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垃圾滲濾液處理的特點及技術研究進展

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垃圾滲濾液 是垃圾在堆放和處理過程中由于發酵、雨水沖刷和地表水、地下水浸泡而滲濾出來的污水。來源主要有四個方面:垃圾自身含水、垃圾生化反應產生的水、地下潛水的反滲和大氣降水,其中大氣降水具有集中性、短時性和反復性,占滲濾液總量的大部分。滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水,其性質取決于垃圾成分、垃圾的粒徑、壓實程度、現場的氣候、水文條件和填埋時間等因素,一般來說有以下特點:

(1)水質復雜,危害性大。垃圾滲濾液中含有大量的有機物,含量較多的有烴類及其衍生物、酸酯類、醇酚類、酮醛類和酰胺類等。

(2)水質變化大。根據填埋場的年齡,垃圾滲濾液分為兩類:一類是填埋時間在 5 年以下的年輕滲濾液,其特點是 CODCr、BOD5濃度高,可生化性強;另一類是填埋時間在 5 年以上的年老滲濾液,由于新鮮垃圾逐漸變為陳腐垃圾,其 pH 值接近中性,CODCr和 BOD5濃度有所降低,BOD5/CODCr比值減小,氨氮濃度增加,堿度上升。

(3)有機物濃度高,變化范圍大。垃圾滲濾液中 CODCr和 BOD5最高分別可達 90000mg/L 和 38000mg/L,甚至更高。

(4)氨氮含量高。高氨氮是城市垃圾滲濾液的重要水質特征之一,氨氮含量隨填埋時間的延長而升高。滲濾液中的氮多以氨氮形式存在,約占 TN 的70%-80%。

(5)金屬含量較高。垃圾滲濾液中含有十多種金屬離子,其中鐵和鋅在酸性發酵階段較高,鐵的濃度可達 2000mg/L 左右;鋅的濃度可達130mg/L 左右,鉛的濃度可達 12.3mg/L,鈣的濃度甚至達到 4300mg/L。

(6)滲濾液中的微生物營養元素比例失調。一般滲濾液中 COD 濃度高達數千至數萬 mg/L,氨氮含量數百 mg/L,而磷含量僅十幾或幾 mg/L。

垃圾滲濾液的處理一般包括生化處理法、物理化學法以及土地處理法等


1.生化處理法

生化處理法包括好氧處理、厭氧處理以及兩者相結合。

1.1好氧處理法

好氧處理法包括曝氣氧化池、好氧穩定塘、生物轉盤和滴濾池等。其中活性污泥法是城市垃圾滲濾液好氧生物處理最為常用的方法。好氧活性污泥法可有效地降低BOD5、COD和氨氮,還可去除一些金屬物質。因其處理費用低,效率高而得到廣泛應用。國內外活性污泥法污水處理廠的運行結果表明,通過提高污泥濃度來降低污泥有機負荷,活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。

與活性污泥法相比,曝氣氧化塘體積大,有機負荷低,降解速度慢,工程簡單,在土地允許的情況下,是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理法。

膜生物反應器(MBR)是近些年出現的一種集膜濾和生物處理于一體的新型高效生物處理技術。同常規的好氧生物處理法相比,MBR具有污泥濃度高、污泥齡長、容積負荷高、剩余污泥產量低、出水水質好以及占地面積小等獨特的優點,這使其在處理垃圾滲濾液方面有著廣泛的應用前景。

1.2厭氧處理

厭氧法在處理高濃度的有機廢水(BOD>2000 mg/L)方面有良好的處理效果。厭氧法優點表現在:能耗少,操作簡單,處理設備負荷高,占地少,對營養物的需求量小,產泥量小。一般認為,若以COD為計算依據,好氧方法碳、氮和磷的需求量為COD:N:P=100:5:1,而厭氧法為(350-500):5:1,因此厭氧法可以不添加或少添加營養鹽。但厭氧法也有不足之處,表現在:出水濃度相對還較高,厭氧微生物對有毒物質較為敏感,厭氧反應器初次啟動比較緩慢。厭氧處理法包括上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧生物濾池、厭氧接觸池等。上流式厭氧污泥床在高速厭氧反應器中有較高的負荷能力,得到了較廣泛的應用。

1.3厭氧-好氧生物處理相結合

盡管厭氧法有很多優點,但其出水COD和BOD通常還較高,達不到直接排放的標準,因此,一般不單獨采用厭氧法處理垃圾滲濾液。國內許多垃圾填埋場廢水處理采用厭氧-好氧相結合的生物氧化處理工藝。對高濃度的垃圾滲濾液采用該法經濟合理,處理效率高,厭氧工藝能夠彌補好氧處理較難處理生化性較差這一特點,而好氧工藝同時也能滿足厭氧工藝需后續處理的工藝要求。

2. 物理化學法


物化法對難以生物處理的滲濾液的處理效果較好,通常用于預處理或后續處理。物化法主要有活性炭吸附,化學沉淀,化學氧化,化學還原,離子交換,氣提及濕式氧化等多種方法。與生物法相比,物化法不受水質水量變動的影響,出水水質穩定。尤其對BOD5/COD比值較低(0.07-0.20)難以生物降解的垃圾滲濾液有較好的處理效果,一般老的垃圾填埋場多增設物化法,但其缺點是造價高。

3.土地處理法

土地處理主要是通過土壤顆粒的過濾,離子吸附和沉淀等作用去除滲濾液中懸浮固體和溶解成分。通過土壤中微生物作用使滲濾液中有機物和氨氮發生轉化。土壤中微生物處理污染物的能力要比流體中相應微生物強,因此土地法處理垃圾滲濾液也有很好的效果。目前,用于垃圾滲濾液處理的土地法主要有回灌法和人工濕地法。人工濕地法在英國和德國應用較廣。我國上海老港垃圾填埋場采用的就是氧化塘+人工濕地法處理垃圾滲濾液,效果良好。回灌法是指利用覆蓋土層和垃圾層的凈化作用來處理滲濾液。回灌法的主要優勢在于能克服重金屬等污染物的擴散。