垃圾处理渗滤液

垃圾渗滤液的性质 垃圾渗滤液的产生受众多因素影响 根据几个主要的产生 来源 降水 地下水侵入 垃圾组成结构 填埋场顶部的 地表径流和水分蒸发等 分析 渗滤液不仅水量变化大 而且不呈周期性变化 由此引起了水质的较大变化 污染 物种类繁多 渗滤液中可检出几十种有机污染物 包括单 环芳烃类 多环芳烃类 杂环类 烷烃及烯烃类 醇及酚 类 酮类 羧酸及酯类 胺等 污染物浓度高 浓度变化 范围大 不仅如此 垃圾渗滤液水质也会由垃圾填埋场场 龄的不同 各有特点 生物难降解有机物的比重呈直线上 升趋势 Chian 和 Scott 等人对渗滤液水质与垃圾填埋场场 龄规律进行了研究并得出结论 场龄小于 5a 的垃圾渗滤液 水质特点是 pH 值较低 CODcr 和 BOD5 浓度较高 且 BOD5 CODcr 的比值较高 且 BOD5 CODcr 的比值较高 同时 各类重金属离子的浓度也较高 场龄大于 5 a 以上的渗滤液 的主要水质特点是 pH 值接近中性 CODcr 和 BOD5 浓度相 对较低 且 BOD5 CODcr 的比值较低 而 NH3 N 浓度较高 重 金属离子浓度则开始下降 2 垃圾渗滤液处理工艺 垃圾渗滤液的处理方法主要包括物理化学法 生物法两大 类 2 1 物理化学法 主要有化学沉淀 膜分离技术 化学氧化 光电催化氧化 等多种方法 2 1 1 化学沉淀法 以水玻璃 硫酸 硫酸铝和废铁屑为原料研制出的聚硅酸 硫酸铝铁类混凝剂 PSAFCA 处理垃圾渗滤液 结果表明 沉淀处理后垃圾渗滤液 CODcr 去除率达 58 如果结合臭 氧氧化渗滤液 CODcr 去除率可达 70 6 BOD5 去除率达 75 4 色度去除率为 94 A A Tatsi 等使用铁系 铝 系混凝剂对不同场龄的垃圾渗滤液进行了研究 研究表明 在 pH 为 10 的条件下 投加 2 g L 的铁系混凝剂 垃圾渗 滤液 CODcr 去除率可达 80 化学沉淀对于重金属离子的去除是比较有效的 但该法对 于去除渗滤液中的其它有机污染物是不完全的 处理后废 水的 CODcr 值仍然远远高于国家有关的排放标准 为此 该 法不能作为单一工艺来处理垃圾渗滤液 同时沉淀物的后 处理仍将带来新的问题 2 1 2 膜分离技术 国外正逐渐采用新型的膜分离技术处理和净化垃圾渗滤液 其中反渗透 RO 分离技术的应用最为广泛 并取得了很好 的效果 1977 年 Chian 和 Krug 相继肯定了反渗透技术处 理渗滤液是最有效方法之一 Hurd 等选用 3 种低压聚酰胺 RO 膜处理 TrailRoad 垃圾填埋场渗滤液的试验结果表明 透过液的流量取决于操作压力大小及 TOC 的浓度 当操作压 力小于 1 03 106 Pa 时 透过液的流量为 26 L m2 h 54 L m2 h TOC 和 Cl 的去除率 96 NH3 N 的去除率 88 膜分离污染物的效果是显而易见的 经分离后的出水能够 达到国家相应的排放标准 该法能连续化操作 机械化程 度高 易于管理 水质的不稳定性对膜处理效果的影响较 小 但该技术在国内迟迟不能被用于实际工程 究其原因 为膜材料成本高 且膜在处理这种受污染较严重的水体时 膜极易被污染 较难清洗 难以再次利用 开发一种成本低 廉的膜产品以及相应的膜清洗技术对该法的实际工程应用 价值的提高具有深远意义 2 1 3 化学氧化法 化学氧化法是利用强氧化剂将废水中的有机物氧化成小分 子的碳氢化合物或完全矿化成 CO2 和 H2O H2O2 和 O3 是 最常用的两种氧化剂 以活性炭作催化剂 H2O2 作氧化剂处理垃圾渗滤液 结果 表明 在 H2O2 CODcr 1 5 活性炭 H2O2 0 6 pH 值为 2 的条件下反应可以在 180 min 内结束 其中 CODcr 及色度的去除率分别为 82 8 和 85 5 国外也有人以 Fenton s 试剂对处于成熟期的垃圾填埋场的渗滤液的预 处理效果进行了研究 研究表明 CODcr 初始浓度为 10540 mg L 经 Fenton s 试剂预处理后 CODcr 的去除率达 到 60 B C 也由原来的 0 2 变为 0 5 大大提高了 渗滤液的可生化性 O3 的氧化能力比氯强 能迅速而广泛地氧化分解水中大部 分有机物 但是 O3 极易分解 且它只能将大分子有机物质 氧化成小分子有机物质 而不能将大分子有机物质氧化成 CO2 和 H2O 垃圾渗滤液中 