垃圾滲濾液的處理方法范文
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篇1
垃圾滲濾液是一種黑色、惡臭、構成復雜、濃度高的有機廢水,有機物污染程度、氨氮含量濃度非常高,難以處理的生化物質含量較多,具有強毒性。滲濾液污染后的水,水質變化很大,無法再進行使用。這些,已經成為環保部門和衛生部門重點關注、待續解決的問題。要解決這個難點,就要先了解滲濾液的特點、目前各地在處理過程中存在的難點,然后才能選取對應、合適的方法進行處理。
一、垃圾滲濾液的特點
垃圾滲濾液是垃圾在堆場存放和填埋時由于自然發酵、雨水作用和地表水、地下水的浸泡作用而滲濾出來的垃圾污水。產生的來源主要有垃圾自身的含水、垃圾自然生化反應所產生的水、堆場地下的潛水層反滲的水和自然的降水,其中自然降水具有集中、時間短和往復的特性,成為構成滲濾液的主要部分。
滲濾液是一種構成成分復雜、濃度高的有機廢水,其性質取決于垃圾的構成成分、垃圾的顆粒大小、處理壓實的程度、堆場的自然氣候、地段的水文條件和垃圾處理填埋的時間等因素,一般來說有以下特點:
(1)水質復雜,危害性大
(2)有機物污染程度、氨氮含量濃度高。
(3)氨氮含量高,并且隨填埋時間的延長而升高。
(4)水質變化大。
(5)金屬含量較高。
(6)滲濾液中的微生物營養元素比例失調,主要是碳、氮、磷的比例失調。
二、垃圾滲濾液的處理的難點
1.垃圾滲濾液造成的附近水質水量變化大,構成成分中有毒有害物質的含量較高,并且會隨著填埋場使用時間的延長,可生化性越來越差,氨氮等濃度越來越大,優化處理的難度也越來越高。進行滲濾液處理時,一般情況下都對這種情況缺乏充分的認識和足夠的應對方法,而且處理所采用的工藝方案也不能適應這種變化,這樣就導致滲濾液的處理設備在運行初期還尚能夠滿足需求,但在一段時間之后就出現不達標的情況,原有的處理系統不能隨之適應,滲濾液中的污染物去除效果也會越來越差。
2.垃圾滲濾液處理難度最大的是關于高濃度氨氮的去除和可生化處理的可能性低。在實際垃圾滲濾液處理過程中,出水大多數不能達到相關的標準進行排放,主要因為氨氮超標,再就是有機物污染程度高。
(1)由于氨氮在滲濾液中的濃度高,傳統的生化處理方法中,有關硝化和反硝化工藝處理的操作,難以達到處理要求。現多采用的方法是,用吹脫法去除氨氮。但這樣會吹脫出大量氨、苯酚、硫化氫等惡臭氣體,造成空氣污染,影響周邊的環境。如果進行廢氣吸收凈化設備的配置,又會增加投資和運行費等成本的投入。此外,由于其容易腐蝕等原因,吹脫裝置的耐用性很差。采用膜分離(例如反滲透)的方法進行處理時,分離出來的濃縮液大多是回灌造成的。回灌的垃圾滲濾液不斷循環,會造成污染物的累積,主要是氨氮的不斷累積,隨著時間的推移,其濃度升高導致降解難度加大。
(2)由于滲濾液可生化性差,碳、氮、磷的含量比例失調,而且構成的成分中有毒有害物含量較高,所以不適于直接采用生化法處理。尤其具有高氨氮、低碳氮比特性的垃圾滲濾液,一般要先采取化學混凝的方法進行預先處理,目的是去除里面的金屬離子和難以降解的有機物質,同時也是為了降低里面的有機物污染程度,提高可生化改善的可能性。不過,進行了有機物污染程度的去除操作后,會出現影響后續進行的生化處理缺乏碳源的情況,會造成除氮效果不好。如果要要提升除氮的效果,那么就需要加強營養物的投加從而導致處理費用的加大;如果不進行部分有機物污染程度的支除,處理后滲濾液中的有機物污染程度又達不到標準。
3.滲濾液的處理需要使用具備抗沖擊能力大的工藝處理系統,過去所采用的工藝流程和操作規范都偏于復雜化,成本投入大、管理運行的費用高,并且大多數的效果都達不到保證穩定運行和處理標準的要求。
目前對垃圾滲濾液進行處理的工藝關鍵,主要是關于高濃度氨氮處理工藝技術和滲濾液深度處理工藝技術兩個方面的處理研究與實施。
三、垃圾滲濾液的處理的方法分析
1.循環回噴處理方法分析
垃圾滲濾液回噴處理的優勢在于是成本投入少,管理費用低。最有效的是在北方降雨量少的地區,垃圾中的水分較低的垃圾填埋場,采用回噴的方法是最為經濟、有效的;但是,如果是在南方地區,由于地區的降雨量大,垃圾中的水分較高,使用此方法會受到限制。
通過噴灑循環后的滲濾液需要采取進一步的處理才能進行排放。由于垃圾滲濾液回噴是不斷循環的,這樣會造成氨氮成分的不斷累積,也有可能最終使氨氮成分的濃度遠高于未循環滲濾液中的濃度,這樣就會給治理滲濾液的目的達成增大難度。
2.物化處理方法分析
在新建垃圾填埋場產生的滲濾液,大多數重金屬離子成分的濃度要遠遠高于重金屬元素本身對微生物的毒害作用,所以對于重金屬離子成分的去除多采用物化處理的方法操作。
滲濾液處理在采用生物處理的方法時,滲濾液中含有的營養成分的實際含量要遠大于微生物生存所需的濃度,所以為了確保方法的有效性,要進行適當的預處理,不然這樣的生長環境將不利于微生物的生長,長期下來會影響微生物處理的效果。由于存在時間長的滲濾液中大分子的有機物含量非常高,這樣就會造成化學氧化從而使生物降解難以實現,所以在進行操作前也要先進行處理。物化處理是滲濾液預先處理常采取的方法。
物化處理的方法可以除去滲濾液中的一部分污染物,并且能夠提高滲濾液后續的可生化處理性,為后續工藝處理負擔的減輕奠定了基礎。但是,物化處理單獨使用時,也有局限性,這樣不能使垃圾滲濾液的處理達到處理標準,所以一般是作為預處理工藝來實施的,這樣能降低處理難度,為后續處理的其它方法的操作,創造了良好的前提條件。
在操作時,如果使用普通的絮凝劑進行對垃圾滲濾液的處理,對于其中的有機物污染程度去除是很有限的,一般也就能達到20%左右的效果,這是達不到處理要求的。垃圾滲濾液的物化處理需要使用見效快、耗用低、價格低、對pH環境適應性強的絮凝劑。
為了改善滲濾液中碳與氮的比例,過去多采取先進行吹脫再進行生化處理的方法,使用氨吹脫處理對氨氮含量的卻除有一定的效果,但前提是需要加藥操作來調整pH值,這樣就會造成運行成本高,操作環境惡劣,操作過程中易產生非常嚴重的二次污染,無論是現場操作人員還是環保部門都不提倡采取這種工藝處理方法。
3.生化工程處理方法分析
現今的滲濾液處理工藝技術,無論采取什么樣的處理方法,生化處理法都一種必不可少的工藝處理方法。在進行厭氧處理或好氧處理時,去除有機污染物或進行轉化時,都是通過讓微生物起作用而達到目的的。生化處理的方法可以有效達成污染物濃度降低的目的,成本投入少,具有很較強的可處理性。
但是,生化處理法,也同其它方法一樣,有其自身的局限性,使用此方法會出現以下問題∶
(1)滲濾液的水質會伴隨著填埋場使用時間的延長而發生變化,時間長了,進行生化處理的可行性會越來越差。
(2)由于垃圾滲濾液自身存在的問題,如氨氮含量與有機物的污染程度的比例不協調等,會導致培養好的處理污泥難以持續作用。
(3)垃圾滲濾液使用厭氧處理方法時,在達到去處部分有機物污染程度的效果時,也會帶來氨氮含量上升的情況,給后續處理帶來更大的麻煩。
(4)高氨氮、低碳氮比的特性,會讓傳統的生物脫氮工藝處理方法效果不良,這同時也是生化處理法對時間長的填埋場產生的滲濾液處理,很難起到效果的一個原因。
4.膜分離處理技術分析
膜分離處理技術一般有超濾、反滲透、膜生物反應器等幾種。膜分離處理技術的特點是在處理過程中,不會發生相應的變化,處理的有效性高;通常情況下,也不再需要加注其它物質來協助處理,減少了原材料和藥劑的成本投入;在膜分離處理過程中,分離、濃縮過程是同時進行的,這樣能使回噴的濃縮液量有所減少;膜分離處理方法運用時,還不會受到自然環境的變化影響,可以在多種氣候條件下進行;能夠實現自動化控制;處理后的水質穩定,水質能符合標準。
由于膜分離處理方法的投入和成本費用都不低,因此大多數的反映是,成本上難以維持。近些年來,由于其它傳統生化處理方法有不完成達標的情況,又沒有其它更好的處理方法可以替代,在成本允許的范圍內,垃圾滲濾液處理工程中只是將膜分離處理法當作深度處理的一種方法來使用,處理后的水,多用于城市綠化、車輛清洗、道路養護等方面。
四、結語
通過以上的探討,可以看出,垃圾滲濾的處理有多種方法可以解決,但每種方法又有各自的優勢和局限性。一味的追求單一的方法,不計成本的投入,不但會加大成本,事與愿違,還會增加因此帶來的其它環境污染。要做好垃圾滲濾液的處理,需要根據各地的自然條件、垃圾滲濾液的特點,采取綜合的應對方法進行處理,才能達成滲濾液處理的綜合效益。
參考文獻:
[1]蔣寶軍.生活垃圾滲濾液吸附降解及催化氧化技術的研究[J].哈爾濱工業大學,2011(3)
篇2
關鍵詞:城市垃圾;滲濾液;處理技術
中圖分類號:G202文獻標識碼: A
