垃圾填埋场渗滤液的产生及处理现状.pdfVIP

文章编号: 10069798(2003)04008004 垃圾填埋场渗滤液的产生及处理现状 X 李青松1, 金春姬 1 , 乔志香1, 向 勇1, 崔 良2 (1. 中国海洋大学环境科学与工程学院, 山东 青岛 266003; 2. 即墨市环保局, 山东 即墨 266200) 摘要: 城市垃圾渗滤液是一种含许多污染物的高浓度有机废水, 若不加处理直接排放, 会 造成严重的环境问题。介绍了城市垃圾填埋场渗滤液的产生、 性质及现有的处理方法, 分 析了各种处理方法的优缺点。认为回灌法作为一种有效的垃圾渗滤液的处理方法, 应有 较大的应用前景。 关键词: 填埋场; 垃圾渗滤液; 渗滤液处理; 回灌 中图分类号: X52 文献标识码: A 随着经济的发展和人口的增长, 垃圾的产生量越来越多, 成份也越来越复杂。20 世纪 80 年代以来我国 城市垃圾以每年 10% 的速度递增, 2000 年已接近 2 亿 t。另外, 污水处理厂处理的最终产物污泥及建筑垃 圾、 工业废渣等最终也需要作为垃圾进行处理。 目前垃圾的处理法主要有 3 种方式, 即卫生填埋、 堆肥和焚烧。焚烧处理对垃圾的热值有一定的要求, 且焚烧所需的设备复杂、 投资高, 焚烧后仍有 20% 的焚烧残渣需要进行填埋。我国仅有上海等少数地方建 立了这样的垃圾处理厂, 产生的热能用以发电。堆肥法需要预先对垃圾进行分选, 产品的销路也存在着一些 问题, 不适应于大规模的垃圾处理。 垃圾的卫生填埋处理在我国得到了广泛的应用。与其它方法相比, 垃圾的卫生填埋处理具有技术成熟、 运行费用低、 管理方便等优点。垃圾的卫生填埋处理尤其适应我国这样一个地域广阔、 资金不足的发展中国 家。卫生填埋场产生的垃圾渗滤液是造成环境污染的主要原因之一, 它很容易污染地下水。渗滤液在填埋 过程中及封场后均能产生, 是卫生填埋场建设和运行中必须解决的问题。 1 垃圾渗滤液的产生及水量影响因素 1. 1 垃圾渗滤液的产生 渗滤液的产生主要有 2 种来源: 一是外部因素, 如降水、 地表径流及地下水的入渗、 覆盖材料中含有的水 分; 二是内部因素, 即垃圾本身所含有的水分在填埋过程中由于受挤压而产生的水分, 垃圾中的有机组份在 填埋场内经厌氧分解生成的水分。2 种因素产生的水最终成为渗滤液的来源。 1. 2 垃圾渗滤液产生量的影响因素 影响垃圾渗滤液产生量的因素很多。主要有水分供给状况、 场地地表条件、 垃圾性质、 填埋场构造及操 作条件等。 水分供给状况是指降水、 地表径流、 地下水入渗等。降水包括降雪、 降雨。降水是渗滤液产生的主要来 源, 也是主要影响因素, 它直接影响着渗滤液水量的多少。我国的南方和北方相比尤为明显。南方由于降 水, 其渗滤液的产生量要比北方地区填埋场的渗滤液产生量大。如包头的青山垃圾填埋场由于雨量稀少, 基 本上不产生渗滤液。 场地表面条件是指填埋场表面的蒸发作用、 地表径流等。 X收稿日期:2002 1120 作者简介:李青松(1979 ), 男, 山东东明人, 硕士研究生, 研究方向为水污染控制工程。 第 18 卷第 4 期 20 0 3年 12 月 青 岛 大 学 学 报 JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY Vol. 18 No. 4 Dec. 2 0 0 3 1. 3 渗滤液的水质特性 填埋层渗滤液的性质与填埋废物的种类、 性质及填埋方式有关, 主要取决于填埋场的使用年限和取样时 填埋场所处的阶段。表 1 1给出了我国一些城市的渗滤液水质情况。由表 1 可见, 渗滤液的污染物浓度较 高, 要比污水高几十甚至上千个单位。成份复杂, 含有毒、 有害物质及重金属。