1.1　渗滤液的产生和水质特性

1.1.1　渗滤液的产生

垃圾渗滤液，又称渗沥液，是垃圾在堆放过程中因重力压实、发酵等物理、生物及化学作用产生的废液。生活垃圾焚烧发电厂（以下简称“垃圾焚烧厂”）产生的渗滤液是生活垃圾焚烧厂主要的二次污染产物之一。垃圾焚烧厂的垃圾在入炉焚烧前，通常将新鲜垃圾在垃圾储坑内进行3～7d的发酵熟化，以沥出水分，提高垃圾热值，有利于焚烧发电和后续系统的正常运行。由于中国生活垃圾分类制度不完善，生活垃圾中混入厨余垃圾、工业垃圾、建筑垃圾等行业垃圾，导致渗滤液产生量大、水质成分复杂、污染物浓度高、环境危害大；同时渗滤液水质水量也与当地气候、水文等因素有关。因此，垃圾渗滤液的特性研究分析是处理垃圾焚烧厂渗滤液的基础。

影响垃圾焚烧厂渗滤液产生的因素很多，主要归纳如下：

①生活垃圾中的水分，主要来源于生活垃圾外在水分和内在水分。外在水分即垃圾各组分表面保留的水分，内在水分即垃圾各组分内部毛细孔中的水分。我国大陆地区城市生活垃圾分类包括厨余、纸类、竹木类、橡塑、纤维、玻璃、金属和渣土砖瓦等。大多数城市的餐厨垃圾未进行单独处理，常常和生活中的其他垃圾混合，从而导致垃圾含水率较高、分拣困难等一系列问题。垃圾中的水分主要来自生活垃圾中的瓜果蔬菜等厨余物，以及雨水侵蚀和冲洗水等。

②为提高垃圾热值，新鲜垃圾在垃圾储坑中会放置3～7d，垃圾中的有机物在微生物作用下经过厌氧反应和好氧反应发生降解，其反应式分别表示为式（1-1）和式（1-2）。

　　（1-1）

　　（1-2）

垃圾降解后生成的无机物以及可溶性污染物大量渗沥出来从而形成渗滤液。

③垃圾降解产生的CO2溶于垃圾渗滤液中使其偏酸性。在这种酸性环境下，垃圾中不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物等无机物发生溶解，继而使垃圾焚烧厂渗滤液中含有种类繁多且含量超标的重金属类物质。

1.1.2　水质特征及水质变化因素

由于城市垃圾组分复杂、管理处理方式差异以及渗滤液产生机制的多重影响，导致垃圾渗滤液成分也不尽相同，但总的来说，垃圾焚烧厂渗滤液水质特征主要有以下几个方面。

（1）水质复杂、含有多种污染物

通过质谱分析显示，国内部分城市焚烧厂渗滤液中有机物种类达数百余种，采用GC-MS-DS技术，垃圾渗滤液中已经鉴定出99种化合物，其中22种被列为我国和美国EPA环境优先控制污染物的黑名单。此外，渗滤液中还含有Hg、Cd、Cr、As、Fe、Cu、Zn、Pb等重金属污染物和较高浓度的氨氮及含氮有机物。同时，渗滤液中还有大量的病原微生物与病毒等微生物。总而言之，渗滤液水质成分十分复杂，其受当地居民生活水平及习惯、垃圾分类及收集方式、当地气候等因素影响很大，其感官表现为黑褐色、黏稠状、强恶臭。

（2）CODCr、BOD5浓度高

渗滤液中的有机物通常可分为三类：低分子量的脂肪酸类、腐殖酸类高分子的碳水化合物、中等分子量的黄霉酸类物质。垃圾在垃圾焚烧厂垃圾坑中停留时间很短，渗滤液中的挥发性脂肪酸没有经过充分的水解发酵，含量较多，意味着垃圾焚烧厂渗滤液的BOD5/COD可生化性较高。渗滤液中CODCr、BOD5浓度高，其中CODCr一般为60000mg/L左右，在个别地区最高可达到100000mg/L，BOD5/COD最高达到0.6以上。