在我國,垃圾填埋法是目前廣泛使用的處理生活垃圾、工業垃圾的方法 。而且隨著城市填埋技術二次污染相關問題的深入研究,作為防治二次污染問題的滲濾液處理技術也引起了越來越多的人和相關部門的重視。今后,符合我國基本國情的、經濟的、具有針對性的并切實可行的垃圾填埋工藝和滲濾液處理技術的研究,將是我國研究的重點課題。
1垃圾滲濾液的特點
垃圾填埋場中重力流動的產物液體即是垃圾填埋場滲濾液,滲濾液主要包括外來水(如地下水滲入、地表水、大氣降水)和垃圾分解產生的源水。能夠影響垃圾場滲濾液性質的主要原因包括:填埋場條件、填埋地點的水文地質條件、填埋地點的氣候條件、垃圾的主要成分、垃圾填埋的條件等。在以上多種因素的影響下,形成的垃圾填埋場滲濾液的以下特點:
1.1滲濾液水質復雜
影響垃圾填埋場滲濾液水質的主要因素是垃圾的組成成分。滲濾液是高濃度的有機廢水,且不同地方垃圾的組成不同,滲濾液的水質也可能相差很大。據我國相關部門測定,國內幾大城市垃圾填埋場滲濾液水質的調查顯示,滲濾液中含有94種有機化合物,其中5種可誘導致癌,1種可致癌,20余種進入美國和我國EPA環境優先控制的污染物黑名單。其次,填埋的時間也會影響垃圾滲濾液的水質。一般情況下,垃圾填埋時間越長,滲濾液水質的可生化性就越差。同時隨著垃圾填埋時間的增長,滲濾液中金屬離子的含量降低,氨氮含量、PH值增加。除以上原因影響滲濾液水質外,填埋場的降水量、土質等也是其影響原因。由此可見滲濾液水質的變化規律是極其復雜的。
1.2滲濾液金屬含量高
在垃圾的降解過程中產生的二氧化碳溶入垃圾滲濾液中,極易造成滲濾液水質呈微酸性,即加劇了垃圾中金屬、金屬氧化物和不溶于水的碳酸鹽發生溶解,最終造成滲濾液中金屬含量升高。垃圾填埋場滲濾液中主要金屬離子包括:鈣離子、鋁離子、鋅離子和鐵離子等。
1.3滲濾液中氨氮含量高
垃圾填埋場滲濾液中垃圾的組成成分和垃圾的填埋方式的不同,造成滲濾液中氨氮質量濃度從數千毫克每升到幾千毫克每升的變化。并且,隨著垃圾的填埋時間的增長,垃圾中的有機氮不斷轉換為無機氮,使得氨氮的含量不斷的升高。
2垃圾填埋場滲濾液的處理建議
2.1運用合并處理法
合并處理法是指垃圾滲濾液和一定規模的城市污水廠的污水合并處理,合并處理法是一種最為簡便的處理方法。合并處理法的優點是:其一,節省大量單獨建立垃圾滲濾液處理系統的費用,降低滲濾液處理成本。其二,能夠利用污水處理廠污水對垃圾滲濾液達到稀釋、緩沖的作用,實現城市污水和垃圾滲濾液同時處理的目的。合并處理法也有其缺點,包括:第一,因城市污水廠與垃圾填埋場間距離的問題,造成滲濾液的輸送成為巨大的經濟問題。第二,滲濾液水質復雜、組成多變容易對城市污水處理廠造成沖擊負荷,甚至影響到城市污水廠的正常運行。綜合合并處理法的優缺點,想在利用合并處理方法時得到效益最大化,那么必須考察其工藝的可行性。
2.2場內循環噴灑處理法
場內循環噴灑處理法是一種比較簡單有效的處理方法。場內循環噴灑處理法優點包括:第一,通過回噴將垃圾的含水率由20%-25%提高到60%-70%,明顯增加垃圾的濕度,提高垃圾中微生物的活性,使甲烷產生增加,以達到加速有機物的分解和污染物溶出的目的。第二,循環噴灑處理可降低滲濾液的濃度。第三,噴灑過程的揮發作用可減少垃圾滲濾液的產生,對水質及組成起到穩定作用,便于廢水處理系統的正常運行及節省費用。第四,加速垃圾中有機物的分解,使垃圾場的穩定化進程由原需的15-20a縮短到2-3a。循環噴灑法存在的問題:(1)不能夠完全消除滲濾液。(2)循環噴灑后的滲濾液仍需處理才可排放。
2.3滲濾液的預處理法
滲濾液中的SS污染物、色度、氨氮和金屬離子通過設定在垃圾填埋場的預處理設備進行首處理,則可以得到有效的減少。又或者首先通過厭氧處理,使其生化性得到改善,降低處理負荷。滲濾液的預處理可為垃圾滲濾液的再次處理創造良好的運行條件。
滲濾液有著不同的處理方法,就方法的選則來說,應符合我國基本經濟國情且達到保護環境的目的。另外,為了更好的研究垃圾滲濾液的處理技術應全面考察垃圾填埋場周邊的有關因素及相應的處理技術的支持,使得垃圾滲濾液得到有效可行的處理。
參考文獻
[1]常有鋒,唐杰.人工濕地在城市垃圾滲濾液處理中的應用.《西安文理學院學報(自然科學版)》.2013年3期
篇3
關鍵詞:垃圾滲濾液;處理;技術
中圖分類號:R124.3
隨著我國城市的迅速發展, 城市垃圾產量不斷增加。目前城市垃圾處理方法主要有焚燒、堆肥和填埋等。其中衛生填埋由于處理量大、成本低廉、技術成熟等優點而被國內外廣泛應用。但填埋場產生的滲濾液危害極大, 它主要來源于降水和垃圾內部的內含水。若處理不當,會嚴重危害周邊環境和污染地下水。因而滲濾液的收集和處理已成為急待解決的問題,成為國內外研究的熱點之一。
1 濾液的產生
滲濾液是指城市垃圾在填埋和堆放過程中由于垃圾中有機物的分解產生的水和垃圾中的游離水、降水以及入滲的地下水,通過淋溶作用形成的污水。滲濾液主要來源[1]:(1)垃圾自身的水分;(2)垃圾中有機組分在填埋場內經厭氧、好氧分解產生的水分,產生量與垃圾的組成、pH、溫度和菌種等因素有關;(3)填埋場內的自然降雨與徑流。其中降水是滲濾液的主要來源,這些水分滲過成分復雜的垃圾時,使垃圾發生分解、溶出、發酵等反應,從而使滲濾液中含有大量的有機污染物、氮、磷和種類繁多的重金屬類物質。
2 滲濾液的特點
滲濾液的水質隨垃圾的組分、當地氣候、水文地質、填埋時間和填埋方式等因素的影響而有顯著的不同。其顯著特征[2]:
2.1 有機物濃度高
滲濾液中的BOD5 和COD 濃度最高可達幾萬mg/L,主要是在酸性發酵階段產生,pH 值一般在6.0 左右( 顯弱酸性),BOD5 與COD 比值在0.5- 0.6。
2.2 水質變化大
滲濾液的水質取決于填埋場的構造方式和垃圾種類、質量、數量以及填埋年數的長短,其中構造方式是最主要的。
2.3 氨氮含量高
城市垃圾滲濾液中氨氮濃度很高,且氨氮濃度在一定時期隨時間的延長會有所升高,主要是因為有機氮轉化為氨氮造成的。在中晚期填埋場中,氨氮濃度高是垃圾滲濾液的重要特征之一,也是導致處理難度增大的一個重要原因。由于目前多采用厭氧填埋技術,導致滲濾液中的氨氮濃度在填埋場進入產甲烷階段后不斷上升,達到高峰值后延續很長的時間直至最后封場,甚至當填埋場穩定后仍可達到相當高的濃度。
2.4 微生物營養兒素比例失調
對于生物處理,垃圾滲濾液中的磷元素總是缺乏的, 一般垃圾滲濾液中的BOD/TP 都大于300。此值與微生物生長所需要的碳磷比(100:1)相差甚遠。在不同場齡的垃圾滲濾液中,碳氮比有很大的差異,也會出現比例失調現象。
3 圾滲濾液的處理方式
3.1 合并處理
合并處理就是將城市垃圾滲濾液就近引入城市污水處理廠與城市污水合并進行處理的方式。城市污水量較大,可對滲濾液起到稀釋作用,但需控制好比例,以避免對城市污水處理廠造成沖擊負荷。
3.2 土地處理
土地處理是利用土壤的自凈作用進行處理的方法。目前應用于垃圾滲濾液土地處理的方法主要有人工濕地和回灌處理兩種。用人工濕地處理垃圾滲濾液具有費用低、管理方便等優點,但處理效果隨季節變化較大,處理有機物的濃度也較低。它適應植物生長期長、生長旺盛的南方地區,不適應北方寒冷地區。回灌處理滲濾液易造成土壤堵塞,氨氮累積,回灌處理后的滲濾液仍有較高的濃度,還需要做進一步處理,因此回灌處理很少單獨作為滲濾液的處理工藝。
3.3 就地處理合并處理與土地處理比較經濟、簡單,但受各種客觀因素的限制,大部分城市只能在填埋場建立獨立的滲濾液處理系統進行就地處理。
4 垃圾滲濾液的處理技術
4.1 生物處理法
生物處理包括好氧處理、厭氧處理及兩者的結合。當垃圾滲濾液的BOD5/COD>0.3 時,滲濾液的可生化性較好,可以采用生物處理法,包括好氧處理、厭氧處理及好氧一厭氧結合的方法。
4.2 物化處理法
對于老齡滲濾液,必須采用以物化為主的深度處理技術。常見的物理化學方法包括光催化氧化、Fenton 法、吸附法、化學沉淀法、膜過濾等。由于物化法處理費用較高,一般用于滲濾液預處理或深度處理。
4.3 化學法
和生化法相比,化學法不受水質水量變化的影響,出水水質穩定,尤其是對BOD5/COD 值比較低(0.02~0.20),難以生物處理的滲濾液的處理效果較好。但成木較高,所以通常只作為預處理或后續處理。
4.4 回灌法
回灌處理法是20 世紀70 年代由美國的Pohland 最先提出的,我國同濟大學在20 世紀90 年代也開始對垃圾滲濾液進行了研究。滲濾液回灌實質是把填埋場作為一個以垃圾為填料的巨大生物濾床,將滲濾液收集后,再返回到填埋場中,通過自然蒸發減少濾液量,并經過垃圾層和埋土層生物、物理、化學等作用達到處理滲濾液的目的。回灌處理方式主要有填埋期問滲濾液直接回灌至垃圾層、表面噴灌或澆灌至填埋場表面、地表下回灌和內層回灌。
5 結語
