城市垃圾渗滤液处理工艺介绍(一)

1、城市垃圾渗滤液处理工艺介绍一摘要：城市垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，假设不加处 理而直接排放，会造成严重的环境污染。以保护环境为目的，对渗滤 液进行处理是必不可少的。分析了渗滤液处理工艺的现状，结合国内 外的工程实例，介绍了多种处理渗滤液方法，并对各处理工艺进行了 比拟。关键词：垃圾渗滤液物理化学法生物法0概述城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非 常棘手的问题。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物，主要来源于 降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影 响到渗滤液的性质，包括物理因素、化学因素以及生物因素等，所以 渗滤液的性质在一个相当大的范围

2、内变动。一般来说，其pH值在9 之间，COD在 200062000mg/L 的范围内，BOD5从 6045000mg/L, 重金属浓度和市政污水中重金属的浓度根本一致。城市垃圾填埋场渗 滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，假设不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。以保护环境为目的，对渗滤液进行处理是必 不可少的。1渗滤液处理工艺的现状垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主 要有活性炭吸附、化学沉淀、密度别离、化学氧化、化学复原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法，在COD为20004000 mg/L时，物化方法的COD去除率可达50%87%。和生物处理 相比

3、，物化处理不受水质水量变动的影响，出水水质比拟稳定，尤其 是对BOD5/COD比值较低(0.070.20)难以生物处理的垃圾渗滤液，有 较好的处理效果。但物化方法处理本钱较高，不适于大水量垃圾渗滤 液的处理，因此目前垃圾渗滤液主要是采用生物法。生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧 处理包括活性污泥法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池 等。厌氧处理包括上向流污泥床、厌氧固定化生物反响器、混合反响 器及厌氧稳定塘。2渗滤液处理介绍垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点：BOD5和COD浓度 高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高，微生物营养 元素比例失调等。在

4、渗滤液的处理方法中，将渗滤液与城市污水合并 处理是最简便的方法。但是填埋场通常远离城镇，因此其渗滤液与城 市污水合并处理有一定的具体困难，往往不得不自己单独处理。常用 的处理方法如下。2.1好氧处理用活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘等好氧法处理渗 滤液都有成功的经验，好氧处理可有效地降低 BOD5 COD和氨氮，还 可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。在好氧法中又以延时曝气法用得最多，还有曝气稳定塘和生物转盘(主要用以去除氮)。下面将分 别予以介绍。活性污泥法传统活性污泥法渗滤液可用生物法、化学絮凝、炭吸附、膜过滤、脂吸附、气提等 方法单独或联合处理，其中活性污泥法因其费用低、效率高

5、而得到最 广泛的应用。美国和德国的几个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。例如美国宾州FallTownship污水处理厂, 其垃圾渗滤液进水的CODCr为600021000 mg/L , BOD5为300。 13000 mg/L,氨氮为2002000 mg/L。曝气池的污泥浓度 (MLVSS为600012000mg/L,是一般污泥浓度的36倍。在体积有 机负荷为 1.87kgBOD5/(m3d)时，F/M 为 0.150.31kgBOD5/(kgMLSS), BOD5的去除率为97%;在体积有机负荷为 0.

6、3kgBOD5/(m3d)时，F/M 为0.030.05kgB0D5/(kgMLS$), BOD5的去除率为92%。该厂的数据 说明，只要适当提高活性污泥法浓度，使 F/M在0.03 0.31kgBOD5/(kgMLSSd)之间(不宜再高),采用活性污泥法能够有效地处 理垃圾渗滤液。许多学者也发现活性污泥能去除渗滤液中 99%的BOD5, 80%以上的 有机碳能被活性污泥去除，即使进水中有机碳高达 1000mg/L,污泥生 物相也能很快适应并起降解作用。在低负荷下运行的活性污泥系统，能去除渗滤液中80%90%的COD,出水 BOD5V 20mg/L。对于COD 4000 °°

7、; 吨儿、BOD5160011000mg/L、NH3 - N87 590mg/L的渗滤液，混合式好氧活性污泥法对 COD的去除率可稳定在 90%以上。众多实际运行的垃圾渗滤液处理系统说明， 活性污泥法比化 学氧化法等其它方法的处理效果更佳。低氧 好氧活性污泥法低氧好氧活性污泥法及SBR法等改良型活性污泥流程，因其具有 能维持较高运转负荷，耗时短等特点，比常规活性污泥法更有效。同 济大学徐迪民等用低氧好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液，试验证明：在控制运行条件下，垃圾填埋场渗滤液通过低氧好氧活性污泥法处理，效果卓越。最终出水的平均 CODCr BOD5 SS分别从原 来的 6466 mg/L、3