COD 从几千变化到几十万, BOD5从数百变化到数万。水质、 水量随垃圾的成分、 季节、 填埋时间、 操作条件变化而异。与污水相比, 渗 滤液的一个重要特征是水质、 水量变化较大, 营养比例失调、 氨氮含量过高、 重金属含量高。这就给渗滤液处 理带来了困难。 表 1 我国城市垃圾渗滤液水质mg#l- 1 项 目上 海杭 州广 州深 圳台湾某市 CODCr1 500 8 0001 000 5 0001 400 5 00050 000 80 0004 000 37 000 BOD5 200 4 000 400 2 500 400 2 00020 000 35 000 600 28 000 总 N100 70080 800150 900 400 2 600200 2 000 SS30 50060 650200 6002 000 7 000500 2 000 氨氮60 45050 500160 500 500 2 400100 1 000 pH 值5 6. 5 6 6. 656. 6 7. 86. 2 6. 65. 6 7. 5 2 渗滤液的处理现状 我国有 2种途径处理垃圾渗滤液: 第 1 种是异地处置, 接入城市污水管网至污水处理厂进行处理; 第 2 种是就地处置, 在填埋场设置独立的渗滤液处置措施。如果渗滤液的产生量小于城市污水总量的 0. 5% , 同 时渗滤液带来的负荷增加在 10% 以下, 那么与城市污水混合处理是可行的 2。据 Henry3报道, 将 COD 为 24 000 mg/ L 的渗滤液以 2% ( 体积比) 混入时对处理效果影响不大, 如比例升高到 4% 5% 时, 则有所影 响。我国大多数卫生填埋场离城区较远, 所以一般对渗滤液进行单独处理。处理的方法主要有: 物理化学方 法、 生物处理方法和土地处理方法。 2. 1 物理化学方法 物理化学方法主要有活性炭吸附、 蒸干法、 化学沉淀、 密度分离、 化学氧化、 化学还原、 离子交换、 膜渗析、 气提及湿式氧化等多种方法。和生物处理方法相比, 物理化学方法不受水质、 水量变化的影响, 出水水质稳 定, 能较好地适应渗滤液水量、 水质的变化。对 BOD5/ COD 介于 0. 07 0. 20 之间及含有毒、 有害的难以生 化处理的渗滤液, 物理化学方法处理效果较好。张晖等4在用 Fenton 法处理垃圾渗滤液时发现, 在双氧水 的总投加量为 0. 1 mol/ L 时, COD 的除去率可达 67. 5% 。 物理化学方法处理的效果稳定, 对渗滤液的色度、 氨氮、 重金属离子的除去效果较好, 但它的费用较高、 操作复杂、 能耗多。如用化学沉淀法处理渗滤液时, 每吨的费用在 3. 89 7. 10 元之间 5。 2. 2 生物处理方法 生物处理方法主要有好氧、 厌氧及好氧) 厌氧的结合。 1) 好氧处理 好氧处理包括生物塘法、 生物膜法、 活性污泥法、 生物转盘法和滴滤池法等。生物塘是一 种利用天然或人工开挖的池塘进行废水处理的构筑物, 它包括好氧塘和厌氧塘。厌氧塘允许接纳较高的有 机负荷, 但总体上生物塘有机负荷不高, 不大用来直接处理高浓度的垃圾渗滤液, 一般作为其它处理流程的 最后一道工序。生物膜法对可生化性好的渗滤液有良好的除去效果, 但不能适应渗滤液的冲击负荷, 且运行 过程中需要投加营养物质, 产生的污泥需要后续处理。 2) 厌氧处理 厌氧处理的方式有厌氧生物滤池、 厌氧接触法、 上流式厌氧污泥床、 分段厌氧消化法、 厌 氧塘等。厌氧生物处理适合于处理高浓度的有机废水。其能耗较少、 操作简单、 占地面积少且污泥量少。反 应过程中还可以产生能量, 但是处理效果较差。 