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垃圾滲濾液處理技術研究

文章出處:AG贵宾会環境 人氣: 發表時間:2018-04-23 14:03

  垃圾滲濾液是一種含有多種有機物和無機物的高濃度廢水,它是由城市垃圾廢棄物分解後產生的液體在外來水分(包括大氣降水、地表水、地下水等)的衝淋浸泡下產生的,這部分廢水量雖然不大,但汙染程度卻很高,會對地下水及地表水造成嚴重汙染。由於各種滲濾液的成分變化很大,並且滲濾液的類型也很難判斷,使得滲濾液的可處理性很難把握。

  根據國內外有關資料,城市垃圾的衛生填埋有兩個難以解決的問題,一是防止滲濾液的汙染,二是燃氣的導出。

  1、垃圾滲濾液的特點

  垃圾滲濾液的性質受填埋物種類、填埋方法、規模、周期及天氣等各種因素的影響。一般垃圾滲濾液具有以下特點:

  1.1 水質複雜,危害性大

  張蘭英采用GC-MS-DS聯用技術鑒定出垃圾滲濾液中有93種有機化合物,其中22種被列入我國和美國EPA環境優先控製汙染物的黑名單中。此外,垃圾滲濾液中還含有10多種金屬和植物營養素(氨氮等),水質成分十分複雜。

  1.2 有機物、金屬離子及氨氮濃度高

  垃圾滲濾液中的CODcr一般達15000mg/L,BOD5一般達6000mg/L;垃圾滲濾液中含有10多種金屬離子,且氮多以氨氮形式存在,約占TKN(總凱氏氮)的40%~50%。

  1.3 色度深、有惡臭,微生物營養元素比例失調

  垃圾滲濾液中有機物和氨氮含量較高,而磷元素則較為缺乏,易影響處理係統的穩定。垃圾滲濾液中n(C)與n(P)的比值較大,n(C)與n(N)的比值較小,NH3-N含量過高,加上堿度高,對厭氧消化不利;產生的臭味會給運行操作帶來困難,需考慮脫色處理。

  1.4 水質隨時間、季節變化大

  在填埋初期,垃圾滲濾液BOD/COD一般為0.40~0.75,采用生物處理可達到良好的去除效果。但隨著填埋時間的增大,垃圾層日趨穩定,可生化性差的相對分子質量大的有機化合物逐漸占優勢,其BOD/COD值甚至可低於0.1。這表明生物法處理垃圾滲濾液的效率隨填埋齡的增加會越來越低,並且滲濾液水質還會受季節降雨的影響而波動,其變化規律很難確定。由於垃圾滲濾液的水質極不穩定,因此要求其處理係統要有一定的調節容積,抗衝擊負荷能力要強。

  2、垃圾滲濾液常用技術及研究現狀

  2.1物化處理技術

  2.1.1滲濾液回流技術

  滲濾液回流技術即采用適當的方法將填埋場底部收集到的滲濾液從垃圾表麵覆蓋層或下部重新注入填埋場的技術。該項技術是作為垃圾滲濾液生化處理(土地處理法)的一種而發展起來的。國外研究資料表明:增加垃圾中的水分可以增強垃圾的穩定化效果,因此滲濾液回流被認為是一種最有效且能較好控製的垃圾滲濾液處理方法。因為它有利於營養和酶的分散、pH值的緩衝和抑製化合物的稀釋、甲烷菌的循環和分散、滲濾液的貯存和減少滲濾液的量。滲濾液回流可使填埋場穩定化時間從幾十年減少到2~3年,這樣可減少長時間穩定化給環境帶來的負麵影響。但是該方法無法從根本上清除垃圾滲濾液中的汙染物。

  2.1.2化學混凝技術

  化學混凝法是水處理工藝中常用的物化處理方法,但在對垃圾滲濾液的處理中效果並不理想。目前,國內對混凝劑的研究相對較多,有研究采用聚硫氯化鐵鋁(PAFCS)作為混凝劑,可有效去除垃圾滲濾液的濁度、膠粒和部分CODcr,濁度與CODcr的去除率可達約 90%和40%。

  2.1.3 吹脫法除氨氮技術

  高濃度的氨氮可使微生物營養元素比例嚴重失調,僅靠硝化細菌和反硝化細菌不僅不能去除氨氮,反而會影響處理係統的正常運行。有研究采用空氣吹脫和加石灰自由吹脫預處理垃圾滲濾液的研究,並在對兩者進行比較後認為,加石灰自由吹脫是最簡單和經濟的物化處理方法。

  2.1.4 Fenton技術

  國外有人應用了electro-Fenton-SBR(電解—芬頓—SBR)技術,國內有人對用紫外光輔助Fenton試劑處理垃圾滲濾液進行了研究,研究結果表明當光輻射為80kW/m3時,氧化率可提高6倍,當光輻射為160kW/m3時,降解速率會提高1倍。