（3）氨氮含量高

城市生活垃圾中蛋白质等含氮有机物易被溶出或在微生物作用下水解，氨基酸等小分子物质，进而在氨化细菌的作用下，发生分解，释放出氨气，在发生一系列反应后，渗滤液中常常含有较高浓度的氨氮，其浓度可达到1500～2500mg/L，渗滤液中的氮以铵根离子形式存在，约占总氮的75%～90%。

（4）营养元素比例失调

对于生物处理方法，微生物的繁殖需要主要营养元素碳、氮、磷达到一定的比例，而相较于渗滤液中高浓度CODCr和BOD5，磷元素往往缺乏的，氮元素充足。

（5）重金属含量较高

渗滤液中通常含有多种金属离子，其浓度与垃圾组分、生物降解等密切相关。由于垃圾本身成分的复杂性及生物降解的复杂性，重金属元素等也会出现在渗滤液中。但由于重金属的微溶出率和垃圾本身的吸附作用，垃圾焚烧厂渗滤液中的重金属浓度整体相对较低，但重金属种类较多。渗滤液中Fe、Cu、Zn、Pb、Cr、As、Cd等重金属含量较多，而重金属含量可能会影响到生化系统中微生物的生长和繁殖，特别是在生化系统中微生物培育调试初期。除此之外，渗滤液中的金属离子，常常以沉淀和活性污泥吸附的方式进入到污泥系统中，其中污泥包覆的重金属可能占有较大的比例。对于含有重金属的污泥，目前垃圾焚烧厂主流处理方法是脱水后送主厂房焚烧，或者干化后送至垃圾填埋场进行填埋。

（6）含盐量或溶解性固体较高

渗滤液中含有大量的钠盐、钾盐、钙盐、镁盐等，并多以氯化物和硫酸盐的形式存在，其盐浓度（TDS）通常高达10000mg/L以上，而硬度常常在1000mg/L（以碳酸钙计）以上。在实际运行过程中，由于垃圾渗滤液高碱度和高硬度的特性，在厌氧罐的进水管路、布水管路，厌氧罐底部等位置比较容易结垢，给长时间正常运行带来了一定的困难。同时，由于氯离子具有较高的腐蚀性，高浓度的氯离子会影响各处理设备的使用寿命。含盐过高还会导致调试驯化活性污泥的周期过长，会影响生化系统的正常运行。此外，由于渗滤液高含盐量和高硬度的特性，常常造成后续处理单元膜系统渗透压过大，膜的浓缩液侧容易结晶，造成产水率过低和膜寿命下降等问题。

渗滤液的水质变化受到多种因素的影响，可以总结为以下几个方面：

（1）垃圾成分的影响

从垃圾焚烧厂渗滤液的产生明显看出，CODCr和BOD5主要来自厨余垃圾中的有机质，垃圾中厨余含量的高低直接影响渗滤液中CODCr和BOD5浓度的高低；氨氮来源于垃圾中的有机质及其降解，垃圾有机质成分及含量直接影响氨氮浓度的高低；垃圾渗滤液中重金属直接来源于垃圾中生活垃圾或部分工业垃圾。因此，垃圾渗滤液水质受垃圾成分的影响很大。

社会经济发展、城镇居民生活水平、生活观念及生活方式、城镇人口及比例等因素对生活垃圾成分组成具有较大的影响。不同地区的生活垃圾成分差异较大，导致渗滤液成分差异也较大，表1.1为国内主要大城市生活垃圾组成。

