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垃圾渗滤液水质特性和处理技术研究

时间:2018-7-21 12:22:00   来源:点绿中国   添加人:admin

  在城市垃圾卫生填埋过程所产生的垃圾渗滤液, 已被公认为是高风险高污染的废水, 对地下水和地表水具有极大的潜在危害性, 已成为目前环境领域研究的热点。由于垃圾渗滤液具有水质水量差异大、难降解污染物含量高、难降解等特点,使得其有效处理十分困难。

  生活垃圾渗滤液处理工艺

  目前渗滤液处理工艺之所以难以达到预期效果的重要因素之一就是渗滤液水质的复杂性及易变性, 因此, 全面了解渗滤液的水质特性, 才能为渗滤液的有效处理提供可靠的理论依据。本文分析了垃圾渗滤液水质特性和处理技术。

  渗滤液的成份变化很大,主要取决于填埋场的年龄、垃圾堆体的高度、填埋操作方式、覆盖材料、防渗衬垫构造、微生物环境以及填埋的垃圾的组成。其中,填埋龄对渗滤液水质的影响十分显著。

  一、垃圾渗滤液水质特性

  1.填埋厂垃圾渗滤液水质特性。

  若按填埋场场龄划分,一般填埋时间在1a 以下的为年轻渗滤液,1~5a的为中龄渗滤液,5a 以上的为老龄渗滤液。垃圾渗滤液的水质一般具有以下特点:

  (1)组成复杂,含有多种有机污染物、金属和植物营养素;

  (2)有机污染物浓度高,COD 和BOD 最高可达几万mg/L;

  (3)金属种类多,含10 多种金属离子;

  (4)氨氮高,变化范围大;

  (5)组成和浓度会发生季节性变化。

  目前垃圾渗滤液的处理手段主要以生物法为主,其中年轻渗滤液中易生物降解的有机物含量较高,B/C 比较高,氨氮较低,适宜采用生物法处理。垃圾渗滤液色度很高,呈淡茶色或黄褐色。在生化处理时会产生大量生物泡沫,对处理系统正常运行产生一定影响。由于渗滤液中含有一些有机物很难被生物降解,因此,经生化处理后,COD 浓度通常仍在500~2000mg/L 范围内,也就是说,采用生物方法很难将COD 浓度降到国家最新排放标准规定的100mg/L以内。

  2.发电厂圾渗滤液水质特性。

  垃圾渗滤液中含有大量的有机物、氨氮、寄生虫、有毒有害物及重金属等,其成分非常复杂且水质水量变化大。垃圾渗滤液污染控制的一个重要内容就是对渗滤液水质特征进行分析、研究,这也是合理选择垃圾渗滤液处理工艺流程的前提。

  渗滤液中含有多种重金属离子,如Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Fe、Hg、Mn、As 等。有研究表明,铁和锌含量较高,铁的浓度可达200 mg /L 左右,锌的浓度可达130 mg /L 左右。我国对渗滤液中重金属离子的专项研究很少,少量的文献数据差别也很大,这与垃圾的收集填埋不规范,垃圾中含有不同的工业废物等因素有关。在生化处理时会产生大量生物泡沫,对处理系统正常运行产生一定影响。

  二、处理技术

  通常采用物化法、生物法以及不同种类方法的综合处理垃圾渗滤液。生物法由于其处理成本低,目前已成为垃圾渗滤液处理的主体工艺。

  1.物化法。

  物化法处理垃圾渗滤液包括混凝沉淀、氨吹脱、吸附、膜分离和化学氧化法等。混凝沉淀主要是用Fe3 + 或Al3 + 作混凝剂去除有机物; 氨吹脱主要是去除垃圾渗滤液中的氨氮,但氨吹脱仅实现了污染物的转移即氨氮只是从水中转移到大气中,而不是从根本上去除污染物。

  用混凝与吸附联合的方法对北京安定垃圾填埋场渗滤液进行预处理的研究结果表明,该方法对废水COD 的去除率稳定在70%左右,且受水质变化的影响不大。膜分离法通常是运用反渗透(RO) 技术,但其处理成本通常较高。化学氧化法有湿式氧化或催化氧化、Fenton、电化学法等多种方法。

  与生物法相比,物化法具有不受进水水质水量影响,处理工艺能承受较大的冲击负荷,出水水质相对稳定等优点。特别是对BOD5 /COD 比值较低( 0.07~0.20) 的较难生物降解的成分有较好的处理效果( 对COD 去除率可达50%~87%),但物化法一个普遍的缺点就是运行费用十分昂贵。因此,物化法处理垃圾渗滤液如果要广泛推广,就必须突破处理成本高的瓶颈,积极探究经济高效的处理工艺。

  2.生物法。

  由于生物法经济高效,因此生物法仍是处理垃圾渗滤液的主体工艺。生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及厌氧-好氧组合工艺。好氧处理主要有活性污泥法、生物膜法、曝气氧化池、好氧稳定塘和生物转盘等等。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等。

  厌氧法相比于好氧法具有能耗小,污泥产生量少,对营养物要求低,产生可利用的能源-沼气等优点。但厌氧法启动时间较长( 通常需2~4个月) ,对BOD5的去除率在60%~90%,净化出水的水质不能达到很高的水平。其出水水质比好氧法略差。好氧法出水水质好,启动时间短( 通常需2~4周)。

  但好氧法需消耗大量的能源,在污水处理厂,很大的一块处理成本就是用于曝气池的电耗上。因此,按目前的技术水平,一般认为BOD5<1000mg /L,采用好氧法在费用上是适宜的,而BOD5≥1000mg/L 时,采用厌氧法适宜。

  鉴于垃圾渗滤液的BOD5通常都大于1000mg /L,因此,处理垃圾渗滤液首先要采用厌氧法。单独使用厌氧法或好氧法对于处理垃圾渗滤液而言都是不合时宜的。所以,垃圾渗滤液的处理更多的采用厌氧-好氧组合工艺。厌氧氨氧化工艺不但节省了曝气量,还不需要外加有机碳源,对C /N 低的晚期垃圾渗滤液处理有着不可替代的优越性。因此,若能实现短程硝化和厌氧氨化联合技术处理垃圾渗滤液,将会大大降低处理垃圾渗滤液的成本,大大提高垃圾渗滤液的处理效果。

  垃圾渗滤液做为地表水与地下水的潜在污染源, 其有效处理受到日益关注。垃圾渗滤液水质虽然在时间、空间上差异性较大, 但垃圾填埋时间对渗滤液水质影响显著, 其主要污染物有机物与氨氮的变化呈现一定规律, 即与垃圾填埋场的状态密切相关, 多数填埋场渗滤液符合厌氧产酸阶段与产甲烷阶段的出水特征。

  在渗滤液处理中应针对不同时期渗滤液水质来选取合理的处理工艺。渗滤液的有效处理需要多种处理技术的联用, 针对长期填埋形成老龄渗滤液中的腐殖质, 直接进行合理利用效益显著, 但需合理评价此时渗滤液水质, 主要包括渗滤液的常规理化指标以及毒性与危险物质对环境的影响。在垃圾填埋场封场后, 如何合理评价填埋场进入稳定阶段且渗滤液具备无害化特征仍对垃圾最终处置具有指导意义。