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中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)05(a)-0116-01
垃圾滲濾液是指來源于垃圾填埋場中垃圾本身含有的水分、進入填埋場的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆土層的飽和持水量,并經歷垃圾層和覆土層而形成的一種高濃度的有機廢水,以及堆積的準備用于焚燒的垃圾滲漏出的水分。垃圾滲濾液中CODcr、BOD5濃度最高值可達數千至幾萬,和城市污水相比,濃度高得多,所以滲濾液不經過嚴格的處理、處置是不可以直接排入城市污水處理管道的。一般而言,CODcr、BOD5、BOD5/CODcr隨填埋場的“年齡”增長而降低,堿度含量則升高。
1 項目基本情況
某個生活垃圾填埋場位于浦城縣。垃圾填埋場總庫容約63.27萬m3,設計使用年限為15年,日處理規模確定為130t/d;填埋場采用“改良型厭氧衛生填埋處理工藝”對城市生活垃圾進行無害化處理。浦城縣是重點林業縣,鄉鎮居民多以木材為燃料,因此,生活垃圾中煤渣成分較少,而以果皮、塑料袋、廚余垃圾為主。
填埋場操作順序的總體規劃為按單元依次逐層推進,層層壓實,依次類推直至最終填埋標高。衛生填埋處理場的防滲處理包括水平防滲和垂直防滲兩種方式,由于該填埋庫區內不具備天然防滲的條件,為了保障人工襯層的安全性,采取環保型高密度聚乙烯(HDPE)土工膜作水平防滲工藝,同時采用復合防滲系統;滲濾液導流層位于場底,主要是有利于產生的滲濾液迅速匯集到主支盲溝中。
2 滲濾液污染特性
該項目處理對象為垃圾填埋場產生的滲濾液,滲濾液的水質受填埋垃圾的成分、規模、降水量和氣候等因素的影響,通常而言,具有如下特點。
(1)滲濾液水質變化大:滲濾液的水質變化幅度很大,它不僅體現在同一年內各個季節水質差別很大,濃度變幅可高達幾倍,并且隨著填埋年限的增加,水質特征也在不斷發生變化,如滲濾液的碳氮比、可生化性隨著填埋年限的增加而降低。通常在填埋初期,氨氮濃度較低,用生物脫氮就可去除滲濾液中的氨氮,但隨著填埋年限的增加,氨氮濃度不斷增加,COD不斷下降,最好采用物化法處理。
(2)有機物濃度高:垃圾滲濾液中的CODcr和BOD5濃度最高可達幾萬mg/L,與城市污水相比,濃度非常高。高濃度的垃圾滲濾液主要是在酸性發酵階段產生,pH值略低于7,低分子脂肪酸的COD占總量的80%以上,BOD5與COD比值為0.5~0.6,隨著填埋場填埋年限的增加,BOD5與COD比值將逐漸降低。
3 滲濾液的處理工藝
滲濾液的水質較為復雜,含有多種有毒有害的無機物和有機物,且還含有較高色度。以氧化溝為主的生化處理工藝,不適合處理高濃度有機物和高氨氮含量的垃圾場滲濾液,不能有效去除污水中難生物降解的有機物和氨氮,同時對色度的去除率較低,脫氮效率也不高,氨氮出水的穩定性較差,不能建立穩定的硝化反硝化功能。因此建議增加預處理工序,采取高級氧化技術進行預處理,推薦FEO技術,該技術是利用微電解以及催化氧化的原理來達到脫色、分解大分子難生物降解有機物的目的,可有效去除重金屬。同時,將氧化溝改為A/O工藝,由兼氧段、好氧段組成,A池在利用原水中碳源進行反硝化的同時,也起一定的水解作用將不易降解的大分子物質水解為小分子物質,利于好氧的降解,提高COD的去除效果。
該填埋場使用:“滲瀝液調節池FEO預處理A/O+MBR納濾+反滲透消毒排放”的工序;濃縮液使用:“濃縮液儲池一體化設備臭氧反應池攪拌澄清池活性炭過濾消毒排放”。工藝流程詳見圖1所示。
4 結語
滲濾液處理由于較高的投資和運行費用,在對其進行處理時應根據當地情況,采取綜合處理的措施。對于北方降雨量少、且垃圾含水率較低的填埋場,采取回灌措施是比較經濟、有效的方法,但對于南方部分城市,其應用卻受到一定的限制。由于垃圾滲濾液的產生量直接與降雨量有關,因而垃圾填埋場的清污分流與防洪措施對于減少降水對滲濾液的影響起了至關重要的作用。一方面有利于減少進入垃圾堆體的雨水量,從而減少垃圾滲濾液的產量,另一方面合理設計防洪措施有利于降低滲濾液的事故排放。
參考文獻
中圖分類號:TU74文獻標識碼: A
近年來,隨著城市發展和生活水平的提高,固體垃圾產生量逐年增加,已成為世界性的環境污染問題。目前比較經濟和環保的處置方法是衛生土地填埋。然而,在填埋過程中所產生的垃圾滲濾液是亟需解決的關鍵問題。垃圾滲濾液是一種成分復雜、含有大量的“致癌、致畸”化合物和重金屬的有機廢水,若不妥善處理,會污染地下水、地表飲用水源,并對環境和人體造成極大危害。目前,垃圾滲濾液的處理方法主要包括物化法、回灌法和生物法,其中生物法因具有運行費用低、處理效率高,不會產生二次污染等優點,而被世界各國廣泛采用。
一、垃圾滲濾液處理的來源和特點
垃圾滲濾液中污染物主要有以下三個來源:垃圾本身含有的大量可溶性有機物、無機物在雨水、地表水或地下水的浸入過程中溶解的污染物;垃圾通過生物、化學、物理作用產生的可溶性的污染物;覆土和周圍土壤滲入的可溶性污染物。垃圾滲濾液的組成受垃圾成分、氣候、水文地質、垃圾填埋時間和填埋方式等因素的影響,垃圾滲濾液主要有以下幾個特征:滲濾液水質水量隨時間變化大;滲濾液成份復雜,一般而言滲濾液中的有機物可分為三類:低分子量的脂肪酸類、腐殖質類高分子的碳水化合物及中等分子量的灰黃霉酸類物質;COD濃度很高,隨著填埋時間的延長,BOD/COD值降低甚至低于0.1,說明穩定期和老齡滲濾液的可生化性較差;氨氮含量高;金屬離子含量高;色度高,有臭味。
二、選擇垃圾滲濾液處理工藝的原則
根據進水水質特點、排放標準要求、滲濾液處理的規模,結合當地自然和社會經濟等條件綜合分析確定,選擇垃圾滲濾液處理工藝的原則如下:(1)處理工藝確保出水穩定并達到設計排放標準,處理技術先進、可靠;(2)工程運行費用低,管理、維修方便,運轉自動化程度較高;(3)可根據進水水量、水質靈活調整運行方式和參數,最大限度地發揮處理裝置和構筑物的處理能力。借鑒和參考國內外先進技術和經驗,結合當地的實際情況,選擇切實可行的處理工藝,保障垃圾滲濾液處理處理系統的正常、穩定運行。
三、垃圾填埋場滲濾液組合處理工藝
1.膜處理系統性能
近幾年來,基于膜處理的相關新型組合工藝在垃圾滲濾液處理上得到了廣泛的應用。一般常用的是超濾膜、納濾膜和反滲透膜,由于垃圾滲濾液的難處理性,通常使用多種膜集成工藝處理。該工程采用超濾+納濾雙膜法工藝,超濾錯流水回流至SBR出水池,納濾濃水回灌填埋場區,總回收率為75%。采用雙膜法出水水質穩定可靠,完全達到設計排放標準。由于預處理和生化處理已經去除了大部分污染物,因此,膜通量能長時間保持穩定,清洗頻率較低,大大降低了運行成本。
2.超臨界水氧化
超臨界水氧化(SCWO)是利用超臨界水的特殊性質,使有機物和氧氣在超臨界水中迅速發生氧化反應來徹底分解有機物的新型廢水處理技術。與常規水處理方法相比,該技術具有處理徹底、反應迅速、無二次污染等優點。
SCWO對垃圾滲濾液中的有機物具有極好的降解效果,在較短的反應時間(5~10min),溫度為400~450℃時,垃圾滲濾液中COD和NH3-N的去除率可以分別達到99%和97%以上,甚至出水的COD、pH、色度、NH3-N、SS等指標可以直接達到國家規定的《生活垃圾填埋場污染控制標準》。在溫度為450℃、反應時間為300s、氧化系數為3.5、壓力25MPa和MnO2催化作用下,出水COD和NH3-N分別降至50.75mg/L和17.66mg/L。P.T.Williams等進行了兩種垃圾滲濾液(工業垃圾滲濾液和生活垃圾滲濾液)的亞臨界水氧化和SCWO試驗,滲濾液中數十種有機污染物的去除率均大于99.99%,垃圾滲濾液中的有機物可以在超臨界條件下得到完全的氧化。