(1)在選擇垃圾滲濾液的處理工藝時,由于滲濾液水質復雜性,就需要測定滲濾液的成分,因地制宜,選擇最為適合的處理方式。在有條件的情況下,通過一些模擬試驗來取得可靠優化的工藝參數,并進行處理工藝的技術經濟評價,對實踐起指導作用。
(2)城市垃圾滲濾液中氨氮濃度較高,不利于生物處理,因此要開發高效的脫氮技術,其中生物脫氮技術可作深入研究。
(3)根據我國國情,宜發展投資省、效果好的滲濾液處理技術,處理工藝的研究和應用以多種方法的結合為方向,在開發組合工藝時要研究易于管理運行又同時達到處理要求的新型組合工藝。
(4)目前,城市垃圾滲濾液處理研究仍處于起步階段,對處理工藝,建設標準化的城市垃圾填埋場,滲濾液處理的設計及運行參數等都還有待于進一步探索。
參考文獻
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篇4
關鍵詞:垃圾滲濾液 物理 化學法 生物法
0 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。由于液體在流動過程中有許多因素可能影響到滲濾液的性質,包括物理因素、化學因素以及生物因素等,所以滲濾液的性質在一個相當大的范圍內變動。一般來說,其pH值在4~9之間,COD在2000~62000mg/L的范圍內,BOD5從60~45000mg/L,重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度基本一致。城市垃圾填埋場滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水,若不加處理而直接排入環境,會造成嚴重的環境污染。以保護環境為目的,對滲濾液進行處理是必不可少的。
1 滲濾液處理工藝的現狀
垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學法和生物法。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,物化方法的COD去除率可達50%~87%。和生物處理相比,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。但物化方法處理成本較高,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、好氧穩定塘、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。
2 滲濾液處理介紹
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是最簡便的方法。但是填埋場通常遠離城鎮,因此其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。常用的處理方法如下。
2.1 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,好氧處理可有效地降低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得最多,還有曝氣穩定塘和生物轉盤(主要用以去除氮)。下面將分別予以介紹。
2.1.1 活性污泥法
2.1.1.1 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,其中活性污泥法因其費用低、效率高而得到最廣泛的應用。美國和德國的幾個活性污泥法污水處理廠的運行結果表明,通過提高污泥濃度來降低污泥有機負荷,活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。例如美國賓州Fall Township污水處理廠,其垃圾滲濾液進水的CODCr為6000~21000mg/L,BOD5為3000~13000mg/L,氨氮為200~2000mg/L。曝氣池的污泥濃度(MLVSS)為6000~12000mg/L,是一般污泥濃度的3~6倍。在體積有機負荷為1.87kgBOD5/(m3·d)時,F/M為0.15~0.31kgBOD5/(kgMLSS·d),BOD5 的去除率為97%;在體積有機負荷為0.3kgBOD5/(m3·d)時,F/M為0.03~0.05kg BOD5/(kgMLSS·d),BOD5的去除率為92%。該廠的數據說明,只要適當提高活性污泥法濃度,使F/M在0.03~0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之間(不宜再高),采用活性污泥法能夠有效地處理垃圾滲濾液。
許多學者也發現活性污泥能去除滲濾液中99%的BOD5,80%以上的有機碳能被活性污泥去除,即使進水中有機碳高達1000mg/L,污泥生物相也能很快適應并起降解作用。在低負荷下運行的活性污泥系統,能去除滲濾液中80%~90%的COD,出水BOD5<20mg/L。對于COD 4000~13000mg/L、BOD51600~11000mg/L、NH3-N 87~590mg/L的滲濾液,混合式好氧活性污泥法對COD的去除率可穩定在90%以上。眾多實際運行的垃圾滲濾液處理系統表明,活性污泥法比化學氧化法等其它方法的處理效果更佳。
2.1.1.2 低氧好氧活性污泥法
低氧好氧活性污泥法及SBR法等改進型活性污泥流程,因其具有能維持較高運轉負荷,耗時短等特點,比常規活性污泥法更有效。同濟大學徐迪民等用低氧好氧活性污泥法處理垃圾填埋場滲濾液,試驗證明:在控制運行條件下,垃圾填埋場滲濾液通過低氧好氧活性污泥法處理,效果卓越。最終出水的平均CODCr、BOD5、SS分別從原來的6466 mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相應降低到CODCr<300mg/L、BOD5<50mg/L(平均為13.3mg/L)以及SS<100mg/L(平均為27.8mg/L)。總去除率分別為CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
處理后的出水若進一步用堿式氯化鋁進行化學混凝處理,可使出水的CODCr下降到1 00mg/L以下。
兩段法處理滲濾液的氮、磷也均較一般生物法為佳。磷的平均去除率為90.5%;氮的平均去除率為67.5%。此外該法運行彌補厭氧好氧兩段生物處理法第一段形成NH3-N較多,導致第二段難以進行和兩次好氧處理歷時太長的不足。
2.1.1.3 物化活性污泥復合處理系統
由于滲濾水中難以降解的高分子化合物所占的比例高,存在的重金屬產生的抑制作用,所以常用生物法和物理化學法相結合的復合系統來處理垃圾滲濾液。對于BOD51500m g/L、Cl-800mg/L、硬度(以CaCO3計)800mg/L、總鐵600mg/L、有機氮100mg/L、TSS 300mg/L、 SO2-4300mg/L的滲濾液,有學者采用該方法進行處理,發現效果很好,其BOD5 、COD、NH3-N、Fe的去除率分別達99%、95%、90%、99.2%。該系統中的進水通過調節池后,可以避免毒性物質出現瞬時的高濃度而對活性污泥生物產生抑制作用;在澄清池中加入石灰,可去除重金屬和部分有機質;氣提池(進行曝氣,溫度低時加入NaOH)能去除進水NH3-N的50%,從而使NH3的濃度處于抑制水平之下;由于廢水中磷被加入的石灰所沉淀,且 pH值過高,因而需添加磷和酸性物質;活性污泥系統可以串聯或并聯使用,運行時可通過調節回流污泥比來選用常規法或延時曝氣法處理,具有較大的操作靈活性。
2.1.2 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。
例如英國在Bryn Posteg Landfill投資60000英鎊建立一座1000m3的曝氣氧化塘,設2臺表面曝氣裝置,最小水力停留時間為10d,氧化塘出水經沉淀后流經3km長的管道入城市下水道。此系統1983年開始運行,滲濾液最大CODCr為24000mg/L,最大BOD5為10000mg/L,F/M=0.05~0.3kgCOD/(kgMLSS·d),水量變化范圍0~150m3/d,出水BOD5平均為 24mg/L,但偶然有超過50mg/L的時候,COD去除率達97%,但在運行過程中需投加P,考慮到日常運行費用,投資償還及其利息,與滲濾液直接排至市政管網相比,每年可節約750英鎊。
英國水研究中心(Water Research Center)對東南部New Park Landfill的CODCr> 15000mg/L的滲濾液也做了曝氣穩定塘的中試,當負荷為0.28~0.32kgCOD/(kgMLSS·d)或者說為0.04~0.64kgCOD/(kgMLSS·d),泥齡為10d時,COD和BOD5去除率分別為98%和91%以上。在運行過程中也需要投加磷酸。
