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垃圾渗滤液现状范文1
1 前言
目前卫生垃圾填埋是我国城市垃圾的主要处理方式;其中70%以上都是采取简易填埋方式处理的,这些处理方式对地下水产生一定的污染和潜在的危害。在城市垃圾填埋过程中,由于填埋场的运行和封场等问题,将会从一定程度上导致大量垃圾渗滤液的产生。这些垃圾渗滤液是世界上目前公认的性质复杂、难于处理的高浓度废水,如果不加以处理而进入环境,将会对环境产生重大的污染。
2 垃圾渗滤液的组成及性质
2.1 垃圾渗滤液的组成成分
垃圾渗滤液由于垃圾的种类繁多导致其的成分复杂,根据其主要组成成分大致可分为三大类:
(1)无机污染物,如重金属元素、无机盐离子以及微量元素等,如Cd、Pb、Mg、Mo、Cu等;
(2)有污染物机物,如高浓度的有机酸、醇等有机废液,常以CODcr(化学需氧量)、BOD5(5日生化需氧量)、TOC(总有机碳)等指标来计量。
(3)微生物,垃圾渗滤液中具有着丰富的C、N营养和微量元素,导致大量的微生物产生,如大肠杆菌的有害微生物等。
2.2 垃圾渗滤液的性质
垃圾渗滤液中的有机污染物负荷较高、水质成分复杂,其水质会随着垃圾的组成成分,垃圾含水率,垃圾内部的温度,垃圾埋时间、规律、工艺,以及外界水文、气象条件的变化而变化,尤其是填埋时间和降雨量的影响,随着填埋时间和降雨量的增加,垃圾渗滤液的浓度将渐渐下降。垃圾渗滤液的pH值一般在4~9之间波动,CODcr一般在2000~62000mg/L的范围内变化,BOD5一般在60~4500mg/L的范围波动,重金属浓度等无机污染物和市政污水中重金属的浓度基本相当,微生物等则远高于市政污水中的微生物含量。
3 垃圾渗滤液的处理技术
3.1 物理化学法
物理化学法是指通过物理化学的方法去除垃圾渗滤液中的COD、SS、色度、重金属等影响水质的因素。近年来,国内外的物理化学法主要包括化学沉淀法、吸附法、化学氧化法、反渗透法等。其多用于垃圾渗滤液的预处理或与其他方法联用。
3.1.1 反渗透法
反渗透是一种离子/分子水平的物理分离技术。反渗透是指与自然渗透过程相反的现象,即在外界压力作用下。使溶剂通过半透膜析出的过程。反渗透法处理垃圾渗沥液的原理是利用压力使渗沥液中的水分子透过反渗透膜,把所有污染物质包括氨氮等大于1nm的分子及离子截留。由于截留物质大大增加,反渗透一般经过预处理之后进行,常用混凝絮凝方法作为预处理。反渗透法对COD以及NH3-N的去除可达95%以上,处理后渗沥液的容积减少75%~80%,从而达到处理渗沥液的目的。
反渗透法处理高浓度、高盐份污水已得到广泛应用,在垃圾渗沥液的处理中也已有成熟的运行经验。如1988年德国的schwabach垃圾填埋场首次将反渗透技术运用到垃圾渗沥液的处理中,取得很好地处理效果。1989年在德国建立的1150吨/日的反渗透渗沥液处理系统,2002年扩增为1500吨/日。在韩国渗沥液处理多以反渗透处理技术为主。反渗透工艺因其稳定性、高效性、模块化和易于自动控制等优点,在我国的广州兴丰垃圾填埋场、重庆长生桥垃圾填埋场及北京安定垃圾填埋场都采用反渗透工艺,工程已正常运行,处理效果良好。
3.2 生物法
垃圾渗滤液的BOD5和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高、微生物营养元素比例失调等,比较难以处理。因为物理化学法成本比较高,不适合大规模的垃圾渗滤液处理,目前采用的比较多的还是生物法,主要包括好氧处理和厌氧处理。
3.2.1 好氧处理法
好氧生物法主要是利用好氧微生物来去除污水中的BOD、 COD、 氨氮以及一些重金属离子。近年来主要采用的好氧生物法有SBR法、曝气稳定塘法、氧化沟以及生物膜法。
(1)活性污泥处理法
活性污泥处理法分为鼓风曝气即采用一定的措施使空气溶渗滤液中,以供好氧微生物活动;纯氧曝气即采用一定的措施使氧气溶渗滤液中,提高好氧微生物的氧气利用率。运用曝气―活性污泥处理法处理垃圾渗滤液,对垃圾渗滤液中的BOD5、COD以及氨氮都有着较高的去除率。
(2)曝气稳定塘
曝气稳定塘是利用水中的微生物、藻类、水生植物等对渗滤液进行好氧或厌氧生物处理的天然或人工池塘。相对于活性污泥法,曝气稳定塘体积大,有机负荷低,工程简单,在土地廉价的地区,处理成本极低,是好氧处理中最省钱的。
(3)生物膜法
生物膜法也是常用好氧生物处理法之一,它是指生物膜附着在填料(或滤料、载体)上在有氧的条件下起氧化、还原作用,降解垃圾渗滤液中的有机物。生物膜法过程中污泥量较少,有效解决污泥膨胀的问题,抗水质、水量冲击负荷的能力强,微生物可以在生物膜上长期生长。目前对于渗滤液处理的常用生物膜法主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等方法。
3.2.2 厌氧生物处理法
厌氧生物处理法是利用厌氧微生物对垃圾渗滤液中的有机物进行降解、净化,同时产生甲烷、二氧化碳等气体的过程。厌氧生物处理法通常包括厌氧-好氧生物氧化工艺、厌氧-氧化沟-兼性塘工艺、厌氧-气浮-好氧工艺、UASB-氧化沟-稳定塘等。其耗能少、污泥产生量少、可以降解一些难降解的高分子有机物,但厌氧生物处理过程中对温度和pH的要求比较高,难以达到理想效果。
3.3 物理化学法与生物法组合处理法
垃圾渗滤液由于水质复杂使得单一处理方法不能很好地达到理想的效果。所以宜采用组合处理方法(如MBR)对渗滤液进行处理。
MBR是生化反应器和膜分离相结合的高效废水处理系统,用膜滤替代传统活性污泥法中的二沉池,可使生化反应器内的污泥浓度从3~5g/L提高到20~30g/L,使反应效率提高,出水无菌体及悬浮物。工艺流程为:渗滤液―调节池―筛网―MBR池―贮存池―出水。
垃圾渗滤液经MBR处理,一般能满足间接排放要求,根据不同情况,后续可用活性炭吸附或纳滤(NF)作深度处理,从而能使大部分盐随出水排出,避免盐的富集带来不利影响。相比物理化学法和生物法单独处理而言,MBR处理工艺获得了较好的处理效果。20世纪90年代在安大略省建成的日处理污水3800m3的MBR装置,运行期间的MLSS浓度为12 000~20000mg/L,MLVSS浓度仅为MLSS的55%~70%。运行9个月以来出水BOD和有机磷的去除率都接近100%。其次,我国峨眉山垃圾填埋场的MBR系统运行以来,通过污泥接种、培养、驯化,以及硝化细菌的强化培养,反应器内的微生物浓度为4 g・L-1,预计最终可稳定在6~10g・L-1范围内,反应器在高容积负荷下运行,无污泥产生。
4 我国垃圾渗滤液的处理现状
我国垃圾填埋处理行业与国外相比起步比较晚,始于上世纪80年代末,垃圾渗滤液的处理工艺也历经了几个不同时期的发展。第一阶段是以北京阿苏卫垃圾填埋场为典型的考虑垃圾渗滤液的特殊水质特性的早期渗滤液处理工艺,主要是采用传统的好氧生物法,处理效果相对较差,效率低。第二个阶段是90年代中后期以深圳下坪垃圾填埋场为典型代表的针对渗滤液的特殊水质采用脱氮、厌氧、好氧相结合的处理工艺,处理、运行效果良好,效率较高,成本低廉。第三个阶段是21世纪后现阶段的各个填埋场所采用的以生物法和物理化学法深度处理相结合的渗滤液处理工艺,提高了渗滤液的排放标准要求,适当的增加了工程成本,处理效果大幅度提升。
5 展望
垃圾渗滤液是一种有毒有害的高浓度有机废水,其成分极其复杂,考虑到比较容易将产生二次污染,从降低工艺成本、提高运行、处理效率、达到国家排放标准。我国地域广阔,垃圾渗滤液的水质受垃圾成分、处理规模、降水量、气候、填埋工艺及填埋场使用年限等因素的影响,具有成分复杂、有机污染物浓度高、氨氮含量高、前后期水质变化大等特点,其可生化性前期较好、随后逐年下降,直至有机物含量降至零,这使得生化类型工艺的应用受到很大限制。为了使系统能在不同时期都稳定运行,最好推广采用物化工艺进行处理。膜生物反应器(MBR)是一种生物技术与膜技术相结合的高效水处理技术,特别适用于高负荷有机废水的处理,可用于垃圾处理厂的渗沥液处理。由于膜能将全部的生物量截留在反应器内,可以获得长泥龄和高悬浮固体浓度,有利于生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增殖,从而强化了活性污泥的硝化能力,并维持较低的F/M,使剩余污泥产率较小,系统运行也更加灵活和稳定。
工艺流程及特点:MBR处理系统由四部分组成,包括:① 预处理系统;②膜生化反应器MBR系统;③纳滤(NF)、反渗透(R0)系统;④剩余污泥、浓缩液处理系统。
(1)预处理系统。来自填埋场的渗滤液经收集后进人调节池,经回灌处理后提升至袋式过滤器(精度为400ttra),去除较大的颗粒物。
(2)MBR系统。渗滤液经预处理后进入MBR系统,MBR是一种分体式膜生化反应器,包括生化反应器和超滤UF两个单元。生化反应器包括前置式反硝化和硝化两部分,在硝化池中,通过高活性的好氧微生物作用,降解大部分有机物;氨氮一部分通过生物合成去除、大部分在驯化产生的高效的硝化菌的作用下转变成为硝酸盐和亚硝酸盐,回流到反硝化池,在缺氧环境中还原成氮气排出,达到生物脱氮的目的。为提高氧的利用率,采用特殊设计的曝气机构,保证氧的利用率高达35%。超滤uF采用孔径0.03p.m的超滤膜。膜生化反应器通过超滤膜分离净化水和菌体,污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度高达15―30g/L,经过不断驯化形成的微生物菌群,对渗沥液中难生物降解的有机物也能逐步降解。
(3)纳滤及反渗透系统。MBR出水进入纳滤系统,进一步分离难降解较大分子有机物和部分氨氮,同时进一步进行脱盐处理,纳滤系统的核心是在通过抗污染浓缩分离膜(卷式有机复合膜),在13bar左右的压力下对污水进行浓缩分离。纳滤采用浓水内循环两段式系统,回收率保证在90%以上,出水COD去除率在75%左右。纳滤出水经清液罐调节后进人反渗透系统,反渗透膜是采用进口的抗污染膜(卷式有机复合膜),其工作压力为23bar左右,浓缩分离出水稳定达标,进人反渗透出水罐临时调节,其余自流排放到贮水池。反渗透同样采用浓水内循环二段式系统,回收率保证在8o%以上,出水COD去除率在80%左右。
(4)剩余污泥、浓缩液处理系统。系统运行中会产生一定量的剩余污泥和浓缩液,为避免引起二次污染,需对其进行无害化处理。剩余污泥定期定量排人污泥池,上清液回流至调节池,污泥经污泥泵回罐填埋场处理;纳滤、反渗透系统产生的浓缩液收集进入浓缩液池,通过液位控制浓缩液回灌泵进行回灌填埋区处理。
参考文献:
[1]李文斌.垃圾渗滤液处理工艺现状浅析[J].城市建设理论研究,2011(27).
[2]郑晓宁.等.垃圾渗滤液的现状及处理工艺[J].科技信息,2012(13).
垃圾渗滤液现状范文2
1引言
随着经济的不断发展,生产规模的不断扩大,人来需求的不断提高,随之而来的固体废物产生量也不断增加。目前,工业发达国家的工业固体废物每年平均以2%—4%的增长率增加,同样的,生活垃圾的产生量也在不断增长。目前,我国城市生活垃圾的年增长率平均为10%。
近来,城市垃圾的处理方法主要有焚烧、堆肥和填埋等。其中垃圾卫生填埋法由于成本低、技术相对简单、处理迅速,是目前国内外应用最为广泛的垃圾处置方式。填埋法处理城市生活垃圾会产生大量的污染物浓度高、持续时间长、流量极不均匀且水质变化大的渗滤液,这些渗滤液不加处理则会对周围环境水体产生严重的二次污染。城市生活垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常迫切而棘手的问题。
2渗滤液的污染特性
2.1营养元素比例失衡
相对于生物处理,渗滤液C∶N∶P的比例不合适。
2.2渗滤液水质的易变性
(1)渗滤液水质随水量变化而变化;
(2)渗滤液水质在日、时尺度内变化较大;
(3)渗滤液水质随填埋阶段改变而改变。填埋初期,渗滤液呈黑色,可生化性较好,易于处理,而随着填埋时间的延长,渗滤液逐渐呈褐色,可生化性变差,且C∶N∶P比例失调更加严重。
2.3金属离子含量不高
渗滤液中含有多种金属离子,其浓度与所填埋垃圾的类型、组分和时间等密切相关。不同类型填埋场渗滤液种所含的金属含量并不相同,但大都不超过排放标准。
2.4微生物含量及病毒
填埋场作为“生物反应器”,其出水中含有大量的微生物种群,其中微生物主要是杆菌、大肠杆菌、大肠链球菌等,并且随填埋时间和渗滤液中的化学成分不同而发生较大变化。虽然很多市政垃圾填埋场中含有粪便,但在渗滤液中很少能发现肠道病菌。
2.5渗滤液的生物毒性
渗滤液的毒性与其所含的有机污染物含量有关。Assmuth对芬兰的3个填埋场的研究标明,渗滤液的致死性与渗滤液中所含的离子,特别是Cl-、NH3-N和轻金属含量有一定的关联性,同时发现其致死性还与反映硬度的指标(Ca2+、Mg2+等)有关。在酸性条件下,渗滤液中的金属和S对鱼的毒害作用更强,所含的悬浮物也将增加毒性,但温度的升高对毒性影响不大。垃圾渗滤液对大麦的毒性作用与渗滤液中CODCr含量有直接的关系。
3当前垃圾渗滤液处理工艺现状及问题
当前,垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化等多种;生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等;厌氧处理包括上向流污泥床、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘。垃圾渗滤液处理的投资、运行成本远远高于一般城市污水和工业废水,由于在垃圾体已经经历了厌氧过程,其生化性相对较差,生物处理的停留时间较长,导致设施设备的投资较大,同时垃圾渗滤液处理量一般相对较小,导致折旧、维修费较高。
各种处理垃圾渗滤液的工艺所存在的问题可归纳为如下方面:技术上可行的工艺在经济性上均较差,如膜处理,投资和运行费用均很高,且还有原液体积1/5—1/4的浓缩液需进一步处理;活性炭吸附和化学氧化,运行成本基本无法承受;经济性好的工艺在处理效果上无法达标,如生物处理,投资和运行费用均较低,但通常情况下处理出水无法达标。
4垃圾渗滤液新工艺简介
4.1电化学处理法
电化学处理法作为一种“环境友好”技术已广泛用于垃圾渗滤液的处理。利用金属腐蚀原理,以Fe、C形成原电池对废水进行处理。废铁屑是铁和炭的合金,由纯铁和Fe3C及一些杂质组成,当铁屑加入废水中则形成成千上万个细小的微电池,由于渗滤液内存在着稳定的胶体,当这些胶体处于电场中将产生电泳作用而被富集,从而沉降出来。在开展这方面研究的过程中,许多学者已对电流密度、pH值、不同电解质、氯离子浓度等因素对处理效果的影响进行了探讨,取得了较大的成果。
4.2Fenton试剂法
目前垃圾渗滤液的处理方法中生化法应用最为广泛,但由于其含有高度难降解有机物,不利于活性污泥法的运行。Fenton氧化法可以解决这一问题,它可使带有苯环、羟基、-COOH-S03-H、-NO2等取代基的有机化合物氧化分解,从而提高废水的可生化性,降低废水的毒性,改变其溶解性、混凝沉淀性,有利于后续的生化或混凝处理。
4.3高压脉冲放电技术
高压脉冲放电技术利用高功率脉冲电源对放电电极间的液体介质进行高电压、大电流的脉冲放电,本质是把较大的能量在空间和时间上进行压缩,使水介质在极短的时间内集聚极高的能量密度,形成等离子体通道,产生高温、高压、高密度活性粒子、强烈紫外光和超声波,实现对高浓度有机污染物的活性粒子氧化、光化学氧化、空化降解和超临界水氧化降解。该技术是一种降解能力高、无二次污染、适用范围广的有机污染物处理技术。
4.4蒸发处理
蒸发法主要在废水尤其是放射性废水的处理领域有较广泛的应用。它是利用外加能量蒸发废水中的水份,使其体积大大缩小。国内外关于渗滤液蒸发技术公开发表的文献很少。与传统处理工艺相比,渗滤液蒸发工艺对渗滤液的性质变化适应性强,包括BOD、COD、悬浮固体,溶解固体及进料温度等的变化。一般来说,渗滤液蒸发系统只对pH值较敏感,目前开发的蒸发器主要有热交换器式、浸没燃烧式和喷淋式三类。
5结语
显然,应进一步摸索各种技术可行、经济性又较佳的渗滤液处理新颖工艺,且主要应体现以下特点:降低运行费用;满足更严格的排放标准要求;适应渗滤液水质随时间的变化;去除难于处理的污染物,如总溶解性残渣;减少因渗滤液回灌或填埋场生物反应器运行方式而引起氨氮浓度的积累。
参考文献
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垃圾渗滤液现状范文3
近些年来,随着我国经济高速发展,生态环境保护已成为社会所关注的话题之一,尤其是在我们的城市垃圾处理这一领域上。因为,随着我国城市化建设的不断加快以及城市人口的不断增加,工业、农业、生活等大量的生活垃圾被直接丢弃、填埋,由此产生大量的渗滤液,对土壤、资源等造成一定的污染,严重影响了人们的生活质量。为此,如何有效的处理这些问题,正日益地成为了我国当前社会发展所面临的一个重大课题,已被越来越多的学者所研究。文中论述了城市生活垃圾填埋场场污垃圾渗滤液对生态环境造成的危害,并提出了相应的防治对策,希望能给给为同行提供一些帮助。
关键词:生活垃圾;垃圾渗滤液;治理技术;
一、垃圾渗滤液的产生及性状特征
80年代末以来,我国的城市垃圾填埋处理技术有了一定的发展,全国相继建成了一批较为完善的城市垃圾卫生填埋场。但是垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液给生态环境带来了一定程度的污染,大多数垃圾渗滤液未经任何处理直接排入河道,严重污染了周边环境。垃圾渗滤液是垃圾在填埋过程中由于垃圾中有机物分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水,通过淋溶作用形成的污水。就渗滤液的性质而言,属于高浓度有机废水,且水质相当复杂。
垃圾渗滤液有以下特性:
(1) 滤液水质十分复杂,不仅含有耗氧有机污染物,还含有各类金属和植物营养素(氨氮等),如果工业部门使用的垃圾填埋厂,渗滤液中还会含有有毒有害的有机污染物。
(2)BOD 5、COD浓度高,最高可达几万,远远高于城市污水。
(3) 垃圾渗滤液中有机污染物种类多,其中有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香组化合物、氯化芳香组化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类化合物和苯胺类化合物等。
(4)垃圾渗滤液中含有10多种金属离子,其中的重金属离子会对微生物产生抑制作用。
(5)氨氮含量高,C/N比例失调,磷元素缺乏,给生物处理带来一定的难度。
可见,垃圾渗滤液用常规的生物处理是难以达标排放的。治理的重点是COD和氨氮的处理,尤其是氨氮的处理。
二、 当前我国垃圾填埋场垃圾渗滤液处理现状
近年来,我国垃圾产生及填埋进入了高峰期,城市垃圾填埋场渗滤液渗漏污染地下水的现象屡屡发生。垃圾填埋后该垃圾场周围的地下水,无论是污染程度还是污染的范围,都有逐年增加的趋势。表现为有机物和细菌总数严重超标,三氮、硬度和矿化度等水化学指标升高,导致垃圾场周围十多平方公里范围内的地下水已不能饮用。因此,为改善人居环境、促进城乡经济发展,治理垃圾渗滤液已是保护生态环境的一项紧迫的任务,对于垃圾填埋场来说渗滤液必须自行处理达标后才能排放。
三、垃圾渗滤液污染治理技术
垃圾填埋场渗滤液是世界上公认的污染威胁大、性质复杂、难于处理的高浓度的有机污水。具有BOD5和COD浓度高、金属含量较高、成分复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮的含量较高,微生物营养元素比例失调等不同于一般城市污水的特点。目前,垃圾渗滤液处理主要有以下几种:
(1) 预吹脱:
通过对渗滤液的预处理,去除部分氨氮,对后续处理的顺利进行具有重要意义。目前预处理的研究有采用空气自由吹脱和加石灰吹脱预处理,这种方法易造成二次污染。
(2)好氧生物处理:
好氧处理主要是活性污泥法。低氧、好氧活性污泥法和SBR等改进活性污泥法比常规法更为有效。
(3) 厌氧生物处理
厌氧法包括厌氧污泥床、厌氧式生物滤池、混合反应器及厌氧塘等,它具有能耗少,操作简单,投资及运行费用低等优点。已报道的有:间歇厌氧反应器、间歇和连续上流式厌氧污泥床、上流式厌氧过滤器等。但占地面积大,污泥量大,现场容易产生臭味,造成二次污染,影响环境。
(4) 厌氧与好氧结合处理法
氨吹脱-厌氧生物滤池-好氧生物滤池工艺对垃圾渗滤液的中试研究达到较好的处理效果。由于生物法操作简单,运行费用低,且技术成熟,因此具有广泛的应用前景,但对于可生化性低、难降解有机物及毒性高的废水,生物法处理效果差,可用物化法弥补。
(5)生物膜处理技术
醋酸纤维在上世纪60年代产生,其促进了膜分离技术的快速发展与应用,也应用到了垃圾填埋渗滤液的处理方面。常用的膜处理技术中包括反渗透、超滤和纳滤等分离技术。反渗透和超滤技术联合处理垃圾填埋渗滤液的效果十分明显,能够将COD与色度等进行有效的去除,效率达到98%以上。膜处理技术也由于操作简单、处理效果较高等优势而得到了广泛的应用。当前,在国内很多大型的垃圾填埋场都使用或者是筹划使用生物膜处理技术。但是其中所涉及到的工艺中,反渗透工艺的重点环节的成本较高,而且消耗量很大。为了减少膜表面受到机械或者是污水中毒素的影响,需要在使用膜处理之前对渗滤液进行一定的处理,才能够确保膜的使用性能得到充分的发挥,延长膜的使用寿命。另外,使用膜处理技术进行处理的渗滤液中会遗留大量的污染物需要进行及时的安全处理,这样才能有效的消除渗滤液对环境和土壤造成的污染。
另外,还有垃圾渗滤液的人工湿地处理方法,包括人工湿地的组成、污染物去除机理、影响处理效率的因素等。通过对人工湿地处理渗滤液的工艺和国内外应用实例进行总结、与传统处理方法相比,对其经济性进行分析。可以看出,垃圾渗滤液的人工湿地处理法有成本低、构建和运行维护费用低、处理效果比较好等优点,在我国的许多地区有一定的适用性。
四、垃圾渗滤液处理技术发展趋势
随着我国城市的生活垃圾总量急剧增加,垃圾渗滤液的处理已成为城市建设中急需解决的技术难题,也是生态城市建设,尤其是小城镇示范工程建设必须配套解决的关键环节。
垃圾填埋场渗滤液处理对选择垃圾渗滤液生物处理工艺的方案设计提出了更高的要求。垃圾渗滤液的生物法处理依靠微生物的降解作用达到去除污染成分的效果,是目前国内外研究的重点,由于其无需专门处理设施投资、出水稳定、管理方便、运行费用低等特点,生物法处理也是该领域的发展趋势。同时对城市垃圾填埋场的渗漏进行检测至关重要,且迫在眉睫。目前普遍采用的通过在填埋场内观测、井中采样分析进行的检测,只能监测垃圾填埋场浅层部分点位的地下水水质状况,而对于深层更大范围内地下水的水质检测,则难度很大,在检测填埋场是否发生渗漏时往往漏掉,这是当前值得十分注意的问题。一种能快速检测垃圾填埋场大范围内污染渗漏状况的地球物理方法,通过先进的地球物理仪器设备来检测渗滤液渗漏后地下介质发生的物性变化(如电磁场的变化),再配合适当的地球化学分析手段,便可进一步分析判断其渗漏范围和污染程度。这一技术的应用,将使我国的垃圾处理建立一个新台阶。
结束语:
随着城市化进程的快速发展,生活垃圾产生量不断增加,垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液给生态环境带来了一定程度的污染,因此城市生活垃圾安全处置已成为生态环境保护的重要内容,必须重视对垃圾渗滤液的处理。
参考文献:
[1] 梅特卡夫等.废水处理工程处理及回用(第4版)[M].北京:化学工业出版社,2004,6.
垃圾渗滤液现状范文4
关键词:垃圾渗滤液 物理 化学法 生物法
0 概述
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。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物,主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质,包括物理因素、化学因素以及生物因素等,所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说,其pH值在4~9之间,COD在2000~62000mg/L的范围内,BOD5从60~45000mg/L,重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理而直接排入环境,会造成严重的环境污染。以保护环境为目的,对渗滤液进行处理是必不可少的。
1 渗滤液处理工艺的现状
垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法,在COD为2000~4000mg/L时,物化方法的COD去除率可达50%~87%。和生物处理相比,物化处理不受水质水量变动的影响,出水水质比较稳定,尤其是对BOD5/COD比值较低(0.07~0.20)难以生物处理的垃圾渗滤液,有较好的处理效果。但物化方法处理成本较高,不适于大水量垃圾渗滤液的处理,因此目前垃圾渗滤液主要是采用生物法。
生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。厌氧处理包括上向流污泥床、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘。
2 渗滤液处理介绍
垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点:BOD5和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高,微生物营养元素比例失调等。在渗滤液的处理方法中,将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法。但是填埋场通常远离城镇,因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难,往往不得不自己单独处理。常用的处理方法如下。
2.1 好氧处理
用活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘等好氧法处理渗滤液都有成功的经验,好氧处理可有效地降低BOD5、COD和氨氮,还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。在好氧法中又以延时曝气法用得最多,还有曝气稳定塘和生物转盘(主要用以去除氮)。下面将分别予以介绍。
2.1.1 活性污泥法
2.1.1.1 传统活性污泥法
渗滤液可用生物法、化学絮凝、炭吸附、膜过滤、脂吸附、气提等方法单独或联合处理,其中活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。美国和德国的几个活性污泥法污水处理厂的运行结果表明,通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷,活性污泥法可以获得令人满意的垃圾渗滤液处理效果。例如美国宾州Fall Township污水处理厂,其垃圾渗滤液进水的CODCr为6000~21000mg/L,BOD5为3000~13000mg/L,氨氮为200~2000mg/L。曝气池的污泥浓度(MLVSS)为6000~12000mg/L,是一般污泥浓度的3~6倍。在体积有机负荷为1.87kgBOD5/(m3·d)时,F/M为0.15~0.31kgBOD5/(kgMLSS·d),BOD5 的去除率为97%;在体积有机负荷为0.3kgBOD5/(m3·d)时,F/M为0.03~0.05kg BOD5/(kgMLSS·d),BOD5的去除率为92%。该厂的数据说明,只要适当提高活性污泥法浓度,使F/M在0.03~0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之间(不宜再高),采用活性污泥法能够有效地处理垃圾渗滤液。
许多学者也发现活性污泥能去除渗滤液中99%的BOD5,80%以上的有机碳能被活性污泥去除,即使进水中有机碳高达1000mg/L,污泥生物相也能很快适应并起降解作用。在低负荷下运行的活性污泥系统,能去除渗滤液中80%~90%的COD,出水BOD5<20mg/L。对于COD 4000~13000mg/L、BOD51600~11000mg/L、NH3-N 87~590mg/L的渗滤液,混合式好氧活性污泥法对COD的去除率可稳定在90%以上。众多实际运行的垃圾渗滤液处理系统表明,活性污泥法比化学氧化法等其它方法的处理效果更佳。
2.1.1.2 低氧好氧活性污泥法
低氧好氧活性污泥法及SBR法等改进型活性污泥流程,因其具有能维持较高运转负荷,耗时短等特点,比常规活性污泥法更有效。同济大学徐迪民等用低氧好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液,试验证明:在控制运行条件下,垃圾填埋场渗滤液通过低氧好氧活性污泥法处理,效果卓越。最终出水的平均CODCr、BOD5、SS分别从原来的6466 mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相应降低到CODCr<300mg/L、BOD5<50mg/L(平均为13.3mg/L)以及SS<100mg/L(平均为27.8mg/L)。总去除率分别为CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
处理后的出水若进一步用碱式氯化铝进行化学混凝处理,可使出水的CODCr下降到1 00mg/L以下。
两段法处理渗滤液的氮、磷也均较一般生物法为佳。磷的平均去除率为90.5%;氮的平均去除率为67.5%。此外该法运行弥补厌氧好氧两段生物处理法第一段形成NH3-N较多,导致第二段难以进行和两次好氧处理历时太长的不足。
2.1.1.3 物化活性污泥复合处理系统
由于渗滤水中难以降解的高分子化合物所占的比例高,存在的重金属产生的抑制作用,所以常用生物法和物理化学法相结合的复合系统来处理垃圾渗滤液。对于BOD51500m g/L、Cl-800mg/L、硬度(以CaCO3计)800mg/L、总铁600mg/L、有机氮100mg/L、TSS 300mg/L、 SO2-4300mg/L的渗滤液,有学者采用该方法进行处理,发现效果很好,其BOD5 、COD、NH3-N、Fe的去除率分别达99%、95%、90%、99.2%。该系统中的进水通过调节池后,可以避免毒性物质出现瞬时的高浓度而对活性污泥生物产生抑制作用;在澄清池中加入石灰,可去除重金属和部分有机质;气提池(进行曝气,温度低时加入NaOH)能去除进水NH3-N的50%,从而使NH3的浓度处于抑制水平之下;由于废水中磷被加入的石灰所沉淀,且 pH值过高,因而需添加磷和酸性物质;活性污泥系统可以串联或并联使用,运行时可通过调节回流污泥比来选用常规法或延时曝气法处理,具有较大的操作灵活性。
2.1.2 曝气稳定塘
与活性污泥法相比,曝气稳定塘体积大,有机负荷低,尽管降解进度较慢,但由于其工程简单,在土地不贵的地区,是最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国的小试、中试及生产规模的研究都表明,采用曝气稳定塘能获得较好的垃圾渗滤液处理效果。
例如英国在Bryn Posteg Landfill投资60000英镑建立一座1000m3的曝气氧化塘,设2台表面曝气装置,最小水力停留时间为10d,氧化塘出水经沉淀后流经3km长的管道入城市下水道。此系统1983年开始运行,渗滤液最大CODCr为24000mg/L,最大BOD5为10000mg/L,F/M=0.05~0.3kgCOD/(kgMLSS·d),水量变化范围0~150m3/d,出水BOD5平均为 24mg/L,但偶然有超过50mg/L的时候,COD去除率达97%,但在运行过程中需投加P,考虑到日常运行费用,投资偿还及其利息,与渗滤液直接排至市政管网相比,每年可节约750英镑。
英国水研究中心(Water Research Center)对东南部New Park Landfill的CODCr> 15000mg/L的渗滤液也做了曝气稳定塘的中试,当负荷为0.28~0.32kgCOD/(kgMLSS·d)或者说为0.04~0.64kgCOD/(kgMLSS·d),泥龄为10d时,COD和BOD5去除率分别为98%和91%以上。在运行过程中也需要投加磷酸。
2.1.3 生物膜法
与活性污泥法相比,生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点,而且生物膜上能生长世代时间较长的微生物,如硝化菌之类。加拿大British Columbia大学的C.Peddie和J.Atwater用直径0.9m的生物转盘处理CODCr<1 000mg/L,NH3-N<50m g/L的弱性渗滤液,其出水BOD5<25mg/L,当温度回升,微生物的硝化能力随即恢复。但是应当指出,这种渗滤液的性质与城市污水相近,对于较强的渗滤液此方法是否适用还待研究。
2.2 厌氧生物处理
厌氧生物处理的有目的运用已有近百年的历史。但直到近20年来,随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的积累,不断开发出新的厌氧处理工艺,克服了传统工艺的水力停留时间长,有机负荷低等特点,使它在理论和实践上有了很大进步,在处理高浓度(BOD5 ≥2000mg/L)有机废水方面取得了良好效果。
厌氧生物处理有许多优点,最主要的是能耗少,操作简单,因此投资及运行费用低廉,而且由于产生的剩余污泥量少,所需的营养物质也少,如其BOD5/P只需为4000∶1,虽然渗滤液中P的含量通常少于1mg/L,但仍能满足微生物对P的要求。用普通的厌氧硝化,35℃ 、负荷为1kgCOD/(m3·d),停留时间10d,渗滤液中COD去除率可达90%。
近年来,开发的厌氧生物处理方法有:厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧硝化等。
2.2.1 厌氧生物滤池
厌氧滤池适于处理溶解性有机物,加拿大Halifax Highway101填埋场渗滤液平均COD为12850mg/L、BOD5/COD为0.7,pH为5.6。将此渗滤液先经石灰水调节至pH=7.8,沉淀1h后进厌氧滤池(此工序还起到去除Zn等重金属的作用),当负荷为4kgCOD/(m3·d)时,COD去除率可达92%以上;当负荷再增加时,其去除率急剧下降。
加拿大Toronto大学的J.G.Henry等也在室温条件下成功地用厌氧滤池分别处理年龄为1.5 年和8年的填埋场渗滤液,它们的COD各为14000mg/L和4000mg/L,BOD5/COD各为0.7和0.5,当负荷为1.26~1.45kgCOD/(m3·d),水力停留时间为24~96h时,COD去除率均可达90%以上。当负荷再增加,其去除率也急剧下降。由此可见,虽然厌氧滤池处理高浓度有机污水时负荷可达5~20kgCOD/(m3·d),但对于渗滤液其负荷必须保持较低水平才能得到理想的处理效果。
2.2.2 上向流式厌氧污泥床
英国的水研究中心报道用上向流式厌氧污泥床(UASB)处理COD>10000mg/L的渗滤液,当负荷为3.6~19.7kgCOD/(m3·d),平均泥龄为1.0~4.3d,温度为30℃时COD和BOD5的去除率各为82%和85%,它们的负荷比厌氧滤池要大得多。
在厌氧分解时,有机氮转为氨氮,且存在NH4+NH3+H+反应。若pH>7时,平衡中的NH3占优势,可用吹脱法去除。但厌氧分解时pH近似等于7,因此出水中可能含有较多的NH4+,将会消耗接纳水体的溶解氧。
2.3 厌氧与好氧的结合方式
虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性,但单独采用厌氧法处理渗滤液也很少见。对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧好氧处理工艺既经济合理,处理效率又高。COD和BOD的去除率分别达86.8%和97.2%。
2.3.1 厌氧好氧生物氧化工艺(厌氧硝化和生物氧化塘)
西南师大生物系对pH为8.0~8.6,COD为16124mg/L,BOD5为214~406mg/L、NH3- N为475mg/L的渗滤液采用厌氧好氧生物化学法处理,取得出水pH为7.1~7.9,COD为170.33~314.8mg/L,BOD5为91.4mg/L、NH3-N为29.1mg/L的良好效果。
2.3.2 厌氧氧化沟兼性塘工艺
下面结合广州市李坑垃圾填埋场作以下说明及分析。李坑垃圾填埋场污水处理厂按流量300m3/d设计,进水BOD5为2500mg/L、CODCr为4000mg/L、NH3-N 为1000mg/L、SS为600mg/L、色度为1000倍;出水BOD5为30mg/L、CODCr为80mg/L 、NH3-N为10mg/L、SS为70mg/L、色度为40倍。选用工艺流程为:厌氧氧化沟兼性塘絮凝沉淀。当进水水质较好,兼性塘出水达标时,即可直接将兼性塘水向外排放;而当进水水质较差,兼性塘出水达不到排放标准时,则启用混凝沉淀系统,再排放沉淀池上清液。
从目前该套工艺的运行情况来看,当进水的COD较高时,出水水质良好;一旦COD 降低,特别是冬季低温少雨,COD降低到不利于生化处理时,出水各水质成分均偏高难以达标,出水呈棕褐色,尽管启用絮凝沉淀系统,效果仍不理想。由此可见,对于渗滤液的色度和NH3-N的有效去除,对生化处理将产生有利影响。
2.3.3 厌氧气浮好氧工艺
大田山垃圾卫生填埋场渗滤液处理采用的是此工艺。根据广州市环境卫生研究所对类似垃圾填埋场渗滤液检测资料及模拟试验,结合本场实际情况定出渗滤液污水处理设计参数。进水水质CODCr为8000mg/L、BOD5为5000mg/L、SS为700mg/L、pH值为7.5 ;出水水质CODCr为100mg/L、BOD5为60mg/L、SS为500mg/L、pH值为6.5~7.5。针对该场远离市区的特点,为便于管理和节省能耗,经比较后选用厌氧和好氧联合处理工艺。厌氧段为上向流式厌氧污泥床反应器,好氧段为生物接触氧化法,加化学混凝沉淀和生物氧化塘,净化处理达标后排放。剩余污泥经浓缩后送回填埋场处理。
考虑到渗滤液水质变幅较大的特点,在厌氧段后加入气浮工艺,提高处理能力以应付进水水质偏高的情况。目前深圳下坪垃圾填埋场设计采用厌氧气浮好氧工艺处理渗滤液。
2.3.4 UASB氧化沟稳定塘
福州市于1995年建成全国最大的现代化的城市垃圾综合处理场--福州市红庙岭垃圾卫生填埋场。处理垃圾渗滤液水量为1000m3/d;垃圾渗滤液水质(入口)为CODCr为 8000mg/L、BOD5为5500mg/L;处理水质要求(出口)为CODCr去除率95%、 BOD5去除率97%。
设计采用上向流式厌氧污泥床奥贝尔氧化沟稳定塘工艺流程。垃圾填埋场的垃圾渗滤液集中到贮存库,依靠库址的较高地形,自流到集水池、格栅,经巴式计量槽计量后,靠势能流至配水池,再依靠静水头压至上向流式厌氧污泥床。经厌氧处理后的污水流至一沉池进行固液分离,上清液自流到奥贝尔氧化沟,沉淀污泥靠重力排至污泥池,污泥定期用罐车送到垃圾填埋场或堆肥利用。
污水在奥贝尔氧化沟进行好氧生化处理,奥贝尔氧化沟采用三沟式A/O工艺,具有先进的污水脱氮处理效果。该工艺突出的优点是在第一沟中既能对氨氮进行硝化,又能以BOD为碳源对硝酸盐进行反硝化,总氮去除率可达80%,由于利用了污水中BOD作碳源,导致污水中的 BOD5被去除,减少了污水中的需氧量。为了提高氧化沟脱氮效果,把第三沟的出水用潜水泵再抽至第一沟进行内回流,在第一沟中进行反硝化。
经氧化沟处理的污水流入二沉池进行固液分离,澄清水自流至稳定塘进行生物处理。二沉池的剩余污泥靠重力排至浓缩池。浓缩池中的上清液回流至氧化沟处理,其浓缩后的污泥用潜水泵抽至罐车输送到垃圾填埋场填埋,或进行堆肥处理。
2.4 土地处理
土地处理法亦即土壤灌溉法,是人类最早采用的污水处理法,但是土地处理系统的应用多见于城市污水处理。对于渗滤液的处理方法,将渗滤液收集起来,通过喷灌使之回流到填埋场。循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度,从而提高了生物活性,加速甲烷生产和废物分解。其次由于喷灌中的蒸发作用,使渗滤液体积减小,有利于废水处理系统的运转,且可节约能源费用。北英格兰的Seamer Carr垃圾填埋场,有一部分采用渗滤液再循环,20个月后再循环区渗滤液的COD值降低较多,金属浓度有较大幅度下降,而NH3 -N、Cl-浓度变化较小。说明金属浓度的下降不仅是由于稀释作用引起的,也可能是垃圾中无机成分对其吸附造成的。
由于再循环渗滤液具有诸多优点,所以设计填埋场时顶部不要全部封闭,而应设立规则性排列的沟道以免对周围水源的污染。低浓度渗滤液不能直接排放,因NH3-N、Cl-浓度仍较高,温度较低季节,蒸发少,生物活性弱,再循环渗滤液的效果有待进一步研究。
2.5 硝化和反硝化
"老"的填埋场往往处于甲烷发酵阶段,其渗滤液中氨氮含量较高,通常为100~1000mg /L。去除氨氮主要有两种方法:一是硝化和反硝化;另一种是提高pH值至9以上,再用空气吹脱。Robinson和Maris将年龄为20年的填埋场渗滤液在温度为10℃,泥龄为60d的条件下曝气(实际上此与氧化塘运行条件相仿),可完全硝化。其它用生物转盘等好氧方法也都取得了成功,因此普遍认为渗滤液的硝化是不成问题的。
2.6 英Rochem's反渗透处理厂
在英国垃圾渗滤液处理厂使用Rochem's专利圆盘管反渗透系统对初级渗滤液进行处理。这种处理技术是由南亨伯赛德郡温特顿填埋场所设计和生产的Rochem's离析膜系统。
这个系统的心脏是Rochem's专利圆盘管。这个圆柱体的组成包括板片、八角型钢和一个圆管内的耐磨膜垫层,它能处理那些快速堵塞普通的反渗透膜系统的渗滤液。在膜的压力下渗滤液进入Rochem's处理系统进行曝气和pH校正。当含有污染物的渗滤液流经圆柱体内膜表面时,渗滤液中的污染物质由于反渗透作用而分离出来并经膜排出。整个系统清理的操作是自动化的,当需要对该系统进行化学清洗时,控制指示器就会显示出信息来,同时自动清洗系统就会用已经程式化的化学制剂对该系统进行内部清洗,使其恢复到最初的功能。因为渗滤液在封闭情况下,在膜的表面形成湍流,减少氧化,产生恶臭,所以到一定时间要进行内部清洗,但这种清洗的间隔时间较长,Rochem's 离析膜系统能够去除重金属、固体悬浮物、氨氮和有害的难降解的有机物,处理后的水满足严格的排放标准。
现在德国的Ihlenbery填埋场安装投入使用的Rochem's处理系统,其处理能力的污水量为50m3/h,水的回收率为90%。
3 处理工艺的分析比较
与好氧方法相比,厌氧生物处理具有以下优点。
(1)好氧方法需消耗能量(空气压缩机、转刷等),而厌氧处理却可产生能量(产生甲烷气) 。COD浓度越高,好氧方法耗能越多;厌氧方法产能越多,两者的差异就越明显。
(2)厌氧处理时有机物转化成污泥的比例(0.1kgMLSS/kgCODCr)远小于好氧处理的比例(0.5kgMLSS/kgCODCr),因此污泥处理和处置的费用大为降低。
(3)厌氧处理时污泥的生长量小,对无机营养元素的要求远低于好氧处理,因此适于处理磷含量比较低的垃圾渗滤液。
(4)根据报道,许多在好氧条件下难于处理的卤素有机物在厌氧时可以被生物降解。
(5)厌氧处理的有机负荷高,占地面积比较小。
但是,厌氧处理出水中的COD浓度和氨氮浓度仍比较高,溶解氧很低,不宜直接排放到河流或湖泊中,一般需要进行后续的好氧处理。另外,世界上大多数垃圾渗滤液多是偏酸性的 (pH值一般在5.5~7.0)。pH在7以下,产甲烷菌将会受到抑制甚至死亡,不利于厌氧处理,而好氧处理对pH的要求就没有这么严格。再者,厌氧处理的最适温度是35℃,低于这个温度时,处理效率迅速降低。比较而言,好氧处理对温度要求不高,在冬季时即使不控制水温,仍能达到较好的出水水质。
鉴于以上原因,目前对COD浓度在50 000mg/L以上的高浓度垃圾渗滤液建议采用厌氧方法 (后接好氧处理)进行处理,对COD浓度在5 000mg/L以下的垃圾渗滤液建议采用好氧生物处理法。对于COD在5 000~50 000mg/L之间的垃圾渗滤液,好氧或厌氧方法均可,选择工艺时主要考虑其它因素。
4 结论和建议
通过对上述几种处理方法及处理工艺的分析比较可得以下结论,并提出水质、水量等方面的建议和意见:
(1)垃圾渗滤液具有成分复杂,水质水量变化巨大,有机物和氨氮浓度高,微生物营养元素比例失调等特点,因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时,必须详细测定垃圾渗滤液的各种成分,分析其特点,以便采取相应的对策。还应通过小试和中试,取得可靠优化的工艺参数,以获得理想的处理效果。
(2)多种方法应用于渗滤液的处理是可行的。在有条件的地方修筑生物塘,同时采用水生植物系统处理渗滤液,不仅投资省,而且运行费用低。土地处理也受到人们的重视,但在渗滤液的处理中选用尚少。生物膜法和活性污泥法有成熟的运行管理经验,近年来结合采用厌氧好氧工艺生物处理渗滤液较多。但修建专用的渗滤液处理厂投资大,运行管理费用高,而且随着填埋场的关闭,最终使水处理设施报废,故应慎重选用。
(3)我国目前真正能满足卫生填埋标准的填埋场并不多,许多填埋场因为投资所限无法按设计要求建造能达到环境保护要求的渗滤液收集系统。因此,宜发展投资省,效果好的渗滤液处理技术。垃圾填埋场渗滤液向填埋场回灌,利用土地吸附,土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤床作用使渗滤液降解,具有投资省、效果好,无需专门处理设施投资等特点。而且渗滤液的回灌可使垃圾保持湿润,加速填埋场的稳定。回灌法目前采用较少,可作深入研究,以明确回灌法的使用条件,处理效率及回灌处理的工程设计参数。
垃圾渗滤液现状范文5
关键词:填埋场;渗滤液;处理方法
Abstract: in recent years foreign scholars of landfill leachate treatment for a large amounts of exploration and research, achieved some success experience, some of which have been used in engineering practice. In our country of landfill leachate treatment research started late, low starting point, a lot of failure, but also had some valuable experience. Because of leachate water to the complex and changeable, at present there is no perfect process, according to the different most of the specific conditions of the landfill and other economic technical requirements to adopt targeted process. In landfill leachate treatment at home and abroad and the present situation, the current leachate treatment scheme is off the main processing field and individual treatment two kinds big. The main process have biological treatment method, chemical method, and the method of comprehensive midway
Key words: the landfill; Leachate; Processing method
中图分类号:R124文献标识码:A 文章编号:
引 言:城市垃圾的处理 (处置)方法主要有焚烧、堆肥 和填埋等。其中垃圾卫生填埋法由于成本低、技术相对简单、处理迅速,是目前国内外应用最为广泛的垃圾处置方式。填埋法处理城市生活垃圾会产生大量的污染物浓度高、持续时间长、流量极不均匀且水质变化大的渗滤液,这些渗滤液不加处理则会对周围环境水体产生严重的二次污染。城市生活垃圾填埋场渗滤液 (以下简称渗滤液)的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常迫切而棘手的问题。
1 渗滤液处理方法介绍
1.1 常用的处理方法
1)生物处理法
分为好氧生物处理法、厌氧生物处理法和厌氧―好氧组合处理方式三种。好氧生物处理法包括活性污泥法、曝气氧化塘法和生物膜法。厌氧生物处理法包括普通厌氧硝化、两相厌氧硝化、厌氧滤池、上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧复合床(UASBF)等。厌氧―好氧组合处理方式包括SBR法、AB法、厌氧池―SBR法、厌氧池―活性污泥法、厌氧/好氧生物床等。
2)物理化学处理法包括混凝沉淀法、化学氧化法、吸附法和膜分离法等。
3)土地处理法包括循环回灌法和土壤植物处理系统。
1.2 渗滤液处理方法的比较
垃圾渗滤液的多种处理方法,各具优缺点。
生物法中,好氧工艺的活性污泥法和生物膜法的处理效果最好,停留时间较短,已有丰富的运行经验,但工程投资大、运行管理费用高;相对而言,曝气氧化塘工艺简单、投资少、便于管理,但停留时间长、占地面积大且易受季节影响。厌氧处理工艺适于高浓度的有机废水,它的缺点是停留时间长,污染物的去除率较低,对温度的变化敏感。因此,对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧―好氧组合处理工艺既经济合理,又提高了处理效率。目前我国已有不少填埋场采用此法,例如:福州红庙岭的UASB―氧化沟―稳定塘工艺,处理垃圾渗滤液水量为1000m3/d;入口水质CODcr为8000mg/L、BOD5为5500mg/L;CODcr的去除率为95%、BOD5的去除率为97%,去除率较高,但出口水质仍未达到《生活垃圾填埋控制标准》(GB16889―1997)中垃圾渗滤液二级排放标准的要求。还有,广州大田山垃圾卫生填埋场渗滤液的处理采用厌氧―气浮―好氧工艺,进水水质CODcr为8000mg/L、BOD5为5000mg/L、SS为700mg/L、pH值为7.5 ;出水水质CODcr为100mg/L、BOD5为60mg/L、SS为500mg/L、pH值为6.5~7.5,达到了垃圾渗滤液的二级排放标准。虽然厌、好氧组合工艺的处理效果相对较好,但此工艺组合的搭配协调较为困难。
与生物处理相比,物化处理不受水质水量变动的影响,出水水质比较稳定,尤其是对BOD5/COD值较低(0.07~0.20)的难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果,现已成为渗滤液后处理工艺中最常用的方法之一。但其成本较高,不适于大水量垃圾渗滤液的处理。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。
土壤植物处理系统是在人工控制的条件下,通过土地―植物系统的物理―生物―化学的综合反应,使渗滤液得到净化。循环回灌法实质上是以填埋场为巨大的生物滤床,将渗滤液收集起来,通过喷灌使之回流到填埋场。其净化作用主要体现在两个方面:一是减量。渗滤液回灌后通过蒸发或被植被吸收,减少了渗滤液的场外处理量;二是加速稳定化进程。回喷可增加垃圾湿度,增强微生物活性,加快甲烷的产生速率及有机物的分解,缩短填埋垃圾的稳定化进程。例如,北英格兰的Seamer Carr垃圾填埋场,部分垃圾渗滤液采用了渗滤液再循环后,发现COD值和金属浓度有较大幅度的下降。
目前该项技术在我国应用的较少。据资料介绍,例如,唐山市垃圾卫生填埋场的渗滤液处理采用了循环回灌法,渗滤液被收集并经沉淀调节池处理后,回灌至填埋场;沉淀调节池中的沉淀污泥与渗滤液也一并回流至填埋场,避免了污泥的二次污染。还有杭州天子岭填埋厂,通过循环回灌法基本可实现渗滤液的产生与蒸发量的平衡,同时可使COD由10400mg/L降至142mg/L,TN由899mg/L降至18mg/L。但是,循环回灌法对氨氮的去除效果并不明显,其只能降低垃圾渗滤液的浓度、减少其产量,而且产生的低浓度渗滤液不能直接排放。
2 我国的垃圾渗滤液处理方法
2.1 预处理方法
现今,垃圾渗滤液的排放标准日益严格,目前我国能真正满足卫生填埋标准的填埋场并不多,许多填埋场因为资金所限无法建造能达到标准的垃圾渗滤液收集处理系统。因此,我们应发展投资小、效果好的渗滤液处理技术。但是,由于垃圾渗滤液成分复杂、水质水量变化大、污染物浓度高,单独采用一种方法处理难以满足要求,因此须采用多种方法的组合工艺。如用生物法或土地法作为预处理,再综合考虑处理效果、资金及用地情况来选择后续处理的工艺组合即可满足要求。根据本文对各种处理方法的比较,土地处理法节约用地、经济简单,生物法的工艺搭配协调困难,投资相对较高。因此,从我国目前的国情出发,选择土地处理法为预处理方法是适宜的。
2.2 后续处理的方式方法
后续处理可分为合并处理和单独处理两种方式。
1)合并处理
合并处理是指将预处理后的渗滤液输入城市污水处理厂进行处理。垃圾渗滤液通过土地处理法进行预处理后,重金属浓度大大降低,不会对城市污水处理厂的微生物造成毒害;水量和有机物含量减少,基本不会对城市污水处理厂造成冲击负荷,但考虑到污水处理厂对渗滤液的接纳能力,应严格控制渗滤液与城市污水的混合比,渗滤液浓度越高,渗滤液和污水的混合比就应控制得越小,因此需在填埋场附近加筑中间调节池,在雨季和水量较多时,可将过剩的渗滤液排入调节池中。另外,经土地法预处理后,渗滤液的营养物质仍不均衡,氨氮浓度较高、磷含量较低。而城市污水量较大,可起到稀释作用,还可补充磷等营养物质,保证了生化处理所需的C∶N∶P的比例,达到渗滤液与城市污水共同处理的目的。因此,采用合并处理作为后续处理方式,既不影响城市污水处理厂的正常运作,又能保证出水水质,还可节约土地、节省工程投资和运行管理费用,也不必考虑工艺搭配组合的问题。所以,该方式是一种比较理想的处理方案。但需注意的是垃圾填埋场和城市污水厂的距离及城市污水处理厂对渗滤液的接纳能力。
2)单独处理
单独处理是指在填埋场附近建设污水处理厂以进行渗滤液的处理。当垃圾填埋场远离城市污水处理厂时,为避免渗滤液长距离输送带来的高额费用,可考虑在填埋场附近单独建设处理系统。处理系统要根据预处理后的水量、水质进行选择。一般来说,应用土地处理法进行预处理后,水量和有机物含量较少、氨氮含量较高,应建议采用物理化学处理法对渗滤液进行深度处理。
3 结束语:
1)垃圾渗滤液的成分复杂、水质水量变化大、污染物浓度高、处理难度大。主要的处理方法有生物处理法、物理化学处理法和土地处理法。单独采用一种方法处理垃圾渗滤液难以满足排放要求,因此必须采用多种方法的组合工艺。
2)以循环回灌法为预处理,再把渗滤液输送至城市污水处理厂进行合并处理是适合我国的渗滤液处理方法。但必须考虑到填埋场和污水处理厂的距离及污水厂对渗滤液的接纳能力。如单独处理,则建议采用物理化学处理法进行深度处理。
3)建议对循环回灌法与其它工艺搭配的处理方法进行试验研究,以解决工艺的协调问题。另外,在研究垃圾渗滤液处理方法的同时,还应当研究减少渗滤液产生量的填埋技术。
参考文献:
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[2]张祥丹,王家民.城市垃圾渗滤液处理工艺介绍[J].给水排水, 2000,26(10):9―14.
垃圾渗滤液现状范文6
关键词:城市垃圾,渗滤液,废水处理
近十几年来国外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和研究,取得了一些成功经验,有的已用于工程实践。我国在垃圾渗滤液的处理研究方面起步较晚、起点较低,有不少失败的教训,但也获得了一些宝贵的经验。由于渗滤液水质水量的复杂多变住,目前尚无十分完善的处理工艺,大多根据不同填埋场的具体情况及其它经济技术要求采取有针对性的处理工艺。纵观国内外垃圾渗滤液处理的现状,目前渗滤液的处理方案主要有场外综合处理和场内单独处理两大类。主要处理工艺有生物处理法、物化法、土地法以及上述方法的综合[1]。
l 生物法处理渗滤液
生物法是渗滤液处理中最常用的一种方法,由于其运行费用相对较低、处理效率高,不会出现化学污泥等造成二次污染,因而被世界各国广泛采用。具体的工艺形式有传统活性污泥法、稳定塘、生物转盘、厌氧固定膜生物反应器等。
1.1 活性污泥法
美国和德国几个垃圾填埋场采用活性污泥法处理渗滤液,其实际运行结果表明,通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷,可以获得令人满意的处理效果。如美国宾州的Fall Township污水处理厂,其垃圾渗滤液进水的ρ(CODcr)为6000~21000 mg/L,ρ(BOD5)为 3000~13000 mg/L,ρ(氨氮)为 200~2000 mg/L,曝气池的 p(污泥)为 6000~12000 mg/L,是一般污泥的质量浓度的3~6倍。在体积有机负荷为 1.87 kg[BOD5]/(m3·d),F/M 为 0.15-0.31 kg[BOD5]/kg[MLSS·d)时,BOD5的去除率为97%;在体积有机负荷为0.3kg[BOD5]/(m3·d),F/M为0.03-0·05 ks[BOD5]/(kg[MLSS]·d)时,BOD5的去除率为92%。该厂的数据说明,只要适当提高活性污泥的质量浓度,使F/M为0.03-0.31<kg[BOD5]/(kg[MLSS]·d)之间采用活性污泥法能够有效地处理垃圾渗滤液[2]。
1.2 稳定塘
国外早在80年代就有成功运用稳定塘技术处理渗滤液的生产性处理厂(Howard Robison,1992),英国在 1983年建成的 Bryn Postey填埋场渗滤液处理厂,运用曝气氧化塘技术处理渗滤液。该氧化塘有效库容 1000 m3,由高密度聚乙烯材料(HDPE膜)作防渗衬底,采用两台高效表面曝气机进行曝气,渗滤液最小水力停留时间 10d,渗滤液处理量D-150 m3/d。此系统自 1983年开始运行,渗滤液ρ(CODcr)ρ(BOD5)最大分别达 24000 mg/L和10 000 mg/L,F/M为 0.05~0.3 kg[BOD5]/kg[MLSS]·d)时,CODcr去除率达 97%[3]。
上海市废弃物老港处置场,在三期工程改扩建时建成了以稳定塘和芦苇湿地地表漫流处理系统相结合的渗滤液处理系统,设计规模为2000m3/d,实际运行流量1500 m3/d,其在冬季两个月的典型数据见表1上海老港填埋场渗滤液水处理的运行效果:
表1 老港填埋场渗滤液水处理的运行效果 mg·L-1 检测日期 氧化塘出口 芦苇湿地出口 ρ(CODcr) ρ(NH3-N) ρ(CODcr) ρ(NH3-N) 2000.10.24 1177 160 589 29 2000.11.02 1264 145 1095 35 2000.11.13 1297 133 745 48 2000.11.21 1912 189 1326 69 2000.12.05 640 91 905 150 平均 1413 144 932 66
1.3 生物转盘
生物转盘是所谓固定生长系统生物膜法中的一种,运用于常规的污水处理中可有效地解决活性污泥法的污泥膨胀问题,并且由于膜上生物量大,生物相丰富,既有表层的好氧微生物,又有内层的厌氧微生物,因而具有抗水量、水质冲击负荷的优点,同时生物膜上还能生长世代时间较长的硝化菌等。
Pitea渗滤液处理厂即采用生物转盘处理垃圾渗滤液,设计规模500 m3/d,设计转盘表面积3 000 m2,平均设计负荷 4.8 g[NH3-N/(m2·d)。该厂利用填埋场气体加热使进人生物转盘的渗滤液温度保持在20℃左右,取得了良好的处理效果。
上面介绍的Pitea填埋场生物转盘是好氧生物反应器,英国Britannia填埋场则是运用厌氧固定膜生物反应器处理垃圾渗滤液,也取得了良好的处理效果[4]。
1.4 厌氧氧化处理
厌氧生物处理B前采用厌氧生物滤池,厌氧接触法,上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧消化等,实践证明厌氧处理时高质量浓度ρ(BOD5)>2000mg/L)有机废水的处理是有效的,但单独采用厌氧生物处理渗滤液的情况很少见。北京市政设计院1988年进行了这方面的研究,得出的结论是建议采用厌氧一好氧法处理工艺[5]。
1.5 各种生物法比较
生物法中,好氧工艺的活性污泥法和生物转盘的处理效果最好,停留时间较短(6~24 h)、运行经验丰富,但工程投资大。运行管理费用高;相对来说稳定塘工艺比较简单,投资省,管理方便,但停留时间长(10~30 d)、占地面积大且净化能力随季节变化较大。厌氧处理工艺近年来发展很快,特别适合于高浓度的有机废水,它的缺点是停留时间长,污染物的去除率相对较低,对温度的变化比较敏感,但通过研究表明厌氧系统产生的气体可以满足系统的能量需要,若将这部分能量加以合理利用,将能够保证厌氧工艺有稳定的处理效果,还能降低处理费用。因而对于高浓度有机物的垃圾渗滤液,采用厌氧和好氧I艺的组合处理,无论是对于提高处理效率,还是就降低运行费用都是有意义的。
2 物化法
物化法过去只用在处理填埋时间较长的单元中排出的渗滤液,而今随着渗滤液控制排放标准的日益严格,物化法也用来处理新鲜的渗滤液,且是渗滤液后处理工艺中最常用的方法之一。物化法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。由于物化法处理成本较高,不适于大量的渗滤液的处理。
2.1 絮凝沉淀
实验证明;生物处理后的渗滤液进行絮凝沉淀时(利用铁盐或铝盐作絮凝剂),即使在ρ(BOD5)很低(<25 mg/L)的情况下,CODcr的去除率仍可以达到50%,反应过程中最佳的pH值对于铁盐和铝盐分别为4.5~4.8和5.0~5.5,最小的加药量在250-500 g/m3之间[6]。
絮凝沉淀工艺的不足之处是会产生大量的化学污泥;出水的pH值较低,含盐量高;氨氮的去除率较低等。所以絮凝沉淀工艺即使有可观的处理效率,在选用时还是要慎重考虑。
2.2 反渗透
反渗透经常用于渗滤液的后处理中,因其能够去除中等分子量的溶解性有机物,国内早期利用醋酸纤维膜进行的试验表明,CODcr的去除率可以超过80%,虽然在运行过程中有膜污染的问题,但反渗透工艺作为后处理工艺设在生物预处理后或物化法之后,负责去除低分子量的有机物、胶体和悬浮物,可以提高处理效率和膜的使用寿命[5]。根据Ehrig在1989年的研究,一级反渗透工艺可使CODcr、BOD5和有机卤代物(AOX)的去除率达到80qc,但是氨氮和氯离子的去除率要达到较高水平则至少需要二级反渗透工艺。
总之,反渗透工艺因其高效性、模块化和易于自动控制等优点,应用得越来越多,但其用于渗滤液处理还存在以下问题:小分子量的物质的截留效率还不尽人意(例如氨、小分子的有机卤代物(AOX)等)。高浓度的有机物或无机可沉降物容易造成膜污染或在膜表面结垢等问题。由于操作压力很高(3~50 ba)造成能耗很高。反渗透浓液的处理是最大的困难,将其回灌到填埋场中已经不可取了,因为浓液的污染物浓度很高,是非常危险的废物。目前多采用蒸发和干燥的方法,但费用很高。
在英国垃圾渗滤液处理厂使用Rochem’s专利圆盘管反渗透系统对初级渗滤液处理,这种处理技术是由南亨伯塞德郡稳特顿填埋场所设计和生产的 Rochem’s离析膜系统。Rochem’s离析膜系统能够去除重金属、SS、氨氮、有害难降解的有机物,处理后的水质满足严格的排放标准。
2.3 活性炭吸附
活性炭吸附工艺适用于处理填埋时间长的或经过生物预处理后的渗滤液,它能去除中等分子量的有机物质。20世纪70年代在欧洲的实验室研究表明,CODcr的去除率为50%-60%,若用石灰石作预处理,去除率可高达80%,而活性炭处理了140床后去除效率将明显下降[7]。在生产性试验中,由于渗滤液水质水量多变等原因,出现了去除效率下降和活性炭被大量污染的现象。活性炭的投加量与去除的CODcr量的线性关系当活性炭的投加量为800~1200 g/m3时,每克活性炭吸附3.0-3.2mgCODcr。活性炭吸附工艺的主要问题是高额的费用。尽管如此,首先进行生物预处理,再将该工艺与絮凝沉淀工艺相结合时、能保证出水较低水平的CODCr和AOX。
2.4 化学氧化
化学氧化工艺可以彻底消除污染物,而不会产生絮凝沉淀工艺中形成的污染物被浓缩的化学污泥。该工艺常用于废水的消毒处理,而很少用于有机物的氧化,主要是由于投加药剂量很高而带来的经济问题。对于渗滤液中一些难控制的有机污染物,化学氧化工艺可以考虑使用。
常用的化学氧化剂有氯气、次氯酸钙、高锰酸钾和臭氧等。用次氯酸钙作氧化剂时CODcr的去除率不超过50%;用臭氧作氧化剂时,没有剩余污泥的问题,CODcr的去除率也不超过50%且对于含有大量的有机酸的酸性渗滤液使用臭氧作氧化剂不是很有效的,因为有机酸是耐臭氧的,相应就需要很高的投加剂量和较长的接触时间。过氧化氢作氧化剂时因为可以去除硫化氢而主要用来除臭气,加药量一般每一份溶解性的硫要投加1.5~3.0份的过氧化氢。目前用化学氧化法处理渗滤液的研究还处在实验室阶段,其上要的问题是处理费用太高,但对于垃圾填埋场封场后所)一生的小水量、低含量的难降解渗滤液处理还是有一定意义的。
3 土地法
用土地法处理渗滤液的主要形式是渗滤液回灌和土壤植物处理系统。
在英国进行的渗滤液回灌生产性试验中发现,渗滤液回灌不仅因为蒸发的作用而可以减少渗滤液的水量,而且还能大幅度降低渗滤液中有机物的含量。
土壤植物处理系统(S-P系统)不仅利用土壤或陈垃圾的物化及生化作用,而且还利用了植物根系对微生物的强化和植物修复技术。1985-1986年在瑞典建立了大规模现场S-P系统进行试验,该系统占用了总面积为22公顷的填埋场中的4公顷,其中1.2公顷种植了柳树,另外2.8公顷种植了各种草本植物。试验区域为填埋场边缘的3个坡地,种植了 30 000棵柳树。在试验的最初3年中,灌入试验区域的渗滤液共计3 290 mm,测得年平均的蒸发量为340mm,为降水量的引%,而在试验前相应区域的年平均蒸发量为 140 mm,为年降水量的 19%,蒸发量增加了二到三倍。该系统不光有减量的功能,还能够降低渗滤液的浓度,例如氮的浓度平均下降了 60%,从6.93 mmol/L下降到了 2.96 mmol/L,可以肯定随着柳树的生长和根系的发展,处理效果还可能进一步地提高。
4 结论与思考
垃圾渗滤液由于成分极其复杂,如果用一种方法很难把它处理达标。所以,一般需要不同类型工艺方法组合处理,才能做到达标排放的要求。不同类型方法的组合一般是用生物法或土地法作为预处理,然后用物化法作为后处理。要达到日益严格的渗滤液处理排放标准,这种工艺的组合将是一种趋势,关键是各种工艺的搭配和协调的问题。
垃圾渗滤液处理中存在的问题有:
①渗滤液水量变化较大,尤其是季节性变化量很大,在雨季里水量比较大。针对这个问题,一般填埋场采用管道把多余的渗滤液排到一个预留的池子里,等晴天渗滤液少的时候再进行处理。
②渗滤液水质特性变化大。不同填埋场,由于诸多因素不同,其水质存在很大差异,所以适用于某填埋场渗滤液的处理方法不一定也适用于另一填埋场渗滤液的处
理。
③渗滤液中氨氮浓度高,尤其是在填埋后期其浓度更高。高浓度的氨氮对微生物的活性有抑制作用,而现有的氨氮吹脱又造成空气的二次污染和吹脱塔结垢问题;有人提出超声波吹脱法,这种方法比传统吹脱法氨氮的去除率提高了门%-164%,CODcr去除率为24.90%-34.76%,比传统的吹脱法提高了21%。超声波的最佳工艺参数:PH为 11,时间为41min,气水比 1000:1[8]。渗滤液处理费用高且难以达到排放标准。填埋场在封闭前,一般渗滤液浓度高且较难处理,即使采用厌氧一好氧生物处理工艺也难以达到排放标准;而高标准的渗滤液处理厂投资大,运行管理费用高,许多填埋场因为资金不足受限。
参考文献
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