城市垃圾的處理(處置)方法主要有焚燒、堆肥和填埋等。其中垃圾衛(wèi)生填埋法由于成本低、技術(shù)相對簡單、處理迅速,是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的垃圾處置方式。填埋法處理城市生活垃圾會產(chǎn)生大量的污染物濃度高、持續(xù)時間長、流量極不均勻且水質(zhì)變化大的滲濾液,這些滲濾液不加處理則會對周圍環(huán)境水體產(chǎn)生嚴(yán)重的二次污染。城市生活垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設(shè)計、運(yùn)行和管理中非常迫切而棘手的問題。
1. 滲濾液的來源和污染特性
滲濾液是液體在填埋場受重力流動的產(chǎn)物,主要有四個主要來源:垃圾自身含水、垃圾生化反應(yīng)產(chǎn)生的水、地下潛水的反滲和大氣降水。其中大氣降水具有集中性、短時性和反復(fù)性,占滲濾液總量的大部分,是工程設(shè)計的主要依據(jù)。
滲濾液是一種成份復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水,其性質(zhì)取決于垃圾成份、垃圾的粒徑、壓實(shí)成都、現(xiàn)場的氣候、水文條件和填埋時間等因素從,一般來說有一下特點(diǎn):(1)稅制復(fù)雜,危害性大。滲濾液中含有機(jī)化合物、金屬和氨氮等幾十甚至上百種物質(zhì)。(2)COD和BOD濃度高。滲濾液中CODCr和BOD5分別可高達(dá)90,000mg/L、38,000mg/L甚至更高。(3)氨氮含量高,且隨填埋時間的延長而升高,可達(dá)1700mg/L。(4)色度深、有惡臭。(5)水質(zhì)變化大。一般填埋初期(5年以內(nèi))滲濾液,COD、BOD濃度高,可生化性強(qiáng);到中后期CODCr和BOD5濃度有所降低而可生化性差,氨氮濃度增加。滲濾液水質(zhì)受到多種因素的影響,變化規(guī)律較難確定。
滲濾液的污染物濃度高、變化范圍大等特性,突出了處理和處理工藝選擇的難度。對滲濾液的處理,不僅要考慮工藝方法對滲濾液的處理效果,而且更要考慮該工藝方法對水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性。
2. 滲濾液處理方法及其分析
垃圾填埋場滲濾液的處理技術(shù)既有與常規(guī)廢水處理技術(shù)的共性,也有其極為顯著的特殊性。滲濾液的處理方法主要有物理化學(xué)法和生物法。
2.1物理化學(xué)法
包括吸附、化學(xué)混凝沉淀、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜滲析、氣提、濕式氧化、消毒等法。
光催化氧化和電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用是滲濾液污染化學(xué)控制的新發(fā)展。以TiO2作催化劑的光催化氧化深度處理垃圾滲濾液,COD去除率40%~50%。
與生物法相比,物理化學(xué)法不受水質(zhì)水量變動的影響,出水水質(zhì)穩(wěn)定,尤其是對BOD5/CODCr比值較小(0.07~0.20)的可生化性差的滲濾液有較好的處理效果,但是處理成本高,在投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用上不適于大量滲濾液的處理。
2.2 生物法
又分為厭氧處理、好氧處理和厭氧—好氧組合法。
2.2.1厭氧處理
厭氧生物處理方法有厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、厭氧穩(wěn)定塘及分段厭氧硝化等方法。
我國在垃圾滲濾液處理的試驗(yàn)和工程中,多采用厭氧濾池或UASB工藝作為滲濾液的預(yù)處理單元。
2.2.2好氧處理
滲濾液好氧處理法可有效降低BOD、COD和氨氮,以延時曝氣法應(yīng)用最多;活性污泥法因其費(fèi)用低、效率高而得到最廣泛的引用;曝氣穩(wěn)定塘體積大,有機(jī)負(fù)荷低,但因其工程簡單,在土地易征的地區(qū)經(jīng)濟(jì)適用;生物膜法具有抗水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)。
與厭氧法相比,好氧法(1)耗能大;(2)污泥處理和處置的費(fèi)用高;(3)對無機(jī)營養(yǎng)元素的要求高(對于含磷濃度較低的垃圾滲濾液需投加必要的磷)。另外厭氧處理的郵寄負(fù)荷高,戰(zhàn)地面積比較小。但是,與好氧法相比,厭氧處理(1)對pH要求嚴(yán)格;(2)出水中的COD和氨氮濃度高而溶解氧低;(3)對溫度敏感。
2.2.3厭氧—好氧處理
厭氧—好氧處理垃圾滲濾液在我國已有很多工程實(shí)例:如廣州李坑采用厭氧-氧化溝-兼性塘(-絮凝沉淀)工藝;廣州大田山采用UASB-生物接觸氧化-氧化塘-絮凝沉淀工藝等都取得了很好的效果。
3. 滲濾液處理工藝進(jìn)展及分析
工程應(yīng)用中物理化學(xué)法成本太高,而傳統(tǒng)生物處理法即使采用三級處理設(shè)施,出水水質(zhì)也未必能完全達(dá)到要求,而且處理費(fèi)用成倍增加。同事由于滲濾液中難以降解的高分子化合物所占的比例增高,存在的重金屬產(chǎn)生抑制作用,因此采用生物法和物理化學(xué)法相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)的工藝來處理垃圾滲濾液。
3.1物化—活性污泥復(fù)合處理
日本垃圾滲濾液的處理采用生物處理和物理化學(xué)處理相結(jié)合,原則流程為酸化·硝化è反硝化è化學(xué)混凝è活性炭吸附è消毒滅菌,處理后的水質(zhì)能完全低于排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.2化學(xué)混凝—SBR處理
有學(xué)者采用該工藝試驗(yàn)研究了沈陽趙家溝垃圾場的滲濾液處理。試驗(yàn)結(jié)果表明,在合理的pH范圍內(nèi),投入最佳量的的混凝劑,滲濾液的CODCr去除率可達(dá)90%以上。再經(jīng)SBR處理后可達(dá)標(biāo)排放。
3.3土地處理
土地處理主要通過土壤顆粒的過濾、例子交換吸附和沉淀等作用去除滲濾液中懸浮固體和溶解成份,通過土壤中的微生物作用使?jié)B濾液中的有機(jī)物和氮發(fā)生轉(zhuǎn)化,通過蒸發(fā)作用減少滲濾液中的蒸發(fā)量。目前用于滲濾液處理的土地處理法主要有回灌法和人工濕地處理法。
3.3.1回灌法
回灌法是土地處理應(yīng)用于滲濾液處理中較為典型的一種,其實(shí)質(zhì)是把填埋場作為一個垃圾為填料的巨大的生物濾床。使?jié)B濾液濾經(jīng)覆土層和垃圾層,發(fā)生一系列生物、化學(xué)、物理作用而被降解和截留。Yazdani等在美國加州Yolo縣建立了兩個9000t的試驗(yàn)填埋場,其滲濾液中有機(jī)污染物的測定結(jié)果表明,僅需一年時間,回灌型生物反應(yīng)器填埋場滲濾液中COD和BOD去除率分別達(dá)89.0%,98.4%。
3.3.2 人工濕地
人工濕地處理技術(shù)由于具有建設(shè)和運(yùn)行成本低、設(shè)備簡單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),用該技術(shù)處理滲濾液再近幾年得到了一定應(yīng)用。
人工濕地對處理BOD/COD<0.05的“老化”滲濾液具有較好的處理效果。同時蘆葦濕地對氨氮去除效率也很高。人工濕地的缺點(diǎn)是戰(zhàn)地面積大,負(fù)荷低,不適合對高濃度(COD和BOD)滲濾液進(jìn)行處理,一般可做為滲濾液深度處理的方法,也可對封場后的滲濾液進(jìn)行處理。
3.4蒸發(fā)處理
蒸發(fā)法主要在廢水尤其是放射性廢水的處理領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用。它是利用外加能量蒸發(fā)廢水中的水份,使其體積大大縮小。國內(nèi)外關(guān)于滲濾液蒸發(fā)技術(shù)公開發(fā)表的文獻(xiàn)很少。
與傳統(tǒng)處理工藝相比,滲濾液蒸發(fā)工藝對滲濾液的性質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng),包括BOD、COD、懸浮固體,溶解固體及進(jìn)料溫度等的變化。一般來說,滲濾液蒸發(fā)系統(tǒng)只對pH值較敏感,目前開發(fā)的蒸發(fā)器主要有熱交換器式、浸沒燃燒式和噴淋式三類。
4.滲濾液處理研究方向及發(fā)展趨勢
垃圾填埋場滲濾液的控制和處理是保證固體廢棄物的長期、安全處置的關(guān)鍵因素。我國是發(fā)展中國家,目前正在建設(shè)大批的填埋場,而今后很長一段時間內(nèi)都將以填埋法為主。因此,對滲濾液的處理的研究至關(guān)重要。根據(jù)目前滲濾液處理現(xiàn)狀和存在的問題,筆者認(rèn)為滲濾液處理研究應(yīng)主要從一下幾個方面進(jìn)行:
4.1促進(jìn)填埋垃圾穩(wěn)定化研究
促進(jìn)填埋垃圾穩(wěn)定化,不僅可縮短填埋垃圾的穩(wěn)定化時間,提高產(chǎn)氣速率,而且可以縮短滲濾液產(chǎn)生周期,在一定程度和范圍內(nèi)改善滲濾液的處理難度。
4.2 經(jīng)濟(jì)有效的處理新方法研究
滲濾液處理方法各具有點(diǎn),但也都有局限性。應(yīng)圍繞滲濾液的氨氮濃度高和可生化性差的兩大特點(diǎn)和難點(diǎn),進(jìn)行投資省而效果好的處理技術(shù)的研究,這也是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)。目前反滲透法較之其他方法工藝而言,工藝簡捷且效果很好,但處理成本高的問題尚待研究解決。
4.3因地制宜,進(jìn)行適宜性工藝研究
不同地域的地理位置、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、氣象以及垃圾成份等條件的差別導(dǎo)致滲濾液的質(zhì)和量都可能產(chǎn)生很大的差異,因此,滲濾液的處理方法不是千篇一律,也不能生搬硬套,而要因地制宜,根據(jù)具體情況研究適宜性、經(jīng)濟(jì)有效的處理方法和工藝。如對北方降雨量少而蒸發(fā)量大,滲濾液回灌法經(jīng)濟(jì)有效;而南方溫暖濕潤的氣候卻有利于人工濕地的開發(fā)和應(yīng)用。
4.4 滲濾液產(chǎn)生的深層機(jī)理研究
對于滲濾液產(chǎn)生機(jī)理,目前只是基于一定的定性認(rèn)識,而在對其動力學(xué)特征等深層機(jī)理的研究方面非常薄弱。而這些問題的研究,將有助于對滲濾液處理方法的研究和開發(fā),甚至在滲濾液產(chǎn)生前端通過簡捷有效的控制措施進(jìn)行處理,或者人為引導(dǎo)其朝有利于進(jìn)一步控制和處理的方向發(fā)展。如果能夠解決這一問題,可從根本上簡化滲濾液的處理。當(dāng)然這既是非常重要的,同時也是最具挑戰(zhàn)性的難題。
(審核編輯: Doris)
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