2.1.3 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,如硝化菌之類。加拿大British Columbia大學的C.Peddie和J.Atwater用直徑0.9m的生物轉盤處理CODCr<1 000mg/L,NH3-N<50m g/L的弱性滲濾液,其出水BOD5<25mg/L,當溫度回升,微生物的硝化能力隨即恢復。但是應當指出,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適用還待研究。
2.2 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,如其BOD5/P只需為4000∶1,雖然滲濾液中P的含量通常少于1mg/L,但仍能滿足微生物對P的要求。用普通的厭氧硝化,35℃ 、負荷為1kgCOD/(m3·d),停留時間10d,滲濾液中COD去除率可達90%。
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。
2.2.1 厭氧生物濾池
厭氧濾池適于處理溶解性有機物,加拿大Halifax Highway101填埋場滲濾液平均COD為12850mg/L、BOD5/COD為0.7,pH為5.6。將此滲濾液先經石灰水調節至pH=7.8,沉淀1h后進厭氧濾池(此工序還起到去除Zn等重金屬的作用),當負荷為4kgCOD/(m3·d)時,COD去除率可達92%以上;當負荷再增加時,其去除率急劇下降。
加拿大Toronto大學的J.G.Henry等也在室溫條件下成功地用厭氧濾池分別處理年齡為1.5 年和8年的填埋場滲濾液,它們的COD各為14000mg/L和4000mg/L,BOD5/COD各為0.7和0.5,當負荷為1.26~1.45kgCOD/(m3·d),水力停留時間為24~96h時,COD去除率均可達90%以上。當負荷再增加,其去除率也急劇下降。由此可見,雖然厭氧濾池處理高濃度有機污水時負荷可達5~20kgCOD/(m3·d),但對于滲濾液其負荷必須保持較低水平才能得到理想的處理效果。
2.2.2 上向流式厭氧污泥床
英國的水研究中心報道用上向流式厭氧污泥床(UASB)處理COD>10000mg/L的滲濾液,當負荷為3.6~19.7kgCOD/(m3·d),平均泥齡為1.0~4.3d,溫度為30℃時COD和BOD5的去除率各為82%和85%,它們的負荷比厭氧濾池要大得多。
在厭氧分解時,有機氮轉為氨氮,且存在NH4+NH3+H+反應。若pH>7時,平衡中的NH3占優勢,可用吹脫法去除。但厭氧分解時pH近似等于7,因此出水中可能含有較多的NH4+,將會消耗接納水體的溶解氧。
2.3 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好氧處理工藝既經濟合理,處理效率又高。COD和BOD的去除率分別達86.8%和97.2%。
2.3.1 厭氧好氧生物氧化工藝(厭氧硝化和生物氧化塘)
西南師大生物系對pH為8.0~8.6,COD為16124mg/L,BOD5為214~406mg/L、NH3- N為475mg/L的滲濾液采用厭氧好氧生物化學法處理,取得出水pH為7.1~7.9,COD為170.33~314.8mg/L,BOD5為91.4mg/L、NH3-N為29.1mg/L的良好效果。
2.3.2 厭氧氧化溝兼性塘工藝
下面結合廣州市李坑垃圾填埋場作以下說明及分析。李坑垃圾填埋場污水處理廠按流量300m3/d設計,進水BOD5為2500mg/L、CODCr為4000mg/L、NH3-N 為1000mg/L、SS為600mg/L、色度為1000倍;出水BOD5為30mg/L、CODCr為80mg/L 、NH3-N為10mg/L、SS為70mg/L、色度為40倍。選用工藝流程為:厭氧氧化溝兼性塘絮凝沉淀。當進水水質較好,兼性塘出水達標時,即可直接將兼性塘水向外排放;而當進水水質較差,兼性塘出水達不到排放標準時,則啟用混凝沉淀系統,再排放沉淀池上清液。
從目前該套工藝的運行情況來看,當進水的COD較高時,出水水質良好;一旦COD 降低,特別是冬季低溫少雨,COD降低到不利于生化處理時,出水各水質成分均偏高難以達標,出水呈棕褐色,盡管啟用絮凝沉淀系統,效果仍不理想。由此可見,對于滲濾液的色度和NH3-N的有效去除,對生化處理將產生有利影響。
2.3.3 厭氧氣浮好氧工藝
大田山垃圾衛生填埋場滲濾液處理采用的是此工藝。根據廣州市環境衛生研究所對類似垃圾填埋場滲濾液檢測資料及模擬試驗,結合本場實際情況定出滲濾液污水處理設計參數。進水水質CODCr為8000mg/L、BOD5為5000mg/L、SS為700mg/L、pH值為7.5 ;出水水質CODCr為100mg/L、BOD5為60mg/L、SS為500mg/L、pH值為6.5~7.5。針對該場遠離市區的特點,為便于管理和節省能耗,經比較后選用厭氧和好氧聯合處理工藝。厭氧段為上向流式厭氧污泥床反應器,好氧段為生物接觸氧化法,加化學混凝沉淀和生物氧化塘,凈化處理達標后排放。剩余污泥經濃縮后送回填埋場處理。
考慮到滲濾液水質變幅較大的特點,在厭氧段后加入氣浮工藝,提高處理能力以應付進水水質偏高的情況。目前深圳下坪垃圾填埋場設計采用厭氧氣浮好氧工藝處理滲濾液。
2.3.4 UASB氧化溝穩定塘
福州市于1995年建成全國最大的現代化的城市垃圾綜合處理場--福州市紅廟嶺垃圾衛生填埋場。處理垃圾滲濾液水量為1000m3/d;垃圾滲濾液水質(入口)為CODCr為 8000mg/L、BOD5為5500mg/L;處理水質要求(出口)為CODCr去除率95%、 BOD5去除率97%。
設計采用上向流式厭氧污泥床奧貝爾氧化溝穩定塘工藝流程。垃圾填埋場的垃圾滲濾液集中到貯存庫,依靠庫址的較高地形,自流到集水池、格柵,經巴式計量槽計量后,靠勢能流至配水池,再依靠靜水頭壓至上向流式厭氧污泥床。經厭氧處理后的污水流至一沉池進行固液分離,上清液自流到奧貝爾氧化溝,沉淀污泥靠重力排至污泥池,污泥定期用罐車送到垃圾填埋場或堆肥利用。
污水在奧貝爾氧化溝進行好氧生化處理,奧貝爾氧化溝采用三溝式A/O工藝,具有先進的污水脫氮處理效果。該工藝突出的優點是在第一溝中既能對氨氮進行硝化,又能以BOD為碳源對硝酸鹽進行反硝化,總氮去除率可達80%,由于利用了污水中BOD作碳源,導致污水中的 BOD5被去除,減少了污水中的需氧量。為了提高氧化溝脫氮效果,把第三溝的出水用潛水泵再抽至第一溝進行內回流,在第一溝中進行反硝化。
經氧化溝處理的污水流入二沉池進行固液分離,澄清水自流至穩定塘進行生物處理。二沉池的剩余污泥靠重力排至濃縮池。濃縮池中的上清液回流至氧化溝處理,其濃縮后的污泥用潛水泵抽至罐車輸送到垃圾填埋場填埋,或進行堆肥處理。
2.4 土地處理
土地處理法亦即土壤灌溉法,是人類最早采用的污水處理法,但是土地處理系統的應用多見于城市污水處理。對于滲濾液的處理方法,將滲濾液收集起來,通過噴灌使之回流到填埋場。循環填埋場的滲濾液由于增加垃圾濕度,從而提高了生物活性,加速甲烷生產和廢物分解。其次由于噴灌中的蒸發作用,使滲濾液體積減小,有利于廢水處理系統的運轉,且可節約能源費用。北英格蘭的Seamer Carr垃圾填埋場,有一部分采用滲濾液再循環,20個月后再循環區滲濾液的COD值降低較多,金屬濃度有較大幅度下降,而NH3 -N、Cl-濃度變化較小。說明金屬濃度的下降不僅是由于稀釋作用引起的,也可能是垃圾中無機成分對其吸附造成的。
由于再循環滲濾液具有諸多優點,所以設計填埋場時頂部不要全部封閉,而應設立規則性排列的溝道以免對周圍水源的污染。低濃度滲濾液不能直接排放,因NH3-N、Cl-濃度仍較高,溫度較低季節,蒸發少,生物活性弱,再循環滲濾液的效果有待進一步研究。
2.5 硝化和反硝化
"老"的填埋場往往處于甲烷發酵階段,其滲濾液中氨氮含量較高,通常為100~1000mg /L。去除氨氮主要有兩種方法:一是硝化和反硝化;另一種是提高pH值至9以上,再用空氣吹脫。Robinson和Maris將年齡為20年的填埋場滲濾液在溫度為10℃,泥齡為60d的條件下曝氣(實際上此與氧化塘運行條件相仿),可完全硝化。其它用生物轉盤等好氧方法也都取得了成功,因此普遍認為滲濾液的硝化是不成問題的。
2.6 英Rochem's反滲透處理廠
在英國垃圾滲濾液處理廠使用Rochem's專利圓盤管反滲透系統對初級滲濾液進行處理。這種處理技術是由南亨伯賽德郡溫特頓填埋場所設計和生產的Rochem's離析膜系統。