3.重金屬去除效果
SCWO技術不僅可以去除垃圾滲濾液中的有機污染物,而且可以去除廢水中的重金屬。滲濾液SCWO出水的Ni、Co、Cu、Zn、Cd、Pb等各種重金屬離子的去除率均大于98%,只是在間歇式反應釜被冷卻時重金屬離子有部分溶解于水樣中,導致濃度有所增大;馬承愚等在連續式SCWO系統的出水中未檢測到Cu、Cr、Pb、Cd的存在,滲濾液中重金屬離子的去除率達到了100%。
4.垃圾滲濾氨氮去除的方法
1)反滲透法
利用高壓下的反滲透膜選擇性通過某種物質而截留其他物質,實現對液體混合物不同組分的分離,這是反滲透法的特點。用反滲透膜處理技術,在超低壓下,研究氨態氮去除的特點,并對工藝條件進行優化,實現了高效分離。這些研究為此技術在該領域中的應用提供參考。但此法缺點很多,一是膜容易被污染,而是設備成本較高,限制了其在國內外的廢液處理上的應用。
2)吸附法
利用多孔性的固體,使滲濾液中氨氮被吸附在固體表面而去除的方法,這是吸附法的特點。由于沸石內表面積大,因而它具有較強的離子交換和吸附能力。在國內,天然沸石資源豐富,沸石吸附法有很大的應用前景,且此法可以回收氨,實現變廢為寶,而且此法沒有二次污染。但是對該法用于滲濾液處理的研究還不太多,用于實際生產還有待進一步研究。
5.回灌法
回灌法是把填埋場作為一個以垃圾為填料的巨大生物濾床,滲濾液經覆土層和垃圾層,發生一系列生物、化學和物理作用而被降解和截留,同時使滲濾液由于蒸發而減少。分析了循環回灌法對滲濾液不同組分的去除效果,發現回灌出水中HA、FA的比例提高,HyI比例下降,同時回灌出水中各組分的芳香性構成程度提高,但羧基官能團含量減少,DOM中小分子量有機質所占比例有所下降?;毓喾▽B濾液的去除效果隨垃圾堆體高度的增加而增加,但是進入垃圾堆體的有機負荷不能無限制增加,否則會破壞滲濾液回灌系統。
6.好氧厭氧結合處理法
中國現行的滲濾液處理廠大多采用厭氧-好氧結合處理系統以實現廢水達標排放。采用上流式厭氧復合床(UBF)-缺氧/好氧膜生物反應器(AOMBR)工藝處理垃圾滲濾液,當進水滲濾液COD在10000mg/L左右時,出水COD為1000mg/L左右,COD總去除率>90%。AOMBR系統能夠實現穩定脫氮,進水NH+4-N最高質量濃度達2000mg/L左右時,出水NH+4-N質量濃度為50~100mg/L,NH+4-N去除率為95%左右。
綜上所述,城鎮生活垃圾滲濾液處理工藝基本上是借用城鎮污水處理工藝方法進行,尚無針對垃圾滲濾液的特性,創建獨立的處理方法。為避免產生次生污染,省、市有關主管部門應對具有垃圾滲濾液處理試驗研究力量的單位、公司給予財力支持,以深入滲濾液處理工藝的組合研究,探索更完善的、新型的城鎮生活垃圾滲濾液處理工藝,這樣對促進我國垃圾處理事業有很大的促進作用。
參考文獻:
中圖分類號:TU824文獻標識碼: A
一、垃圾滲濾液的來源
垃圾滲濾液是垃圾在堆放和填埋過程中由于發酵、雨水沖刷和地表水、地下水浸泡而滲濾出來的污水。來源主要有四個方面: 垃圾自身含水、垃圾生化反應產生的水、地下潛水的反滲和大氣降水,其中大氣降水具有集中性、短時性和反復性,占滲濾液總量的大部分。
二、垃圾滲濾液的水質特點
1.污染物種類繁多,成分復雜
研究顯示,滲濾液中含有70多種有機物和各種重金屬元素。滲濾液中含量較多的有烴類及其衍生物、酸酯類、醇酚類、酮醛類和酰胺類等物質。
2.水質水量變化大
滲濾液的水質水量會隨著外界水文地質、降雨量、堆積高度及方式、填埋規模、填埋工藝、填埋時間、垃圾本身成分的變化而變化,隨機性很大。
3.COD和BOD5濃度高
在新的垃圾填埋場里,揮發性酸的存在可能會提高COD和BOD5濃度,COD最高可達80g/L,BOD5最高可達35g/L。填埋時間小于5年時,所產生的滲濾液pH值較低, COD和BOD5濃度較高,且BOD5/COD的值較高,一般為0.5~0.7,表現出良好的可生化性,同時各類重金屬離子的濃度也較高。當填埋時間在5年以上時,所產生的滲濾液接近中性, COD和BOD5濃度較低, BOD5/COD的值降到0.1~0.2,NH3-N濃度較高,重金屬離子濃度則開始下降。
4.金屬含量高
垃圾滲濾液中含有十多種金屬離子,其中鐵和鋅在酸性發酵階段較高,鐵的濃度可達2000mg/L左右;鋅的濃度可達130mg/L左右,鉛的濃度可達12.3mg/L,鈣的濃度甚至達到4300mg/L。
5.營養比例失調,氨氮含量高
由于垃圾滲濾液的影響因素很多,其可生化性和C/N值存在差異。在不同場齡填埋場產生的垃圾滲濾液中,C/N值的失調和BOD5/CODcr值的較大變化常給生化處理帶來一定難度。隨著填埋場年限的增加,垃圾滲濾液中的氨氮濃度相應增加,最后濃度可高達10g/L。
三、垃圾滲濾液的主要處理方法
1. 物理化學法
物化處理的目的主要是去除滲濾液中的有毒有害重金屬離子及氨氮,為滲濾液的達標排放和生物處理系統有效運行創造良好的條件。
2.活性炭吸附法
在滲濾液的處理中,該方法主要用于去除水中難降解的有機物(酚、苯、胺類化合物等)、金屬離子(汞、鉛、鉻)和色度,一般情況下,對COD和NH3-N的去除率為50%~70%。
活性炭吸附法處理可適應水量和有機負荷的變化,設備緊湊,管理方便。但活性炭的價格較為昂貴,而且再生較為困難。
3. 化學沉淀法
化學沉淀中的一種主要方法是混凝。常用的混凝劑有硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵等,對使用時間不長的填埋場產生的滲濾液COD和總碳的去除率一般為10%~25%,而對時間較長的填埋場產生的滲濾液COD和總碳的去除率可達50%~65%。
4.化學氧化法
化學氧化法主要去除滲濾液中的色度和硫化物,對COD的去除率通常為20%~50%。氯、臭氧、過氧化氫、Fenton、高錳酸鉀和次氯酸鈣等是常用的氧化劑。在德國目前約有100座填埋場滲濾液處理廠,其中15座以化學氧化為深度處理工藝。但在國外化學氧化法處理垃圾滲濾液也基本處于試驗階段,其缺點是耗電量大,成本費用高。
5.光催化氧化法
譚小萍等人對影響光催化處理垃圾滲濾液的因素進行了研究, 試驗表明,光催化氧化法對垃圾滲濾液的深度處理效果較好, COD去除率為50%左右,色度去除率為80%左右,有一定的可行性。BekboeletM也報道了采用TiO2處理垃圾滲濾液,在pH=5時,降解效果最好。光催化氧化技術工藝簡單,無二次污染,對腐殖酸去除效果很好,但該方法在反應器設計、催化劑用量與壽命、光照時間方面需深入研究。
6.膜滲析和分離系統
膜處理一般組合使用或與其他處理方法聯用,超濾或微濾常常作為反滲透的預處理。許多垃圾填埋場用反滲透法可將滲濾液的容積減少75%~80%,然后再將濃縮液回灌至填埋場。微孔膜、超濾膜和反滲透膜在滲濾液深度處理中應用研究較多,其對COD和SS的去除率可達95%。但膜分離方法一次性投資費用大,尤其對于濃度較高的滲濾液而言,處理費用很高,且該工藝產生的極高濃度濃縮液的回灌會造成電導率上升等現象,導致處理效果的下降和膜壽命的降低。廣州市大田山垃圾填埋場采用反滲透處理滲濾液出水,結果表明,當進水COD為250~620mg/L時,調整進水壓力為3.5MPa,則出水COD濃度幾乎為零,平均透水量為30~42L/ (m2?h)。
7.吹脫法
氨吹脫作為滲濾液的預處理,能夠有效地降低NH3-N濃度并調整C/N的值。吹脫分為曝氣吹脫與吹脫塔吹脫。吳方同等人的試驗結果表明對于氨氮濃度高達1500~2500mg/L的滲濾液,在溫度為25℃,pH值為10.15~11.10,氣液比為2900~3600時,氨吹脫效率達95%以上。氨吹脫工藝運行費用較高,且空氣污染現象嚴重。
8.物化法展望
