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城市垃圾填埋场渗滤液处理方案及其分析

发布时间:2016-04-30作者:Doris

  城市垃圾的处理(处置)方法主要有焚烧、堆肥和填埋等。其中垃圾卫生填埋法由于成本低、技术相对简单、处理迅速,是目前国内外应用最为广泛的垃圾处置方式。填埋法处理城市生活垃圾会产生大量的污染物浓度高、持续时间长、流量极不均匀且水质变化大的渗滤液,这些渗滤液不加处理则会对周围环境水体产生严重的二次污染。城市生活垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常迫切而棘手的问题。

  1. 渗滤液的来源和污染特性

  渗滤液是液体在填埋场受重力流动的产物,主要有四个主要来源:垃圾自身含水、垃圾生化反应产生的水、地下潜水的反渗和大气降水。其中大气降水具有集中性、短时性和反复性,占渗滤液总量的大部分,是工程设计的主要依据。

  渗滤液是一种成份复杂的高浓度有机废水,其性质取决于垃圾成份、垃圾的粒径、压实成都、现场的气候、水文条件和填埋时间等因素从,一般来说有一下特点:(1)税制复杂,危害性大。渗滤液中含有机化合物、金属和氨氮等几十甚至上百种物质。(2)COD和BOD浓度高。渗滤液中CODCr和BOD5分别可高达90,000mg/L、38,000mg/L甚至更高。(3)氨氮含量高,且随填埋时间的延长而升高,可达1700mg/L。(4)色度深、有恶臭。(5)水质变化大。一般填埋初期(5年以内)渗滤液,COD、BOD浓度高,可生化性强;到中后期CODCr和BOD5浓度有所降低而可生化性差,氨氮浓度增加。渗滤液水质受到多种因素的影响,变化规律较难确定。

  渗滤液的污染物浓度高、变化范围大等特性,突出了处理和处理工艺选择的难度。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。

  2. 渗滤液处理方法及其分析

  垃圾填埋场渗滤液的处理技术既有与常规废水处理技术的共性,也有其极为显著的特殊性。渗滤液的处理方法主要有物理化学法和生物法。

  2.1物理化学法

  包括吸附、化学混凝沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提、湿式氧化、消毒等法。

  光催化氧化和电化学技术的应用是渗滤液污染化学控制的新发展。以TiO2作催化剂的光催化氧化深度处理垃圾渗滤液,COD去除率40%~50%。

  与生物法相比,物理化学法不受水质水量变动的影响,出水水质稳定,尤其是对BOD5/CODCr比值较小(0.07~0.20)的可生化性差的渗滤液有较好的处理效果,但是处理成本高,在投资费用和运行费用上不适于大量渗滤液的处理。

  2.2 生物法

  又分为厌氧处理、好氧处理和厌氧—好氧组合法。

  2.2.1厌氧处理

  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应器、厌氧稳定塘及分段厌氧硝化等方法。

  我国在垃圾渗滤液处理的试验和工程中,多采用厌氧滤池或UASB工艺作为渗滤液的预处理单元。

  2.2.2好氧处理

  渗滤液好氧处理法可有效降低BOD、COD和氨氮,以延时曝气法应用最多;活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的引用;曝气稳定塘体积大,有机负荷低,但因其工程简单,在土地易征的地区经济适用;生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点。

  与厌氧法相比,好氧法(1)耗能大;(2)污泥处理和处置的费用高;(3)对无机营养元素的要求高(对于含磷浓度较低的垃圾渗滤液需投加必要的磷)。另外厌氧处理的邮寄负荷高,战地面积比较小。但是,与好氧法相比,厌氧处理(1)对pH要求严格;(2)出水中的COD和氨氮浓度高而溶解氧低;(3)对温度敏感。

  2.2.3厌氧—好氧处理

  厌氧—好氧处理垃圾渗滤液在我国已有很多工程实例:如广州李坑采用厌氧-氧化沟-兼性塘(-絮凝沉淀)工艺;广州大田山采用UASB-生物接触氧化-氧化塘-絮凝沉淀工艺等都取得了很好的效果。

  3. 渗滤液处理工艺进展及分析

  工程应用中物理化学法成本太高,而传统生物处理法即使采用三级处理设施,出水水质也未必能完全达到要求,而且处理费用成倍增加。同事由于渗滤液中难以降解的高分子化合物所占的比例增高,存在的重金属产生抑制作用,因此采用生物法和物理化学法相结合的复合系统的工艺来处理垃圾渗滤液。