3) 好氧) 厌氧的结合 实际应用中, 很少单独采用厌氧工艺或好氧工艺, 常常将厌氧工艺和好氧工艺 81 第 4 期李青松, 等: 垃圾填埋场渗滤液的产生及处理现状 多次组合后来处理垃圾渗滤液, 以利用厌氧工艺和好氧工艺各自的优点。它包括厌氧 ) 氧化沟) 兼性塘工 艺、 厌氧) 好氧生物氧化工艺、 厌氧) 气浮) 好氧工艺、 UASB) 氧化沟 ) 稳定塘工艺等。好氧和厌氧组合 后的工艺对于处理高浓度的垃圾渗滤液是有效的。如王小虎 6等在对渗滤液进行氨吹脱后用 SBR 法进行 处理, 经处理后的渗滤液其 COD值大大降低, 除去率可达 90%以上。但是好氧 ) 厌氧多级组合的建厂投资 费和运行费用较高, 处理时间较长、 处理效果不太稳定。 3 土地处理 土地处理是利用土壤自净能力进行处理的方法。由于土壤中含有大量的腐殖酸、 富里酸、 胡敏酸、 微生 物及植物根系等, 加上土壤颗粒所具有的巨大的表面积和土壤上植物的吸收 ) 蒸发作用。渗滤液流经土壤 时, 经过土壤的吸附、 离子交换、 沉淀、 螯合等作用, 渗滤液中的悬浮固体被除去; 土壤中的微生物对溶解性的 有机物进行吸收利用, 并将有机氨氮转化为氨氮; 植物利用渗滤液中的 C、 N、 P 等各种营养物质生长并通过 蒸发作用减少渗滤液的量。 渗滤液的土地处理包括慢速渗透系统( SR)、 快速渗透系统( RI)、 表面漫流(OF) 、 湿地系统( WL) 、 地下 渗滤土地处理系统(UG)及人工快滤处理系统( ARI)等7。目前应用于渗滤液处理的主要有人工湿地和回 灌法 2 种。 3. 1 人工湿地 人工湿地是利用人为手段建立起来的, 是具有湿地性质的污水处理系统。它是浮水或潜水植物及处于 水饱和状态的基质层和微生物组成的复合体。湿地污水处理系统的微生物通过生化作用将水中可溶性的有 机物、 固体和胶体不溶性有机质(即 COD、 BOD5、 N、 P、 重金属等污染物) 转变成植物所需要的营养物质, 并使 微生物生长繁殖, 从而降解污染物。 用人工湿地来处理垃圾渗滤液具有费用低、 管理方便等优点。但它随着季节变化较大, 处理有机物的浓 度较低。它适应植物生长期长、 生长旺盛的南方地区, 不适应北方寒冷地区。 3. 2 回灌 回灌处理方法是 20 世纪 70 年代由美国的 Pohland 最先提出的8, 我国同济大学在 20 世纪 90 年代也 开始对垃圾渗滤液回灌进行了研究。 回灌就是将未经处理的渗滤液直接喷洒到填埋场表面, 利用垃圾层、 覆盖土层的净化作用和终场后表面 植物的吸收、 蒸发作用来处理垃圾渗滤液。其实质是把填埋场作为一个生物反应器, 利用填埋场自身形成的 稳定系统, 使渗滤液在流经覆盖层和垃圾层时发生一系列的生物、 化学、 物理作用而被截流、 降解, 同时由于 植物的蒸发作用而使渗滤液量变小。徐迪民等人研究证明渗滤液经回灌处理后 COD、 BOD5的除去率可达 95% 以上, 并且土壤对渗滤液中 COD及重金属有一定的吸附、 转化能力。 Robinson 和 Maris 等人指出, 原需 15 20 a 才能达到稳定的填埋场经回灌处理后 2 3 a 就可以达到稳 定9。Chian 等人报道, 通过回流循环, 渗滤液的 BOD5和 COD 可分别降到 30 350 mg/ L 和 70 500 mg/ L 10。 回灌处理渗滤液具有设施简化、 基建投资省、 运行费用低、 耐冲击负荷等优点。但是它也存在着易造成 土壤堵塞、 对氨氮的除去效果不好等问题。一般来说回灌处理后的渗滤液仍有较高的浓度, 它很少单独作为 渗滤液的处理工艺, 经回灌处理的渗滤液还需要做进一步处理。 4 存在问题及发展方向 我国对于渗滤液的处理流程通常是对污水处理流程稍加改进而应用于渗滤液处理的。但由于渗滤液的 水量、 水质变化较大, 已建成的处理厂普遍存在处理效果不好的问题。物理化学方法由于其消耗费用太大、 操作复杂不适应我国国情。