根据表1.1可知，居民生活水平越高，厨余含量越高，当垃圾中炉灰含量相近时，垃圾中厨余含量越高，渗滤液中CODCr、BOD5、氨氮浓度越高。

注：“—”表示未测出。

（2）居民燃煤结构的影响

炉灰沙土等无机物对渗滤液中有机物具有吸附和过滤作用，对渗滤液含水量、渗滤液中重金属和有机物的成分及含量具有明显影响。我国民用燃料结构经历了使用燃煤到燃气燃料的转变，对垃圾物理成分中炉灰、沙土等成分的影响十分明显，燃气区的上海生活垃圾含水量为58.58%，而燃煤区的济南则为42.7%，可见居民生活燃料结构对渗滤液产生的影响也比较明显。

垃圾焚烧厂的渗滤液水质特点决定渗滤液处理工艺的选择，垃圾焚烧厂渗滤液水量的变化决定渗滤液处理站的规模。

垃圾焚烧厂渗滤液水量的主要影响因素有以下几点。

（1）气候、水文的影响

渗滤液的水质受季节降雨影响波动很大，变化规律较难确定。一般来说，在每年5～9月（有的城市会更早或更晚些），渗滤液含水量较高，最高月为7月和8月。此段时间称为丰水期。在天气转冷之后，垃圾渗滤液的产生量会逐渐减少，并逐步进入枯水期。这种情况的发生主要与人们在不同季节的生活习惯差异、不同温度下微生物的生化作用以及发酵时间长短等因素有较大的相关性。

（2）城市生活垃圾处理技术政策的影响

生活垃圾在放置、收集、运输及处理处置过程中，垃圾含水量也在发生变化。如家庭原始垃圾弃置状态下经过24h，高含水量的厨余与庭院垃圾组分的含水率降低了5%～10%，而低含水量的纸类、织物等垃圾组分的含水率提高了10%～20%。

城市生活垃圾转运站的设置及运营管理也同样对垃圾焚烧厂渗滤液水量变化影响显著。例如深圳市宝安区桃源居垃圾中转站通过压缩机进一步浓缩城市生活垃圾，将产生的压缩渗滤液、冲洗水等排污水共计88m3/d直接送入污水处理厂进行处理。常州市勤业垃圾中转站通过压块机进一步浓缩城市生活垃圾，将产生的压缩渗滤液、冲洗水等排污水共计25m3/d送入自建渗滤液处理设施进行处理。而部分城市垃圾转运站只是简单的放置中转，渗滤液和地面冲洗水一起送入生活垃圾焚烧厂处理。由此可见城市生活垃圾转运站对垃圾焚烧厂渗滤液的水量影响很大。

1.1.3　渗滤液处理方案

渗滤液有较为复杂的水质特性，渗滤液的处理方案的制订不同于传统的生活污水、印染废水等，主要可以分为如下几个方面。

（1）综合处理

所谓综合处理就是将渗滤液引入城市污水处理厂进行处理，这也可能包括在垃圾焚烧厂内进行必要的预处理。这种方案需要在生活垃圾焚烧厂附近建设一座配套的城市污水处理厂。该厂在设计时就应该考虑接纳垃圾焚烧厂产生的渗滤液，其工艺应多增加三级深度处理系统，目的是为了防止渗滤液和城市污水综合处理后，渗滤液中难降解的有机物以及其他有毒有害物质因没有完全去除就排放到水体，对环境造成二次污染。

综合处理的优点是：城市污水对渗滤液有缓冲、稀释作用；在处理过程中，城市污水可以补充渗滤液中磷等营养物质的不足；综合处理不仅投资费用低，而且可以达到节能减排的国家政策要求。综合处理的难点在于需要严格控制渗滤液与城市污水的配比，一般要求渗滤液的量占比不超过城市污水的0.5%，同时污泥负荷不超过接受渗滤液之前的10%，否则会出现污泥膨胀等问题，影响正常运行。