Cl 浓度较高 如用 H2O2 和 O3 化学氧化处理 极有可能在氧化有机物的同时 产生具有 较大毒性的氯代有机物 非但不能彻底去除渗滤液中有机 物污染 更大程度上加重了对水体的污染 2 1 4 光 电催化氧化法 光催化氧化反应是利用光催化半导体 TiO2 在紫外光照下 使得 TiO2 产生电子空穴 在吸附 H2O 后 形成吸附态的 OH OH 基团是一种具有强氧化活性的自由基 它与有机物 结合后 能够很快发生氧化 还原反应 达到降解有机物的 目的 电催化氧化反应的基本原理也与光催化氧化反应类 似 不同之处就是能量的来源是电能 并且能量的大小可以 通过电流密度的调节实现 采用光催化氧化法对垃圾渗滤液的深度处理做了实验研究 研究表明 投加一定量的 TiO2 后 反应时间控制在 1 5 2 h 具有较好的处理效果 一般 CODcr 去除率可达 40 50 脱色率可达 70 80 国外采用 TiO2 作光催 化半导体处理垃圾渗滤液也有类似的报道 有人分别使用 H2O2 O3 和紫外 可见光 3 种光增强氧化法对渗滤液的作 用 经处理后 渗滤液 CODcr 的去除率为 40 50 脱色 率 70 80 李小明等采用电解氧化法对垃圾渗滤液进行深度处理的研 究结果表明 电解氧化过程中 NH3 N 优先于 CODcr 被氧 化去除 CODcr 去除率为 90 6 NH3 N 的去除率为 100 同样 CossuR 以 Ti PbO2 和 Ti SnO2 作为阳极 材料 CODcr 值从 1 200 mg L 降到 150 mg L 去除率 达到 87 5 NH3 N 基本能够完全地被去除 光 电催化氧化反应同样也存在着运行费用高这一主要缺 点 有机物降解的快慢与 OH 基团产生的数量 快慢有直接 的关系 有资料表明 OH 基团与有机物的反应为一级反应 其 反应速度与 OH 基团以及有机污染物的浓度都直接相关 在 工程处理中 为达到一定的光 电催化氧化效果 提高 OH 基团的浓度 势必加大电能的消耗 根据 Cossu R 的电解实 验 电流的有效利用率仅为 30 欲采用该方法处理渗滤液 其 首要问题是提高电流的利用效率 所以选择优良的电极材 料以及设计 OH 基团时空产率高的光 电催化反应器已经成 为该法处理渗滤液的两大主要研究方向 2 2 生物法 生物法处理垃圾渗滤液是最常用的方法 国内几大主要垃 圾填埋场污水处理技术多采用生物技术 包括好氧生物处理 厌氧生物处理和厌氧好氧相结合的处理方式 2 2 1 好氧生物处理 好氧生物处理包括活性污泥法 曝气氧化塘 生物膜法 生物转盘和生物滴滤池 其中活性污泥法是城市垃圾渗滤 液好氧生物处理最为常用的方法 国内外活性污泥法污水处理厂的运行结果表明 通过提高污 泥浓度来降低污泥有机负荷 活性污泥法可以获得令人满意 的垃圾渗滤液处理效果 徐迪民等采用低氧 好氧两段活 性污泥法处理渗滤液 研究结果表明进水浓度 CODcr 为 6 446 mg L BOD5 为 3 502 mg L 经处理后 CODcr BOD5 的去除率分别达到 96 5 和 99 6 好氧生物 活性污泥法 处理垃圾渗滤液具有良好效果的报 道已有多篇 但能够长期运行的工程实例却少之又少 某 垃圾填埋场采用的渗滤液处理系统就是典型的活性污泥法 在垃圾填埋场运行之初 其处理的确取得了良好的效果 但 垃圾填埋场在运行几年后 处理后的渗滤液越来越不能达 到预期的效果 水质变化是该系统不能正常运行最直接的 因素 2 2 2 厌氧生物处理 目前 国内外使用厌氧生物处理最多的形式是上流式厌氧 污泥床 UASB 上流式厌氧过滤器启动期短 耐冲击性好等 特点 徐竺等采用上流式厌氧过滤器对垃圾渗滤液进行处 理 结果表明 上流式厌氧过滤器处理垃圾渗滤液的效果良 好 在中温 35 40 消化时高浓度 3 000 8 000 mg L 进水 CODcr 的去除率达 95 左右 常温消化的 CODcr 去除率也可达 90 左右 反应器的容积负荷可达 5 kgCODcr m3 d 以上 Kennedy K J 运用连续上 流式厌氧污泥床处理技术 CODcr 的去除率能够达到 77 91 有人也尝试使用厌氧折流板反应器 ABR 处理城 市污水与垃圾渗滤液混合废水过程中的水解酸化作用及污 泥特性进行了研究 经研究 ABR 可有效地改善混合废水的 可生化性 进水 BOD5 CODcr 为 0 2 0 3 时 出水 BOD5 CODcr 可提高至 0 4 0 6 厌氧生物处理技术适于处理溶解性有机物 在处理高浓度 BOD5 2 000 mg L 有机废水方面取得了良好效果 在 提高渗滤液可生化性方面 表现明显的优势 但该法处理渗 滤液后 CODcr 浓度依然比较高 故目前而言 该法一般不 作为单独使用的处理方式 2 2 3 厌氧 好氧生物氧化工艺 国内许多垃圾填埋场废水处理采用厌氧 好氧相结合的生 物氧化处理工艺 对高浓度的垃圾渗滤液采用该法经济合 理 处理效率高 厌氧工艺能够弥补好氧处理较难处理生化 性较差这一特点 而好氧工艺同时也能满足厌氧工艺需后 续处理的工艺要求 李坑垃圾填埋场污水处理厂采用厌氧 氧化沟 兼性塘工 艺 进水 BOD5 为 2 500 mg L CODcr 为 4 000 mg L NH3 N 为 1 000 mg L 经该法处理后出水 BOD5 为 30 mg L CODcr 为 80 mg L NH3 N 为 10 mg L 大田 山垃圾卫生填埋场渗滤液处理采用的是厌氧 气浮 好氧 工艺 进水水质 BOD5 为 5000 mg L CODcr 为 8 000 mg L 经该法处理后出水 BOD5 为 60 mg L CODcr 为 100 mg L NH3 N 为 10 mg L 王宝贞等采用 A B A O 淹 没式生物膜复合系统处理苏州七子山城市垃圾填埋场渗滤 液 进水 CODcr 为 1 693 9 mg L 处理后 CODcr 为 97 9mg L 去除率达 94 2 2 3 对去除氨氮的研究 垃圾渗滤液之所以难处理 不仅因为它所含不可生化性的 有机物浓度高 而且高浓度 NH3 N 包括 NH4 N 的去除也同样成为一个比较棘手的问题 为此 渗滤液脱除 NH3 N 的研究也已成为目前垃圾渗滤液 治理研究的另一方向 水体中过剩 NH3 N 的污染 是加 速水体富营养化进程的主要因素之一 高浓度游离 NH3 N 对微生物具有一定的毒性 同时也会影响微生物正常的生 理代谢 抑制微生物对有机物的进一步降解 所以 渗滤 液中的有机物在进行生物处理前 对 NH3 N 的预处理就 显得尤为重要了 氨吹脱法是去除渗滤液中氨氮最普遍应用的方法之一 有 人采用规整填料塔吹脱去除垃圾渗滤液中的氨氮 对于氨氮 浓度高达 1 500 2 500 mg L 的渗滤液取得较好的处理效 果 在温度为 25 pH 值为 10 5 11 0 氨吹脱效率达 95 以上 赵庆良等运用化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮 使用 MgCl 2 6H2O 和 Na2HPO4 12H2O 或 MgO 和 H3PO4 作为沉 淀药剂 在最佳 pH 条件下 原渗滤液中的 NH3 N 可由 5 618 mg L 降低到 65g L 物理化学方法处理 NH3 N 的效果是显而易见的 但氨吹 脱以及化学沉淀等工艺都要求在渗滤液中投加新的物质 增 加了水质的碱度 增加了渗滤液中其它离子的数量 这也为 后续的生物处理产生了新的难题 氨的吹脱并不能从本质 上真正变为对周围环境无污染的物质 它只是将液相的氨 经吹脱后转移至大气环境之中 属于污染物的二次转移 生物法硝化 反硝化技术就解决了这些问题 传统生物脱氮 理论认为 生物脱氮是通过好氧条件下的硝化作用以及厌氧 缺氧 条件下的反硝化过程 有人使用 EM 菌群在静态条 件下 研究了 EM 菌群对高浓度 NH3 N 转化效果 经 23 d 处理后 NH3 N 的去除率达到 46 从 675mg L 降至 357 mg L 目前 有人也发现某些细菌能够同时吸收氧气 和硝酸盐氮 反硝化作用在好氧条件下也成为了可能 生 物法脱氨同时也普遍存在着去除率不高的缺陷 3 垃圾渗滤液处理发展趋势 对垃圾渗滤液的处理 各研究人员众说纷纭 对于不同水质 的渗滤液 采用不同处理工艺 均取得了良好的效果 各垃 圾填埋场因所处地区气候 降水 水文特点 也与填埋场 运行时间密切相关 渗滤液水质是连续变化的 所以对渗滤 液的处理 不仅要考虑工艺方法对渗滤液的处理效果 而且 更要考虑该工艺方法对水质 水量变化的适应性 物化法 控制条件灵活 调整参数方便可靠 而生物法则对连续变化 的渗滤液水质具有较好的适应性 结合两者各自特点 取之 所长 补之所短 具体参见 更多 相关技术文档 目前 杭州市天子岭垃圾填埋场采用 UASB AMT 工