8、502 mg/L 以及 239.6mg/L 相应降低到 codc< 300mg/L、BOD5< 50mg/L平均为 13.3mg/L以及 SS< 100mg/L平均为 27.8mg/L。总去除率分别为 CODCr96.4% BOD599.6% SS83.4%处理后的出水假设进一步用碱式氯化铝进行化学混凝处理，可使出水的CODC下降至U 100mg/L以下。两段法处理渗滤液的氮、磷也均较一般生物法为佳。磷的平均去除 率为90.5%;氮的平均去除率为67.5%。此外该法运行弥补厌氧好氧两段生物处理法第一段形成 NH3 N较多，导致第二段难以进行和两 次好氧处理历时太长的缺乏。物化

9、活性污泥复合处理系统由于渗滤水中难以降解的高分子化合物所占的比例高，存在的重金 属产生的抑制作用，所以常用生物法和物理化学法相结合的复合系统来处理垃圾渗滤液。对于B0D5 1500mg/L> Cl 800mg/L、硬度以 CaC03 计800mg/L、总铁 600mg/L、有机氮 100mg/L、TSS300mg/L S02-4300mg/L的渗滤液，有学者采用该方法进行处理，发现效果很好， 其 B0D5 COD NH3 N、Fe的去除率分别达 99%、95%、90%、99.2%。 该系统中的进水通过调节池后，可以防止毒性物质出现瞬时的高浓度 而对活性污泥生物产生抑制作用；在澄清池中参加

10、石灰，可去除重金 属和局部有机质；气提池进行曝气，温度低时参加 NaOH能去除进水 NH3N的50%,从而使NH3的浓度处于抑制水平之下；由于废水中 磷被参加的石灰所沉淀，且pH值过高，因而需添加磷和酸性物质；活 性污泥系统可以串联或并联使用，运行时可通过调节回流污泥比来选 用常规法或延时曝气法处理，具有较大的操作灵活性。曝气稳定塘与活性污泥法相比，曝气稳定塘体积大，有机负荷低，尽管降解进 度较慢，但由于其工程简单，在土地不贵的地区，是最省钱的垃圾渗 滤液好氧生物处理方法。美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国的小 试、中试及生产规模的研究都说明，采用曝气稳定塘能获得较好的垃 圾渗滤液处理效果。例

11、如英国在 BrynPostegLandfill投资60000英镑建立一座1000m3的 曝气氧化塘，设2台外表曝气装置，最小水力停留时间为10d,氧化塘 出水经沉淀后流经3km长的管道入城市下水道。此系统1983年开始运 行，渗滤液最大 CODCr为24000mg/L,最大BOD5为 10000 mg/L,F/M = 0.050.3kgCOD/(kgMLSSI)；水量变化范围 0150m3/d，出水 BOD5平均为24mg/L,但偶然有超过50mg/L的时候，COD去除率达 97%,但在运行过程中需投加P,考虑到日常运行费用，投资归还及其 利息，与渗滤液直接排至市政管网相比，每年可节约750英

12、镑。英国水研究中心(WaterResearchCenter对东南部 NewParkLandfill的CODCi> 15000mg/L的渗滤液也做了曝气稳定塘的中试，当负荷为0.280.32kgCOD/(kgMLSSI)或者说为 0.040.64kgCOD/(kgMLSSI),泥 龄为10d时，COD和BOD5去除率分别为98%和91%以上。在运行过 程中也需要投加磷酸。生物膜法与活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点， 而且生物膜上能生长世代时间较长的微生物，如硝化菌之类。加拿大BritishColumbia大学的 C.Peddie和 J.Atwater 用直径 0.9m

13、 的生物转盘处 理CODCK 1000 mg/L，NH3- Nv 50mg/L的弱性渗滤液，其出水BOD5< 25mg/L，当温度上升，微生物的硝化能力随即恢复。但是应当 指出，这种渗滤液的性质与城市污水相近，对于较强的渗滤液此方法 是否适用还待研究。2.2厌氧生物处理厌氧生物处理的有目的运用已有近百年的历史。但直到近20年来, 随着微生物学、生物化学等学科开展和工程实践的积累，不断开发出 新的厌氧处理工艺，克服了传统工艺的水力停留时间长，有机负荷低 等特点，使它在理论和实践上有了很大进步，在处理高浓度 (BOD5>2000 mg/L)有机废水方面取得了良好效果。厌氧生物处理有许多