一般生活垃圾焚烧厂离市区较远，在焚烧厂附近没有城市污水处理厂，因此需要密闭良好的运输车辆将渗滤液运到城市污水处理厂进行处理。这样，不但增加了渗滤液的处理费用，而且在运输途中的遗撒会对环境造成污染。若为垃圾焚烧厂的渗滤液，而在垃圾焚烧厂附近新建一座城市污水处理厂，投资成本和运行成本会大大增加。所以，综合处理的方式不适用于所有垃圾焚烧厂。

（2）混合处理

混合处理就是将渗滤液和垃圾在焚烧、发电等生产过程中产生的废水一起混合后进行处理。混合处理需要在生活垃圾焚烧厂内建造一套专门的废水处理系统，该系统工艺需要满足垃圾渗滤液和生产废水混合处理的要求。这就需要了解厂内废水的来源和水质水量。

生产过程中产生的废水主要有以下几个方面：垃圾运输车等车辆冲洗时产生的废水；垃圾运输车倾倒平台冲洗时产生的废水；垃圾焚烧后灰渣消火和冷却时产生的废水；灰储槽内的灰喷水冷却后产生的废水；循环冷却水的排污水；洗烟设备产生的废水；锅炉定排、连排产生的废水；制锅炉汽包用水（除盐水）的离子交换器，在反洗再生时产生的废水；实验室测定污染物时产生的废水；职工在生活和生产时产生的废水。

混合处理是利用生产过程中产生的废水稀释渗滤液，使污水在处理前，先降低各种污染物的浓度。所以混合处理和综合处理一样，也需要控制渗滤液和生产废水的体积比。但是，垃圾焚烧厂生产废水一般量大、浓度低，处理费用也低，而渗滤液水质复杂、浓度高，处理成本较高，而混合处理会比单独处理增加处理成本，因此垃圾焚烧厂全部污废水混合处理并不经济。以上海江桥生活垃圾焚烧厂为例，在夏季丰水期，该厂设计入炉垃圾处理量为1500t/d，而日进厂垃圾量达到2100t/d左右，渗滤液的产生量为600t/d，而生产过程中产生的废水量为400t/d左右。生产废水主要以无机污染为主，适合采用物化法和膜法处理，而渗滤液以有机污染为主，适合采用生化法处理，两种水混合处理比分开处理的成本更高，同时系统将产生更多的膜浓缩液，给回用带来困难。

（3）回喷焚烧处理

回喷焚烧处理是渗滤液产生量不大时的一种有效的渗滤液处置方法。一般将渗滤液导入焚烧炉中进行焚烧，焚烧炉的炉膛温度高，常常在800～1000℃左右，高温使渗滤液中的有机物和有毒有害物质等被燃烧分解，难以或不能分解的物质一部分进入炉渣系统，另一部分进入飞灰系统。在实际应用中，必须注意回喷的量及回喷方式。一般回喷的量较少，喷洒的方式以雾状为宜，这样能使渗滤液中污染物在高温下充分分解。渗滤液回喷处理适用于渗滤液产生量低、热值高的生活垃圾，因此在欧美等发达国家可以采用这种方法处理，我国居民的生活习惯和垃圾混合处理的方式，决定了垃圾渗滤液的产率高、垃圾热值低的特点，因此在我国渗滤液回喷处理方式处理量低，达不到渗滤液全量处理的要求，一般只是作为辅助或应急处理措施来使用。

（4）单独处理

所谓单独处理就是在生活垃圾焚烧厂内，建造一套专门处理渗滤液的系统。由于渗滤液相较于传统的生活污水，其成分复杂，高碱度、高硬度、高SS（Suspended Solids，SS），色度大、异味大，含有铁、铜、铅、砷、铬等重金属离子，处理难度大，必须采用合适的工艺对其进行处理。单一的生物法、物化法等常常不能够满足处理要求，在实际的渗滤液处理过程中，常常采用组合工艺进行处理。