滲濾液成分的復雜化和多樣化使單純的物理化學方法難以達到處理效果, 必須與生物法聯合處理出水才能比較理想。近年來發展起來的氧化技術,無論是輻照氧化,還是光催化氧化,都是借助氫氧自由基的強氧化性來達到氧化分解化合物的目的,以提高滲濾液的可生化性。目前,滲濾液的處理尚沒有很成熟的工藝可供借鑒,這些強氧化技術有著良好的前景,但是基本上處于研究階段,工程實例并不多,若要真正進行實際應用,除了要有較高的處理效率和速率,還需有盡可能低的投資費用和運行費用。
垃圾滲濾液是當今世界上公認難處理、污染嚴重、物理和化學性質復雜的高濃度污染廢水[1]。垃圾滲濾液的處理是城市環境綜合治理的重要組成部分,有助于改善城市的自身環境,提高居民生活質量的需要,促進城市經濟的發展、社會和城市的建設,環境保護事業的可持續發展。
1 垃圾滲濾液處理的來源和特點
垃圾滲濾液中污染物主要有以下三個來源[2]:垃圾本身含有的大量可溶性有機物、無機物在雨水、地表水或地下水的浸入過程中溶解的污染物;垃圾通過生物、化學、物理作用產生的可溶性的污染物;覆土和周圍土壤滲入的可溶性污染物。
垃圾滲濾液的組成受垃圾成分、氣候、水文地質、垃圾填埋時間和填埋方式等因素的影響,垃圾滲濾液主要有以下幾個特征:(1)滲濾液水質水量隨時間變化大。(2)滲濾液成份復雜。一般而言滲濾液中的有機物可分為三類:低分子量的脂肪酸類、腐殖質類高分子的碳水化合物及中等分子量的灰黃霉酸類物質。(3)COD濃度很高。隨著填埋時間的延長,BOD/COD 值降低甚至低于0.1,說明穩定期和老齡滲濾液的可生化性較差。(4)氨氮含量高。(5)金屬離子含量高。(6)色度高,有臭味。2 選擇垃圾滲濾液處理工藝的原則
根據進水水質特點、排放標準要求、滲濾液處理的規模,結合當地自然和社會經濟等條件綜合分析確定,選擇垃圾滲濾液處理工藝的原則如下:(1)處理工藝確保出水穩定并達到設計排放標準,處理技術先進、可靠;(2)工程運行費用低,管理、維修方便,運轉自動化程度較高;(3)可根據進水水量、水質靈活調整運行方式和參數,最大限度地發揮處理裝置和構筑物的處理能力。
借鑒和參考國內外先進技術和經驗,結合當地的實際情況,選擇切實可行的處理工藝,保障垃圾滲濾液處理處理系統的正常、穩定運行。
3 柳州市垃圾滲濾液處理實例
柳州市生活垃圾滲濾液處理廠設計處理量600m3/d,設計進水指標CODcr 3000-8000mg/L、BOD5 1000-3000mg/L、氨氮1200-2500 mg/L、總氮1400-3000mg/L,采用水質均化+膜生物反應器(MBR)+納濾(NF)+反滲透(RO)的組合工藝, 將生化和膜處理相結合,能將滲濾液中的污染物質分解,減少污染物的總量,同時具備脫氮除磷功能,可以處理不同“場齡”生活垃圾填埋場產生的滲濾液。出水指標執行《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)表二排放要求。
3.1 預處理系統
垃圾衛生填埋場產生的滲濾液匯入調節池中,滲濾液經提升后經籃式過濾器進入水質均化罐,水質均化罐起到調節進水水質,平衡滲濾液中營養物,提高滲濾液的可生化性的作用。
3.2 MBR系統
“反硝化(A)-硝化(O)-超濾(UF)”稱為膜生物反應器(MBR)。垃圾滲濾液含有較高的有機污染物,選擇工藝時既要考慮COD和BOD5的去除,又要強化氨氮和總氮的去除。MBR及其組合工藝的主要特點:①出水水質穩定,由于膜的高效分離作用,分離效果遠好于傳統沉淀池;系統內能夠維持較高的微生物濃度,提高了反應裝置對污染物的整體去除效率,保證良好的出水水質。②剩余污泥產量少,該工藝可以在高容積負荷、低污泥負荷下運行,剩余污泥產量低,降低了污泥處理費用。③可去除氨氮及難降解有機物,由于微生物被完全截流在生物反應器內,從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留生長,系統硝化效率得以提高。
該處理工藝選擇外置管式超濾膜,超濾用于去除廢水中大分子物質和顆粒。超濾截留大分子物質和微粒的機理是膜表面孔徑機械篩分作用,膜孔阻塞、阻滯作用和膜表面及膜孔對雜質的吸附作用,還可以去除一些膠體顆粒和微生物細胞。外置式管式超濾膜具有運行穩定可靠,操作管理容易,易于膜清洗、更換等優點。
3.3 納濾(NF)
納濾采用螺旋式卷式膜,是以壓力差為推動力,介于反滲透和超濾之間的截留水中粒徑為納米級顆粒物的一種膜分離技術。它截留有機物的分子量大約為200-400左右,截留溶解性鹽的能力為20-98%之間,對單價陰離子鹽溶液的脫除率低于高價陰離子鹽溶液。
3.4 反滲透膜(RO)
反滲透技術(RO)是以壓力為驅動力的膜分離技術,其基本原理以壓力差為推動離,施加超過溶液滲透壓的壓力于半透膜,將濃溶液中的水壓滲到膜的稀溶液一側,而濃溶液則不斷濃縮留在膜的另一側,達到濃縮液分離的目的[3]。
RO處理系統不易受環境的影響,對反滲透影響較大的環境因素主要是壓力、溫度、進水水質。RO處理系統能去除無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等,保證出水達標。
膜分離在應用存在膜污染的問題,主要存在有無機污染、有機污染和微生物污染三種形式。由于污染物質在膜表面形成附著層或堵塞膜孔,從而導致膜通量減少、膜及膜孔結構發生變化[4]。當進水污染物濃度較高時,進水的滲透壓就特別高,需要進水有較高的壓力克服滲透壓,才能實現物料分離,這導致能耗較高。
3.5 其他處理系統
本處理工藝中生化處理產生的剩余污泥經脫水后運至垃圾填埋庫區填埋;各處理工藝中產生的臭氣統一收集進行處理;反滲透產生的濃縮液收集至濃縮液池,最終回灌至垃圾填埋庫區。
4 運行情況
該滲濾液處理工藝運行以來,各處理單元處理效果較好,出水指標CODcr 14.6mg/L、BOD5 6.3mg/L、氨氮0.76 mg/L、SS 3.4 mg/L,根據監測結果顯示水質指標均滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)表二排放要求。
5 結束語
MBR+NR+RO法組合工藝處理垃圾填埋場滲濾液,克服了生化處理難以達標的缺點,出水效果較好,能達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)表二的排放要求,該處理工藝具有良好的穩定性、安全性和適應性。
【參考文獻】
[1]張益,陶華.垃圾處理處置技術及工程實例[M].北京:化學工業出版社,2002:8-9.
Abstract: this paper mainly introduces the landfill leachate treatment and the formation of the influencing factors and landfill leachate treatment to the harm of the city. Thus furtheranalyzes urban landfill leachate treatment processing technology points, introduces an operation management simple, low cost, adaptable "biological method + membrane law" handling system, and puts forward the technology in the processing of attention shall be paid to the problem, providing people with effective reference.