這個系統的心臟是Rochem's專利圓盤管。這個圓柱體的組成包括板片、八角型鋼和一個圓管內的耐磨膜墊層,它能處理那些快速堵塞普通的反滲透膜系統的滲濾液。在膜的壓力下滲濾液進入Rochem's處理系統進行曝氣和pH校正。當含有污染物的滲濾液流經圓柱體內膜表面時,滲濾液中的污染物質由于反滲透作用而分離出來并經膜排出。整個系統清理的操作是自動化的,當需要對該系統進行化學清洗時,控制指示器就會顯示出信息來,同時自動清洗系統就會用已經程式化的化學制劑對該系統進行內部清洗,使其恢復到最初的功能。因為滲濾液在封閉情況下,在膜的表面形成湍流,減少氧化,產生惡臭,所以到一定時間要進行內部清洗,但這種清洗的間隔時間較長,Rochem's 離析膜系統能夠去除重金屬、固體懸浮物、氨氮和有害的難降解的有機物,處理后的水滿足嚴格的排放標準。
現在德國的Ihlenbery填埋場安裝投入使用的Rochem's處理系統,其處理能力的污水量為50m3/h,水的回收率為90%。
3 處理工藝的分析比較
與好氧方法相比,厭氧生物處理具有以下優點。
(1)好氧方法需消耗能量(空氣壓縮機、轉刷等),而厭氧處理卻可產生能量(產生甲烷氣) 。COD濃度越高,好氧方法耗能越多;厭氧方法產能越多,兩者的差異就越明顯。
(2)厭氧處理時有機物轉化成污泥的比例(0.1kgMLSS/kgCODCr)遠小于好氧處理的比例(0.5kgMLSS/kgCODCr),因此污泥處理和處置的費用大為降低。
(3)厭氧處理時污泥的生長量小,對無機營養元素的要求遠低于好氧處理,因此適于處理磷含量比較低的垃圾滲濾液。
(4)根據報道,許多在好氧條件下難于處理的鹵素有機物在厭氧時可以被生物降解。
(5)厭氧處理的有機負荷高,占地面積比較小。
但是,厭氧處理出水中的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。另外,世界上大多數垃圾滲濾液多是偏酸性的 (pH值一般在5.5~7.0)。pH在7以下,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,厭氧處理的最適溫度是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。
鑒于以上原因,目前對COD濃度在50 000mg/L以上的高濃度垃圾滲濾液建議采用厭氧方法 (后接好氧處理)進行處理,對COD濃度在5 000mg/L以下的垃圾滲濾液建議采用好氧生物處理法。對于COD在5 000~50 000mg/L之間的垃圾滲濾液,好氧或厭氧方法均可,選擇工藝時主要考慮其它因素。
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:
(1)垃圾滲濾液具有成分復雜,水質水量變化巨大,有機物和氨氮濃度高,微生物營養元素比例失調等特點,因此在選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時,必須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。還應通過小試和中試,取得可靠優化的工藝參數,以獲得理想的處理效果。
(2)多種方法應用于滲濾液的處理是可行的。在有條件的地方修筑生物塘,同時采用水生植物系統處理滲濾液,不僅投資省,而且運行費用低。土地處理也受到人們的重視,但在滲濾液的處理中選用尚少。生物膜法和活性污泥法有成熟的運行管理經驗,近年來結合采用厭氧好氧工藝生物處理滲濾液較多。但修建專用的滲濾液處理廠投資大,運行管理費用高,而且隨著填埋場的關閉,最終使水處理設施報廢,故應慎重選用。
(3)我國目前真正能滿足衛生填埋標準的填埋場并不多,許多填埋場因為投資所限無法按設計要求建造能達到環境保護要求的滲濾液收集系統。因此,宜發展投資省,效果好的滲濾液處理技術。垃圾填埋場滲濾液向填埋場回灌,利用土地吸附,土壤生物降解及垃圾填埋層的厭氧濾床作用使滲濾液降解,具有投資省、效果好,無需專門處理設施投資等特點。而且滲濾液的回灌可使垃圾保持濕潤,加速填埋場的穩定。回灌法目前采用較少,可作深入研究,以明確回灌法的使用條件,處理效率及回灌處理的工程設計參數。
篇5
1引言
隨著經濟的不斷發展,生產規模的不斷擴大,人來需求的不斷提高,隨之而來的固體廢物產生量也不斷增加。目前,工業發達國家的工業固體廢物每年平均以2%—4%的增長率增加,同樣的,生活垃圾的產生量也在不斷增長。目前,我國城市生活垃圾的年增長率平均為10%。
近來,城市垃圾的處理方法主要有焚燒、堆肥和填埋等。其中垃圾衛生填埋法由于成本低、技術相對簡單、處理迅速,是目前國內外應用最為廣泛的垃圾處置方式。填埋法處理城市生活垃圾會產生大量的污染物濃度高、持續時間長、流量極不均勻且水質變化大的滲濾液,這些滲濾液不加處理則會對周圍環境水體產生嚴重的二次污染。城市生活垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設計、運行和管理中非常迫切而棘手的問題。
2滲濾液的污染特性
2.1營養元素比例失衡
相對于生物處理,滲濾液C∶N∶P的比例不合適。
2.2滲濾液水質的易變性
(1)滲濾液水質隨水量變化而變化;
(2)滲濾液水質在日、時尺度內變化較大;
(3)滲濾液水質隨填埋階段改變而改變。填埋初期,滲濾液呈黑色,可生化性較好,易于處理,而隨著填埋時間的延長,滲濾液逐漸呈褐色,可生化性變差,且C∶N∶P比例失調更加嚴重。
2.3金屬離子含量不高
滲濾液中含有多種金屬離子,其濃度與所填埋垃圾的類型、組分和時間等密切相關。不同類型填埋場滲濾液種所含的金屬含量并不相同,但大都不超過排放標準。
2.4微生物含量及病毒
填埋場作為“生物反應器”,其出水中含有大量的微生物種群,其中微生物主要是桿菌、大腸桿菌、大腸鏈球菌等,并且隨填埋時間和滲濾液中的化學成分不同而發生較大變化。雖然很多市政垃圾填埋場中含有糞便,但在滲濾液中很少能發現腸道病菌。
2.5滲濾液的生物毒性
滲濾液的毒性與其所含的有機污染物含量有關。Assmuth對芬蘭的3個填埋場的研究標明,滲濾液的致死性與滲濾液中所含的離子,特別是Cl-、NH3-N和輕金屬含量有一定的關聯性,同時發現其致死性還與反映硬度的指標(Ca2+、Mg2+等)有關。在酸性條件下,滲濾液中的金屬和S對魚的毒害作用更強,所含的懸浮物也將增加毒性,但溫度的升高對毒性影響不大。垃圾滲濾液對大麥的毒性作用與滲濾液中CODCr含量有直接的關系。
3當前垃圾滲濾液處理工藝現狀及問題
當前,垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學法和生物法。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、氣提及濕式氧化等多種;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、好氧穩定塘、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。垃圾滲濾液處理的投資、運行成本遠遠高于一般城市污水和工業廢水,由于在垃圾體已經經歷了厭氧過程,其生化性相對較差,生物處理的停留時間較長,導致設施設備的投資較大,同時垃圾滲濾液處理量一般相對較小,導致折舊、維修費較高。
各種處理垃圾滲濾液的工藝所存在的問題可歸納為如下方面:技術上可行的工藝在經濟性上均較差,如膜處理,投資和運行費用均很高,且還有原液體積1/5—1/4的濃縮液需進一步處理;活性炭吸附和化學氧化,運行成本基本無法承受;經濟性好的工藝在處理效果上無法達標,如生物處理,投資和運行費用均較低,但通常情況下處理出水無法達標。
4垃圾滲濾液新工藝簡介
4.1電化學處理法
電化學處理法作為一種“環境友好”技術已廣泛用于垃圾滲濾液的處理。利用金屬腐蝕原理,以Fe、C形成原電池對廢水進行處理。廢鐵屑是鐵和炭的合金,由純鐵和Fe3C及一些雜質組成,當鐵屑加入廢水中則形成成千上萬個細小的微電池,由于滲濾液內存在著穩定的膠體,當這些膠體處于電場中將產生電泳作用而被富集,從而沉降出來。在開展這方面研究的過程中,許多學者已對電流密度、pH值、不同電解質、氯離子濃度等因素對處理效果的影響進行了探討,取得了較大的成果。
4.2Fenton試劑法
目前垃圾滲濾液的處理方法中生化法應用最為廣泛,但由于其含有高度難降解有機物,不利于活性污泥法的運行。Fenton氧化法可以解決這一問題,它可使帶有苯環、羥基、-COOH-S03-H、-NO2等取代基的有機化合物氧化分解,從而提高廢水的可生化性,降低廢水的毒性,改變其溶解性、混凝沉淀性,有利于后續的生化或混凝處理。
4.3高壓脈沖放電技術
