垃圾填埋场渗滤液处理技术分析

垃圾填埋场渗滤液处理技术分析

中山市天乙能源有限公司广东中山528429

摘要:垃圾填埋场渗滤液具有水质水量变化大、成分复杂,氨氮含量高、色度大且恶臭,有毒物质含量高、营养元素比例失调的特点,处理不当会造成严重的污染地表水和地下水污染。总结了垃圾填埋场渗滤液的水质特征和现行主要处理技术。针对我国渗滤液处理发展的现状,提出一些思考和建议。

关键词:垃圾填埋场渗滤液;处理技术;组合工艺;自主创新

随着改革开发的不断深入,城市化进程不断加快,人民生活水平提高,城市垃圾产生的量越来越多,成份越来越复杂,造成的环境污染日益严重,已经成为制约中国城市经济持续发展的一大障碍。目前,中国城市垃圾主要的处理方式有堆肥、焚烧、卫生填埋等方法,而卫生填埋具有技术成熟、处理费用低、管理和运输方便等优点,在国内得到了广泛的应用。

1.渗滤液的产生

渗滤液是经过一系列复杂的生物、化学及物理过程产生的,主要来自降水、垃圾分解产生的水、垃圾自身含水、浸入的地下水等。垃圾渗滤液的产生量和性质受诸多因素影响,其中包括:填埋场的气候条件、水文地质条件、垃圾的特性及其含水量、填埋工艺等。对于同一填埋场,其渗滤液的性质随着填埋场的场龄而变化。这种性质的变化反映了垃圾在填埋场内的5个阶段:调整期、过渡期、酸形成期、甲烷形成期、最后成熟期。在这些过程中存在两种主要作用,一是固体垃圾中有机物分解,形成可溶或挥发性产物,进入渗滤液或大气;另一作用是稳定的腐殖质的合成,这些腐殖质一部分留在垃圾中,一部分进入渗滤液。这两个作用的综合结果是使渗滤液中浓度有机物增高,主要含有以下3类:(1)低分子量的脂肪酸;(2)腐殖质类和高分子量的碳水化合物;(3)中等分子量的灰黄酸类物质,约90%的可溶性有机酸是短链的。可挥发性脂肪酸中的主要成分是醋酸、丙酸和丁酸;其次是带有羟基的芳黄霉酸。水量的确定一般采用基于水量平衡的多因素经验公式进行计算;水质一般采用相似估算法、实验法、机理模型法等。

2.垃圾渗滤液的特点

渗滤液的产生受多因素影响,不仅水量变化大,而且变化无规律性.渗滤液是垃圾分解后产生的内源水与外来水分(包括大气降水、地表水、地下水入侵)所形成的液体.其中含有大量的有机物、无机离子以及离子—有机化合物.垃圾渗滤液水质的变化受垃圾组成、垃圾含水率、垃圾体内温度、垃圾填埋时间、填埋规律、填埋工艺、降雨渗透量等因素的影响,尤其是降雨量和填埋时间的影响。

3.垃圾渗滤液处理技术

3.1回灌处理技术

理论上,垃圾填埋场渗滤液的回灌处理,是利用填埋覆盖层的土壤的净化作用、垃圾填埋场的降解作用和最终覆盖后的垃圾填埋场地表植物的吸收作用等进行的.回灌法处理的依据、工艺流程和技术参数进行了阐述。回灌的方法进行了比较,阐述了渗滤液回灌对填埋场的影响.李国建等对填埋净化能力的混合柱模拟研究中证明了回灌具有较好的处理效果.但回灌法在实际上还存在以下问题:①不能完全消除渗滤液,由于喷洒或回灌的渗滤液受填埋场特性的限制,因而仍有大部分渗滤液须外排处理;②通过喷洒循环后的渗滤液仍须处理后排放,尤其是由于渗滤液在垃圾层中的循环,导致其NH4+-N不断积累,甚至最终使其浓度远高于其在非循环渗滤液中的浓度;③回灌处理技术在国内工程上缺乏理论依据及设计参数,运用较少。

3.2生物处理技术

3.2.1预处理措施

鉴于渗滤液的上述特点,单采用普通的生物处理单元和常规的运行参数难以达到理想效果,因此,需根据水质特点采取一定的措施来提高生物处理效率。(1)渗滤液中金属离子的去除垃圾渗滤液中的多种金属离子,如果不进行预处理,不仅会影响生化过程,还将形成沉淀,使生化反应器堵塞,或在生物膜表面结垢,影响去除效率。在预处理中主要采用化学混凝沉淀的方法,用石灰或硫化物作沉淀剂,去除垃圾渗滤液中的重金属,同时去除大量的悬浮颗粒。预处理还可调节渗滤液的pH值,使之从酸性变成中性。(2)降低生物处理单元的污泥有机负荷垃圾渗滤液中的有机物浓度很高,一般需要适当降低污泥有机负荷来提高处理效果。提高污泥浓度、延长污泥停留时间以及增加处理构筑物的有效容积,均可降低污泥的有机负荷。

