水；鍋爐定排、連排產生的廢水；制鍋爐汽包用水（除鹽水）的離子交換器，在反洗再生時產生的廢水；實驗室測定污染物時產生的廢水；職工在生活和生產時產生的廢水。

混合處理是利用生產過程中產生的廢水稀釋滲濾液，使污水在處理前，先降低各種污染物的濃度。所以混合處理和綜合處理一樣，也需要控制滲濾液和生產廢水的體積比。但是，垃圾焚燒廠生產廢水一般量大、濃度低，處理費用也低，而滲濾液水質復雜、濃度高，處理成本較高，而混合處理會比單獨處理增加處理成本，因此垃圾焚燒廠全部污廢水混合處理并不經濟。以上海江橋生活垃圾焚燒廠為例，在夏季豐水期，該廠設計入爐垃圾處理量為1500t/d，而日進廠垃圾量達到2100t/d左右，滲濾液的產生量為600t/d，而生產過程中產生的廢水量為400t/d左右。生產廢水主要以無機污染為主，適合采用物化法和膜法處理，而滲濾液以有機污染為主，適合采用生化法處理，兩種水混合處理比分開處理的成本更高，同時系統將產生更多的膜濃縮液，給回用帶來困難。

（3）回噴焚燒處理

回噴焚燒處理是滲濾液產生量不大時的一種有效的滲濾液處置方法。一般將滲濾液導入焚燒爐中進行焚燒，焚燒爐的爐膛溫度高，常常在800～1000℃左右，高溫使滲濾液中的有機物和有毒有害物質等被燃燒分解，難以或不能分解的物質一部分進入爐渣系統，另一部分進入飛灰系統。在實際應用中，必須注意回噴的量及回噴方式。一般回噴的量較少，噴灑的方式以霧狀為宜，這樣能使滲濾液中污染物在高溫下充分分解。滲濾液回噴處理適用于滲濾液產生量低、熱值高的生活垃圾，因此在歐美等發達國家可以采用這種方法處理，我國居民的生活習慣和垃圾混合處理的方式，決定了垃圾滲濾液的產率高、垃圾熱值低的特點，因此在我國滲濾液回噴處理方式處理量低，達不到滲濾液全量處理的要求，一般只是作為輔助或應急處理措施來使用。

（4）單獨處理

所謂單獨處理就是在生活垃圾焚燒廠內，建造一套專門處理滲濾液的系統。由于滲濾液相較于傳統的生活污水，其成分復雜，高堿度、高硬度、高SS（Suspended Solids，SS），色度大、異味大，含有鐵、銅、鉛、砷、鉻等重金屬離子，處理難度大，必須采用合適的工藝對其進行處理。單一的生物法、物化法等常常不能夠滿足處理要求，在實際的滲濾液處理過程中，常常采用組合工藝進行處理。

1.1.4　設計規模的確定

焚燒廠滲濾液的水量波動與季節的相關性很高，不同的季節有不同的垃圾滲濾液產生量，此外與城市發展水平、生活垃圾分類水平、餐廚垃圾處理程度以及居民消費習慣等都有較大的關系。通常，垃圾滲濾液產生量占入場垃圾重量的15%～30%之間，具體以實際統計數據為準。在垃圾焚燒廠滲濾液處理量設計計算時，常常以豐水期的垃圾滲濾液產生量與卸料平臺沖洗水之和作為設計依據，保證無論豐水期還是枯水期滲濾液處理設施都能全量處理垃圾焚燒過程產生的滲濾液，并確保所有垃圾滲濾液經過處理達標后排放。

表1.2為不同地域的垃圾焚燒處理項目滲濾液產量。

其中垃圾焚燒廠滲濾液產生量可依據經驗公式（1-3）確定。

　　（1-3）

式中　Q——滲濾液產生量，m3/d；

c——設計入爐垃圾量，t/d；

f——垃圾焚燒電廠超負荷系數，宜取1.0～1.2；

b——入廠垃圾滲濾液產生率，宜取15%～30%；

q——入廠垃圾產生的滲濾液以外的其他廢水，如沖洗水、雜用水等，m3/d。

假設生活垃圾焚燒廠入爐垃圾設計值1000t/d，結合當地氣候及項目實際情況調研確定入場垃圾滲濾液產生率為25%，超負荷系統取1.1，計算得垃圾焚燒廠儲坑產生滲濾液［cf/（1-b）］b=（1000×0.25/0.75）×1.1=366t/d。此外，考慮卸料平臺沖洗水、雜用水等水源，約為入爐垃圾量的3%～4%。垃圾焚燒廠滲濾液處理站設計規?？扇?00m3/d。

1.1.5　滲濾液處理站總體規劃

滲濾液處理站是垃圾焚燒廠的配套工程，目的在于處理垃圾焚燒廠滲濾液、初期雨水、生活污水和部分沖洗水等廢水，最終實現該類廢水的達標排放或廠內回用。滲濾液作為垃圾焚燒廠二次污染物，其危害性影響較大，必須引起足夠的重視。滲濾液站的設計嚴格遵守垃圾焚燒廠總體規劃布置原則的前提下，根據自身特點，因地制宜地實現滲濾液站的合理化規范化設計。

（1）垃圾焚燒廠滲濾液處理站總平面規劃布置

首先，為減少管線跨越過長而引起的增大施工難度和增加運行故障，滲濾液處理站應靠近垃圾倉滲濾液收集坑；其次，為保證功能分區合理，滲濾液站應與飛灰固化間、垃圾通道以及綜合水泵房等存在氣味和噪聲的功能性區域集中布置。典型垃圾焚燒廠總平面布置圖，如圖1.1和圖1.2所示。

（2）建構筑物布置

垃圾焚燒廠滲濾液處理因排放或回用標準不同，其工序一般由預處理、厭氧處理、好氧處理、深度處理以及膜濃縮液處理等單元組成，建構筑物除主要處理單元外，還包括污泥處理間、配電間、設備間、化驗間和辦公區域等功能性建筑物。參照工藝銜接、單體建造形式以及環境影響等因素，區域劃分如下：厭氧罐為鋼制罐體，有沼氣和臭氣產生，應設置獨立區域，布置在主廠房和滲濾液站的下風口；預處理、調節池、好氧生化池和深度處理車間依次共壁一體化設計；脫水機房、鼓風機房、設備間、變配電間也與主體設施共壁一體化設計，脫水機房應靠近預處理、厭氧罐和好氧生化池，便于排泥，鼓風機房靠近好氧生化池減少曝氣管路長度和沿程阻力；中控室、化驗間和辦公用房設置在深度處理車間二層，并應遠離噪音大、氣味重的處理設施；如果設置沼氣火炬和除臭系統，應盡量靠近預處理和厭氧系統，遠離深度處理區域。

（3）滲濾液站道路及綠化

滲濾液站作為主廠房以外的較大的功能區劃，其道路與綠化設計不僅需與主廠房協調設計，還應方便運行及維護。