Key words: the city garbage, leachate, processing technology, problem
中圖分類號:R124.3 文獻標識碼:A文章編號:
隨著我國經濟的快速發展,城市垃圾量也隨之增加,垃圾的妥善處理已成為人們急需解決的問題。我國大多數城市采用衛生填埋或焚燒的方式處理垃圾,由此產生了大量的垃圾滲濾液。液滲濾液具有水質復雜、水量波動大、有毒有害物質含量高等污染特性,其一旦進入外部環境就會造成嚴重的二次污染,若滲濾液處理不當,不僅會污染土壤和地表水源,甚至會污染地下水對生態環境和人體健康帶來巨大危害。因此,垃圾滲濾液的有效處理勢在必行。
1 城市垃圾滲濾液的產生及影響因素
1.1 垃圾滲濾液的來源
垃圾滲濾液,又稱滲瀝水或浸出液,是指垃圾在堆放和填埋過程中由于發酵和雨水的淋浴,沖刷,以及地表水和地下水的浸泡而濾出來的污水,滲濾液的來源于降水、垃圾含有的水和微生物厭氧分解產生的有機廢水。垃圾滲濾液是高濃度有機廢水,若未經處理直接排放或未達標排放,會對周圍的地下水、地表水和土壤造成嚴重的污染。
1.2 垃圾滲濾液的影響因素
影響垃圾填埋場的滲濾液量的主要因素有:1)垃圾自身因素,即垃圾含水量和飽和持水量,一般垃圾中有機物含量越高,則所含的水量就越多,相應的垃圾滲濾液量就越多;2)氣候因素,即降水量和蒸發量,降水量越大,蒸發量越小,則垃圾產生的滲濾液就越多;3)土地因素,包括地形、地質、地貌、植被等,這些主要決定入滲量和排滲量,入滲量越大,排滲量越小,則垃圾產生的滲濾液量就可能越多;4)時間因素,上述 3 個因素都有時間的積累效應。
2 垃圾滲濾液的危害
滲濾液中含有大量的有機物、氨氮、病毒、細菌、寄生蟲等有害有毒成分。其表現特征為:水質波動大,成分復雜,生物可降解性隨填埋場場齡的增加而逐漸降低,金屬離子含量低,污染物濃度高,持續時間長,流量小而且不均勻。如果垃圾滲濾液處理不當就會對環境造成二次污染,不僅會污染土壤和地表水源,甚至會污染地下水對生態環境和人體健康帶來巨大傷害與威脅。
3 垃圾滲濾液處理中技術要點分析
《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)實施后,對垃圾滲濾液的處理控制提出了更嚴格的要求。滲濾液水質水量受各種因素影響而變得非常復雜,存在大量生物難以降解的有機物,目前滲濾液的處理工藝主要有土地處理、物理處理、化學處理、生物處理等,但采用單一工藝處理,往往只能在某些指標上取得好效果,很難使出水達到排放標準。因此滲濾液的處理工藝不是一種方法能夠完成的,而是多種方法的組合工藝。
目前,滲濾液處理的組合工藝主要有兩種,一種是以生化反應為主的“生物法+膜法(納濾/反滲透)”處理系統;另外一種是以DT盤式膜組件為主的高壓膜過濾工藝。DT盤式膜組件是獨家工藝,過濾原理即為常見卷式反滲透膜過濾的原理,
本文重點介紹“生物法+膜法”的處理系統。生化法處理設備和運行管理簡單,成本低,對水質和水量的變化有很好的適應能力,適合我國生化垃圾有機物含量高、滲濾液可生化能力較高的特點,當前得到了廣泛應用。
3.1 早期生物處理工藝
早期的滲濾液處理工藝缺乏設計經驗,對滲濾液的水質特性考慮不夠充分,處理工藝主要參照城市污水處理工藝,選擇生物法中的氧化溝,SBR及接觸氧化工藝的比較多,由于這些工藝在曝氣量、停留時間上考慮的不足,最后導致了運行的失敗。
例如某城市滲濾液處理廠選擇“厭氧+氧化溝+沉淀池”的處理工藝,要求出水達到GB16889-1997二級標準,但是由于滲濾液水質水量隨時間變化大,尤其隨著填埋場時間的增長,可生化性低,導致出水不能穩定達標;昆山市第三垃圾填埋場滲濾液處理采用的是“厭氧+生物接觸氧化”工藝,運行過程中進水水質遠低于設計值,結果造成厭氧效果大幅下降,整個系統出水無法達標。
3.2 膜生物反應器(MBR)應用
針對早期生化法在滲濾液處理上的不足,MBR系統在設計生化反應部分時充分考慮滲濾液的水質特性,以反硝化池和硝化池為主,在停留時間、池體深度以及曝氣量方面,充分滿足滲濾液中有機物降解的需要。
Abstract: With the rapid development of city, the life rubbish has more and more serious harm to the environment. Therefore, all countries successively formulated and implemented a series of regulations and policies to pay more attention to city life garbage collection and processing problems, and China is no excepted. There has lots of disposal methods of city life garbage,and sanitary landfill, composting, incineration are the three most widely used abroad. These kinds of processing methods are not perfect and with many urgently to be solved problems even after hundreds of years’s development. This paper analyzes the water quality characteristics of landfill leachate, summes up the current leachate disposal technologiesused more widely, and makes a comparison about a number of domestic project examples to discuss the existing problems and put forward possible solutions.
Keywords: landfill; leachate; disposal technologies;
中圖分類號:R124 文獻標識碼: A文章編號:2095-2104(2012)
1前言
目前,我國垃圾城市垃圾處理量只占總垃圾量的5% ,其中70%是通過簡易填埋法處理的,10%進行了簡易堆肥,資源化數量更少,分類回收幾乎為零。受技術水平和管理手段的限制,這些垃圾處理方式的弊端十分明顯,不僅對土壤、地下水、大氣等造成了現實的污染和潛在的危害,而且造成巨大的資源浪費。國內外對垃圾的處理主要有焚燒、填埋、堆肥以及綜合利用等方式。其中,垃圾衛生填埋以其相對費用較低、技術比較成熟成為我國現階段采用較廣泛的方式。垃圾填埋過程中產生的大量滲濾液,是世界上公認的污染威脅大、性質復雜、難于處理的高濃度廢水,從填埋場的運行到封場后管理,都需要對滲濾液的產生進行有效控制,對排出的滲濾液進行妥善處理。
2 滲濾液的來源、組成及特點
2.1滲濾液的來源
垃圾滲濾液是指垃圾在填埋和堆放過程中,由于垃圾中有機物質分解產生的水和垃圾中的游離水、降水以及入滲的地下通過淋溶作用形成的污水。垃圾滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水,水質和水量在現場多方面的因素影響下波動很大。垃圾滲濾液的來源也很廣泛,主要有直接降水、地表徑流、地表灌溉、地下水、廢物中的水分、覆蓋材料中的水分和有機物分解生產水。
2.2滲濾液的組成
滲濾液的成分很復雜,主要成分有四大類:一是常見的元素和離子,如Cd、Mg、Fe、Na、NH3、CO3等;二是微量元素,如Mn、Cr、Ni、Pb等;三是有機物,常以COD(化學需氧量)、TOC(總有機碳)來計量;四是微生物。
2. 3滲濾液的特點
當填埋場垃圾的濕度超過其持水能力后便會產生滲濾液。在滲濾液滲出的同時,垃圾堆體內懸浮的或溶解的有機污染物和重金屬等無機污染物就會隨之溶出,因此,垃圾滲濾液是一種有機污染負荷較高、水質極為復雜的廢水。
垃圾滲濾液水質的變化受垃圾組成、垃圾含水率、垃圾體內溫度、垃圾填埋時間、填埋規律、填埋工藝、降雨滲透量等因素的影響,尤其是降雨量和填埋時間的影響,隨著填埋時間和降雨量的增加,滲濾液的濃度會逐漸下降。由于上述影響因素隨機性很大,所以滲濾液的化學組成也變化很大[1]。
還應注意的一個問題是早期滲濾液中,易生物降解的揮發性脂肪酸含量較高,填埋齡超過3年―5年的晚期滲濾液中,BOD/COD比值較低,可生化生下降,此時處理的主要目標是氨氮的去除。
3 滲濾液的處理技術
對垃圾填埋場已經產生的滲濾液,目前,國內外發達國家和一部分發展中國家的處理方法主要包括物理化學法、生物法、垃圾滲濾液回灌法等。
物理化學法主要有活性炭吸附、化學沉淀、密度分離、化學氧化、化學還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法,在COD為2000~4000mg/L時,物化法的COD去除率可以達到50%~80%。與生物處理相比,物化處理不受水質水量變動的影響,出水水質比較穩定,尤其是對BOD5/COD比值較低(0.07-0.20)難以生物處理的垃圾滲濾液有較好的處理效果。但生物法處理成本較高,不適于大水量垃圾滲濾液的處理,因此目前垃圾滲濾液主要是采用生物法。