  3.1物化—活性污泥复合处理

  日本垃圾渗滤液的处理采用生物处理和物理化学处理相结合,原则流程为酸化·硝化è反硝化è化学混凝è活性炭吸附è消毒灭菌,处理后的水质能完全低于排放标准。

  3.2化学混凝—SBR处理

  有学者采用该工艺试验研究了沈阳赵家沟垃圾场的渗滤液处理。试验结果表明,在合理的pH范围内,投入最佳量的的混凝剂,渗滤液的CODCr去除率可达90%以上。再经SBR处理后可达标排放。

  3.3土地处理

  土地处理主要通过土壤颗粒的过滤、例子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮固体和溶解成份,通过土壤中的微生物作用使渗滤液中的有机物和氮发生转化,通过蒸发作用减少渗滤液中的蒸发量。目前用于渗滤液处理的土地处理法主要有回灌法和人工湿地处理法。

  3.3.1回灌法

  回灌法是土地处理应用于渗滤液处理中较为典型的一种,其实质是把填埋场作为一个垃圾为填料的巨大的生物滤床。使渗滤液滤经覆土层和垃圾层,发生一系列生物、化学、物理作用而被降解和截留。Yazdani等在美国加州Yolo县建立了两个9000t的试验填埋场,其渗滤液中有机污染物的测定结果表明,仅需一年时间,回灌型生物反应器填埋场渗滤液中COD和BOD去除率分别达89.0%,98.4%。

  3.3.2 人工湿地

  人工湿地处理技术由于具有建设和运行成本低、设备简单、易于维护等优点,用该技术处理渗滤液再近几年得到了一定应用。

  人工湿地对处理BOD/COD<0.05的&ldquo;老化&rdquo;渗滤液具有较好的处理效果。同时芦苇湿地对氨氮去除效率也很高。人工湿地的缺点是战地面积大,负荷低,不适合对高浓度(COD和BOD)渗滤液进行处理,一般可做为渗滤液深度处理的方法,也可对封场后的渗滤液进行处理。

  3.4蒸发处理

  蒸发法主要在废水尤其是放射性废水的处理领域有较广泛的应用。它是利用外加能量蒸发废水中的水份,使其体积大大缩小。国内外关于渗滤液蒸发技术公开发表的文献很少。

  与传统处理工艺相比,渗滤液蒸发工艺对渗滤液的性质变化适应性强,包括BOD、COD、悬浮固体,溶解固体及进料温度等的变化。一般来说,渗滤液蒸发系统只对pH值较敏感,目前开发的蒸发器主要有热交换器式、浸没燃烧式和喷淋式三类。

  4.渗滤液处理研究方向及发展趋势

  垃圾填埋场渗滤液的控制和处理是保证固体废弃物的长期、安全处置的关键因素。我国是发展中国家,目前正在建设大批的填埋场,而今后很长一段时间内都将以填埋法为主。因此,对渗滤液的处理的研究至关重要。根据目前渗滤液处理现状和存在的问题,笔者认为渗滤液处理研究应主要从一下几个方面进行:

  4.1促进填埋垃圾稳定化研究

  促进填埋垃圾稳定化,不仅可缩短填埋垃圾的稳定化时间,提高产气速率,而且可以缩短渗滤液产生周期,在一定程度和范围内改善渗滤液的处理难度。

  4.2 经济有效的处理新方法研究

  渗滤液处理方法各具有点,但也都有局限性。应围绕渗滤液的氨氮浓度高和可生化性差的两大特点和难点,进行投资省而效果好的处理技术的研究,这也是一项十分艰巨的任务。目前反渗透法较之其他方法工艺而言,工艺简捷且效果很好,但处理成本高的问题尚待研究解决。

  4.3因地制宜,进行适宜性工艺研究

  不同地域的地理位置、地质结构、气象以及垃圾成份等条件的差别导致渗滤液的质和量都可能产生很大的差异,因此,渗滤液的处理方法不是千篇一律,也不能生搬硬套,而要因地制宜,根据具体情况研究适宜性、经济有效的处理方法和工艺。如对北方降雨量少而蒸发量大,渗滤液回灌法经济有效;而南方温暖湿润的气候却有利于人工湿地的开发和应用。

  4.4 渗滤液产生的深层机理研究

  对于渗滤液产生机理,目前只是基于一定的定性认识,而在对其动力学特征等深层机理的研究方面非常薄弱。而这些问题的研究,将有助于对渗滤液处理方法的研究和开发,甚至在渗滤液产生前端通过简捷有效的控制措施进行处理,或者人为引导其朝有利于进一步控制和处理的方向发展。如果能够解决这一问题,可从根本上简化渗滤液的处理。当然这既是非常重要的,同时也是最具挑战性的难题。

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