3.2.2厌氧生物处理

厌氧生物处理已有近百年的历史,近20a来随着微生物学、生物化学等学科的发展和工程试验经验的积累,不断开发出新的厌氧处理工艺。它克服了传统工艺水力停留时间长、有机负荷低等特点,在理论和实践上有了很大进步,特别是在处理高浓度有机废水方面取得了良好的效果。厌氧处理最主要的优点是能耗省、剩余污泥量少、操作简单,因此投资及运行费用低廉。由于垃圾渗滤液中有机物含量高,而且其中多数为生物可利用物质,厌氧生物处理既可有效降解有机物,又可以承受较大的冲击负荷。

3.3合并处理

直接与城市污水合并处理:渗滤液与规模适当的城市污水合并处理是最为简单的处理方案,它可以节省单独建设渗滤液处理系统的高额费用,还可以降低处理成本.但这并非是普遍适用的方法.一方面,由于垃圾填埋场往往远离城市污水处理厂,渗滤液的输送将造成较大的经济负担;另一方面,由于渗滤液所特有的水质及其变化特点,在采用此种方案时,如不加控制,易造成对城市污水处理厂的冲击负荷,影响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行。

3.4物理化学法

物理化学法主要有活性碳吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等。在COD为2000mg/L~4000mg/L时,物化方法的COD去除率可达50%~87%。和生物处理相比,物化处理不受水质水量变动的影响,出水水质比较稳定,尤其是对BOD/COD比值较低(007~020)难以生物处理的垃圾渗滤液,有较好的处理效果。

采取物理化学法工艺处理垃圾填埋场渗滤液的例子很多,例如,专家采用聚铁混凝和催化氧化二级串联法对某些生活垃圾填埋场渗滤液进行了处理实验,使其COD和色度的去除率可分别达到883%和98%,砷可达到检不出水平;对含有农药、杀虫剂、化肥、油漆等化学品及金属化合物填埋场的渗滤液,采用石灰-硫酸亚铁-漂白精处理工艺进行试验研究,其结果对砷、无机磷和亚硝酸盐的去除率都在90%以上,去除了水中的有机物、大分子悬浮物、重金属离子等,达到回用水标准;采用吹脱-SBR-吸附混凝法对运行年限较长的天子岭垃圾填埋场的渗滤液进行了处理,使其达到了二级排放标准。近年来,膜分离技术得到迅速发展,光催化氧化和电化学法的应用是渗滤液污染化学控制的新发展方向。

以TiO2作催化剂光催化氧化深度处理垃圾渗滤液,效果很好,对污水中的有机污染物有很强的氧化能力,最佳反应时间15h~25h,TiO2可回收利用。以Ti/PbO2和Ti/SnO作阳极,可将渗滤液脱色,COD降至100mg/L,并完全除去氨氮,COD去除率可高达696%,催化剂可重复使用。但有时物化方法处理成本高,不适于大水量垃圾渗滤液的处理,因此目前垃圾渗滤液的处理主要采用生物法。

4.提倡“以废治废”,实现资源循环利用

“以废治废”可以使资源得到充分利用,避免资源浪费和减少垃圾排放量,最终实现资源的循环利用。渗滤液的土地处理是实现资源循环的一种不错形式,它不仅实现了对废物(渗滤液)的治理和土地的改良,同时使大量物质回归自然,实现物质的良性循环。赵由才提出的矿化垃圾生物反应床技术以及其他一些学者提出的用工业废渣吸附沉淀处理技术等都是对实现这一理念的很好尝试。

结论

综上所述,垃圾填埋场渗滤液成分复杂,危害很大。环评中提出的垃圾渗滤液的处理方法主要是生物处理、物化处理和土地处理;处理方式主要为场内处理、场外处理、场内外联合处理。尽管对垃圾渗滤液处理的应用研究越来越多,积累了不少经验,但如何从源头上减少垃圾渗滤液的产生,如何找到一条既经济又合理的工艺,值得我们在环评工作中进一步研究。

参考文献:

[1]喻晓,张甲亮,刘楚良,等.垃圾渗滤液污染特性及其处理技术研究和应用趋势[J].环境科学与技术,2002(5).

[2]谭小平,王国生,汤克敏.光催化法深度处理垃圾渗滤液的影响因素[J].中国给排水,1999(5).

[3]袁堆芳,王国生,汤克敏.反渗透法处理城市垃圾填埋场渗滤液[J].水处理技术,1997(6).

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