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填埋场垃圾渗滤液处理现状及新方法探究

摘 要: 阐述了垃圾渗滤液的来源和水质特点以及垃圾渗滤液的危害,对垃圾填埋场渗滤液处理现状和处理方法进行了阐述和总结,同时针对目前国内主要垃圾渗滤液处理技术和工艺的应用情况,分析了国内垃圾渗滤液处理工程技术应用中的关键问题。对垃圾渗滤液的处理新技术进行总结并作出展望。

关键词:垃圾渗滤液; 处理技术;生物处理;催化氧化;COD 去除率

垃圾渗滤液是指垃圾在填埋和堆放过程中由于垃圾中有机物质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[1]。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,具有COD和氨氮含量高、水质成分复杂、色度较高、微生物营养元素比例失调等特点。若未经处理或处理不当,将严重污染农作物和水生物,污染地表水、地下水及土壤,并通过食物链直接或间接地进入人体组织与细胞中,导致各种危害,危害生态环境和人体健康[2]。因此对垃圾渗滤液进行有效的处理,将其对环境的影响降至。

1垃圾渗滤液的处理现状

渗滤液性质的复杂多变性给渗滤液的处理处置带了的困难,到目前国内外尚未发展出完善的适合垃圾渗滤液处理的工艺。对渗滤液的处理处置目前的途径主要有以下几个方面:(1)将渗滤液输送到城市污水处理厂与城市生活污水合并处理;(2)采用渗滤液回灌技术处理;(3)现场建造渗滤液处理厂处理[3]。

1.1与城市生活污水合并处理

合并处理就是将垃圾渗滤液就近引入城市污水处理厂与城市污水合并进行处理的方式。城市污水量较大,可对渗滤液起到稀释作用,但需控制好比例,以避免对城市污水处理厂造成冲击负荷。有研究表明,如果渗滤液的量与城市污水量之比<0.5%,同时渗滤液带来的负荷增加在10%以下则是可行的。在合并处理时,为了避免垃圾渗滤液中的有毒有害物质对城市污水的副作用和减轻冲击负荷,常采用对渗滤液进行预处理后再合并的方案[4]。沈耀良等[5]在处理苏州七子山垃圾渗滤液时,采用先经过场内物化预处理(吹脱+混凝沉淀+焦炭吸附)再到城市污水处理厂合并处理的工艺,取得了良好的处理效果。

1.2 渗滤液回灌处理技术

渗滤液回灌处理技术是指采用适当措施,将从填埋场底部收集到的渗滤液,经方式预处理或直接利用动力设施重新打到填埋场覆盖层表面或覆盖层下部,利用填埋场覆土层及各年龄段垃圾的物化以及生物降解作用对渗滤液进行处理的一种方法[6]。早于20世纪70年代对渗滤液回灌处理技术进行研究,随后欧洲一些也开始利用可控制的渗滤液循环系统来治理垃圾填埋场的渗滤液。20世纪80年代末期国内开始对渗滤液回灌处理进行研究,近几年国内外主要进行回灌加速稳定化的研究[7]。

国内早有关垃圾渗滤液回灌是1995年同济大学徐迪民等进行的研究。研究表明渗滤液回灌能较好地适应渗滤液水质水量的变化、加速填埋场稳定化进程、投资省、运行费用低,具有较为广阔的应用前景[8]。回灌法处理目前研究主要

集中在水量平衡、净化能力、回灌处理影响因素和处理效果等方面。

1.3现场建渗滤液处理厂

合并处理与土地处理比较经济、简单,但受各种客观因素的限制,大部分城市只能在填埋场建立独立的渗滤液处理系统进行就地处理。现场修建渗滤液处理厂必然涉及到渗滤液处理工艺,目前渗滤液的处理工艺基本上都是采用的废水处理所运用的工艺,包括生物法、物化法与土地法等。

2  我国垃圾渗滤液处理存在的问题

目前,由于我国的城市生活垃圾未分类,垃圾渗滤液成分复杂、浓度高,渗滤液处理厂存在的问题主要表现在:

( 1) 常规渗滤液处理工艺运行效果不佳

主要原因为: ①抗冲击负荷能力差。生物法处理污水一般要求相对稳定的污水水量及水质,而在垃圾处理设施中,在雨季丰水期,调节池的容量相对不足,势必造成对生物处理系统负荷的冲击,影响处理效果; 在枯水期,渗滤液量极少,而氨氮等污染物浓度高,抑制了微生物生长。②处理工艺重启较为困难。冬季后渗滤液量很少,单元反应器再启动相对困难。③工艺适应性差。随填埋时间的延长,营养元素严重失调,渗滤液碳氮比下降,可生化性降低。④脱盐率偏低。我国垃圾中由于含有大量餐厨垃圾,使得渗滤液中含盐量偏大,但生物法脱盐相当困难。⑤生物法脱色相当困难。渗滤液中含有大量难降解发色物质,生物法对于后期尾水的脱色效果基本为零[9]。

(2)垃圾渗滤液中有毒有害物质尚未考虑

垃圾渗滤液是一种有毒有害废水,这已经为人们所认可,但是我国对于垃圾渗滤液的主要监测指标还是停留在废水的常规指标如:BOD5、COD、氨氮、总氮等。但随着分析手段及人们对环保意识的提高,垃圾渗滤液中的有毒有害物质,如环境内分泌干扰物对人体的危害已越来越受到人们的关注。这类污染物质即使含量极其微小,一旦它们进入机体,将对生物体产生严重的后果,如生殖器官、内分泌系统、神经系统、免疫系统异常,产生致癌、致畸、致突变等生物效应。因此环境内分泌干扰物的研究受到了国内外学者的高度重视。在开发垃圾渗滤液处理技术的同时考虑对这些有毒有害污染的去除效果[10]。

(3) 垃圾渗滤液高氨氮问题难以解决

由于垃圾填埋场水文地质条件、填埋方式及垃圾成分的不同,垃圾渗滤液中的氨氮浓度从数十至几千mg/ L不等。随着填埋时间的延长,垃圾渗滤液中的氨氮还有升高的趋势。高浓度氨氮造成了垃圾渗滤液C/ N失衡,对垃圾渗滤液生化处理过程中微生物有抑制作用,导致垃圾渗滤液的生化处理系统不能稳定运行[11]。

3 垃圾渗滤液处理技术

3.1  物理化学方法

尚爱安等[12]研究了絮凝剂Al2(SO4)3、PAC、FeCl3、PFS对垃圾渗滤液的预处理和后处理效果,结果表明,PFS和PAC的混凝效果较好,混凝预处理可有效降低难降解有机物的含量,并提高渗滤液的可生化性,混凝可以去除渗滤液中的有毒物质,因而能渗滤液生化处理中活性污泥的增殖,垃圾渗滤液经生化处理后再

接混凝处理便可保证出水COD达到二级排放标准; 沈耀良等[13]采用聚合氯化铝作为混凝剂、焦炭作为吸附剂,可以有效去除渗滤液中的COD和重金属离子。当聚合氯化铝的用量为400mg/L、焦炭为8~ 10g/L时,COD去除率为8.9%,重金属去除率为60%,色度去除率为68%,并且可以完全去除铜。

3.2厌氧—好氧结合处理法

为了发挥渗滤液好氧处理和厌氧处理技术各自的优势,弥补这两种处理技术各自的不足,高浓度渗滤液的生物处理一般都采用厌氧—好氧两者结合处理工艺。实践证明,该工艺对渗滤液的处理效果远好于单纯的好氧工艺或厌氧工艺。

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, 该工艺对渗滤液 COD、BOD5、SS 的去除率分别为 96.4%、99.6%和 83.4%[14]。 北京市政设计院采用 UA 和传统的活性污泥法组合工艺处理垃圾填埋场渗滤液,渗滤液 COD 和 BOD5总去除率分别达到 86.8%和 97.2%[15]。 赵宗升采用厌氧—缺氧—好氧法(简称 A2O 法)工艺处理垃圾渗滤液,取得了很好的处理效果。 该法对渗滤液 COD 的总去除率为 96%,对 NH3-N 的去除率 99%[16]。

3.3光催化氧化技术

光催化氧化技术是半导体材料( 如TiO2) 或催化氧化剂受到能量大于带隙能量的光照射时,处于价带( vb)上的电子就被激发到导带( cb) 上,使导带上生成高活性电子( e-) ,价带上生成带正电的空穴( H+) ,形成氧化-还原体系,从而起到降解污染物的作用。潘留明等[17]用臭氧强化光催化工艺对垃圾渗滤液进行了深度处理,结果表明,该工艺不仅可以提高处理能力,还有效地改善出水的可生化性。

3.4微电解法

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附集,从而沉降出来。汤贵兰等[18]通过静态正交实验确定了废铁屑和焦炭佳投加体积比为 1∶3,佳反应pH 为4 的动态实验中,反应时间1 h时,COD和色度去除率分别高达68 %和91 %;BOD5/COD 从 0.3 提高到0.5 左右。

4. 结论与展望

垃圾渗滤液是一种水质水量变化大、微生物营养元素比例失调、氨氮含量高、成分复杂的高浓度有机废水[19]。垃圾渗滤液的特性随环境变化而变化。早期渗滤液有机物和氨氮浓度都很高,但有机物易降解,晚期渗滤液中有机物浓度低且难降解,故高氨氮的有效去除是渗滤液处理的重点和难点。目前对垃圾渗滤液的处理仍以生物法为主,而处理垃圾渗滤液经济、有效的方法仍然是厌氧-好氧组合工艺。

在未来的渗滤液处理研究方向上,可以从一下两点进行研究:

(1)强化厌氧-好氧处理技术

进一步强化已有的厌氧-好氧工艺,提高其承受冲击负荷能力和运行的稳定

性,为实际工程提供技术支持和理论指导,为大规模推广及其他特种废水处理提供经验。

(2)开发、低耗垃圾渗滤液厌氧-好氧治理新技术

短程脱氮与全程生物脱氮相比,短程生物脱氮可以减少25%的能耗,节省 40%的有机碳源,缩短约4. 3 倍的反应历程。因此,若能在好氧段实现短程硝化将会更加和低耗的处理垃圾渗滤液。因此,开发新型的厌氧-好氧组合工艺,实现短程硝化和厌氧氨氧化工艺将是垃圾渗滤液处理的一个很好地发展方向,有待于广大科研人员继续进行深入研究。

 

参考文献

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[2]聂发辉,李文婷,鲁秀国,刘占孟. 矿化垃圾对渗滤液的吸附试验及其动力学研究. 华东交通大学土木建筑学院,江西 南昌330013

[3]龙腾锐,易洁,林于廉,尤 鑫. 垃圾渗滤液处理难点及其对策研究. 重庆大学城市建设与环境工程学院,重庆400045

[4].董春松, 樊耀波, 李 刚, 吴琳琳. 我国垃圾渗滤液的特点和处理技术探讨. 中国给水排水. [B] (2005)12- 0027- 05

[5] 沈耀良,张建平,王惠民.苏州七子山垃圾填埋场渗滤液水质变化及处理工艺方案研究[J].给水排水, 2000,26(5):22- 26.

[6]沈耀良,曹晓莹.城市垃圾填埋场渗滤液的回灌处理及其作用[J].江苏环境科技,2004,17(2):4-6.

[7]张益,陶华.垃圾处理处置技术及工程实例[ M].北京:化学工业出版社、环境科学与工程出版中心,2002.

[8] 卢成洪徐迪民回灌法处理城市垃圾填埋场渗沥液上海环境科学,1997,16(1)

[9] 唐凤喜,曹国凭,刘景良,司军. 我国垃圾渗滤液处理现状及处理技术进展. 河北联合大学学报 ( 自然科学版). 2095-2716( 2012) 01-0116-05

[10] 代晋国,宋乾武,王红雨,王艳捷. 我国垃圾渗滤液处理存在问题及对策分析. 环境 工程2011年第29卷增刊.

[11] 代晋国,宋乾武,张玥,秦琦. 新标准下我国垃圾渗滤液处理技术的发展方向. 环 境 工 程 技 术 学 报. 2011年5月. 第1卷,第3期

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[19] 于 敏 . 城市垃圾处理与可持续发展 . 污染防治技术,2007;20( 4) : 50—53