生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結合。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩定池、生物轉盤和滴濾池等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應器、混合反應器及厭氧穩定塘。
3.1物理化學法
物理化學法是指通過物理化學的方法去除滲濾液中的COD、SS、色度、重金屬等。相對于生物法,物理化學法不受滲濾液中水質水量的影響,抗沖擊負荷能力較強,出水水質比較穩定,尤其在廢水可生化性較差的時候有比較好的處理效果;但是基成本較高,不適宜處理大量廢水。
近年來,用于滲濾液處理的物化法主要有化學沉淀法、吸附法、化學氧化法、反滲透法等。物理化學法的運用主要用作預處理或與其他方法聯合使用。劉東等[2]用曝氣一絮凝法處理武漢市流芳垃圾場的滲濾液,其色度、COD、總磷的去除率均可達80%以上,氨、氮的支除率達60%以上。方土等[3]用回流式兩級SBR活性炭吸附―混凝工藝處理高氨氮、低碳氮比的垃圾滲濾液,粉末活性炭和鋁鹽投加量分別為1‰(W/V)和0.4‰(W/V),吸附時間為100min,總的水力停留時間為82h,COD的去除率可以穩定在90%以上,氨氮去除率右以達到95%以上?;瘜W氧化法利用強氧化劑分解滲濾液中難降解的有機物,從而提高廢水的可生化降解性,其中高級氧化法是近年來國際研究的熱點。張暉等[4]在用Fenton法處理垃圾滲濾液時發現,在雙氧水的總投加量為0.1mol/L時,COD的除去率可達67.5%。
3.2生物法
垃圾滲濾液具有不同于一般城市污水的特點:BOD5和COD濃度高、金屬含量較高、水質水量變化大、氨氮的含量較高、微生物營養元素比例失調等。在滲濾液的處理方法中,將滲濾液與城市污水合并處理有一定的具體困難,往往不得不自己單獨處理。國外在處理城市垃圾衛生填埋場滲濾液技術應用上,都根據各自的不同情況采取不同的處理方法,常用的方法分述如下;
3.2.1活性污泥法
它分為鼓風曝氣將壓縮空氣不斷地打入到滲濾液中、保證其有一定的溶解氧,以維持微生物的活動,分解有機物、利用裝在曝氣池內的機械葉輪轉到,劇烈攪拌滲濾液,使空氣中氧溶于水中,供微生物活動、純氧曝氣按鼓風曝氣方法向滲濾液中吹入純氧,以充分提高充氧效率。
從填埋運用曝氣法處理垃圾滲濾液的運轉情況看,無論是BOD5和COD,還是氨氮的去除都取得了良好的效果。這些方法有效地降低BOD5、COD和氨氮,還可以去除另一些重金屬污染物質。傳統活性污泥法是世界各國采用最為廣泛的二級生物處理流程,但是由于垃圾滲濾液的有機負荷非常高,傳統活性污泥法的一些改良工藝在滲濾液處理領域得到了廣泛的應用。例如SBR法、CASS法和氧化溝法。李亞峰等[5]用混凝+SBG法處理沈陽市趙家溝垃圾場的滲濾液,研究結果表明,采用聚合氯化鋁鐵混凝+SBG生化處理工藝,能夠使垃圾滲濾液的CODCr值從5000mg/L―14000 mg/L降低到200 mg/L以下。作為SBR法的改進工藝,CASS工藝通過瓜器前設置預瓜區以及減少排水量等方法,大大提高了抗沖擊2負荷的能力。
3.2.2生物膜法
生物膜法有放它的一些改良工藝有效地解決了活性污泥的膨脹問題,而且生物膜上的生物種類多、世代時間長,搞沖擊負荷能力強,使得生物膜法的處理效果比較好。與活性污泥法相比,生物膜法具有抗水量、水質沖擊負荷的優點,而且生物膜上能生長世代時間較長的微生物,如硝化菌之類??梢苑譃樯餅V池使滲濾液流經生長在濾料表面上的生物膜,通過各相間的物質交換及生物氧化作用,使滲濾液中的有機物得到降解,達到凈化的目的、生物轉盤由固定在一橫軸上的若干間距很近的圓盤組成,由盤面上生長的生物膜凈化滲濾液、生物接觸氧化使帶微生物棲附的填料全部浸在滲濾液中,并采用機械設備向滲濾液中充氧,使滲濾液中的有機物被微生物氧化分解,從而達到凈化。
生物轉盤采用厭氧、好氧的方式,以便進行高濃度的脫氨處理。在整個工藝流程中,主要去除對象是BOD、COD、SS、TN、TP和重金屬等。事實上,近年來日本多采用生物轉盤方式作為滲濾液的生物處理設施,因為這種方式對水量及水質的變化適應性好,運轉管理容易,運轉成本低,其電力費用僅占一般曝氣方法的12~13。
3.2.3曝氣穩定塘
曝氣穩定塘是利用水中的微生物、藻類、水生植物等對滲濾液進行好氧或厭氧生物處理的天然或人工池塘。與活性污泥相比,曝氣穩定塘體積大,有機負荷低,盡管降解速度較慢,但由于其工程簡單,在土地不貴的地區,是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理方法。
3.2.4厭氧生物處理法
厭氧生物處理法是利用厭氧微生物分解滲濾液中的有機物達到凈化目的,同時產生甲烷、二氧化碳等氣體。分為厭氧-好氧生物氧化工藝、厭氧-氧化溝-兼性塘工藝、厭氧-氣浮-好氧工藝、UASB-氧化溝-穩定塘。
與好氧生物法相比,厭氧生物法有能耗少、運行費用低、剩余污泥產生量少、能處理一些難處理的高分子有機物等優點,但由于厭氧菌對溫度和pH值的要求較高,使得實際工程中厭氧生物法的效果不理想。有實驗表明當溫度在35℃左右,pH值控制在7左右時,厭氧法的處理效果最佳。近年來采用的厭氧生物處理方法有:厭氧接觸法、厭氧生物濾池、上流式污泥床反應器等。
但是,厭氧處理出水中COD濃度和氨氮濃度仍比較高,溶解氧很低,不宜直接排放到河流或湖泊中,一般需要進行后續的好氧處理。此外,當滲濾液pH在7以下時,產甲烷菌將會受到抑制甚至死亡,不利于厭氧處理,而好氧處理對pH的要求就沒有這么嚴格。再者,厭氧處理受溫度影響大,最適宜溫度是35℃,低于這個溫度時,處理效率迅速降低。比較而言,好氧處理對溫度要求不高,在冬季時即使不控制水溫,仍能達到較好的出水水質。因此,對COD為5000mg/L以上的高濃度垃圾滲濾液,建議采用厭氧方法進行處理,對COD濃度在5000mg/L以下的垃圾滲濾液則建議采用好氧生物處理法。
上流式污泥床反應器(UASB)近年來在實際工程中使用的頻率非常高。優點在于工藝結構緊湊處理能力強、效果好和投資少,同時由于不適于處理高懸浮固體濃度的廢水,所以常與其他處理工藝結合使用。國內的廣州新豐垃圾填埋場滲濾液處理和三峽工程施工區生活垃圾填埋場等的厭氧處理部分都采用UASB工藝。
3.2.5土地處理法
土地處理是利用土壤自身能力進行處理的方法。滲濾液流經土壤時,經過土壤的吸附、離子交換,沉淀、螯合等作用,滲濾液中的懸浮固體被除去;土壤中的微生物對溶解性的有機物進行吸收利用,并將有機氨氮轉化為氨氮;植物利用滲濾液中的C,N,P等各種營養物質生長并通過蒸發作用減少滲濾液的量。土地處理包括慢速滲透系統、快速滲透系統、表面溫流、濕地系統、地下滲濾土地處理系統。目前應用于滲濾液處理的主要有人工濕地和回灌法兩種。其中回灌法較適于在氣候干燥、降雨量少、垃圾含水量低的地區適用。但土地法也存在存在使用不當對當地環境造成二次污染的隱患。
垃圾填埋滲濾液的處理方法很多,而且垃圾滲濾液成分極其復雜,用一種方法處理很難達標,一般實際工程中常采用多種不同類型工藝聯合使用才能使出水水質達到國家排放標準。
3.3垃圾滲濾液回罐法
目前,關于垃圾滲濾液回罐法在國外還沒有大規模的應用,都只是處于小規模的嘗試階段,還沒有得出一個比較科學的結論。有觀點認為雖然滲濾液的回流會降低BOD和COD的濃度,但滲濾液中重金屬和氯化物的濃度會增加。實踐表明,由于廢物的蒸發和廢物的吸收作用,回罐會減少滲濾液的數量,但研究人員的報告報道,出現了諸如會降低覆蓋層的滲透性能、滲濾液的滯水作用以及臭氣等問題,城市廢棄物滲濾液的回罐在起始階段可能是成功的,但在長期的運轉中會有什么嚴重的后果還尚未可知。
4我國垃圾滲濾液處理現狀
20世紀80年代末起步的我國垃圾填埋處理較國外晚了許多,滲濾液的處理也歷經了幾個不同時期。早期的滲濾液處理工藝考慮到滲濾液的特殊水質,主要采用好氧生物法為主。處理效果不是很好。這個時期以北京阿蘇衛垃圾填埋場院為典型代表。90年代中后期的處理工藝,以深圳下坪垃圾填埋場為典型代表,開始針對滲濾液的特殊水質采用脫氮、厭氧、好氧相結合的處理工藝,運行效果良好。
21世紀后,對排放標準的提升僅靠生物法已達有到要求,所以生物法與深度處理的物化法相結合的工藝出現在各個填埋場,處理效果提升的同時帶來的問題是成本的上升。
5結論
由于其特殊的水質,垃圾滲濾液的處理工藝比較復雜,通過多種工藝的聯合使用才能達到拜謝標準。與國外的滲濾液處理工藝相比,我國的處理方式過分追求單獨處理,導致垃圾填埋場投資過大,而且由于一些因素的干擾,使得處理效果不佳。在現階段我國可以提倡適應處理后與市政管網合并處理。在北方降雨量少垃圾含水率較低的填埋場,采用回灌措施是較為經濟、有效的方法。雖然采用回灌法對于防滲膜要求非常高,初期投資較大但是從長遠來看比單獨處理經濟。各個地區要根據實際情況采用堆肥、焚燒、衛生填埋相結合的處理方式,從源頭上減少滲濾液的產生。
參 考 文 獻
[1]盧成洪、徐迪民:《回灌法處理城市垃圾滲濾液》載《上海環境科學》,1997,16(1):46~48
[2]劉東、江丁西:《暴氣―絮凝處理垃圾滲濾液的實驗研究》載《環境衛生工程》,2000,(6)18~20.