高壓脈沖放電技術利用高功率脈沖電源對放電電極間的液體介質進行高電壓、大電流的脈沖放電,本質是把較大的能量在空間和時間上進行壓縮,使水介質在極短的時間內集聚極高的能量密度,形成等離子體通道,產生高溫、高壓、高密度活性粒子、強烈紫外光和超聲波,實現對高濃度有機污染物的活性粒子氧化、光化學氧化、空化降解和超臨界水氧化降解。該技術是一種降解能力高、無二次污染、適用范圍廣的有機污染物處理技術。
4.4蒸發處理
蒸發法主要在廢水尤其是放射性廢水的處理領域有較廣泛的應用。它是利用外加能量蒸發廢水中的水份,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,滲濾液蒸發工藝對滲濾液的性質變化適應性強,包括BOD、COD、懸浮固體,溶解固體及進料溫度等的變化。一般來說,滲濾液蒸發系統只對pH值較敏感,目前開發的蒸發器主要有熱交換器式、浸沒燃燒式和噴淋式三類。
5結語
顯然,應進一步摸索各種技術可行、經濟性又較佳的滲濾液處理新穎工藝,且主要應體現以下特點:降低運行費用;滿足更嚴格的排放標準要求;適應滲濾液水質隨時間的變化;去除難于處理的污染物,如總溶解性殘渣;減少因滲濾液回灌或填埋場生物反應器運行方式而引起氨氮濃度的積累。
參考文獻
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篇6
【關鍵詞】技術,處理,垃圾,生物,氧化,有機,
隨著我國經濟的增長,城市化進程的加快,城市垃圾也隨之增多。近年來,我國興建了一批垃圾填埋場,改變了長期以來對垃圾的無控制處置的狀況。然而垃圾填埋后產生的垃圾滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水,如不妥善處理,對周圍的環境造成嚴重的污染。為此,垃圾滲濾液的處理問題又擺在了人們的面前。合理、有效地處理垃圾滲濾液非常重要。
2.垃圾滲濾液的處理方法
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,而且要考慮工藝對水質、水量變化的適應性。滲濾液的處理一般包括物理化學法和生物處理法。
2.1生物法
生物法分為好氧生物處理法、厭氧生物處理法、厭氧-好氧結合法、土地處理法等。BOD5/COD一般在0.4-0.75,采用生物處理可達到良好的去除效果。但隨著填埋時間的增長,垃圾層日趨穩定,易降解的小分子有機物濃度不斷降低,難降解的大分子有機物逐步占有優勢,其BOD5/COD值甚至可低于0.1,可生化性變差,這表明生物法處理垃圾滲濾液的效率隨填埋年齡的增加越來越低。
2.1.1好氧處理法
好氧處理包括活性污泥法、生物膜法、氧化溝、生物塘、生物轉盤和滴濾池等。生物膜法和活性污泥法在污水處理中應用廣泛,活性污泥法因其運行費用低,效率高而得到廣泛的應用。美國和德國的幾個活性污泥法污水處理廠的運行結果表明,通過提高污泥濃度來降低污泥有機負荷,可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。Kaenan報導用活性污泥法能去除滲濾液中99%的 BOD5。Pirbazari等人對眾多實際運行的垃圾滲濾液處理系統調查后發現,活性污泥法比其它好氧法處理效果更佳,但活行污泥法處理垃圾滲濾液的效果受溫度影響較大。
與活性污泥法相比,生物膜法具有對水量、水質沖擊負荷適應能力強等優點,而且生物膜上能生長世代較長的微生物,如硝化菌之類,能有較好的消化能力。C.Peddie等用直徑0.9m的生物轉盤處理COD小于1000mg/L、NH3-N小于50mg/L的滲濾液,其出水BOD5小于25mg/L、NH3-N小于0.1mg/L。與活性污泥相比,曝氣氧化塘體積大,有機負荷低,盡管降解速度慢,但由于其工藝簡單,在土地允許的條件下,是最省錢的垃圾滲濾液好氧處理方法。美國、加拿大、英國、澳大利亞和德國的小式規模的研究表明,采用曝氣氧化塘能獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。總的來說,好氧處理法可有效地降低BOD5、COD和氨氮,還可去除鐵、錳等金屬,是應用廣泛的處理方法。
2.1.2厭氧生物處理
厭氧生物處理的應用已有近百年的歷史。處理的方式主要有厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床反應器及分段厭氧硝化等。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,在處理高濃度有機廢水方面取得了良好效果。而且能耗少,操作簡單,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。
2.1.3厭氧-好氧結合法
厭氧法適用于處理污染物濃度較高的廢水,但出水水質達不到排放標準,因而常將厭氧與好氧系統組合起來。實踐證明,對高濃度的垃圾滲濾液,厭氧與好氧結合法是經濟高效的處理工藝。鄒蓮花等人報導了采用厭氧-吹脫-好氧-混凝沉淀流程處理深圳市玉龍坑生活垃圾填埋場滲濾液,當滲濾液COD為25000mg/L、BOD5為15000mg/L、NH3-N為1000mg/L時,出水各項指標都能達標。
2.1.4 土地處理法
土地處理主要通過土壤顆粒的過濾,離子交換吸附和沉淀等作用去除滲濾液中懸浮固體和溶解成分。利用土壤微生物(好氧性微生物和厭氧性微生物)作用使滲濾液中的有機物和氮發生轉化,通過蒸發作用減少滲濾液的水量。對其去除機理,唐家富等作了土壤凈化試驗研究。目前用于滲濾液處理的土地法主要是回灌法和人工濕地。回灌法是將不經過任何處理的滲濾液用泵直接回噴到填埋層表面,借助填埋場覆土層的生物降解、物理化學作用等達到凈化水質的目的,同時依靠土壤表面的蒸發和表層植被的蒸騰作用,削減滲濾液水量。回灌減輕了污染物的溶出負荷,加快了污染物的溶出過程,減輕了對環境潛在的污染。同時滲濾液回灌使滲濾液水質得到均化,減輕了滲濾液處理設施的沖擊負荷,有利于提高處理效果。因此滲濾液回灌是一種值得推廣的填埋場管理方法。盧成洪等對回灌法處理垃圾填埋場滲濾液的依據、工藝流程、技術參數均作了闡述。唐山市垃圾填埋場和貴陽高雁城市城市生活垃圾衛生填埋場也用回灌法來處理垃圾滲濾液。人工濕地是近幾年才出現的一種新的土地處理工藝。
2.2物理化學法
物化法主要有化學沉淀、膜法(包括微濾,超濾、反滲透等)、吸附法、化學氧化、光電催化氧化等方法。
2.2.1化學沉淀法
該法是從液態連續介質中分離出呈分散狀態的顆粒雜質的重要手段。混凝過程包括混合、凝聚、絮凝等幾種作用。其主要原理是通過向水中投加混凝劑和絮凝劑,使其中顆粒雜質脫穩并絮凝成較大的絮凝體,繼而通過沉降、上浮、過濾等過程進行分離。常用的混凝劑主要有鋁鹽、鐵鹽等。
化學沉淀對于去除重金屬離子是比較有效的,但該法對于去除滲濾液中的其它有機污染物的效果不好,處理后廢水的CODCr仍然遠遠高于有關的排放標準。因此,該法不能作為單一工藝來處理垃圾滲濾液,同時沉淀物的后處理仍將是一個問題。
2.2.2膜法
也稱膜分離技術,是利用特殊的薄膜對水中的成分進行選擇性分離,包括電滲析、擴散滲析、反滲透、超濾和液體膜滲析等分離技術。膜分離是利用某些膜的半滲透性進行溶質與水的分離,半透膜只允許水和某些溶質透過,而其它溶質及顆粒物均無法通過,與傳統的簡單過濾相比,超濾和反滲透有所不同。砂濾及超微濾可截留分子量10000-100000 g/mol以上的分子,反滲透則可截留摩爾質量在幾十g/mol以上的離子和分子。由于截留物質大大增加,超濾與反滲透一般是在簡單過濾預處理之后進行。
膜分離污染物的效果是顯而易見,經分離后的出水能夠達到國家相應的排放標準,該法能連續操作,機械化程度高,易于管理,水質的不穩定性對膜處理效果的影響較小。但該技術在國內至今不能被應用欲實際工程,究其原因為膜材料成本高,且膜在處理這種受污染較嚴重的水體時,膜極易被污染,較難清洗,難以再次利用。開發一種成本低廉的膜產品以及相應的膜清洗技術對該法的實際工程應用價值的提高具有深遠意義。
2.2.3吸附法
吸附處理中常用的吸附劑是活性炭。活性炭對水中苯類化學物、酚類化學物等許多有機物有較強的吸附作用,對分子直徑在10-8-10-5cm或分子量在400以下的低分子溶解性有機物的吸附性好,對極性強的低分子化學物及腐質酸類高分子有機物的吸附能力差,此外,活性炭對一些重金屬氧化物有較強的吸附能力。活性炭吸附具有裝置簡單,對水質、水量變化適應性強等特點。J.Fettig等人對活性炭吸附預處理垃圾滲濾液進行了研究。
2.2.4化學氧化法
化學氧化法是利用氧化還原反應改變水中的有毒、有害物質的化學性狀,使其達到無害化的一種處理方法。化學氧化可用于脫色、去除重金屬、酚、氰和有機化合物的降解及消毒、除澡等。氯氣、臭氧、雙氧水、高錳酸鉀等通常被用作氧化劑。化學氧化法應用于垃圾滲濾液的處理中主要效果在于除臭和脫硫,COD去除率通常在20-50%之間。但可以大大提高了滲濾液的可生化性。
2.2.5光、電催化氧化法
光、電催化氧化法是近年發展起來的一種污(廢)水處理新技術。
弓曉峰等人在利用紫外光氧化法深度處理垃圾滲濾液的研究中發現,當pH=3時對COD的去除率最高,也即在酸性條件下Fenton試劑光照處理滲濾液的效果最好。黃本生等人將ZnO/TiO2復合半導體催化劑用于垃圾滲濾液的深度處理,出水水質達到了國家排放標準。
光、電催化氧化反應同樣存在運行費用高這一缺點,欲采用該方法處理滲濾液,其首要問題是提高電流的利用率,所以選擇優良的電極材料以及設計電子—空穴產率高的光、電催化反應器已經成為該法處理滲濾液的兩大主要研究方向。
2.2.6蒸發法
垃圾滲濾液蒸發處理時,水從滲濾液中沸出,污染物殘留在濃縮液中。所有重金屬和無機物以及大部分有機物的揮發性均比水弱,因此會保留在濃縮液中,只有部分揮發性烴、揮發性有機酸和氨等污染物會進入蒸汽,最終存在與冷凝液中。蒸發處理工藝可把滲濾液濃縮到不足原液體積的2%-10%。與其他處理不同,蒸發對水質變化的影響不大,但pH是蒸發的重要影響因素,pH影響滲濾液中揮發性有機酸和氨的離解狀態,從而改變它們的揮發程度,另外,酸性條件對蒸發器金屬材料腐蝕性較強。
3研究方向
根據滲濾液處理存在的問題,目前我國垃圾滲濾液處理工藝的關鍵主要集中在以下兩個方面:高濃度氨氮處理技術和滲濾液深度處理技術。
3.1高濃度氨氮處理技術
高濃度氨氮處理技術,目前應用較多的主要有氨吹脫和生物脫氨技術。氨吹脫技術大多用空氣為吹脫介質,低效率的吹脫設備吹脫的方式。因此,新型高效吹脫裝置的開發,脫氨尾氣的妥善處理成為了今后研究的方向。
除了氨吹脫的方法脫氨以外,生物脫氮也是一種經濟、有效的脫氨方式。Mavinic D.S.等人的研究表明,在外加碳源的條件下,采用前置反硝化的MLE工藝處理高氨氮滲濾液時,試驗取得了較好的結果,并在研究中提出了厭氧氨氧化去除氨氮的概念。這些技術如果能在滲濾液中應用成功,將可以提高生物脫氮的能力。
3.2滲濾液深度處理技術
對于"老化"的滲濾液,由于生物處理基本無效,因此,必須采用以物化為主的深度處理技術處理。深度處理技術一般有深度氧化法,如臭氧氧化、臭氧+光催化氧化、臭氧催化氧化,以及膜處理技術等。
深度氧化技術的研究主要集中在高效反應器的研制,以提高單位能耗的處理效率,降低反應的能量輸入,找出適合中國國情的滲濾液深度處理技術,使滲濾液達到相應排放標準。
4 結束語
由于高級的處理技術意味著較高的投資和運行費用,如何找到一種廉價的處理方式,成為人們關注的問題。人工濕地處理技術由于具有建設和運行成本低、設備簡單、易于維護等優點,用該技術處理滲濾液在近幾年得到了一定應用。
人工濕地系統對于處理"老化"滲濾液具有較好的效果,因此也可作為滲濾液深度處理的方法,對于有地方建造濕地的填埋場應予以推廣。另外對于封場后的垃圾填埋場的滲濾液也可采用人工濕地的處理方式。這是由于封場后的填埋場一般需在其表面覆蓋粘土和營養土,并種上綠化植物,以防止雨水的侵入和填埋氣體的擴散。如果將綠化植物改為蘆葦等植物,并做好滲濾液的收集排放設施,這樣不但可以利用閑置的土地大幅度降低滲濾液的處理成本,還可以取得良好的處理效果。
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篇7
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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篇8
關鍵詞:垃圾填埋;滲濾液;UASB;綜合物化法
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,是垃圾填埋場的主要廢水污染源。滲濾液含污染物濃度高,以有機污染物為主,若不進行治理將會造成水域的污染影響。滲濾液的收集系統是垃圾填埋場主體工程之一,收集系統采取底層縱橫網盲溝導流和垂直立管的組合收集,能夠達到有效收集滲濾液的目的。收集后的滲濾液采用UASB―綜合物化法聯合處理,經處理后的滲濾液重金屬可滿足《生活垃圾填埋污染控制標準》(GBl6889―2008)表2中濃度限值,其它污染物指標可以滿足城鎮污水處理廠進水水質要求,可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
滲濾液與城市生活污水相類似,但污染物濃度遠比一般城市生活污水要高得多。另外滲濾液的污染物含量也隨填埋場運行狀況而存在較大差異。滲濾液的污染物來源,主要是由有機物在微生物作用下,將原垃圾中分子量大、結構較復雜的不溶于水的有機物,降解為分子量較低、結構較簡單的易溶于水的有機成份而產生的。垃圾滲濾液具有水質復雜,水質水量變化大且不呈周期性,COD、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。
垃圾滲濾液水質指標詳見表1。
表1 垃圾填埋場滲濾液水質濃度
項目名稱 COD(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) NH3-H(mg/L) pH
濃度值 10000-20000 6000-12000 300-500 500-2000 6-9
2.2垃圾滲濾液產生量計算
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=(W2―W2―W3―W4―W5)×A
式中:Q―滲濾液水量 A―填埋場匯水面積 W1―降雨量
W2―單位面積地下水滲入量 W3―單位面積垃圾及覆土的含水量
W4―單位面積地表徑流量
W5―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垃圾滲濾液產生量。根據垃圾填埋場滲濾液產生量可確定污水處理規模。
2.3處理工藝的選擇
2.3.1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。
圖1 工藝流程圖
經上述工藝處理后的垃圾填埋場滲濾液中重金屬可滿足《生活垃圾填埋污染控制標準》(GBl6889―2008)表2中濃度限值,其它污染物指標可以滿足城鎮污水處理廠進水水質要求,排入城市二級污水處理廠進行最終處理。
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,COD、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,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:
3、滲濾液集水池、調蓄池對于穩定水質,降低污染負荷具有明顯作用,應充分發揮調蓄池的調蓄作用,盡可能延長廢水在池中的停留時間,削減污水處理廠的污染負荷:
4、回灌法與物化和生物法相比,能更好適應滲濾液水質、水量的變化,是一種投資省、運行費用低且能加速城市垃圾填埋場穩定的方法,建議在采用生物處理工藝基礎上,配套進行垃圾滲濾液的回灌處理,利用垃圾本身對污染物進行吸附降解處理,將明顯降低污水負荷,提高后續處理工藝的效果。
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篇9
關鍵詞:生活垃圾衛生填埋場;垃圾滲濾液;污染治理
前言
目前我國的大中城市均建有衛生填埋場,垃圾滲濾液的污染治理是生活垃圾衛生填埋場建設管理的重點之一,分析各填埋場的污染治理措施,對垃圾滲濾液治理措施中應注意的問題進行探討。
1 滲濾液處理存在的主要問題
垃圾滲濾液的組分復雜,具有污染物種類繁多、濃度高、變化范圍大、色度大、毒性強等特點。目前,處理垃圾滲濾液存在的問題主要表現在兩個方面,一方面是滲濾液高濃度氨氮的問題,另一方面是滲濾液可生化性差的問題。
2 滲濾液處理工藝比較分析
從垃圾滲濾液的處理方法來看,主要有物理化學法、生物法及各種方法的組合工藝。
2.1 多級反滲透膜處理工藝
反滲透法處理滲濾液是一種離子/分子水平的物理分離技術,在高壓下使滲濾液中的水份通過半透膜析出,可以有效的除去其中的細菌、懸浮物、有機污染物、重金屬離子、氨氮等污染物質。可以確保出水水質符合有關排放標準。
該工藝的主要特點:
①對COD和氨氮的去除率可超過99%,出水水質穩定,可以達到國家生活垃圾填埋場污染控制標準(GB16889-1997)中一級排放要求;
②該工藝設備能夠適應滲濾液水質變化,隨填埋時間的延長,其出水仍能滿足要求;
③占地面積小,操作簡便, 維護管理方便.
但是,該技術由于存在以下幾點致命的弱點,而限制了其在我國垃圾滲濾液處理領域中的運用:
①由于借助物理分離技術,與生物處理技術相比,未從根本上徹底分解除去滲濾液中的各種污染物質,而造成濃縮液中污染物濃度更高;處理過程中產生大量濃縮液,可能造成二次污染。
②該工藝的一次性投資高,一般每天處理1m3滲濾液需投資6~8萬元,且由于膜組件有一定的使用壽命,后續更換膜的費用也很高;運行費用較高,一般在20元/噸以上;
2.2 生化-膜法組合工藝
由于垃圾滲濾液水質復雜,一般多采用組合工藝進行處理,生化-膜法組合工藝已有一些應用的實例。生化處理階段可以采用活性污泥法(氧化溝、SBR及推流式曝氣池)、穩定塘和生物膜法(生物轉盤、接觸氧化及曝氣生物濾池)。而應用膜分離技術處理垃圾滲濾液主要是應用了膜對物質的截留性能,垃圾滲濾液中的有機物和氮都可被分離膜有效截留,從而達到垃圾滲濾液的凈化目的。該工藝出水水質按不同階段控制可以分別達到生活垃圾滲濾液排放控制限值三級標準和一級標準。膜法主要有微濾、納濾、超濾和反滲透等。此組合工藝優勢很明顯,主要表現在以下幾個方面
①生物法運行費用相對較低、處理效率高,不會出現化學污泥等造成的二次污染;
②聯合使用了膜法可以使垃圾滲濾液的出水水質達標穩定;
③顯著的減少了排放的污染物,同時向環境排放出高質量的凈化水,大大消除了垃圾滲濾液對環境的負面影響。
但是該工藝在運用于處理垃圾滲濾液時,以下幾個方面還有待進一步改進。
①采用普通生化法時,好氧活性污泥法和生物轉盤法工程投資大,運行管理費用高;
②厭氧工藝地停留時間長,污染物去除率相對較低,對溫度變化敏感;
③穩定塘占地面積大,處理效果隨季節變化較大,接觸氧化法須設置二沉池,增加了土地占地面積和處理成本。
④聯合使用的膜法,由于其操作需要有一定的壓力,耗電高;膜表面容易形成附著層,使膜的通量顯著下降;膜法處理過程中會產生濃縮液,其處理費用很高。
2.3 高級氧化與生化組合處理工藝
目前應用和研究得比較多的高級氧化技術(AOP)包括臭氧氧化、Fenton氧化、O3/ H2O2、Fenton/UV、O3/UV、H2O2/UV以及TiO2光催化氧化等。該技術已經在廢水、飲用水、地下水、有毒污泥和污染土壤等處理方面得到越來越多的應用。
高級氧化與生化組合工藝處理垃圾滲濾液在國內僅處于實驗室研究階段,結果表明在適當脫氮預處理基礎上,高級氧化技術不但去除了一部分有機質,而且大大地改善了滲濾液中殘余有機質的可生化性,提高了后續生物處理的效果,采用此組合工藝能夠使滲濾液處理后水質達到一級排放標準。該組合工藝處理垃圾滲濾液的局限性主要表現在:
①由于采用高級氧化技術作為預處理,造成處理成本較高;
②由于垃圾滲濾液中水質構成非常復雜,其中許多無機離子將會大量消耗氧化劑,從而大大地增加了氧化劑的用量;
③殘余的氧化劑會影響后續生物處理系統中微生物的活性;有些氧化過程中會產生一部分有毒副產物,因此其安全性需要大量的研究和實際運行結果來證實。
2.4 固定化微生物曝濾池
近幾年來,國內研發推出了固定化微生物曝氣濾池處理工藝,該工藝其生物處理原理仍然為厭氧及好氧微生物處理有機物的原理和流程,主要特點是其采用了軟性多孔生物載體作填料的曝氣濾池,選用高效微生物培養并固定多孔載體中,大提高其污染負荷,載體中兼氧、好氧過程同時進行,使滲濾液經處理可達到二級排放標準,該工藝投資少、脫氮效率高,運行費用為12~15元/噸,是近年有發展前景的一種滲濾液處理工藝。
我國現有垃圾滲濾液處理工藝優缺點比較分析見表1。
參考文獻
篇10
關鍵詞:生物反應器填埋場;滲濾液;回灌
Effects of leachate recirculation on its nutrient substance
Zhang Chaoping 1,Zhou Shengyong 1,Jiang Jianguo 2,
(1. Shenzhen Xiaping Sanitary Landfill, Shenzhen 518019, P.R.China;2. Department of Environmental Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, P.R.China)
Abstract: This paper studied the impacts of recirculation volume on removing element N、P of the leachate. Four simulated bioreactor landfill columns were operated weekly with different recirculation ratios, respectively 5.3%, 2.7%, 0.67% leachate and 0.33% water, in this comparative research. The results indicate that: leachate recirculation brings good effects on removing its nutrient substance
Keywords: bioreactor landfill; leachate; recirculation
滲濾液回灌是一種簡單的增加填埋場內部濕度,加速填埋場穩定化進程的方法,同時還能降低滲濾液污染物濃度,加速填埋氣體產生[1,2]。采用滲濾液回灌技術的生物反應器填埋場已經由實驗室規模實驗走向中試規模實驗和全規模實驗并開始得到實際應用。截至1993年,在美國、德國、英國和瑞典,已經有接近20個生物反應器填埋場[3]。北美固體廢棄物組織1997年的調查表明,在美國境內,已經有超過130個填埋場實行了滲濾液回灌[4],積累了相當豐富的運行管理經驗。
滲濾液回灌過程中,棲息于覆蓋土壤、垃圾體中的微生物能吸收利用大量的有機污染物,而有機和無機膠體的吸附、絡合和螯合、離子交換、機械阻留對滲濾液也有一定的處理作用[5]。處理滲濾液也是生物反應器填埋場的主要優勢之一,回灌對滲濾液處理效果的考察是本試驗研究的重點內容之一。滲濾液中含有大量的營養物質,主要是N、P等元素,N和P在生物法中、特別是厭氧工藝中,去除效率較低,對于有機物濃度高且普遍采用厭氧方法處理的滲濾液而言,需要單獨添加脫氮除磷工藝以使其達標排放。下坪填埋場使用吹脫法去除氨氮,運行費用很高。在以往的文獻報道中,厭氧型生物反應器填埋場對N和P的去除效果很小,而局部改進了氧化還原環境的局部兼氧型填埋場則有更好的去除效果[6-10]。滲濾液回灌對N和P的去除效果,是本試驗考察的主要目的。
1、實驗裝置及實驗方法
1.1 實驗裝置
本實驗由四個平行的中試規模實驗柱和相應的集水池組成,實驗柱結構如圖1所示。
圖1 中試實驗柱結構示意圖
Fig.1 Schematic of simulated bioreactor column
實驗柱規模為2.5×3×5.5 m3,池壁在不同高度設有采樣口兩個,并設置有溫度探頭。各實驗柱中均填入凈高4m的垃圾,垃圾的下部和上部均有HDPE網和礫石作為導水和導氣層,實驗柱內壁以及頂部均用HDPE膜焊接密封。上層礫石中埋有滲濾液布水管和填埋氣體收集管,滲濾液布水管連接到滲濾液調節池,填埋氣體收集管接有閥門和累積型氣體流量計。下層礫石中埋有滲濾液出水管,用于收集實驗柱產生的滲濾液,出水管上設置有液位計,用于觀察垃圾體中水位高度。
1.2 實驗材料
實驗所用垃圾取自深圳市當日收集的新鮮垃圾,垃圾被壓縮車送來后,均勻地填入四個實驗柱中,并人工壓實,填埋垃圾組分見表1。四個實驗柱的垃圾密度均接近1t/m3,此密實度參考了深圳下坪固體廢棄物填埋場實際垃圾填埋密度。
本實驗所采用的回灌滲濾液為填埋場滲濾液調節池的原滲濾液,此滲濾液為弱堿性,具有調節酸堿度和接種的作用。
表1 實驗柱填埋垃圾組分
1.3 實驗方法
1號、2號和3號實驗柱分別回灌1.6 m3,0.8 m3,0.2 m3的滲濾液,其回灌量分別為垃圾填埋量的5.3%、2.7%和0.67%;4號實驗柱作為控制柱回灌0.1m3的清水,其回灌量為垃圾填埋量的0.33%。回灌每周進行一次。
實驗期間定期采樣分析進出流滲濾液,同時對實驗柱溫度和填埋氣體產生量進行監測。
2、實驗結果
2.1 N的變化規律
滲濾液回灌前后NH3-N和TN的變化規律分別如圖2和3所示。
圖2NH3-N變化規律
圖3TN變化規律
從圖3-6和3-7的試驗結果不難看出,在回灌35周之前,垃圾體對于回灌滲濾液中的N沒有去除效果,出流滲濾液N污染物濃度甚至高于回灌滲濾液濃度中N的濃度。回灌初始階段,回灌柱的出流NH3-N有兩個主要來源:一是回灌滲濾液含有的,二是垃圾中蛋白質等含氮物質降解產生的。同時,回灌柱中微生物的增長要消耗一定的含氮物質。在15周以前,回灌柱的NH3-N和TN濃度都與回灌滲濾液相近,說明此階段垃圾分解所產生的含N污染物與微生物生長所需要的量相近。而到15周時,回灌柱的NH3-N濃度開始明顯增長,并達到整個回灌過程的頂峰,變化幅度要明顯大于回灌滲濾液中NH3-N的變化規律,這說明此時微生物的水解作用占主導地位,大量的含N污染物被溶解釋放,速率超過了微生物增長所需。控制柱NH3-N變化規律也與此類似,但變化幅度要小于回灌柱。在回灌進行17周左右的時間內,3個回灌柱NH3-N峰值濃度分別為回灌滲濾液濃度的1.55、1.47和1.73倍。
17周之后,出流N污染物濃度開始下降,直至35周左右,出流NH3-N濃度開始低于回灌滲濾液NH3-N濃度。從40周開始,反應柱出流NH3-N與回灌滲濾液NH3-N濃度開始保持一種穩定相關的狀態,回灌后NH3-N的濃度降低的值基本保持穩定,說明微生物環境基本穩定,易經降解釋放N污染物的有機物消耗殆盡,生物活動所消耗的N保持穩定狀態。此階段回灌對滲濾液的NH3-N有一定的去除作用。40周后3個回灌柱的NH3-N平均去除效果為42.8%、45.1%和41.4%,去除率雖然遠低于有機物的去除效果,但對高NH3-N濃度的滲濾液而言,已經有不錯的效果。
2.2 TP的變化規律
滲濾液回灌前后TP的變化規律分別如圖4所示。
圖4TP變化規律
厭氧條件下,微生物對P的需求比對N的需求更低,故生物處理P的去除率十分有限。從圖3-8可以看出,30周前反應柱出流滲濾液P的變化規律與N的變化規律基本相同。在最初的回灌期,TP濃度不斷降低,而到了10周以后則開始上升,在15周時達到峰值并重新下降,說明此階段內微生物活性增加,更多的P從垃圾中水解溶出,而到了30周以后趨向穩定。與NH3-N不同的是,回灌柱出流TP的濃度與回灌滲濾液的濃度相差無幾,并沒有明顯的去除效果,這完全是厭氧微生物對磷的需求很低造成的。總體說來,回灌法對P幾乎沒有處理效果。
3、小結
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