对于地方偏僻、 土地较多有废旧河道等地形适合的地方可考虑采用土地处理方 法。回灌法作为一种新兴的渗滤液的处理方法, 人们对它的管理、 运行了解得不多, 实际应用较少。由于其 82 青 岛 大 学 学 报第 18 卷 投资少、 运行费用低、 处理效果好等优点。有必要作进一步的研究, 确立工艺参数。 我国大部分垃圾填埋场由于底部只采用了粘土等简单的防渗材料、 渗滤液收排系统、 气体收排系统也不 完善, 最终仍会造成地下水污染等环境问题, 因此并不是真正意义上的卫生填埋场。底部防渗措施差的填埋 场不适合用回灌方式处理渗滤液, 欲进行回灌处理的填埋场必须具有良好的气体、 渗滤液收排系统和双层 HPDE 防渗层。由于投资较大, 在我国仅有一些新建的现代化的垃圾填埋场采用了回灌处理的方式, 如广州 的兴丰生活垃圾卫生填埋场。但是作为一种各种渗滤液都能采用的处理方式, 从长期运行看要比其它处理 方式节省资金, 我们应给予足够的重视。 参考文献: 1 张祥丹, 王家民. 城市垃圾渗滤液处理工艺介绍 J . 给水排水, 2000, 26(10) :914. 2 吴志超, 邵立明, 顾国维. 生活垃圾填埋场渗滤液的新型处理技术J. 环境卫生工程, 2000, 8( 2) :6265. 3 赵由才, 朱青山. 城市生活垃圾卫生填埋场技术与管理手册 M. 北京: 化学工业出版社, 1999. 4 张晖, Huang C P. Fenton 法处理垃圾渗滤液J. 中国给水排水, 2001, 17(3):13. 5 武汉市环境卫生科学研究设计院. 化学絮凝法处理垃圾渗滤液研究 J . 中国城市环境卫生, 2000, 8( 5) :1924. 6 王小虎, 胡春莲, 杨铁庚, 等. SBR 法处理垃圾渗滤液试验研究J. 环境卫生工程, 2000, 8(4): 4750. 7 刘书俊. 垃圾渗滤液处理的现状及对策J. 长江建设, 2001, 7(3): 3637. 8 McCreanor P T, Reinhart D R. Mathematical modeling of leachate routing in a leachate recirculating landfill J . Water Res, 2000, 34( 4) :12851295. 9 Robinson H D, Maris P J. The treatment of leachates from domestic wastes in landfills - I: Aerobic biological treatment of a medium 2strength leachate J . Water Res, 1983, 17(11) :15371548. 10 Chian E S K. Stability of organic matter in landfill leachates J . Water Res, 1997, 11(2): 225232. GENERATION AND ACTUALITY TREATMENT TECHNOLOGY OF LANDFILL LEACHATE LI Qing2song1, JIN Chun2ji1, QIAO Zhi2xiang1, XIANG Yong1, CUI Liang2 (1. Environmental Fechnology and Engineering of Institute, Ocean University of China, Qingdao 266003, China; 2. Enviromental Protection Administration of Jimo, Jimo 266200, China) Abstrac