Abstract: this article through to the generation of landfill leachate and pollution characteristics are analyzed, and the feasibility of landfill leachate treatment technology to China's development of the technology of landfill leachate work made some of their own views.
Keywords: landfill leachate treatment; Pollution features; Processing technology
中圖分類號: R124.3文獻標識碼:A 文章編號:
隨著居民生活水平的不斷提高,便捷衛生的生活條件下,城市垃圾的數量卻與日俱增,嚴重影響著人們的生活環境。城市垃圾目前的主要處理手段是填埋,處理方法相對高效,但垃圾填埋卻極易造成二次污染,其中,垃圾滲濾液的污染最為嚴重,它能夠對水體、突然和大氣造成嚴重的危害,導致土地、水體的富營養化、地下水質的污染,甚至直接危害到人們的身體健康。
1、垃圾滲濾液的產生
垃圾滲濾液,一種來源于垃圾的高濃度廢水化合物,它主要是指垃圾填埋場中垃圾本身含有的水分、進入填埋場的雨雪水、地下水的反滲或垃圾之間的生化反應所產生的水分,在扣除掉飽和持水量后所剩余的物質。
二、垃圾滲濾液的污染特性分析
(一)構成復雜
由于垃圾滲濾液是一種含量非常復雜的高濃度廢水化合物,其中酸酯類、醇酚類和酮醛類等烴類化合物及其衍生物占大多數,這樣污染物的危害較大,很多都被我國列為優點控制污染物的“黑名單”之中。
(二)成分濃度高
垃圾滲濾液的濃度很高,所含成分的變化范圍也比較大。垃圾滲濾液這一特性使得它同其他污染物有著明顯的區別,增加了垃圾滲濾液的處理難度,使得垃圾滲濾液的處理工藝要更為復雜和嚴格。
(三)不穩定性
垃圾滲濾液擁有很高的不穩定性,較普通污染物相比,容易受到氣候和環境的影響。
由于垃圾滲濾液的形成方式同水分有很大關系,因此雨季垃圾滲濾液濃
度明顯高于旱季。
垃圾滲濾液受氣溫影響比較大,干冷季節的垃圾滲濾濃度要低于其他季
節。
垃圾滲濾液的濃度也會隨著填埋時間的長短發生變化。填埋初期的垃圾
滲濾液的濃度相對比較低,而填埋一段時間之后,垃圾滲濾液的濃度會升高,而滲濾液的成分開始發生非常大的變化,其中,氨氮的濃度會大幅升高,但重金屬元素的含量會相對減少。。
二、我國垃圾滲濾液的處理現狀
受到經濟影響,我國開始衛生填埋的時間比較短,垃圾滲濾液的設施建設和推廣也比較晚,目前,我國對于垃圾滲濾液的處理方式主要有以下兩種:
(一)污水聯合處理技術
滲濾液同污水合并處理工作是目前最為理想的垃圾滲濾液處理方式,污水處理廠進行污水處理工作的同時,對垃圾滲濾液進行相應技術的處理工作,這樣既能夠節省單獨建立滲濾液處理工程的高昂費用,利用污水處理廠的相關技術,達到對滲濾液的稀釋、分解目的。但這種處理技術存在一定問題,首先是是滲濾液的輸送問題。由于滲濾液具有非常大的危害性,因此在運輸過程中必須保持遵守的運輸規定,并使用特殊的密封設備,大大增加的資金的浪費。此外,由于滲濾液中所含成分比較復雜,在處理過程中容易造成污水廠的沖擊負荷,甚至影響和破壞污水廠的正常運行。
滲濾液回灌技術
滲濾液回灌技術在處理滲濾液的工作中具有比較多的優點,設施簡單,投資少,收益高,對污染物的約束力大。但垃圾滲濾液的回灌技術也存在著相應的問題,由于回灌技術是在固定空間進行的循環工作,一次循環必定會造成滲濾液的濃度增加,這便使得操作過程中氣體揮發性增大,造成安全隱患,引發安全事故。并且,惡臭氣體的揮發,還會對周圍環境造成極大的影響和危害。
三、垃圾滲濾液的處理技術研究
我國滲濾液的處理技術起步比較晚,因此,我們在積極借鑒和引用國外先進處理技術的同時,也要加強自身技術水平的提高和完善。
(一)因地制宜的處理技術
由于垃圾滲濾液的不穩定性,因此,不同地區的垃圾滲濾液的處理方式應該有所不同。北方氣候以干燥少雨為主,因此,選用滲濾液回灌技術進行處理比較有效,而對于多雨潮濕的南方地區來說,可以使用目前比較先進的土壤-植物法進行滲濾液的處理工作。
(二)多種技術的有效結合
垃圾滲濾液處理廠處理滲濾液的方法有生物法、土地法和物化法等處理方法。必須采用更為合理和多種手段結合的方法,才能真正的做好滲濾液工作,達到排放標準,防止對環境的污染。
微電解法是以金屬腐蝕的原理處理滲濾液中的一種高級氧化技術,通過鐵屑在滲濾液中同Cu、C、-N等物質發生反應,生成氧化還原反應,形成絮凝物質從濾液中分離。這種方法操作簡便,經濟型強,處理效果良好。
氧化溝工藝,是污水處理方法中一種成熟的處理技術,在處理COD、-N等物質上都有著不俗的表現,因為其耐沖擊負荷強、處理效果好、處理單元少等優點,目前已經收到廣泛的應用在垃圾滲濾液的處理工作中。
砂濾技術,砂濾技術是滲濾液處理工作中的后期處理技術,也是切實可行的處理工藝。它是利用均粒石英砂等物質對滲濾液進行相關的處理工作,主要對滲濾液中的懸浮物體、COD及色度進行處理,達到理想排放的效果。
(三)加強對相關技術的研發和改良
依照我國的基本國情和經濟發展防線,加大對新型技術材料的研發力度,不斷完善垃圾滲濾液處理技術,找出更為經濟有效的處理滲濾液的新方法。目前,硝化反硝化、厭氧反厭氧等氨氮處理概念目前已經被提出并在研究中取得了良好的效果,具有需氧量低、能耗低、負荷高等優點,是處理氨氮成分的比較理想的方法。
總結:
垃圾滲濾液,對我國生態環境造成了極大的污染和危害,為了能夠積極改善環境狀況,堅持可持續發展戰略,標準化、規范化的垃圾滲濾液處理工作是必不可少的。因地制宜,合理的應用垃圾滲濾液處理技術,能夠更有效的開展垃圾滲濾液的的處理工作,并且符合我國國情,降低能源消耗,將環境污染降到最低。同時,今后應該繼續加大對新型垃圾滲濾液處理技術的研發力度,尋求更好的解決辦法,使我國的垃圾滲濾液處理工作達到一個新的高度。
參考文獻:
中圖分類號:X703 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)30-0080-02
隨著社會經濟的發展,人們生活水平的提高,無論是工業垃圾還是生活垃圾都逐漸增多,但是很多垃圾都不能自然降解,長期積累的過程不僅占據人們生活的空間,還給人們生存的環境帶來嚴重的污染。所以垃圾焚燒廠垃圾滲濾液的處理是人們關注的重點。垃圾填埋場滲濾液成分很復雜,它含有大量的有機物、重金屬離子以及無機離子等物質。滲濾液的水質會隨著垃圾填埋場所在地的氣候、水文、地質等自然環境的變化而改變。填埋物的性質和填埋時間都會受到自然環境的制約。垃圾滲濾液是一種難處理的高濃度廢水,目前相關的研究人員根據不同埋齡的垃圾滲濾液采取不同的處理措施。其中Fenton試劑法是目前較為常用的方法。
1 垃圾滲濾液成分分析
垃圾滲濾液的成分會隨著時間的變化而產生變化,表1是不同埋齡垃圾滲濾液水質特征數據。
從表1可看出,滲濾液可生化性差、含大量有毒和難降解的有機物,不適合直接采用生化法處理,通常采用物化法處理后再采用生化法處理。高級氧化劑是目前普遍采用的物化法,張瑾、王哲等人將高級氧化劑用作生化處理,取得較好的成績。高級氧化劑處理垃圾滲濾液成為國內外學者研究的重點,其中Fenton試劑就是一種非常典型的高級氧化劑。
2 傳統的Fenton試劑法的應用
過氧化氫與催化劑能產生兩種活潑的氫氧自由基,從而引發和傳播自由基鏈反應,加快有機物和還原性物質的氧化。Fenton試劑一般在pH3.5下進行,在該pH值時羥基自由基生成速率最大。在Fenton試劑法處理滲濾液的研究應用方面,國內外學者都做了大量的工作。郭勁松等人的實驗結果表明,雙氧水和亞鐵鹽的固定摩爾比投放時,滲濾液中的COD的消失率會隨著雙氧水投放的增加而加快。在雙氧水投放的比例不變時,氧化槽的投配比例并不能對滲濾液產生很大的影響。此外張輝等人還對CSTR和間歇操作兩種模式進行了實驗,實驗表明滲濾液中的COD和TOC都能夠得到不同程度上的去除,并且對晚期的滲濾液的效果要明顯一些。傳統的Fenton試劑法在垃圾滲濾液中雖然有著較好的運用,效果也非常的顯著,但是在這個過程中還是會存在很多的不足。例如在實際使用過程中,雙氧水的利用率不高,反應的條件也較為苛刻,含有重金屬的泥沙量太大,處理的過程成本高。所以國內外學者開始將光電等技術引入到新的Fenton試劑法中,給垃圾滲濾液的處理帶來了更加完善的處理方法。