14、优点，最主要的是能耗少，操作简单，因此投 资及运行费用低廉，而且由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质 也少，如其B0D5/P只需为4000： 1，虽然渗滤液中P的含量通常少于 1mg/L,但仍能满足微生物对P的要求。用普通的厌氧硝化，35C、负 荷为1kgCOD/(m3d),停留时间10d，渗滤液中COD去除率可达90%。近年来，开发的厌氧生物处理方法有：厌氧生物滤池、厌氧接触池、 上流式厌氧污泥床反响器及分段厌氧硝化等。厌氧生物滤池厌氧滤池适于处理溶解性有机物，加拿大 HalifaxHighway101填埋场 渗滤液平均 COD为12850mg/L、BOD5/COD为0.7, pH为5.6

15、。将此渗 滤液先经石灰水调节至pH= 7.8,沉淀1h后进厌氧滤池(此工序还起到 去除Zn等重金属的作用)，当负荷为4kgCOD/(m3d)时，COD去除率可 达92%以上；当负荷再增加时，其去除率急剧下降。加拿大Toronto大学的等也在室温条件下成功地用厌氧滤 池分别处理年龄为1.5年和8年的填埋场渗滤液，它们的 COD各为 14000mg/L 和 4000 mg/L ? BOD5/COD各为 0.7 和 0.5,当负荷为 1.26 1.45kgCOD/(m3d),水力停留时间为 2496h时，COD去除率均可达 90%以上。当负荷再增加，其去除率也急剧下降。由此可见，虽然厌氧 滤池处理高

16、浓度有机污水时负荷可达 520kgCOD/(m3d)，但对于渗滤 液其负荷必须保持较低水平才能得到理想的处理效果。上向流式厌氧污泥床英国的水研究中心报道用上向流式厌氧污泥床(UASB处理COD>10000mg/L的渗滤液，当负荷为 3.619.7kgCOD/(m3d),平均泥龄为 1.04.3d，温度为30C时COD和 BOD5的去除率各为82%和85%，它 们的负荷比厌氧滤池要大得多。在厌氧分解时，有机氮转为氨氮，且存在NH4+ NH3 + H +反响。 假设pH>7时，平衡中的NH3占优势，可用吹脱法去除。但厌氧分解时 pH近似等于7,因此出水中可能含有较多的 NH4+,将会消

17、耗接纳水 体的溶解氧。2.3厌氧与好氧的结合方式虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性，但 单独采用厌氧法处理渗滤液也很少见。对高浓度的垃圾渗滤液采用厌 氧 好氧处理工艺既经济合理，处理效率又高。COD和 BOD的去除率分别达86.8%和97.2%。厌氧好氧生物氧化工艺(厌氧硝化和生物氧化塘)西南师大生物系对 pH为8.08.6, COD为16124mg/L,BOD5为214 406mg/L、NH3-N为475mg/L的渗滤液采用厌氧 好氧生物化学法处 理，取得出水 pH 为 7.1 7.9, COD为 170.33314.8mg/L, BOD5为91.4mg/L、NH3 N

18、为 29.1mg/L 的良好效果。232厌氧 氧化沟 兼性塘工艺下面结合广州市李坑垃圾填埋场作以下说明及分析。李坑垃圾填埋 场污水处理厂按流量300m3/d设计，进水B0D5为2500 陀/L、CODCr 为 4000mg/L、NH3- N 为 1000mg/L> SS为 600mg/L、色度为 000 倍；出水 BOD5为 30mg/L、CODCr为 80mg/L、NH3 N 为 10mg/L、SS 为70mg/L、色度为40倍。选用工艺流程为：厌氧氧化沟 兼性塘絮凝沉淀。当进水水质较好，兼性塘出水达标时，即可直接将兼性 塘水向外排放；而当进水水质较差，兼性塘出水达不到排放标准时， 那

19、么启用混凝沉淀系统，再排放沉淀池上清液。从目前该套工艺的运行情况来看，当进水的COD较高时，出水水质良好；一旦COD降低，特别是冬季低温少雨，COD降低到不利于生化 处理时，出水各水质成分均偏高难以达标，出水呈棕褐色，尽管启用 絮凝沉淀系统，效果仍不理想。由此可见，对于渗滤液的色度和NH3N的有效去除，对生化处理将产生有利影响。厌氧 气浮 好氧工艺大田山垃圾卫生填埋场渗滤液处理采用的是此工艺。根据广州市环 境卫生研究所对类似垃圾填埋场渗滤液检测资料及模拟试验，结合本 场实际情况定出渗滤液污水处理设计参数。进水水质CODCr为8000mg/L、BOD5为 5000mg/L、SS为 700mg/L

20、、pH 值为 7.5;出水水 质 CODC为 100mg/L、BOD5为 60mg/L、SS为 500mg/L、pH 值为 6.5 7.5。 针对该场远离市区的特点，为便于管理和节省能耗，经比拟后 选用厌氧和好氧联合处理工艺。厌氧段为上向流式厌氧污泥床反响器， 好氧段为生物接触氧化法，加化学混凝沉淀和生物氧化塘，净化处理 达标后排放。剩余污泥经浓缩后送回填埋场处理。考虑到渗滤液水质变幅较大的特点，在厌氧段后参加气浮工艺，提 高处理能力以应付进水水质偏高的情况。目前深圳下坪垃圾填埋场设 计采用厌氧气浮好氧工艺处理渗滤液。23.4UA5B氧化沟稳定塘福州市于1995年建成全国最大的现代化的城市垃圾

21、综合处理场 -福 州市红庙岭垃圾卫生填埋场。处理垃圾渗滤液水量为 1000m3/d ;垃圾 渗滤液水质入口为CODCr为8000mg/L、BOD5为5500mg/L;处理水 质要求出口为CODCr去除率95%、BOD5去除率97%。设计采用上向流式厌氧污泥床奥贝尔氧化沟 稳定塘工艺流程。垃圾填埋场的垃圾渗滤液集中到贮存库，依靠库址的较高地形，自流 到集水池、格栅，经巴式计量槽计量后，靠势能流至配水池，再依靠 静水头压至上向流式厌氧污泥床。经厌氧处理后的污水流至一沉池进 行固液别离，上清液自流到奥贝尔氧化沟，沉淀污泥靠重力排至污泥 池，污泥定期用罐车送到垃圾填埋场或堆肥利用。污水在奥贝尔氧化沟进

22、行好氧生化处理，奥贝尔氧化沟采用三沟式A/O工艺，具有先进的污水脱氮处理效果。该工艺突出的优点是在第 一沟中既能对氨氮进行硝化，又能以BOD为碳源对硝酸盐进行反硝化， 总氮去除率可达80%，由于利用了污水中BOD作碳源，导致污水中的 BOD5被去除，减少了污水中的需氧量。为了提高氧化沟脱氮效果，把 第三沟的出水用潜水泵再抽至第一沟进行内回流，在第一沟中进行反 硝化。经氧化沟处理的污水流入二沉池进行固液别离，澄清水自流至稳定 塘进行生物处理。二沉池的剩余污泥靠重力排至浓缩池。浓缩池中的 上清液回流至氧化沟处理，其浓缩后的污泥用潜水泵抽至罐车输送到 垃圾填埋场填埋，或进行堆肥处理。2.4 土地处理

23、土地处理法亦即土壤灌溉法，是人类最早采用的污水处理法，但是 土地处理系统的应用多见于城市污水处理。对于渗滤液的处理方法， 将渗滤液收集起来，通过喷灌使之回流到填埋场。循环填埋场的渗滤 液由于增加垃圾湿度，从而提高了生物活性，加速甲烷生产和废物分 解。其次由于喷灌中的蒸发作用，使渗滤液体积减小，有利于废水处 理系统的运转，且可节约能源费用。北英格兰的 SeamerCarr垃圾填埋 场，有一局部采用渗滤液再循环，20个月后再循环区渗滤液的COD值 降低较多，金属浓度有较大幅度下降，而NH3 N、CI浓度变化较小。 说明金属浓度的下降不仅是由于稀释作用引起的，也可能是垃圾中无 机成分对其吸附造成的。由于再循环渗滤液具有诸多优点，所以设计填埋场时顶部不要全部 封闭，而应设立规那么性排列的沟道以免对周围水源的污染。低浓度渗滤液不能直接排放，因NH3 N、CI浓度仍较高，温度较低季节，蒸 发少，生物活性弱，再循环渗滤液的效果有待进一步研究。2