  2.1.5 亞濾技術

  亞濾處理單元裝置是一個十分有效的新型深度處理單元,其處理垃圾滲濾液的主要機理是利用陶粒塔中陶粒的吸附、微生物降解和亞濾塔中陶瓷管的截留、微生物降解作用。經亞濾裝置的深度處理,CODcr、BOD5、NH4+-N和SS等均能被有效去除並達到排放標準的要求。

  2.1.6 膜技術

  英國垃圾滲濾液處理廠使用反滲透係統對初級滲濾液進行處理,當含有汙染物的垃圾滲濾液經過圓柱管內膜的表麵時,滲濾液中的汙染物由於反滲透作用會被分離出來,剩下的則為純水,而被濃縮的汙染物會經膜被排泄出來。

  2.1.7 氧化技術

  (1)普通氧化技術

  有研究就Cl2、Ca(OCl)2、KMnO4和O3 4種氧化劑對垃圾滲濾液的處理進行了小試比較,每種氧化劑都可使滲濾液的COD有較可觀的減少,且化學氧化的脫色效果也較好,但氧化劑的投加量過高,會增加成本。

  (2)濕式氧化法

  CWO 技術是專門用於高濃度工業廢水處理的濕式催化氧化處理技術(Catalytic Wet Oxidation Process),是一種廢水的深度處理技術,是現階段用於處理高濃度生化難降解工業廢水的有效方法之一。有采用CWO技術處理垃圾滲濾液的結果表明,在催化時間為40~60min時,CODcr、NH4+-N濃度可達國家二級排放標準。

  (3)電化學氧化法

  電化學氧化法近年來也被發展成為處理垃圾滲濾液的一種方法,該方法適於處理難處理的汙染物(如苯胺、EDTA等),能有效去除色度,具有高效、操作容易等優點。據相關報道,用有三元素的SPR氧化膜覆蓋的鈦陽極電解垃圾滲濾液4h,COD的去除率可達92%,約2600mg/L的氨也可被完全去除。

  2.2生化處理技術

  生化處理技術是汙水處理中最常用的方法,應用廣泛,尤其對可降解的有機物,該技術具有運行費用低、易管理等優點,但是對於難降解的垃圾滲濾液廢水,需要進行強化處理。

  2.2.1 厭氧技術

  由於垃圾滲濾液中含有大量的NH4+-N,所以在進行生化處理時必須使用厭氧技術。有研究采用上流式厭氧汙泥床(UASB)處理城市垃圾滲濾液,結果表明:在水力停留時間為1~6d和容積負荷為1.5~7.8kgCOD/m3•d的條件下,COD的去除率為60.0%~85.5%。

  2.2.2 厭氧—物化聯合處理技術

  垃圾滲濾液是難降解的有機廢水,單純的厭氧處理很難達標,而它與物化技術聯合使用時,就能部分解決這一難題。對垃圾滲濾液處理進行中試試驗研究,UASB+AMT(利用超聲波、磁場、電子放電以及負氧離子的交互作用,產生羥基自由基-OH,將難降解有機物分解)工藝在低溫條件下,可使出水達到三級排放標準。有研究將內電解-厭氧-好氧組合工藝應用在高COD、高氨氮滲濾液的處理中,試驗證明其具有較高的COD和色度去除率,除NH3-N外,其餘指標均能滿足垃圾滲濾液二級排放標準。

  2.2.3 菌種優化技術

  所謂菌種優化,就是利用優勢菌種處理難降解有機物的優勢,集中優化培養,以處理相關難降解廢水。

  3、城市垃圾滲濾液處理組合工藝的可行性探討

  3.1 UASB+濕式氧化+好氧處理

  垃圾滲濾液中含有大量的氨氮和難降解有機物,UASB可去除滲濾液中的大部分有機物,而濕式氧化技術可將滲濾液中的難降解有機物轉化成易降解的小分子有機物,然後經過好氧生物處理使滲濾液達標排放。大連化學物理研究所在催化濕式氧化處理垃圾滲濾液方麵的研究取得了階段性進展,生化與濕式氧化聯用也取得了小試成果。以大連毛塋子垃圾處理場的垃圾滲濾液為例,經處理後可達“汙水排入城市下水道水質標準(CJ3082-1999)”,再經過深度淨化可達到國家一級排放標準。但由於濕式氧化技術設備投資較大,該工藝工業化還有一定難度。

  3.2 預處理+高級氧化+高效好氧設備

  (培養優勢菌種)該工藝經過預處理以後,可先去除氨氮、重金屬離子等有害物質,再利用高級催化氧化技術將難降解氧化物氧化成易降解有機物,然後利用多種優勢菌種對其進行汙水處理。該工藝比第一種工藝節省了一次性投資費用,但運行費用有所上升。

  3.3 UASB+過濾+膜技術

  該工藝是通過UASB去除垃圾滲濾液中的氨氮以及部分有機物,然後經過濾後再利用膜的截留作用,使其達到國家排放標準。該方法不僅要考慮建設投資及運行費用,更需要考慮頻繁更換膜所增加的經濟費用。