3 Fenton試劑法的改進
3.1 光技術支持下的Fenton試劑法
光-Fenton法是以傳統Fenton試劑法為基礎,重新發展的一種新型氧化技術,其中的光包括可見光和紫外線的輻射。光-Fenton法在處理有機物污染物的過程中利用紫外光的照射,雙氧水分解產生羥基自由基,金屬鐵離子跟雙氧水反應產生羥基自由基和金屬鐵離子,然后又保持體系中的鐵離子循環,加速滲濾液中有機污染物的降解。王選年等人根據日光輻射強度隨著時間變化的規律,選擇了光強度最大的時間段(11∶00至13∶00)進行實驗,實驗結果顯示,光Fenton試劑技術能夠很好地去除垃圾滲濾液中的色度,對滲濾液中的有機物的降解也符合動力學原理。實驗中本課題組跟傳統的Fenton試劑法做了比較,傳統的Fenton試劑法對滲濾液中的COD成分最高去除率在80%左右,但是光技術支持下的Fenton試劑法對滲濾液中COD的去除率卻高達95%,脫色率也從傳統的2%提升到49%,因此,光-Fenton試劑法相對于傳統Fenton試劑法有很大改善。
3.2 電技術支持下的Fenton試劑法
電-Fenton試劑法是將電化學法生成的金屬鐵離子跟雙氧水作為產生羥基自由基的持續來源。本課題組在研究中發現,電-Fenton法在對垃圾滲濾液進行作用時,不僅僅增加了電化學反應的間接氧化,還提高了垃圾滲濾液中的BOD/COD值,改善了垃圾滲濾液的可生化性。在最佳的電解環境下,COD、氨氮和色度的去除率都要高出傳統Fenton試劑法很多,它們的數值分別是80%、55.25%和98.6%,BOD/COD由之前的0.125提高到0.486,滲濾液的可生化性明顯提高,同時電解還能夠對垃圾滲濾液中的其他有害成分有很好的分解和吸附作用。另外三維電極-電-Fenton法對垃圾滲濾液中的芳烴、烷烴、羥酸以及酯類等有機物都有著很好的降解效果。電-Fenton試劑法相對于光-Fenton試劑法有著很多的優點:電-Fenton試劑法自動生成雙氧水的機制比較完善;有機物降解的因素比較多,有機物降解的速度更快;鐵離子和雙氧水可以在電解現場產生,免去了添加劑,并且這個過程產生的污泥較少;電解的過程還附帶有吸附的功能。
4 結語
無論是工業垃圾還是生活垃圾,長久的堆積所產生的滲濾液都會對我們生活的土壤和水系造成嚴重的污染,影響到人們的生活水平。Fenton試劑法在垃圾滲濾液處理中的作用是不能夠被忽視的,相關的學者也將更多的新型科技融入到Fenton試劑法中來幫助降解垃圾滲濾液。垃圾滲濾液的處理將會更加科學徹底,人們的生活將會更加健康。
參考文獻
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[5] 劉茗.垃圾處理過程中的處理辦法[J].工業論壇,
中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:1674-9944(2012)12-0050-04
1引言
隨著我國經濟的快速增長,垃圾產生量不斷增加,目前的垃圾衛生填埋技術相對簡單,處置量大,費用較低,已經成為了國內外大多數城市垃圾處置的主要方式[1],而垃圾滲濾液作為垃圾填埋不可避免的副產品逐漸成為了令人頭痛的問題。垃圾滲濾液中含有大量有毒物質、金屬離子,氨氮和COD都非常高[2],這就使得垃圾滲濾水的處理非常困難[3]。對于垃圾滲濾液的處理無論是國內還是國外都集中在了生物處理上,特別是厭氧—好氧的組合工藝更成為了處理垃圾滲濾液的首選工藝[4,5]。
目前,關于活性污泥法去除有機污染物及脫氮除磷效果的研究較多,對重金屬的去除率研究甚少[6,7]。而滲濾液中重金屬的來源廣泛,且生態毒性大。這些重金屬在生物處理過程中的形態分布如何、去除及遷移趨勢如何、影響因素有哪些等都是需要關注的問題[8]。本文以沈陽市老虎沖垃圾填埋場滲濾液為原液,采用A2/O工藝(圖1)對其進行處理,通過各段處理效果來分析處理過程中重金屬離子(Pb、Ni、Cr、Cu、Zn)的去除情況。
2材料與方法
2.1樣品的采集與保存
滲濾液采自沈陽市老虎沖垃圾填埋場,實驗采用A2/O工藝(小試),運行工況:Q進水=9L/d,HRT=6h,SRT=25d,R=100%, DO=1.7~2.3mg/L,T=22~25℃,pH=7~8,MLSS=5500~6500mg/L。
用洗凈的聚乙烯瓶分別從原液、調節池、厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池以及出水7個采樣點采集水樣,并于4℃下保存,以備測定各段出水中重金屬的含量。
2.2樣品分析方法
(1)混合液中總重金屬含量分析:對混合液進行消解,根據《水和廢水監測分析方法》[9],Pb、Ni、Cu、Cr、Zn采用火焰原子吸收法測定。
(2)污泥中重金屬含量分析:取50mL泥水混合液,過濾。在105℃干燥箱中烘干2h。取出濾紙和干污泥,用電子分析天秤稱量,并計算污泥重量。將濾紙和污泥置于燒杯中,加入10mL濃硝酸,加熱至近干,觀察有無棕黃色煙霧產生,若無棕黃色煙霧表示消解完全。最后定容至100mL,過濾待測。
3實驗結果與討論
3.1滲濾液中重金屬的存在形態
重金屬在液相中主要以溶解態和懸浮態存在,不同形態的重金屬去除方法不同,為了研究A2/O工藝對重金屬的去除情況,首先需要確定滲濾液中重金屬的存在形態。
本文采用0.45μm的濾膜對滲濾液進行過濾,去除水中的懸浮物質,然后測定原液和濾液中的重金屬含量,得到滲濾液中重金屬的存在形態分布,以溶解態重金屬體積分數為縱坐標,重金屬元素為橫坐標作圖,見圖2。
3.2重金屬在各工序內的吸附平衡時間
為了分析重金屬在各池內吸附平衡情況,需要先確定重金屬在各池內達到吸附平衡的時間,實驗操作如下。
3.3A2/O各處理工序中重金屬的去除情況
通過對各采樣點水樣進行測定,結果見表2。滲濾液中5種重金屬在各工序內的去除率見圖4。
3.4結果分析
(3)泥水混合液進入沉淀池后,重金屬濃度基本沒有變化,說明沉淀池對滲濾液中的重金屬基本沒有任何去除作用,只是起到泥水分離的作用。這主要是由于滲濾液中的重金屬經過調節池、厭氧池、缺氧池和好氧池的去除作用后,含量已經很低,因此在沉淀池中并沒有什么變化。
4結語
(3)A2/O工藝對滲濾液中的重金屬有很好的去除作用,但由于活性污泥法易受pH、DO、溫度、污泥齡、重金屬濃度等運行工況的影響[10],因此對不同的重金屬有不同的去除效果。本文未對A2/O系統具有明顯影響作用的參數進行研究,各影響因素對重金屬去除率的影響有待進一步研究。
參考文獻:
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摘要 與國外對垃圾滲濾液處理技術研究相比,我國在垃圾滲濾液的處理研究方面起步晚、起點低,經過了長時間的探索和研究,取得了一些成功經驗,有的已用于工程實踐。但是由于垃圾滲濾液水質水量變化大、水質復雜、有機污染物含量高,缺少十分完善的處理工藝。目前,我國大多數垃圾填埋場主要是根據填埋場的具體情況及其它經濟技術要求采取有針對性的處理工藝。本文通過與國內外處理技術進行對比研究,提出新型垃圾滲濾液處理工藝———厭氧-好氧-兩級DTRO技術。
關鍵詞 垃圾滲濾液;上流式污泥床過濾器;曝氣生物濾池;兩級碟管式反滲透
1 垃圾滲濾液特點
垃圾滲濾液是垃圾在堆放和填埋過程中由于發酵、雨水沖刷和地表水、地下水浸泡而滲濾出來的污水。來源主要有四個方面:垃圾自身含水、垃圾生化反應產生的水、地下水的反滲和大氣降水,其中大氣降水具有集中性、短時性和反復性,占滲濾液總量的大部分。滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水,一般來說有以下特點:淤水質復雜,危害性大:不僅含有大量多種有機物,同時含有大量溶解性固體,如鈉、鈣、氯化物、硫酸鹽等;于CODcr、BOD5 濃度高及氨氮含量高,并且隨填埋時間的延長而升高;盂水質變化大;垃圾滲濾液隨著填埋時間及降雨等因素,水質變化較大;榆金屬含量較高:垃圾滲濾液中含有十多種金屬離子,并且隨著垃圾填埋場的填埋時間發生變化,其中鐵和鋅在酸性發酵階段較高;虞滲濾液中的微生物營養元素比例失調:主要是C、N、P 的比例失調。