1.1.4　设计规模的确定

焚烧厂渗滤液的水量波动与季节的相关性很高，不同的季节有不同的垃圾渗滤液产生量，此外与城市发展水平、生活垃圾分类水平、餐厨垃圾处理程度以及居民消费习惯等都有较大的关系。通常，垃圾渗滤液产生量占入场垃圾重量的15%～30%之间，具体以实际统计数据为准。在垃圾焚烧厂渗滤液处理量设计计算时，常常以丰水期的垃圾渗滤液产生量与卸料平台冲洗水之和作为设计依据，保证无论丰水期还是枯水期渗滤液处理设施都能全量处理垃圾焚烧过程产生的渗滤液，并确保所有垃圾渗滤液经过处理达标后排放。

表1.2为不同地域的垃圾焚烧处理项目渗滤液产量。

其中垃圾焚烧厂渗滤液产生量可依据经验公式（1-3）确定。

　　（1-3）

式中　Q——渗滤液产生量，m3/d；

c——设计入炉垃圾量，t/d；

f——垃圾焚烧电厂超负荷系数，宜取1.0～1.2；

b——入厂垃圾渗滤液产生率，宜取15%～30%；

q——入厂垃圾产生的渗滤液以外的其他废水，如冲洗水、杂用水等，m3/d。

假设生活垃圾焚烧厂入炉垃圾设计值1000t/d，结合当地气候及项目实际情况调研确定入场垃圾渗滤液产生率为25%，超负荷系统取1.1，计算得垃圾焚烧厂储坑产生渗滤液［cf/（1-b）］b=（1000×0.25/0.75）×1.1=366t/d。此外，考虑卸料平台冲洗水、杂用水等水源，约为入炉垃圾量的3%～4%。垃圾焚烧厂渗滤液处理站设计规模可取400m3/d。

1.1.5　渗滤液处理站总体规划

渗滤液处理站是垃圾焚烧厂的配套工程，目的在于处理垃圾焚烧厂渗滤液、初期雨水、生活污水和部分冲洗水等废水，最终实现该类废水的达标排放或厂内回用。渗滤液作为垃圾焚烧厂二次污染物，其危害性影响较大，必须引起足够的重视。渗滤液站的设计严格遵守垃圾焚烧厂总体规划布置原则的前提下，根据自身特点，因地制宜地实现渗滤液站的合理化规范化设计。

（1）垃圾焚烧厂渗滤液处理站总平面规划布置

首先，为减少管线跨越过长而引起的增大施工难度和增加运行故障，渗滤液处理站应靠近垃圾仓渗滤液收集坑；其次，为保证功能分区合理，渗滤液站应与飞灰固化间、垃圾通道以及综合水泵房等存在气味和噪声的功能性区域集中布置。典型垃圾焚烧厂总平面布置图，如图1.1和图1.2所示。

（2）建构筑物布置

垃圾焚烧厂渗滤液处理因排放或回用标准不同，其工序一般由预处理、厌氧处理、好氧处理、深度处理以及膜浓缩液处理等单元组成，建构筑物除主要处理单元外，还包括污泥处理间、配电间、设备间、化验间和办公区域等功能性建筑物。参照工艺衔接、单体建造形式以及环境影响等因素，区域划分如下：厌氧罐为钢制罐体，有沼气和臭气产生，应设置独立区域，布置在主厂房和渗滤液站的下风口；预处理、调节池、好氧生化池和深度处理车间依次共壁一体化设计；脱水机房、鼓风机房、设备间、变配电间也与主体设施共壁一体化设计，脱水机房应靠近预处理、厌氧罐和好氧生化池，便于排泥，鼓风机房靠近好氧生化池减少曝气管路长度和沿程阻力；中控室、化验间和办公用房设置在深度处理车间二层，并应远离噪音大、气味重的处理设施；如果设置沼气火炬和除臭系统，应尽量靠近预处理和厌氧系统，远离深度处理区域。

（3）渗滤液站道路及绿化

渗滤液站作为主厂房以外的较大的功能区划，其道路与绿化设计不仅需与主厂房协调设计，还应方便运行及维护。