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1 概述
对于实行填埋、焚烧和回收同步运行综合处理处置策略的城市而言,其垃圾填埋场的处置对象一般仅限于生活垃圾,不包括 工业 垃圾、医疗垃圾和其它有毒、有害废弃物。垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液,采用uasb—综合物化法联合处理,经处理后的渗滤液可达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(gbl6889—1997)中的三级排放限值后排入城市二级污水处理厂。
2 垃圾渗滤液处理工艺的选择
2.1 垃圾渗滤液水质
垃圾渗滤液具有水质复杂,水质水量变化大且不呈周期性,codcr、bod5、nh3-n、重金属浓度高及微生物营养元素比例失调等特点。其各种成份变化主要取决于填埋场的年龄、深度、微生物环境以及所填埋的垃圾的组成等,其中填埋场的场龄是影响垃圾渗滤液水质的最重要因素。
综合考虑国内部分垃圾填埋场渗滤液典型浓度(如表1所示)及该市未来垃圾成份的变化趋势,确定垃圾渗滤液水质指标(如表2所示)。
2.2 垃圾渗滤液产生量
垃圾填埋场渗滤液产生量受垃圾本身含水量、场地水文地质条件、气候条件、填埋方式等诸多因素影响,其产生量呈明显的无周期性,渗滤液产量可以下式估算:
q=(w 2 —w 2 —w 3 —w 4 —w 5 )×a
式中:q—渗滤液水量 a—填埋场汇水面积 w 1 —降雨量
w 2 —单位面积地下水渗入量 w 3 —单位面积垃圾及覆土的含水量
w 4 —单位面积地表径流量
w 5 —单位面积 自然 蒸发量
根据以上 计算 公式,同时 参考 德国对多个垃圾填埋场的统计(渗滤液量为降水量的25%—58%),综合以上两种估算方法确定垃圾填埋场建成运行后,垃圾渗滤液产生量约1500t/d。
2.3 处理工艺的选择
2.3.1 渗滤液处理方案
1、垃圾渗滤液处理工艺
处理工艺充分考虑了垃圾渗滤液水质、水量特点,综合各种因素及现有垃圾渗滤液处理的经验教训,确定采用uasb一综合物化处理工艺流程(工艺流程如图1所示)。填埋场垃圾渗滤液自调蓄池流入渗液处理厂格栅区池,格栅出水后经调理槽提升至uasb反应池,然后渗滤液自流至分解池、置换反应池、絮凝反应池、沉淀池出水排出。在气温高,厌氧反应良好且出水达标时,可超越物化分解池,直接进入下一个处理单元进行处理。生化及物化污泥经污泥浓缩机压缩后送入填埋场填埋处理。
2、处理效果
调蓄池及污水处理厂各处理工序处理效果如表3所示。
2.3.2 渗滤液处理工艺特点
污水调蓄池不仅具有调蓄水量、均匀水质的作用,而且具有沉淀、厌氧酸化水解等作用,codcr、bod5、tn的去除率均可达50%左右,其容量和处理规模是卫生填埋场的重要设计参数。
uasb系统主要靠厌氧微生物来降解垃圾渗滤液中有机污染物,有较高污染物去除效率,同时具有较高的容积负荷率和去除率,产生沼气供现有沼气发电厂利用,同时可去除氮、磷,大幅度消灭虫卵及致病菌,且运行费用底,工艺比较成熟,管理方便,操作简单。
综合物化法是通过超声波系统、负氧离子发生器、水中放电和絮凝沉淀等一系列物理发生器,使渗滤液产生一系列物理化学作用,氧化各种有机物并使之矿化。其技术特点是:
①对水质及环境变化的适应性强,抗冲击负荷能力高:
②处理设施自动化程度高,且运行可靠、操作简便;
③对填埋场后期可生化性差、氨氮高的渗滤液有很好的处理效果:
④污泥稳定性强,粘度低,沉降性能好,易处理。
从总体思路上分析,选用厌氧uasb—综合物化处理工艺流程是可行的,首先经过厌氧菌的作用,将渗滤液中长链大分子难降解有机物转变为小分子有机物,可进一步提高综合废水的可生化性,消耗废水中的n、p等污染物质,然后通过综合物化作用,使出水有机物浓度达标。
3 注意问题
考虑到垃圾渗滤液废水的特殊性,应注意以下几个问题:
1、随着填埋时间的延长,特别是在终场后,废水可生化性将明显降低,原有工艺参数可能无法满足新的水质要求,效果变差,因此在处理过程中,应不断研究调整,使处理工艺保持较高的处理效果:
2、加强清污分流工作,尽可能削减垃圾渗滤液的产生量,以减少对处理工艺的负荷冲击;同样,过多的截流洪水进入垃圾渗滤液将会造成水质的巨大波动,影响最终出水水质:
关键词:生物除臭剂;垃圾渗滤液;嗅阈值
中图分类号:R124.3文献标识码:A文章编号:16749944(2013)04021703
1引言
恶臭作为大气污染公害之一,在全球范围内受到了各国广泛重视,国内外研究学者对恶臭治理技术进行了长期的研究与探索。在不同恶臭源中,垃圾填埋场恶臭处理是目前研究的难点和热点。垃圾填埋过程中所产生的种类繁多,成分复杂,垃圾渗滤液含有较高浓度的氨气、硫化氢、甲烷等多种成分的恶臭气体,对周边的环境造成极大的污染,严重影响人们的正常生活[1]。如何有效控制垃圾渗滤所产生的恶臭,关键是对垃圾渗滤液源头调节池的恶臭和污泥恶臭处理,然而目前还没有开发出能够广泛应用于垃圾渗滤液恶臭处理的技术[2]。因此,笔者根据垃圾渗滤液产生臭味的特点,采用新型复合微生物除臭剂从垃圾处理填埋和垃圾渗滤处理不同阶段投加使用,探索复合微生物菌剂对垃圾渗滤液臭味去除效果,以待提高生化处理垃圾渗滤液的效率和质量,为除臭剂推广使用和垃圾渗滤除臭工程治理提供理论依据。
2材料与方法
2.1实验材料
新型复合微生物除臭剂:来源于江苏碧程环保设备有限公司。
2.2实验方法
2.2.1实验室内检测
采集垃圾渗滤液于实验室密封容器内,新型生物除臭剂按垃圾渗滤液10%添加量加入到盛有新鲜垃圾渗滤液250mL的锥形瓶(500mL)中,于28℃,转速为180 r/min的恒温振荡培养3d,然后恒温静止培养2d,每12h测定垃圾渗滤液氨态氮的数值,测定方法采用HJ-537-2009《水质-氨氮的测定 蒸馏-中和滴定法》。同时,每天采用嗅阈值法测定恶臭嗅阈值。
垃圾渗滤液的嗅阈值的测定,采用美国颁布的《水质检测方法中的嗅阈值测定方法》 (2000年),即用无臭水稀释水样,直至闻出最低可辨别臭气的浓度(嗅阈浓度),用其表示臭气的阈限,水样稀释到刚好闻出臭味的稀释倍数成为嗅阈值[3]:
嗅阈值=水样体积(mL)+无臭水样体积(mL)水样体积(mL)。
2.2.2垃圾渗滤液周围恶臭气体检测和水质特征检测
浙江某垃圾渗滤液处理厂,垃圾渗滤液调节池是开放式的,有着强烈的恶臭气味,表1是该垃圾渗滤液的水质特征。新型生物除臭剂与垃圾渗滤液按照1∶500比例喷洒到垃圾渗滤液调节池,在调节池风口选择3个位置采集恶臭气体样品带回实验室检测。臭气采样方案依据GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》附录C和GB 14554-1993《恶臭污染物排放标准》执行,氨气浓度依据HJ534-2009《环境空气-氨的测定 次氯酸钠-水杨酸分光光度法》,硫化氢依据GB/T11742-1989《居民区大气中硫化氢卫生检验标准方法亚甲蓝分光光度法》[4]。
表1垃圾处理厂垃圾渗滤水质特征
COD/(mg·L-1)BOD/(mg·L-1)NH3N/(mg·L-1)颜色SS/(mg·L-1)pH值嗅阈值32361126680暗褐色5466.8625
3结果与分析
3.1实验室检测新型复合微生物除臭剂对垃圾渗滤液
处理效果垃圾渗滤液中NH3N含量较高,是产生臭味和影响垃圾渗滤液可生化性的重要原因[5]。因此,对垃圾渗滤液中NH3N的去除,是新型复合微生物除臭剂功效最为突出的特征。从垃圾渗滤液现场采集回来的渗滤液中添加10%复合微生物除臭剂,在实验室培养条件下,其NH3N变化趋势如图1所示。由图1可以看出在28℃培养条件下,培养初期垃圾渗滤液NH3N变化较慢,在12h之后,NH3N出现快速的下降,表明复合微生物制剂消耗部分NH3N转化为其他成分,后期对NH3N的降解趋势逐渐平缓,最后培养102h,垃圾渗滤液NH3N的最终含量为473.21mg/L,降解率为26.11%。
图1复合微生物除臭剂对垃圾渗滤液
氨态氮去除效果垃圾渗滤液中产生异味的物质种类较多,除了产生氨气,还有硫化氢、烃类等异味物质,嗅阈值较高是其主要的特点,也是评定垃圾处理厂的重要指标[6]。挑选实验室嗅觉敏感且实验前不吃异味食物的6个人测试,效果选择4个人以上闻不出异味而定。在实验室对垃圾渗滤液去除一个效果如图2所示。由图2可以看出,垃圾渗滤液初始嗅阈值为885,在初期培养阶段,嗅阈值降低很慢,主要由于细菌初期的生长阶段,在培养第1天后,菌剂中的优势菌种达到对数生长期,开始快速降解垃圾渗滤液中的氨态氮和有机质及其他异味物质,随着菌群的生长和营养物质的限制,嗅阈值的降低幅度逐渐减小,培养5d后,嗅阈值达到357,新型微生物除臭剂对垃圾渗滤液异味去除率达到59.67%。
图2新型微生物除臭剂对垃圾渗滤液异味去除效果2013年4月绿色科技第4期
李南华,等: 新型生物除臭剂对垃圾渗滤液除臭效果评估环境与安全
3.2现场测定新型生物除臭剂对垃圾渗滤液处理效果
垃圾渗滤液处理过程中,调节池恶臭是填埋场恶臭的最为主要的组成部分之一,其成分主要是厌氧微生物对有机质降解所产生的恶臭气体,而氨气和硫化氢是最为主要的部分,也是判断恶臭排放标准的主要指标[7]。通过把新型复合微生物除臭剂喷洒在调节池中,在不同时间段检测垃圾渗滤液调节池旁空气中氨气和硫化氢的标准,分别在调节池的下风口距离调节池10m处采集恶臭气体,选择3个采样点,计算出平均值,结果如图3所示。
图3新型微生物除臭剂对垃圾渗滤液主要恶臭
气体去除效实验检测得出在未使用新型生物除臭剂时,氨气的浓度为184.25mg/m3,硫化氢的浓度为15.24mg/m3,喷洒生物除臭剂2~8d,氨气和硫化氢得到充分的降解,随后降解速度逐渐减少,在使用15d后,调节池周围空气中氨气的质量浓度达到1.35mg/m3,硫化氢的质量浓度达到0.048mg/m3,符合国家恶臭污染物厂界标准值的二级标准(新扩改建)。
4结语
(1)研制的新型生物除臭剂在垃圾渗滤液调节池喷洒使用,提高了垃圾渗滤液中生物系统对氨态氮和有机质的降解,减少了氨气、硫化氢等恶臭气体的产生。
(2)垃圾渗滤液调节池旁空气中氨气和硫化氢的质量浓度与气温和水面蒸发量相关,所测的氨气和硫化氢的质量浓度受到气温和蒸发量的影响。
(3)在调节池的下风口测定空气中的氨气和硫化氢的质量浓度,氨气的质量浓度为1.35mg/m3,硫化氢的质量浓度为0.048mg/m3,符合GB14554-93《恶臭污染物排放标准》二级新改扩建标准,极大地改善了垃圾渗滤液处理厂的恶臭环境。
参考文献:
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[关键词]垃圾渗滤液FEO技术应用
垃圾渗滤液是在垃圾填埋过程中产生的一种成份十分复杂的高浓度的有机废水,目前还没有特别有效的治理方法。传统的生化处理法虽然常常用来处理渗滤液,但由于渗滤液中含有多种有毒有害的难降解有机物且水质水量变化很大,生化法的处理效果远不及其对城市污水的处理。“FEO技术”是我公司专门针对垃圾渗滤液开发的处理技术,在BOD5 CODcr比值低和很低时,使渗滤液达标的关键性技术。
1垃圾渗滤液的特性
垃圾渗滤液的来源主要有直接降水、地表径流、地表灌溉、地下水、垃圾自身的水分、覆盖材料中的水分和垃圾生化反应的生成水等。其具有负荷高、水质成份复杂、浓度随季节变化大、色度高、氨氮高、有毒性物质较多、可生化性逐渐降低等特征。渗滤液水质特征见表1。
表1 垃圾渗滤液水质特性表
项目 特 性
色味 呈淡茶色或暗褐色,色度一般在2000~4000倍之间,有较浓的腐臭味。
pH值 填埋初期pH为6-7,呈弱酸性;随着时间的推移,pH可提高到7-8.5,呈弱碱性。若垃圾中煤灰多,呈弱碱性;煤灰成分少,有机物多,呈弱酸性。
BOD5 随着时间和微生物活动的增加,浸出液中的BOD5也逐渐增加,一般填埋6个月至2.5年,达到最高峰值,随后BOD5开始下降。
CODcr 填埋初期CODcr略高于BOD5,随着时间的推移,BOD5急速下降,而CODcr下降缓慢,从而CODcr高于BOD5。浸出液中的BOD5/CODcr的比值比较高,说明浸出液较易生物降解,当填埋场填满封场后的2~5年中BOD5/CODcr逐步降至0.1,则认为后期浸出液中难于生化降解的成分占主要。
TOC BOD5/CODcr值可反映浸出液中有机碳可生化状态。填埋初期,BOD5/TOC值高,随时间推移,填埋场趋于稳定,浸出液中的有机碳以氧化状态存在,则BOD5/TOC值降低。
溶解总固体 浸出液中溶解固体总量随填埋时间推移而变化。填埋初期,溶解性盐的浓度可达10000mg/l,同时具有相当高的钠、钙、氯化物、硫酸盐和铁等,填埋6~24个月达到峰值,此后随时间的增长无机物浓度降低。
SS 一般在1000mg/l以下,垃圾填埋高度增加,SS值下降。
氨氮 氨氮浓度较高,以氨态为主。
磷 浸出液中含磷量少,生化处理中应适当增加与BOD5相当比例的磷。
重金属 生活垃圾单独填埋时,重金属含量很低,一般不会超过环保标准,但若渗混入工业废物或污泥混埋时,重金属含量增加,超标可能性大。
细菌 浸出液含有毒有害物质及细菌病毒、寄生虫等,其中大肠杆菌含量最大。
2垃圾渗滤液的处理技术
2.1生物处理技术
生物处理可大致分为厌氧生物和好氧生物处理两种技术。在厌氧生物处理装置中,渗滤液中的复杂有机分子被产甲烷细菌转化成甲烷和二氧化碳,产生极少数量的需要处理的污泥,同时还具有低能耗、低运行费和所需营养物少等优点。成熟的工艺有厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床(UASB)、高效厌氧反应器(UBF)等。
对于BOD与COD比值远大于0.5的早期渗滤液,含有大量易于生物降解的脂肪酸,好氧系统是非常有效的。微生物在氧气存在的条件下作用于有机物质,为保持好氧阶段生物活性,特别是处理含有高浓度有机物的早期渗滤液时,提供大量的氧气是非常必要的,当渗滤液有机负荷随时间变化时,系统可通过改变氧气供应来调整。好氧生物处理方法包括活性污泥法、生物转盘、滴滤池和氧化塘等。
2.2 物化处理技术
物化处理技术是指通过物理化学的方法去除渗滤液中的C0D、SS、色度、重金属等。相对于生物法,物理化学法不受渗滤液水质水量的影响,抗冲击负荷能力较强,出水水质比较稳定,尤其在废水可生化性较差的时候有比较好的处理效果。近年来,用于渗滤液处理的物化法主要有活性炭吸附、化学沉淀法、吸附法、化学氧化法、反渗透法、电渗析、FEO技术等多种方法。其可作为预处理或深度处理而为渗滤液的达标排放和生物处理系统有效运行创造良好的条件。
2.3 组合式工艺处理垃圾渗滤液
渗滤液成分复杂,仅采用普通的生物处理工艺难以达到理想的效果,因此需采用合适的预处理措施来提高它的可生化性,以改善后续工艺的运行环境。对于处理垃圾渗滤液采用物化和生化组合式的处理工艺,可以避免这两种方法的缺点。我公司积累近十年的工程实践经验,成功地开发了“厌氧+FEO+氨吹脱+好氧”的处理工艺,该处理工艺已经成功应用于十几个垃圾渗滤液处理工程。实践证明该工艺处理高浓度的垃圾渗滤液是目前确保出水稳定达标的最可行技术路线之一,CODcr、BOD5、氨氮和色度的去除率均很高,是目前较先进和比较可靠的方法之一。
3FEO处理技术介绍
“FEO处理技术”是我公司专门针对垃圾渗滤液开发的渗滤液处理技术,在BOD5/CODcr比值低和很低时,使渗滤液达标的关键性技术。我公司将该技术应用于漳州市九龙岭生活垃圾填埋场渗滤液处理工程,湛江生活垃圾填埋场渗滤液处理工程、阳江生活垃圾填埋场渗滤液处理工程、福安垃圾填埋场渗滤液处理工程、合肥市龙泉山垃圾填埋场渗滤液处理工程等工程均获得成功,净化效果十分显著。
其作用如下:FEO反应器中填料主要由Fe、Al、C、Mn、Zn、石墨等二十几种物质按一定的配比均匀混合而成。FEO反应器由FE罐及高级氧化罐两部分组成,“FE”指反应器中的主要填料铁(Fe),而“O”表示氧化反应。它主要利用电解质溶液中铁屑及其它金属晶体结构与碳之间形成的许多局部微电池,来处理工业废水的一种电化学处理技术。FEO反应器在没有外加电能条件下,充分利用金属-金属、金属-非金属之间的电位差而产生的无数微小电池的作用,使废水中的污染物通过电化氧化-还原反应、凝聚、气浮和沉降等作用,达到净化的目的。其电极反应式如下:
阳极反应:FeFe2++2e,E0(Fe/ Fe2+)=-0.44V
阴极反应:2H++2e2[H]H2,E0(H+/ H2)=0.00V(酸性介质)
O2+2H2O+4e4OH-,E0(O2/ OH-)=0.41V(碱性介质)
O2+4H++4e2H2O,E0(O2/ H+)=1.23V
FEO反应器特点是作用机制多、协同效应强、适用范围广、去除效果好、运行费用低、脱色效率高。它采用多组合工业混合原料及多元催化剂,进行多种生物化学反应、电化学反应和凝絮吸附共沉淀效应,从而分解难生化和不可生化的有机物,降低色度,为后续生化处理提供良好保障。
4FEO技术处理垃圾渗滤液工程案例
合肥龙泉山垃圾填埋场渗滤液处理站为我公司于2004年设计施工,并于2005年投入运营。合肥龙泉山垃圾填埋场位于合肥市肥东县桥头集镇,该渗滤液处理站是垃圾填埋场的主要配套工程,设在填埋库区的西北面,该项目由我公司设计施工,合肥市建设投资公司负责工程建设,华夏监理公司负责工程监理。垃圾渗滤液污水调节池容积为5万m3,渗滤液处理站设计处理规模为600m3/d,处理达标后的污水,由一条约10km的管线排入店埠河,最终进入巢湖。
垃圾渗滤液处理站设计进水水质如下:
CODcr≤6000mg/L BOD5≤3000mg/L,
SS≤500mg/LNH3-N≤800mg/L
垃圾渗滤液处理站出水排放标准如下:
渗滤液处理出水水质执行《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889-1997标准中的二级标准,即:CODcr≤300mg/L,BOD5≤150mg/L,SS≤200mg/L,NH3-N≤25mg/L,pH=6~9。
本处理站工艺主体路线:UASB+FEO+氨吹脱+CASS是不同于其它传统处理工艺,其是以先进的专利技术及工艺处理理论为依托,以大量的工程实例为基础逐步发展改进确立起来的,具有高度的针对性及先进性,是目前垃圾渗滤液处理的成熟的处理工艺。而FEO技术作为我公司的专利工艺更是在该工艺主体线路中起到关键的作用。
经过这几年的运营实践,FEO对经过厌氧处理以后的垃圾渗滤液处理平均效果见表2。
表2FEO进出水水质对比表
水质指标 CODcr
(mg/L) BOD5
(mg/L) 氨氮
(mg/L) 色度
(倍)
进水水质 3000 1200 800 3000
出水水质 2250 1020 640 150
由此可见FEO对 CODcr有25%的去除率,对BOD5有15%的去除率,氨氮也有20%的去除率,而对色度的去除率达95%。通过测量进出水的B/C也得到了提高。实践证明,FEO有如下优势:
4.1 垃圾渗滤液的色度很高,可达2000倍以上,工艺流程的主体系统采用生化为主的处理工艺,生化处理对色度的去除能力较弱,而“FEO处理技术”对有机色度的去除率可达95%以上。
4.2 垃圾渗滤液含有10%~35%难生化降解的有机物质,特别是填埋场到中后期或封场后,难生化和不可生化物质将占主导成份,只通过生化处理无法有效去除。“FEO处理技术”中因加入特殊的催化氧化剂,可使垃圾渗滤液中的大分子难生化物质断链为小分子,同时可改变一些难生化物质的分子结构,通过投加药剂反应可生成沉淀去除。
4.3 FEO处理技术可以去除相当一部分CODcr、NH3-N,减少后续生化处理的负荷。缩短生化时间,降低运行成本。
4.4 生活垃圾中可能混入一些工业垃圾,增加垃圾渗滤液中重金属的含量,采用FEO处理技术,能有效地去除垃圾渗滤液中的重金属离子,确保处理后的重金属达标排放。
5结论
垃圾填埋场因所处地区气候(降水)、水文特点,也与填埋场运行时间密切相关,渗滤液水质是连续变化的,所以对渗滤液的处理,不仅要考虑工艺方法对渗滤液的处理效果,而且更要考虑该工艺方法对水质、水量变化的适应性。物化法控制条件灵活、调整参数方便可靠,而生物法则对连续变化的渗滤液水质具有较好的适应性,结合两者各自特点,采用组合式工艺“厌氧+FEO+氨吹脱+好氧”处理垃圾渗滤液。FEO技术对于水质水量的变化有很好的适应性,在其水质水量变化时均能够稳定的运行。FEO技术处理垃圾渗滤液将是一个发展方向,有着广阔的应用前景。
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关键词:渗滤液 生化法处理 膜法处理 蒸发处理 分类处理
在垃圾填埋过程中,雨水、地表排水和地下水进入垃圾填理层、将其中的污染物及其可降解产物溶出而产生的液体以及液体垃圾废弃物等,统称为垃圾渗滤液。它对周围地下水和地表水、土壤、大气生物等多方面均会造成严重的二次环境污染,并会通过食物链直接或间接地进入人体,危害人类的健康。由于其污染物浓度高、成分十分复杂、水质情况随气候条件及填埋年限变化波幅较大等特点导致处理难度极大。且国内相关处理经验缺乏,各地相关单位和部门先后对渗滤液处理技术开展了不同方向的研究,但对渗滤液处理工艺路线选择始终没有完全统一的意见。近年来,随着对环境保护日益重视,对填埋场污染控制标准也提出了更高的要求,渗滤液的合理处理将成为垃圾填埋污染防治的必要条件。因此,研究和探索适合我国国情的高效率、低能耗、投资省的垃圾渗滤液处理技术具有重要的意义。
一、渗滤液处理现状介绍及分析
垃圾渗滤液是一种有机污染负荷高、水质极为复杂的废水,影响渗滤液水质组成的因素错综复杂,渗滤液不同阶段差异也十分大,这导致渗滤液的处理一直没有统一的思路。国内早期的生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理系统建设是直接参照城市生活污水处理工艺进行设计的。实践证明,在运行初期处理效果较好,但随着时间的推移,处理效果逐渐变差。现有渗滤液处理设施众多,处理工艺也有着各自不同的特点,但仍没有能完善处理渗滤液的案例,目前应用于国内外的渗滤液处理技术主要包括物化处理 (混凝沉淀、汽提与吹脱、高级氧化、膜法等)、生物处理(厌氧、好氧)、土地处理 (稳定塘、人工湿地及回灌) 或其组合工艺。在我国的实践中,土地处理(如回灌、湿地等)受到如气候、占地等实际条件限制而应用不多。下面择要介绍:
1.生化法处理
生物处理技术因其运行成本低等优点成为目前污废水处理过程中常用的处理技术。其应用于渗滤液处理经历了几十年的发展时间,这种模式应用于国内外绝大多数渗滤液处理厂,扮演着不可或缺的重要处理环节。它是利用微生物的代谢作用去除水中污染物的方法,包括厌氧生物处理和好氧生物处理。
但在处理过程中,如下问题不容忽视:1)由于渗滤液浓度高,停留时间较长,曝气处理产生大量泡沫,需要使用消泡剂;2)冬季低温时处理难度大,需要采取保温、加热措施或延长反应时间;3)有些情况下,渗滤液中磷、有机碳等营养物质缺乏,可能会导致生物反应器中的微生物死亡,因此需根据实际情况补充甲醇或磷等营养物质来实现营养平衡,保持生化处理系统的正常运行。
近年来,随着国内对渗滤液研究的不断深入,生化处理也出现了许多改进的工艺,但在实际工程运用中往往存在运行稳定性较差、投资性价比较低等问题,因此,目前仅靠使用生物处理技术难以去除废水中的污染物,处理效果较差。因此人们在对垃圾渗滤液的处理研究中采用多种处理方法组合,例如生物技术和化学法组合工艺,以达到提高处理效果的目的。
2.膜法处理
膜法处理是指渗滤液经过采用膜处理系统过滤分离污染物的处理工艺。近几年来,直接应用于渗滤液处理的全膜法处理技术逐步被引进并推广,但由于国内渗滤液成分与国外存在较大差异,在国内的应用中,全膜法处理渗滤液的缺陷尤为明显。实验数据显示,直接应用于原水的膜系统产水率不足 70 %,低于正常水平,清水通量下降速度也较快。
由于国内大型的垃圾填埋均为有机物为主,渗滤液浓度高,膜处理技术直接应用渗滤液原液处理往往会导致产水率降低、浓缩液比例过高、膜系统压力高、膜寿命短等问题。因此,对于国内生活垃圾渗滤液,不能直接使用膜处理系统处理,应经过生化处理去除大部分污染物后,使用膜系统进行深度处理。
3.蒸发处理
蒸发处理是一种将污水中挥发性成分与非挥发性成分分离的物理处理工艺,但国内外关于蒸发处理渗滤液的工程实例仍很少。据了解,国外部分处于试验阶段的处理设施,出现了严重的结垢现象;同时,由于国内仍缺乏蒸发处理的设计依据及技术经济评估,对于蒸发工艺处理渗滤液的适用性及经济性缺乏数据支持,尽管处理工艺理论可行,仍未形成一套成熟可靠的工艺路线,国内基本上没有专门针对垃圾渗滤液蒸发浓缩的成熟成套设备,没有成熟可靠的大规模垃圾渗滤液蒸发处理工程实例运用,也缺乏公认的工艺设计参数选取和设备选型,且蒸发工艺设备价格昂贵,采用蒸发处理工艺应用于垃圾渗滤液处理工程建设,须承担的风险极大。因而,由于技术不成熟,蒸发处理目前很难进行推广。
4.回灌处理
回灌处理是指用适当的方法将在填埋场底部收集到的渗滤液从覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场,利用填埋场覆盖层的土壤净化作用、垃圾填埋层的降解作用和最终覆盖后填埋场地表植物的吸收作用等进行处理的方法。回灌技术在我国的研究起步较晚,目前应用较少,国内该技术大多局限于实验室范围,技术推广缺乏可借鉴的样板工程。
总之,目前所采用的处理方法多为生物处理与化学法相结合的处理工艺,但由于垃圾渗滤液的水质特点,在处理过程中处理效果不很理想。
二、建议
垃圾渗滤液不同一般城市生活污水,污染物浓度高、成份复杂、水质水量多变,处理难度很大,选择垃圾渗滤液生物处理工艺时,需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;并依据我国的国情,宜发展投资省,效果好的渗滤液处理技术。需要注意的是,渗滤液处理技术的适用性不但取决于技术本身,而且取决于地区经济适用条件和环境标准要求等因素,需考虑以下几个方面。
1. 完善技术标准及评估体系
目前,应在总结各地实践经验的基础上建立完善的渗滤液处理技术标准体系和评估体系,以客观地评价各种处理技术的水平;组织编写最佳可行技术参考文件,在工程的前期建设阶段及咨询方面发挥积极作用,指导卫生填埋场渗滤液处理工程的可行性研究、设计、施工和运行等全过程管理决策,促进我国渗滤液处理行业的健康发展;与地下水污染、土壤污染相关的环境修复法规和技术规范还很不完善,需要引起重视并及早制定。
2. 关键技术与装备国产化
目前我国渗滤液处理的关键技术和装备主要依赖进口,如分离膜等,造成渗滤液处理投资及运行成本居高不下。因此,应尽快吸收国外的先进技术,组织相关的处理技术攻关,逐步实现关键技术与装备国产化,以降低设施建设运营成本,不断提高渗滤液处理设备现代化水平。
3. 分类处理,源头减量
1)实行雨污分流
由于雨水渗入是渗滤液的主要来源,因此控制雨水的渗入是控制渗滤液产生量的最重要的措施,填埋场一般通过雨污分流的方式将大部分的雨水分流到填埋区外,从而将渗滤液产生量控制到最低。
2)控制地下水的渗入
对地下水管理的目的在于防止地下水进入填埋区,一般通过设置地下排水系统,在填埋场底部和周围设置防渗系统能有效防止地下水进入填埋区,减少渗滤液产生量。
3)进行有机垃圾及危险废物的源头分类收集,限制其进入生活垃圾填埋场,并逐步建设配套的处理设施。源头分类收集是行之有效的解决途径。进行有机垃圾的源头分类收集不仅可以降低渗滤液的产生量及污染物浓度,可以利用厌氧消化等先进的生物处理技术充分回收沼气能源及生产高品质的堆肥,而且可以减少渗滤液中重金属盐的含量,从而减少污染地下水的风险。
4)采用先进的垃圾填埋技术、管理方式减少渗滤液的产生,如:采用生物反应器填埋场技术,降低渗滤液处理费用,加速有机物降解,提高填埋气体的产生量及产率;合理分期建设填埋作业区,减小填埋作业区的汇水面积以减少渗滤液的产生量,在填埋作业单元和未使用的单元间设置活动式围堰可有效地隔离渗滤液和地表水等。
三、结束语
目前,我国有大量的垃圾卫生填埋场渗滤液未得到有效控制。因此,填埋场渗滤液对环境的影响是目前急需解决的问题。随着新的《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889-2008自2008年7月1日开始实施,对垃圾渗滤液的处理提出了更高的要求,本文分析了国内渗滤液处理工艺实际应用中存在的问题,希望能为渗滤液处理技术的深入研究与探索提供有意义的参考。
参考文献
[1] 王向伟.浅谈城市生活垃圾填埋场渗滤液的性质及其处理[J].中国城市环境卫生,2009,1:13~15.
[2] 王振华,颜士全.UASB-SBR联用工艺处理垃圾渗滤液[J].黑龙江科技信息,2008(18):10.
[3] 童晓岚,王瑾等.卷式反渗透膜用于垃圾渗滤液深度处理并回用[J].中国给水排水,2007, 23(22):77-81.
关键词:垃圾填埋场;渗滤液;处理技术
Abstract: urban landfill leachate treatment is a kind of high concentration organic wastewater treatment, difficult of, this article reviewed city of landfill leachate treatment technology, and to all sorts of leachate treatment scheme and technical analysis.
Keywords: landfill; Leachate; Processing technology
中图分类号: R124.3 文献标识码:A 文章编号:
城市垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵、雨水淋刷和地表水、地下水的浸泡而滤出来的污水,它是一种成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理或处理不当排放,会对周边环境及地下水造成更为严重的二次污染。垃圾渗滤液的处理是国内外环境治理领域的面临的共同难题,其处理措施已引起国内外水处理领域研究者广泛关注。
一、垃圾渗滤液的产生和特点
渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物,如物理、化学以及生物等因素可能影响到渗滤液的性质,使渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。城市生活垃圾渗滤液污染物成分及浓度如表1所示[1]:
垃圾渗滤液的水质特点是:水质复杂,有机污染物种类多;金属含量高;CODCr和BOD5浓度高;氨氮含量高,C/N比例失调。垃圾渗滤液另外一个特点是其成分随填埋时间而发生变化。
二、垃圾渗滤液的处理技术
目前,国内外垃圾渗滤液的处理技术分为场外处理,场内处理两大类。
场外处理多是将渗滤液引入附近的城市污水处理厂进行处理,这是最为简单的场外处理方案,可以节省单独建设渗滤液处理系统的高额费用,从而降低处理成本 [2]。
虽然合并处理比较经济、简单,但受各种客观因素的限制,只能建立独立的场内完全处理系统。用于垃圾渗滤液的场内处理方式主要有物化法和生物法:
1、物化处理技术
物理化学法通常包括:吸附、化学混凝沉淀、化学氧化(或还原)、离子交换、膜渗析、气提、湿式氧化、密度分离、消毒等法。
Rajkumar等[3]用电化学降解与活性碳吸附联合处理垃圾渗滤液,COD和TOC去除率分别为83%和58.9%。
混凝法是化学沉淀法中最重要的一种方法,常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁和聚合氯化铝等。Tatsi等[4]人用硫酸铝和氯化铁处理渗滤液,对新生的渗滤液COD去除率为25%-38%,最佳铝盐投加量为3g/L;对老化的渗滤液COD去除率可达75%,在最佳处理条件下COD的去除率可达80%。
化学氧化法可以分解废水中难降解的有机物,从而提高废水的可生化降解性。Fenton法作为其中的一种,由于它处理效果好、操作简便而受到人们的重视。张晖等[5]以Fenton法处理垃圾渗滤液的中型试验表明,当双氧水与亚铁盐的总投加比一定时,COD的去除率随双氧水投加量的增加而增加。
膜技术是利用隔膜使溶剂同溶质微粒分离的一种水处理法,可以分成反渗法、超滤和微孔过滤等。Hurd等[6]选用3种低压聚酰胺Ro膜处理Toll Road垃圾填埋场渗滤液的试验结果表明,透过液的流量取决于操作压力大小及TOC的浓度,条件适宜时,TOC和Cl-的去除率>96%,NH3-N的去除率>88%。
2、生物处理技术
国内几大主要垃圾填埋场污水处理技术多采用生物技术,包括好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧-好氧相结合的处理方式。
徐竺等[7]采用上流式厌氧过滤器对垃圾渗滤液进行处理的效果良好,CODCr去除率可达到90-95%左右。程洁红等人[8]对城市垃圾渗滤液采用缺氧-SBR法-混凝法工艺处理,结果表明,C0D总去除率达到91.2%,氨氮去除率达90 .4%,取得较好的去除有机物和脱氮效果。但该工艺处理时间长达48小时,且适用于中小水量。
3、土地处理技术
土地处理技术是利用土壤、微生物和植物组成的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能处理污水。污染物通过物理的过滤、吸附、挥发、淋溶,化学的分解与转化,植物的吸收与微生物的降解、吸收等作用得到去除。
4、蒸发处理技术
蒸发法在废水处理领域,尤其是在放射性废水的处理领域,有着广泛的作用。所说的蒸发法就是利用外加能量蒸发废水中的水分,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,蒸发工艺可以很容易地适应渗滤液的性质变化。
三、结论
几乎所有废水处理方法都在垃圾渗滤液处理中进行尝试,也各有一定效果,但都没有从根本上解决渗滤液排放中的诸多污染问题。我国现有城市垃圾填埋场多选用厌氧加好氧的生物处理方法,但运行效果普遍较差。
垃圾填埋场渗滤液有着不同的处理方案,选择应用何种处理工艺,需要根据垃圾渗滤液水质情况、经济承受能力等合理探讨。
参考文献:
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[2] 沈耀良,赵丹,杨铨大.好氧-厌氧法处理渗滤液与城市污水混合废水的可行性[J],污染防止技术,2000,13(2):63-67.
[3] D. Rajkumar,K. Palanivelu,N. Balasubramanian. Combined electrochemical degradation and activated carbon adsorption treatments for wastewater containing mixed phenolic compounds [J],J. Environ. Eng. Sci.,2005,4:1-9.
[4] Tasti A A,Zouboulis A I,Matis K A et al.Coagulation-flocculation pretreatment of sanitary landfill leachates [J],Chemosphere,2003,53:727-744.
[5] 张晖,Huang C P.Fenton法处理渗滤液[J],中国给水排水,2001,17(3):1-3
[6]. Hurd S, Kennedy K, Droste J, et al .Low-pressur reverse osmosis treatment of landfill leachate [J],Journal of Soild Waste Technology and Management,2001,27(1):1-14.
[7] 徐竺,李正山,杨玖贤.上流式厌氧过滤器处理垃圾渗滤液的研究[J],中国沼气,2002,20(2):12-15,33.