對垃圾滲濾液的水質特點進行分析總結,垃圾滲濾液處理難點主要在于氨氮濃度較高、可生化性差等方面。
2 國內外垃圾滲濾液處理現狀
由于垃圾滲濾液受外界降水、生物發酵等多種因素的影響,屬于成分復雜且水質、水量變化大的高濃度有機廢水,其處理一直是水處理領域的一個世界性的難題。目前,國內外針對垃圾滲濾液處理的研究主要集中在高濃度氨氮的去除以及深度處理兩個方面。常見垃圾填埋場滲濾液處理工藝有以下幾種,見表2-1。
由此可見,傳統的生物垃圾滲濾液處理工藝雖然成本較低,但水力停留時間較長、占地面積較大、出水水質達不到相關要求。目前處理垃圾滲濾液一般是將生物法、物化法、膜技術以及其他方法進行組合,尤其是膜技術在垃圾滲濾液方面的應用越來越廣泛,出水效果好,但同時也存在膜成本高、壽命短、易受污染等問題。
3 新型垃圾滲濾液處理工藝要要厭氧-好氧-兩級DTRO技術
3.1 工藝內容新型垃圾滲濾液處理工藝———厭氧-好氧-兩級DTRO 技術工藝流程如下:淤由于垃圾滲濾液水質水量變化較大,滲濾液經格柵除較大的懸浮物后進入調節池,調節池來儲存滲濾液,用以調節滲濾液處理廠進水的水質和水量。于經調節池調節水質水量后,滲濾液自UBF(上流式污泥床過濾器)底部布水器均勻進入進行厭氧處理,UBF 反應器內主要由布水器、污泥層和填料層構成。反應器內環境適宜為:溫度20益~35益,pH6.5~7.8,容積負荷5~15kg/COD(m3·d)等。在UBF 反應器處理中厭氧微生物分解有機物過程中能產生大量的甲烷、二氧化碳等氣體,其中甲烷占75%~85%,可回收利用,在UBF 反應器上部設置集氣罩,收集產生的甲烷氣體。盂經過UBF 厭氧分解及反硝化反應后,滲濾液進入好氧型BAF 反應器,同時對反應器底部進行曝氣,溶解氧DO 控制在3~5mg/L。反應器內填充聚氨酯基填料,適宜微生物生長和繁殖,并且特殊的大孔網狀結構可使反應器形成內部厭氧、中部兼氧、外部好氧的微環境。使得硝化菌、反硝化菌能共同存在于反應器內,可發生同步硝化反硝化反應,去除有機物和氨氮。榆通過UBF 和BAF 厭氧-好氧生化處理,滲濾液中的有機物大量被降解,再利用兩級DTRO(碟管式反滲透)進行深度處理。滲濾液通過膜堆與外殼之間的間隙后通過導流通道進入底部導流盤中,被處理的液體以最短的距離快速流經過濾膜,料液流經過濾膜的同時,透過液通過中心收集管不斷排出。濃縮液最后從進料端法蘭處流出,進入濃縮液池。
中圖分類號: R124 文獻標識碼: A 文章編號:
1概 述
城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設計、運行和管理中非常棘手的問題。滲濾液是液體在填埋場重力流動的產物,主要來源于降水和垃圾本身的內含水。在垃圾填埋過程中產生的污染性極強的垃圾滲濾液極易下滲污染地下水,若處理不當會對生態環境和人體健康帶來巨大危害,因此垃圾滲濾液的有效處理十分迫切已成為目前國內外環境工程領域的難點之一。以保護環境為目的,對滲濾液進行處理是必不可少的。
2滲濾液處理工藝
現有的垃圾滲濾液處理技術主要分為生物法、物化法和土地法三大類。生物處理法中厭氧處理有上流式厭氧污泥床UASB、厭氧折流板反應器ABR、厭氧塘、EGSB、IC 等;好氧處理有好氧曝氣塘、活性污泥法、生物轉盤和滴濾池等,無氧/好氧(A/O)混合處理。物化法主要有化學混凝沉淀、活性炭吸附、化學氧化、催化氧化、膜處理、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法等。土地處理如人工濕地等主要通過土壤顆粒的過濾,離子交換吸附和沉淀等.
3滲濾液處理方法介紹
目前的滲濾液的處理方法大致可分為回灌法、物化法、生物法、土地法等.
3.1 濾液回灌法 將垃圾填埋場產生的未經處理的滲濾液或者處理不充分的濾液部分或全部噴灌至填埋場的表面,利用土壤的物化吸附作用及土壤層和填埋層中微生物的代謝凈化作用,使滲濾液得到凈化。但是回灌存在許多問題,濾液進水過高或者微生物過量繁殖容易造成土壤堵塞,垃圾填埋層中因厭氧消化而出現的有機酸積累水質酸化嚴重,同時回灌技術對氨氮的去除效果不夠理想。
3.2 物化法 物化法包括混凝、吹脫、活性炭吸附、蒸發法、化學沉淀、電解催化氧化、離子交換、膜分離等多種方法。物化法相對穩定,一般不受垃圾滲濾液水質、水量變化的影響。物化法出水水質穩定,尤其對可生化性較低的垃圾滲濾液有較好的處理效果。但由于物化法處理費用高,通常只用于滲濾液的預處理或深度處理。
3.3 生物法 在眾多方法中生物法由于其投資運營費用低為各污水廠首選。生物法一般可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類,好氧處理工藝有活性污泥法、曝氣氧化塘、穩定塘、生物轉盤、滴濾池等。厭氧處理工藝有厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床、厭氧混合床等。生物法是垃圾滲濾液處理中最常用的一類方法,因其運行費用低、處理效率高、不會出現化學污泥等特點而被世界各國廣泛采用。當滲濾液的BOD5/CODCr 值大于0.3 時,表明滲濾液的可生化性較好,可采用生化法處理。生化處理具有處理效果好、成本低等優點,它是目前應用最廣泛的處理方法。
3.3. 1 好氧處理
用活性污泥法、氧化溝、好氧穩定塘,生物轉盤等好氧法處理滲濾液都有成功的經驗,好氧處理顆幼小的降低BOD5、COD和氨氮,還可以去除另一些污染物質如鐵、錳等金屬。在好氧法中又以延時曝氣法用的最多,還有曝氣穩定塘和生物轉盤(主要用以去除氮)。下面將對目前主要工藝予以介紹
1. 傳統活性污泥法 滲濾液可用生物法、化學絮凝、炭吸附、膜過濾、脂吸附、氣提等方法單獨或聯合處理,其中活性污泥因其費用低、效率高而得到最廣泛的應用。
2.曝氣穩定塘與活性污泥法相比,曝氣穩定塘體積大,有機負荷低,盡管降解進度較慢,但由于其工程簡單,在土地不貴的地區,是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理方法.美國、加拿大、英國、澳大利亞和德國的小試、中試及生產規模的研究都表明,采用曝氣穩定塘能獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。
3. 生物膜法 與活性污泥法相比,生物膜法具有抗水量、水質沖擊負荷的優點,而且生物膜上能生長世代時間較長的微生物,如消化菌之類。應當指出,這種滲濾液的性質與城市污水相近,對于較強的滲濾液此方法是否食用還待研究。
3.3.2厭氧生物處理
厭氧生物處理的有目的運用已有近百年的歷史.但直到近20年來,隨著微生物學、生物化學等學科發展和工程實踐的積累,不斷開發出新的厭氧處理工藝,克服了傳統工藝的水力停留時間長,有機負荷低等特點,使它在理論和實踐上有了很大進步,在處理高濃度(BOD5≥2000mg/L)有機廢水方面取得了良好效果。
厭氧生物處理有許多優點,最主要的是能耗少,操作簡單,因此投資及運行費用低廉,而且由于產生的剩余污泥量少,所需的營養物質也少。
近年來,開發的厭氧生物處理方法有:厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床反應器及分段厭氧硝化等。
3.3.3 厭氧與好氧的結合方式
雖然實踐已經證明厭氧生物法對高濃度有機廢水處理的有效性,但單獨采用厭氧法處理滲濾液也很少見.對高濃度的垃圾滲濾液采用厭氧-氧處理工藝即經濟合理,處理效率又高.COD和BOD的去除率分別達86.8%和97.2%。
4 結論和建議
通過對上述幾種處理方法及處理工藝的分析比較可得以下結論,并提出水質、水量等方面的建議和意見: