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1 概述
對于實行填埋、焚燒和回收同步運行綜合處理處置策略的城市而言,其垃圾填埋場的處置對象一般僅限于生活垃圾,不包括 工業 垃圾、醫療垃圾和其它有毒、有害廢棄物。垃圾填埋場產生的垃圾滲濾液,采用uasb—綜合物化法聯合處理,經處理后的滲濾液可達到《生活垃圾填埋污染控制標準》(gbl6889—1997)中的三級排放限值后排入城市二級污水處理廠。
2 垃圾滲濾液處理工藝的選擇
2.1 垃圾滲濾液水質
垃圾滲濾液具有水質復雜,水質水量變化大且不呈周期性,codcr、bod5、nh3-n、重金屬濃度高及微生物營養元素比例失調等特點。其各種成份變化主要取決于填埋場的年齡、深度、微生物環境以及所填埋的垃圾的組成等,其中填埋場的場齡是影響垃圾滲濾液水質的最重要因素。
綜合考慮國內部分垃圾填埋場滲濾液典型濃度(如表1所示)及該市未來垃圾成份的變化趨勢,確定垃圾滲濾液水質指標(如表2所示)。
2.2 垃圾滲濾液產生量
垃圾填埋場滲濾液產生量受垃圾本身含水量、場地水文地質條件、氣候條件、填埋方式等諸多因素影響,其產生量呈明顯的無周期性,滲濾液產量可以下式估算:
q=(w 2 —w 2 —w 3 —w 4 —w 5 )×a
式中:q—滲濾液水量 a—填埋場匯水面積 w 1 —降雨量
w 2 —單位面積地下水滲入量 w 3 —單位面積垃圾及覆土的含水量
w 4 —單位面積地表徑流量
w 5 —單位面積 自然 蒸發量
根據以上 計算 公式,同時 參考 德國對多個垃圾填埋場的統計(滲濾液量為降水量的25%—58%),綜合以上兩種估算方法確定垃圾填埋場建成運行后,垃圾滲濾液產生量約1500t/d。
2.3 處理工藝的選擇
2.3.1 滲濾液處理方案
1、垃圾滲濾液處理工藝
處理工藝充分考慮了垃圾滲濾液水質、水量特點,綜合各種因素及現有垃圾滲濾液處理的經驗教訓,確定采用uasb一綜合物化處理工藝流程(工藝流程如圖1所示)。填埋場垃圾滲濾液自調蓄池流入滲液處理廠格柵區池,格柵出水后經調理槽提升至uasb反應池,然后滲濾液自流至分解池、置換反應池、絮凝反應池、沉淀池出水排出。在氣溫高,厭氧反應良好且出水達標時,可超越物化分解池,直接進入下一個處理單元進行處理。生化及物化污泥經污泥濃縮機壓縮后送入填埋場填埋處理。
2、處理效果
調蓄池及污水處理廠各處理工序處理效果如表3所示。
2.3.2 滲濾液處理工藝特點
污水調蓄池不僅具有調蓄水量、均勻水質的作用,而且具有沉淀、厭氧酸化水解等作用,codcr、bod5、tn的去除率均可達50%左右,其容量和處理規模是衛生填埋場的重要設計參數。
uasb系統主要靠厭氧微生物來降解垃圾滲濾液中有機污染物,有較高污染物去除效率,同時具有較高的容積負荷率和去除率,產生沼氣供現有沼氣發電廠利用,同時可去除氮、磷,大幅度消滅蟲卵及致病菌,且運行費用底,工藝比較成熟,管理方便,操作簡單。
綜合物化法是通過超聲波系統、負氧離子發生器、水中放電和絮凝沉淀等一系列物理發生器,使滲濾液產生一系列物理化學作用,氧化各種有機物并使之礦化。其技術特點是:
①對水質及環境變化的適應性強,抗沖擊負荷能力高:
②處理設施自動化程度高,且運行可靠、操作簡便;
③對填埋場后期可生化性差、氨氮高的滲濾液有很好的處理效果:
④污泥穩定性強,粘度低,沉降性能好,易處理。
從總體思路上分析,選用厭氧uasb—綜合物化處理工藝流程是可行的,首先經過厭氧菌的作用,將滲濾液中長鏈大分子難降解有機物轉變為小分子有機物,可進一步提高綜合廢水的可生化性,消耗廢水中的n、p等污染物質,然后通過綜合物化作用,使出水有機物濃度達標。
3 注意問題
考慮到垃圾滲濾液廢水的特殊性,應注意以下幾個問題:
1、隨著填埋時間的延長,特別是在終場后,廢水可生化性將明顯降低,原有工藝參數可能無法滿足新的水質要求,效果變差,因此在處理過程中,應不斷研究調整,使處理工藝保持較高的處理效果:
2、加強清污分流工作,盡可能削減垃圾滲濾液的產生量,以減少對處理工藝的負荷沖擊;同樣,過多的截流洪水進入垃圾滲濾液將會造成水質的巨大波動,影響最終出水水質:
關鍵詞:生物除臭劑;垃圾滲濾液;嗅閾值
中圖分類號:R124.3文獻標識碼:A文章編號:16749944(2013)04021703
1引言
惡臭作為大氣污染公害之一,在全球范圍內受到了各國廣泛重視,國內外研究學者對惡臭治理技術進行了長期的研究與探索。在不同惡臭源中,垃圾填埋場惡臭處理是目前研究的難點和熱點。垃圾填埋過程中所產生的種類繁多,成分復雜,垃圾滲濾液含有較高濃度的氨氣、硫化氫、甲烷等多種成分的惡臭氣體,對周邊的環境造成極大的污染,嚴重影響人們的正常生活[1]。如何有效控制垃圾滲濾所產生的惡臭,關鍵是對垃圾滲濾液源頭調節池的惡臭和污泥惡臭處理,然而目前還沒有開發出能夠廣泛應用于垃圾滲濾液惡臭處理的技術[2]。因此,筆者根據垃圾滲濾液產生臭味的特點,采用新型復合微生物除臭劑從垃圾處理填埋和垃圾滲濾處理不同階段投加使用,探索復合微生物菌劑對垃圾滲濾液臭味去除效果,以待提高生化處理垃圾滲濾液的效率和質量,為除臭劑推廣使用和垃圾滲濾除臭工程治理提供理論依據。
2材料與方法
2.1實驗材料
新型復合微生物除臭劑:來源于江蘇碧程環保設備有限公司。
2.2實驗方法
2.2.1實驗室內檢測
采集垃圾滲濾液于實驗室密封容器內,新型生物除臭劑按垃圾滲濾液10%添加量加入到盛有新鮮垃圾滲濾液250mL的錐形瓶(500mL)中,于28℃,轉速為180 r/min的恒溫振蕩培養3d,然后恒溫靜止培養2d,每12h測定垃圾滲濾液氨態氮的數值,測定方法采用HJ-537-2009《水質-氨氮的測定 蒸餾-中和滴定法》。同時,每天采用嗅閾值法測定惡臭嗅閾值。
垃圾滲濾液的嗅閾值的測定,采用美國頒布的《水質檢測方法中的嗅閾值測定方法》 (2000年),即用無臭水稀釋水樣,直至聞出最低可辨別臭氣的濃度(嗅閾濃度),用其表示臭氣的閾限,水樣稀釋到剛好聞出臭味的稀釋倍數成為嗅閾值[3]:
嗅閾值=水樣體積(mL)+無臭水樣體積(mL)水樣體積(mL)。
2.2.2垃圾滲濾液周圍惡臭氣體檢測和水質特征檢測
浙江某垃圾滲濾液處理廠,垃圾滲濾液調節池是開放式的,有著強烈的惡臭氣味,表1是該垃圾滲濾液的水質特征。新型生物除臭劑與垃圾滲濾液按照1∶500比例噴灑到垃圾滲濾液調節池,在調節池風口選擇3個位置采集惡臭氣體樣品帶回實驗室檢測。臭氣采樣方案依據GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標準》附錄C和GB 14554-1993《惡臭污染物排放標準》執行,氨氣濃度依據HJ534-2009《環境空氣-氨的測定 次氯酸鈉-水楊酸分光光度法》,硫化氫依據GB/T11742-1989《居民區大氣中硫化氫衛生檢驗標準方法亞甲藍分光光度法》[4]。
表1垃圾處理廠垃圾滲濾水質特征
COD/(mg·L-1)BOD/(mg·L-1)NH3N/(mg·L-1)顏色SS/(mg·L-1)pH值嗅閾值32361126680暗褐色5466.8625
3結果與分析
3.1實驗室檢測新型復合微生物除臭劑對垃圾滲濾液
處理效果垃圾滲濾液中NH3N含量較高,是產生臭味和影響垃圾滲濾液可生化性的重要原因[5]。因此,對垃圾滲濾液中NH3N的去除,是新型復合微生物除臭劑功效最為突出的特征。從垃圾滲濾液現場采集回來的滲濾液中添加10%復合微生物除臭劑,在實驗室培養條件下,其NH3N變化趨勢如圖1所示。由圖1可以看出在28℃培養條件下,培養初期垃圾滲濾液NH3N變化較慢,在12h之后,NH3N出現快速的下降,表明復合微生物制劑消耗部分NH3N轉化為其他成分,后期對NH3N的降解趨勢逐漸平緩,最后培養102h,垃圾滲濾液NH3N的最終含量為473.21mg/L,降解率為26.11%。
圖1復合微生物除臭劑對垃圾滲濾液
氨態氮去除效果垃圾滲濾液中產生異味的物質種類較多,除了產生氨氣,還有硫化氫、烴類等異味物質,嗅閾值較高是其主要的特點,也是評定垃圾處理廠的重要指標[6]。挑選實驗室嗅覺敏感且實驗前不吃異味食物的6個人測試,效果選擇4個人以上聞不出異味而定。在實驗室對垃圾滲濾液去除一個效果如圖2所示。由圖2可以看出,垃圾滲濾液初始嗅閾值為885,在初期培養階段,嗅閾值降低很慢,主要由于細菌初期的生長階段,在培養第1天后,菌劑中的優勢菌種達到對數生長期,開始快速降解垃圾滲濾液中的氨態氮和有機質及其他異味物質,隨著菌群的生長和營養物質的限制,嗅閾值的降低幅度逐漸減小,培養5d后,嗅閾值達到357,新型微生物除臭劑對垃圾滲濾液異味去除率達到59.67%。
圖2新型微生物除臭劑對垃圾滲濾液異味去除效果2013年4月綠色科技第4期
李南華,等: 新型生物除臭劑對垃圾滲濾液除臭效果評估環境與安全
3.2現場測定新型生物除臭劑對垃圾滲濾液處理效果
垃圾滲濾液處理過程中,調節池惡臭是填埋場惡臭的最為主要的組成部分之一,其成分主要是厭氧微生物對有機質降解所產生的惡臭氣體,而氨氣和硫化氫是最為主要的部分,也是判斷惡臭排放標準的主要指標[7]。通過把新型復合微生物除臭劑噴灑在調節池中,在不同時間段檢測垃圾滲濾液調節池旁空氣中氨氣和硫化氫的標準,分別在調節池的下風口距離調節池10m處采集惡臭氣體,選擇3個采樣點,計算出平均值,結果如圖3所示。
圖3新型微生物除臭劑對垃圾滲濾液主要惡臭
氣體去除效實驗檢測得出在未使用新型生物除臭劑時,氨氣的濃度為184.25mg/m3,硫化氫的濃度為15.24mg/m3,噴灑生物除臭劑2~8d,氨氣和硫化氫得到充分的降解,隨后降解速度逐漸減少,在使用15d后,調節池周圍空氣中氨氣的質量濃度達到1.35mg/m3,硫化氫的質量濃度達到0.048mg/m3,符合國家惡臭污染物廠界標準值的二級標準(新擴改建)。
4結語
(1)研制的新型生物除臭劑在垃圾滲濾液調節池噴灑使用,提高了垃圾滲濾液中生物系統對氨態氮和有機質的降解,減少了氨氣、硫化氫等惡臭氣體的產生。
(2)垃圾滲濾液調節池旁空氣中氨氣和硫化氫的質量濃度與氣溫和水面蒸發量相關,所測的氨氣和硫化氫的質量濃度受到氣溫和蒸發量的影響。
(3)在調節池的下風口測定空氣中的氨氣和硫化氫的質量濃度,氨氣的質量濃度為1.35mg/m3,硫化氫的質量濃度為0.048mg/m3,符合GB14554-93《惡臭污染物排放標準》二級新改擴建標準,極大地改善了垃圾滲濾液處理廠的惡臭環境。
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[關鍵詞]垃圾滲濾液FEO技術應用
垃圾滲濾液是在垃圾填埋過程中產生的一種成份十分復雜的高濃度的有機廢水,目前還沒有特別有效的治理方法。傳統的生化處理法雖然常常用來處理滲濾液,但由于滲濾液中含有多種有毒有害的難降解有機物且水質水量變化很大,生化法的處理效果遠不及其對城市污水的處理。“FEO技術”是我公司專門針對垃圾滲濾液開發的處理技術,在BOD5 CODcr比值低和很低時,使滲濾液達標的關鍵性技術。
1垃圾滲濾液的特性
垃圾滲濾液的來源主要有直接降水、地表徑流、地表灌溉、地下水、垃圾自身的水分、覆蓋材料中的水分和垃圾生化反應的生成水等。其具有負荷高、水質成份復雜、濃度隨季節變化大、色度高、氨氮高、有毒性物質較多、可生化性逐漸降低等特征。滲濾液水質特征見表1。
表1 垃圾滲濾液水質特性表
項目 特 性
色味 呈淡茶色或暗褐色,色度一般在2000~4000倍之間,有較濃的腐臭味。
pH值 填埋初期pH為6-7,呈弱酸性;隨著時間的推移,pH可提高到7-8.5,呈弱堿性。若垃圾中煤灰多,呈弱堿性;煤灰成分少,有機物多,呈弱酸性。
BOD5 隨著時間和微生物活動的增加,浸出液中的BOD5也逐漸增加,一般填埋6個月至2.5年,達到最高峰值,隨后BOD5開始下降。
CODcr 填埋初期CODcr略高于BOD5,隨著時間的推移,BOD5急速下降,而CODcr下降緩慢,從而CODcr高于BOD5。浸出液中的BOD5/CODcr的比值比較高,說明浸出液較易生物降解,當填埋場填滿封場后的2~5年中BOD5/CODcr逐步降至0.1,則認為后期浸出液中難于生化降解的成分占主要。
TOC BOD5/CODcr值可反映浸出液中有機碳可生化狀態。填埋初期,BOD5/TOC值高,隨時間推移,填埋場趨于穩定,浸出液中的有機碳以氧化狀態存在,則BOD5/TOC值降低。
溶解總固體 浸出液中溶解固體總量隨填埋時間推移而變化。填埋初期,溶解性鹽的濃度可達10000mg/l,同時具有相當高的鈉、鈣、氯化物、硫酸鹽和鐵等,填埋6~24個月達到峰值,此后隨時間的增長無機物濃度降低。
SS 一般在1000mg/l以下,垃圾填埋高度增加,SS值下降。
氨氮 氨氮濃度較高,以氨態為主。
磷 浸出液中含磷量少,生化處理中應適當增加與BOD5相當比例的磷。
重金屬 生活垃圾單獨填埋時,重金屬含量很低,一般不會超過環保標準,但若滲混入工業廢物或污泥混埋時,重金屬含量增加,超標可能性大。
細菌 浸出液含有毒有害物質及細菌病毒、寄生蟲等,其中大腸桿菌含量最大。
2垃圾滲濾液的處理技術
2.1生物處理技術
生物處理可大致分為厭氧生物和好氧生物處理兩種技術。在厭氧生物處理裝置中,滲濾液中的復雜有機分子被產甲烷細菌轉化成甲烷和二氧化碳,產生極少數量的需要處理的污泥,同時還具有低能耗、低運行費和所需營養物少等優點。成熟的工藝有厭氧濾池(AF)、升流式厭氧污泥床(UASB)、高效厭氧反應器(UBF)等。
對于BOD與COD比值遠大于0.5的早期滲濾液,含有大量易于生物降解的脂肪酸,好氧系統是非常有效的。微生物在氧氣存在的條件下作用于有機物質,為保持好氧階段生物活性,特別是處理含有高濃度有機物的早期滲濾液時,提供大量的氧氣是非常必要的,當滲濾液有機負荷隨時間變化時,系統可通過改變氧氣供應來調整。好氧生物處理方法包括活性污泥法、生物轉盤、滴濾池和氧化塘等。
2.2 物化處理技術
物化處理技術是指通過物理化學的方法去除滲濾液中的C0D、SS、色度、重金屬等。相對于生物法,物理化學法不受滲濾液水質水量的影響,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。近年來,用于滲濾液處理的物化法主要有活性炭吸附、化學沉淀法、吸附法、化學氧化法、反滲透法、電滲析、FEO技術等多種方法。其可作為預處理或深度處理而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。
2.3 組合式工藝處理垃圾滲濾液
滲濾液成分復雜,僅采用普通的生物處理工藝難以達到理想的效果,因此需采用合適的預處理措施來提高它的可生化性,以改善后續工藝的運行環境。對于處理垃圾滲濾液采用物化和生化組合式的處理工藝,可以避免這兩種方法的缺點。我公司積累近十年的工程實踐經驗,成功地開發了“厭氧+FEO+氨吹脫+好氧”的處理工藝,該處理工藝已經成功應用于十幾個垃圾滲濾液處理工程。實踐證明該工藝處理高濃度的垃圾滲濾液是目前確保出水穩定達標的最可行技術路線之一,CODcr、BOD5、氨氮和色度的去除率均很高,是目前較先進和比較可靠的方法之一。
3FEO處理技術介紹
“FEO處理技術”是我公司專門針對垃圾滲濾液開發的滲濾液處理技術,在BOD5/CODcr比值低和很低時,使滲濾液達標的關鍵性技術。我公司將該技術應用于漳州市九龍嶺生活垃圾填埋場滲濾液處理工程,湛江生活垃圾填埋場滲濾液處理工程、陽江生活垃圾填埋場滲濾液處理工程、福安垃圾填埋場滲濾液處理工程、合肥市龍泉山垃圾填埋場滲濾液處理工程等工程均獲得成功,凈化效果十分顯著。
其作用如下:FEO反應器中填料主要由Fe、Al、C、Mn、Zn、石墨等二十幾種物質按一定的配比均勻混合而成。FEO反應器由FE罐及高級氧化罐兩部分組成,“FE”指反應器中的主要填料鐵(Fe),而“O”表示氧化反應。它主要利用電解質溶液中鐵屑及其它金屬晶體結構與碳之間形成的許多局部微電池,來處理工業廢水的一種電化學處理技術。FEO反應器在沒有外加電能條件下,充分利用金屬-金屬、金屬-非金屬之間的電位差而產生的無數微小電池的作用,使廢水中的污染物通過電化氧化-還原反應、凝聚、氣浮和沉降等作用,達到凈化的目的。其電極反應式如下:
陽極反應:FeFe2++2e,E0(Fe/ Fe2+)=-0.44V
陰極反應:2H++2e2[H]H2,E0(H+/ H2)=0.00V(酸性介質)
O2+2H2O+4e4OH-,E0(O2/ OH-)=0.41V(堿性介質)
O2+4H++4e2H2O,E0(O2/ H+)=1.23V
FEO反應器特點是作用機制多、協同效應強、適用范圍廣、去除效果好、運行費用低、脫色效率高。它采用多組合工業混合原料及多元催化劑,進行多種生物化學反應、電化學反應和凝絮吸附共沉淀效應,從而分解難生化和不可生化的有機物,降低色度,為后續生化處理提供良好保障。
4FEO技術處理垃圾滲濾液工程案例
合肥龍泉山垃圾填埋場滲濾液處理站為我公司于2004年設計施工,并于2005年投入運營。合肥龍泉山垃圾填埋場位于合肥市肥東縣橋頭集鎮,該滲濾液處理站是垃圾填埋場的主要配套工程,設在填埋庫區的西北面,該項目由我公司設計施工,合肥市建設投資公司負責工程建設,華夏監理公司負責工程監理。垃圾滲濾液污水調節池容積為5萬m3,滲濾液處理站設計處理規模為600m3/d,處理達標后的污水,由一條約10km的管線排入店埠河,最終進入巢湖。
垃圾滲濾液處理站設計進水水質如下:
CODcr≤6000mg/L BOD5≤3000mg/L,
SS≤500mg/LNH3-N≤800mg/L
垃圾滲濾液處理站出水排放標準如下:
滲濾液處理出水水質執行《生活垃圾填埋污染控制標準》GB16889-1997標準中的二級標準,即:CODcr≤300mg/L,BOD5≤150mg/L,SS≤200mg/L,NH3-N≤25mg/L,pH=6~9。
本處理站工藝主體路線:UASB+FEO+氨吹脫+CASS是不同于其它傳統處理工藝,其是以先進的專利技術及工藝處理理論為依托,以大量的工程實例為基礎逐步發展改進確立起來的,具有高度的針對性及先進性,是目前垃圾滲濾液處理的成熟的處理工藝。而FEO技術作為我公司的專利工藝更是在該工藝主體線路中起到關鍵的作用。
經過這幾年的運營實踐,FEO對經過厭氧處理以后的垃圾滲濾液處理平均效果見表2。
表2FEO進出水水質對比表
水質指標 CODcr
(mg/L) BOD5
(mg/L) 氨氮
(mg/L) 色度
(倍)
進水水質 3000 1200 800 3000
出水水質 2250 1020 640 150
由此可見FEO對 CODcr有25%的去除率,對BOD5有15%的去除率,氨氮也有20%的去除率,而對色度的去除率達95%。通過測量進出水的B/C也得到了提高。實踐證明,FEO有如下優勢:
4.1 垃圾滲濾液的色度很高,可達2000倍以上,工藝流程的主體系統采用生化為主的處理工藝,生化處理對色度的去除能力較弱,而“FEO處理技術”對有機色度的去除率可達95%以上。
4.2 垃圾滲濾液含有10%~35%難生化降解的有機物質,特別是填埋場到中后期或封場后,難生化和不可生化物質將占主導成份,只通過生化處理無法有效去除。“FEO處理技術”中因加入特殊的催化氧化劑,可使垃圾滲濾液中的大分子難生化物質斷鏈為小分子,同時可改變一些難生化物質的分子結構,通過投加藥劑反應可生成沉淀去除。
4.3 FEO處理技術可以去除相當一部分CODcr、NH3-N,減少后續生化處理的負荷。縮短生化時間,降低運行成本。
4.4 生活垃圾中可能混入一些工業垃圾,增加垃圾滲濾液中重金屬的含量,采用FEO處理技術,能有效地去除垃圾滲濾液中的重金屬離子,確保處理后的重金屬達標排放。
5結論
垃圾填埋場因所處地區氣候(降水)、水文特點,也與填埋場運行時間密切相關,滲濾液水質是連續變化的,所以對滲濾液的處理,不僅要考慮工藝方法對滲濾液的處理效果,而且更要考慮該工藝方法對水質、水量變化的適應性。物化法控制條件靈活、調整參數方便可靠,而生物法則對連續變化的滲濾液水質具有較好的適應性,結合兩者各自特點,采用組合式工藝“厭氧+FEO+氨吹脫+好氧”處理垃圾滲濾液。FEO技術對于水質水量的變化有很好的適應性,在其水質水量變化時均能夠穩定的運行。FEO技術處理垃圾滲濾液將是一個發展方向,有著廣闊的應用前景。
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關鍵詞:滲濾液 生化法處理 膜法處理 蒸發處理 分類處理
在垃圾填埋過程中,雨水、地表排水和地下水進入垃圾填理層、將其中的污染物及其可降解產物溶出而產生的液體以及液體垃圾廢棄物等,統稱為垃圾滲濾液。它對周圍地下水和地表水、土壤、大氣生物等多方面均會造成嚴重的二次環境污染,并會通過食物鏈直接或間接地進入人體,危害人類的健康。由于其污染物濃度高、成分十分復雜、水質情況隨氣候條件及填埋年限變化波幅較大等特點導致處理難度極大。且國內相關處理經驗缺乏,各地相關單位和部門先后對滲濾液處理技術開展了不同方向的研究,但對滲濾液處理工藝路線選擇始終沒有完全統一的意見。近年來,隨著對環境保護日益重視,對填埋場污染控制標準也提出了更高的要求,滲濾液的合理處理將成為垃圾填埋污染防治的必要條件。因此,研究和探索適合我國國情的高效率、低能耗、投資省的垃圾滲濾液處理技術具有重要的意義。
一、滲濾液處理現狀介紹及分析
垃圾滲濾液是一種有機污染負荷高、水質極為復雜的廢水,影響滲濾液水質組成的因素錯綜復雜,滲濾液不同階段差異也十分大,這導致滲濾液的處理一直沒有統一的思路。國內早期的生活垃圾衛生填埋場滲濾液處理系統建設是直接參照城市生活污水處理工藝進行設計的。實踐證明,在運行初期處理效果較好,但隨著時間的推移,處理效果逐漸變差。現有滲濾液處理設施眾多,處理工藝也有著各自不同的特點,但仍沒有能完善處理滲濾液的案例,目前應用于國內外的滲濾液處理技術主要包括物化處理 (混凝沉淀、汽提與吹脫、高級氧化、膜法等)、生物處理(厭氧、好氧)、土地處理 (穩定塘、人工濕地及回灌) 或其組合工藝。在我國的實踐中,土地處理(如回灌、濕地等)受到如氣候、占地等實際條件限制而應用不多。下面擇要介紹:
1.生化法處理
生物處理技術因其運行成本低等優點成為目前污廢水處理過程中常用的處理技術。其應用于滲濾液處理經歷了幾十年的發展時間,這種模式應用于國內外絕大多數滲濾液處理廠,扮演著不可或缺的重要處理環節。它是利用微生物的代謝作用去除水中污染物的方法,包括厭氧生物處理和好氧生物處理。
但在處理過程中,如下問題不容忽視:1)由于滲濾液濃度高,停留時間較長,曝氣處理產生大量泡沫,需要使用消泡劑;2)冬季低溫時處理難度大,需要采取保溫、加熱措施或延長反應時間;3)有些情況下,滲濾液中磷、有機碳等營養物質缺乏,可能會導致生物反應器中的微生物死亡,因此需根據實際情況補充甲醇或磷等營養物質來實現營養平衡,保持生化處理系統的正常運行。
近年來,隨著國內對滲濾液研究的不斷深入,生化處理也出現了許多改進的工藝,但在實際工程運用中往往存在運行穩定性較差、投資性價比較低等問題,因此,目前僅靠使用生物處理技術難以去除廢水中的污染物,處理效果較差。因此人們在對垃圾滲濾液的處理研究中采用多種處理方法組合,例如生物技術和化學法組合工藝,以達到提高處理效果的目的。
2.膜法處理
膜法處理是指滲濾液經過采用膜處理系統過濾分離污染物的處理工藝。近幾年來,直接應用于滲濾液處理的全膜法處理技術逐步被引進并推廣,但由于國內滲濾液成分與國外存在較大差異,在國內的應用中,全膜法處理滲濾液的缺陷尤為明顯。實驗數據顯示,直接應用于原水的膜系統產水率不足 70 %,低于正常水平,清水通量下降速度也較快。
由于國內大型的垃圾填埋均為有機物為主,滲濾液濃度高,膜處理技術直接應用滲濾液原液處理往往會導致產水率降低、濃縮液比例過高、膜系統壓力高、膜壽命短等問題。因此,對于國內生活垃圾滲濾液,不能直接使用膜處理系統處理,應經過生化處理去除大部分污染物后,使用膜系統進行深度處理。
3.蒸發處理
蒸發處理是一種將污水中揮發性成分與非揮發性成分分離的物理處理工藝,但國內外關于蒸發處理滲濾液的工程實例仍很少。據了解,國外部分處于試驗階段的處理設施,出現了嚴重的結垢現象;同時,由于國內仍缺乏蒸發處理的設計依據及技術經濟評估,對于蒸發工藝處理滲濾液的適用性及經濟性缺乏數據支持,盡管處理工藝理論可行,仍未形成一套成熟可靠的工藝路線,國內基本上沒有專門針對垃圾滲濾液蒸發濃縮的成熟成套設備,沒有成熟可靠的大規模垃圾滲濾液蒸發處理工程實例運用,也缺乏公認的工藝設計參數選取和設備選型,且蒸發工藝設備價格昂貴,采用蒸發處理工藝應用于垃圾滲濾液處理工程建設,須承擔的風險極大。因而,由于技術不成熟,蒸發處理目前很難進行推廣。
4.回灌處理
回灌處理是指用適當的方法將在填埋場底部收集到的滲濾液從覆蓋層表面或覆蓋層下部重新灌入填埋場,利用填埋場覆蓋層的土壤凈化作用、垃圾填埋層的降解作用和最終覆蓋后填埋場地表植物的吸收作用等進行處理的方法。回灌技術在我國的研究起步較晚,目前應用較少,國內該技術大多局限于實驗室范圍,技術推廣缺乏可借鑒的樣板工程。
總之,目前所采用的處理方法多為生物處理與化學法相結合的處理工藝,但由于垃圾滲濾液的水質特點,在處理過程中處理效果不很理想。
二、建議
垃圾滲濾液不同一般城市生活污水,污染物濃度高、成份復雜、水質水量多變,處理難度很大,選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時,需詳細測定垃圾滲濾液的各種成分,分析其特點,以便采取相應的對策;并依據我國的國情,宜發展投資省,效果好的滲濾液處理技術。需要注意的是,滲濾液處理技術的適用性不但取決于技術本身,而且取決于地區經濟適用條件和環境標準要求等因素,需考慮以下幾個方面。
1. 完善技術標準及評估體系
目前,應在總結各地實踐經驗的基礎上建立完善的滲濾液處理技術標準體系和評估體系,以客觀地評價各種處理技術的水平;組織編寫最佳可行技術參考文件,在工程的前期建設階段及咨詢方面發揮積極作用,指導衛生填埋場滲濾液處理工程的可行性研究、設計、施工和運行等全過程管理決策,促進我國滲濾液處理行業的健康發展;與地下水污染、土壤污染相關的環境修復法規和技術規范還很不完善,需要引起重視并及早制定。
2. 關鍵技術與裝備國產化
目前我國滲濾液處理的關鍵技術和裝備主要依賴進口,如分離膜等,造成滲濾液處理投資及運行成本居高不下。因此,應盡快吸收國外的先進技術,組織相關的處理技術攻關,逐步實現關鍵技術與裝備國產化,以降低設施建設運營成本,不斷提高滲濾液處理設備現代化水平。
3. 分類處理,源頭減量
1)實行雨污分流
由于雨水滲入是滲濾液的主要來源,因此控制雨水的滲入是控制滲濾液產生量的最重要的措施,填埋場一般通過雨污分流的方式將大部分的雨水分流到填埋區外,從而將滲濾液產生量控制到最低。
2)控制地下水的滲入
對地下水管理的目的在于防止地下水進入填埋區,一般通過設置地下排水系統,在填埋場底部和周圍設置防滲系統能有效防止地下水進入填埋區,減少滲濾液產生量。
3)進行有機垃圾及危險廢物的源頭分類收集,限制其進入生活垃圾填埋場,并逐步建設配套的處理設施。源頭分類收集是行之有效的解決途徑。進行有機垃圾的源頭分類收集不僅可以降低滲濾液的產生量及污染物濃度,可以利用厭氧消化等先進的生物處理技術充分回收沼氣能源及生產高品質的堆肥,而且可以減少滲濾液中重金屬鹽的含量,從而減少污染地下水的風險。
4)采用先進的垃圾填埋技術、管理方式減少滲濾液的產生,如:采用生物反應器填埋場技術,降低滲濾液處理費用,加速有機物降解,提高填埋氣體的產生量及產率;合理分期建設填埋作業區,減小填埋作業區的匯水面積以減少滲濾液的產生量,在填埋作業單元和未使用的單元間設置活動式圍堰可有效地隔離滲濾液和地表水等。
三、結束語
目前,我國有大量的垃圾衛生填埋場滲濾液未得到有效控制。因此,填埋場滲濾液對環境的影響是目前急需解決的問題。隨著新的《生活垃圾填埋污染控制標準》GB16889-2008自2008年7月1日開始實施,對垃圾滲濾液的處理提出了更高的要求,本文分析了國內滲濾液處理工藝實際應用中存在的問題,希望能為滲濾液處理技術的深入研究與探索提供有意義的參考。
參考文獻
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關鍵詞:垃圾填埋場;滲濾液;處理技術
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
中圖分類號: R124.3 文獻標識碼:A 文章編號:
城市垃圾滲濾液是指垃圾在堆放和填埋過程中由于發酵、雨水淋刷和地表水、地下水的浸泡而濾出來的污水,它是一種成分復雜的高濃度有機廢水,若不加處理或處理不當排放,會對周邊環境及地下水造成更為嚴重的二次污染。垃圾滲濾液的處理是國內外環境治理領域的面臨的共同難題,其處理措施已引起國內外水處理領域研究者廣泛關注。
一、垃圾滲濾液的產生和特點
滲濾液是液體在填埋場重力流動的產物,如物理、化學以及生物等因素可能影響到滲濾液的性質,使滲濾液的性質在一個相當大的范圍內變動。城市生活垃圾滲濾液污染物成分及濃度如表1所示[1]:
垃圾滲濾液的水質特點是:水質復雜,有機污染物種類多;金屬含量高;CODCr和BOD5濃度高;氨氮含量高,C/N比例失調。垃圾滲濾液另外一個特點是其成分隨填埋時間而發生變化。
二、垃圾滲濾液的處理技術
目前,國內外垃圾滲濾液的處理技術分為場外處理,場內處理兩大類。
場外處理多是將滲濾液引入附近的城市污水處理廠進行處理,這是最為簡單的場外處理方案,可以節省單獨建設滲濾液處理系統的高額費用,從而降低處理成本 [2]。
雖然合并處理比較經濟、簡單,但受各種客觀因素的限制,只能建立獨立的場內完全處理系統。用于垃圾滲濾液的場內處理方式主要有物化法和生物法:
1、物化處理技術
物理化學法通常包括:吸附、化學混凝沉淀、化學氧化(或還原)、離子交換、膜滲析、氣提、濕式氧化、密度分離、消毒等法。
Rajkumar等[3]用電化學降解與活性碳吸附聯合處理垃圾滲濾液,COD和TOC去除率分別為83%和58.9%。
混凝法是化學沉淀法中最重要的一種方法,常用的混凝劑有硫酸鋁、氯化鐵和聚合氯化鋁等。Tatsi等[4]人用硫酸鋁和氯化鐵處理滲濾液,對新生的滲濾液COD去除率為25%-38%,最佳鋁鹽投加量為3g/L;對老化的滲濾液COD去除率可達75%,在最佳處理條件下COD的去除率可達80%。
化學氧化法可以分解廢水中難降解的有機物,從而提高廢水的可生化降解性。Fenton法作為其中的一種,由于它處理效果好、操作簡便而受到人們的重視。張暉等[5]以Fenton法處理垃圾滲濾液的中型試驗表明,當雙氧水與亞鐵鹽的總投加比一定時,COD的去除率隨雙氧水投加量的增加而增加。
膜技術是利用隔膜使溶劑同溶質微粒分離的一種水處理法,可以分成反滲法、超濾和微孔過濾等。Hurd等[6]選用3種低壓聚酰胺Ro膜處理Toll Road垃圾填埋場滲濾液的試驗結果表明,透過液的流量取決于操作壓力大小及TOC的濃度,條件適宜時,TOC和Cl-的去除率>96%,NH3-N的去除率>88%。
2、生物處理技術
國內幾大主要垃圾填埋場污水處理技術多采用生物技術,包括好氧生物處理、厭氧生物處理和厭氧-好氧相結合的處理方式。
徐竺等[7]采用上流式厭氧過濾器對垃圾滲濾液進行處理的效果良好,CODCr去除率可達到90-95%左右。程潔紅等人[8]對城市垃圾滲濾液采用缺氧-SBR法-混凝法工藝處理,結果表明,C0D總去除率達到91.2%,氨氮去除率達90 .4%,取得較好的去除有機物和脫氮效果。但該工藝處理時間長達48小時,且適用于中小水量。
3、土地處理技術
土地處理技術是利用土壤、微生物和植物組成的陸地生態系統的自我調控機制和對污染物的綜合凈化功能處理污水。污染物通過物理的過濾、吸附、揮發、淋溶,化學的分解與轉化,植物的吸收與微生物的降解、吸收等作用得到去除。
4、蒸發處理技術
蒸發法在廢水處理領域,尤其是在放射性廢水的處理領域,有著廣泛的作用。所說的蒸發法就是利用外加能量蒸發廢水中的水分,使其體積大大縮小。國內外關于滲濾液蒸發技術公開發表的文獻很少。與傳統處理工藝相比,蒸發工藝可以很容易地適應滲濾液的性質變化。
三、結論
幾乎所有廢水處理方法都在垃圾滲濾液處理中進行嘗試,也各有一定效果,但都沒有從根本上解決滲濾液排放中的諸多污染問題。我國現有城市垃圾填埋場多選用厭氧加好氧的生物處理方法,但運行效果普遍較差。
垃圾填埋場滲濾液有著不同的處理方案,選擇應用何種處理工藝,需要根據垃圾滲濾液水質情況、經濟承受能力等合理探討。
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[7] 徐竺,李正山,楊玖賢.上流式厭氧過濾器處理垃圾滲濾液的研究[J],中國沼氣,2002,20(2):12-15,33.