城市垃圾滲濾液處理工藝介紹(一)

1、城市垃圾滲濾液處理工藝介紹一摘要：城市垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機廢水，假設(shè)不加處 理而直接排放，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。以保護(hù)環(huán)境為目的，對滲濾 液進(jìn)行處理是必不可少的。分析了滲濾液處理工藝的現(xiàn)狀，結(jié)合國內(nèi) 外的工程實例，介紹了多種處理滲濾液方法，并對各處理工藝進(jìn)行了 比擬。關(guān)鍵詞：垃圾滲濾液物理化學(xué)法生物法0概述城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設(shè)計、運行和管理中非 常棘手的問題。滲濾液是液體在填埋場重力流動的產(chǎn)物，主要來源于 降水和垃圾本身的內(nèi)含水。由于液體在流動過程中有許多因素可能影 響到滲濾液的性質(zhì)，包括物理因素、化學(xué)因素以及生物因素等，所以 滲濾液的性質(zhì)在一個相當(dāng)大的范圍

2、內(nèi)變動。一般來說，其pH值在9 之間，COD在 200062000mg/L 的范圍內(nèi)，BOD5從 6045000mg/L, 重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度根本一致。城市垃圾填埋場滲 濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機廢水，假設(shè)不加處理而直接排入環(huán)境，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。以保護(hù)環(huán)境為目的，對滲濾液進(jìn)行處理是必 不可少的。1滲濾液處理工藝的現(xiàn)狀垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)法主 要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、密度別離、化學(xué)氧化、化學(xué)復(fù)原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法，在COD為20004000 mg/L時，物化方法的COD去除率可達(dá)50%87%。和生物處理 相比

3、，物化處理不受水質(zhì)水量變動的影響，出水水質(zhì)比擬穩(wěn)定，尤其 是對BOD5/COD比值較低(0.070.20)難以生物處理的垃圾滲濾液，有 較好的處理效果。但物化方法處理本錢較高，不適于大水量垃圾滲濾 液的處理，因此目前垃圾滲濾液主要是采用生物法。生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結(jié)合。好氧 處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤和滴濾池 等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反響器、混合反響 器及厭氧穩(wěn)定塘。2滲濾液處理介紹垃圾滲濾液具有不同于一般城市污水的特點：BOD5和COD濃度 高、金屬含量較高、水質(zhì)水量變化大、氨氮的含量較高，微生物營養(yǎng) 元素比例失調(diào)等。在

4、滲濾液的處理方法中，將滲濾液與城市污水合并 處理是最簡便的方法。但是填埋場通常遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，因此其滲濾液與城 市污水合并處理有一定的具體困難，往往不得不自己單獨處理。常用 的處理方法如下。2.1好氧處理用活性污泥法、氧化溝、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤等好氧法處理滲 濾液都有成功的經(jīng)驗，好氧處理可有效地降低 BOD5 COD和氨氮，還 可以去除另一些污染物質(zhì)如鐵、錳等金屬。在好氧法中又以延時曝氣法用得最多，還有曝氣穩(wěn)定塘和生物轉(zhuǎn)盤(主要用以去除氮)。下面將分 別予以介紹。活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法滲濾液可用生物法、化學(xué)絮凝、炭吸附、膜過濾、脂吸附、氣提等 方法單獨或聯(lián)合處理，其中活性污泥法因其費用低、效率高

5、而得到最 廣泛的應(yīng)用。美國和德國的幾個活性污泥法污水處理廠的運行結(jié)果表 明，通過提高污泥濃度來降低污泥有機負(fù)荷，活性污泥法可以獲得令 人滿意的垃圾滲濾液處理效果。例如美國賓州FallTownship污水處理廠, 其垃圾滲濾液進(jìn)水的CODCr為600021000 mg/L , BOD5為300。 13000 mg/L,氨氮為2002000 mg/L。曝氣池的污泥濃度 (MLVSS為600012000mg/L,是一般污泥濃度的36倍。在體積有 機負(fù)荷為 1.87kgBOD5/(m3d)時，F(xiàn)/M 為 0.150.31kgBOD5/(kgMLSS), BOD5的去除率為97%;在體積有機負(fù)荷為 0.

6、3kgBOD5/(m3d)時，F(xiàn)/M 為0.030.05kgB0D5/(kgMLS$), BOD5的去除率為92%。該廠的數(shù)據(jù) 說明，只要適當(dāng)提高活性污泥法濃度，使 F/M在0.03 0.31kgBOD5/(kgMLSSd)之間(不宜再高),采用活性污泥法能夠有效地處 理垃圾滲濾液。許多學(xué)者也發(fā)現(xiàn)活性污泥能去除滲濾液中 99%的BOD5, 80%以上的 有機碳能被活性污泥去除，即使進(jìn)水中有機碳高達(dá) 1000mg/L,污泥生 物相也能很快適應(yīng)并起降解作用。在低負(fù)荷下運行的活性污泥系統(tǒng)，能去除滲濾液中80%90%的COD,出水 BOD5V 20mg/L。對于COD 4000 °°

7、; 噸兒、BOD5160011000mg/L、NH3 - N87 590mg/L的滲濾液，混合式好氧活性污泥法對 COD的去除率可穩(wěn)定在 90%以上。眾多實際運行的垃圾滲濾液處理系統(tǒng)說明， 活性污泥法比化 學(xué)氧化法等其它方法的處理效果更佳。低氧 好氧活性污泥法低氧好氧活性污泥法及SBR法等改良型活性污泥流程，因其具有 能維持較高運轉(zhuǎn)負(fù)荷，耗時短等特點，比常規(guī)活性污泥法更有效。同 濟大學(xué)徐迪民等用低氧好氧活性污泥法處理垃圾填埋場滲濾液，試驗證明：在控制運行條件下，垃圾填埋場滲濾液通過低氧好氧活性污泥法處理，效果卓越。最終出水的平均 CODCr BOD5 SS分別從原 來的 6466 mg/L、3

8、502 mg/L 以及 239.6mg/L 相應(yīng)降低到 codc< 300mg/L、BOD5< 50mg/L平均為 13.3mg/L以及 SS< 100mg/L平均為 27.8mg/L?？?cè)コ史謩e為 CODCr96.4% BOD599.6% SS83.4%處理后的出水假設(shè)進(jìn)一步用堿式氯化鋁進(jìn)行化學(xué)混凝處理，可使出水的CODC下降至U 100mg/L以下。兩段法處理滲濾液的氮、磷也均較一般生物法為佳。磷的平均去除 率為90.5%;氮的平均去除率為67.5%。此外該法運行彌補厭氧好氧兩段生物處理法第一段形成 NH3 N較多，導(dǎo)致第二段難以進(jìn)行和兩 次好氧處理歷時太長的缺乏。物化

9、活性污泥復(fù)合處理系統(tǒng)由于滲濾水中難以降解的高分子化合物所占的比例高，存在的重金 屬產(chǎn)生的抑制作用，所以常用生物法和物理化學(xué)法相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)來處理垃圾滲濾液。對于B0D5 1500mg/L> Cl 800mg/L、硬度以 CaC03 計800mg/L、總鐵 600mg/L、有機氮 100mg/L、TSS300mg/L S02-4300mg/L的滲濾液，有學(xué)者采用該方法進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)效果很好， 其 B0D5 COD NH3 N、Fe的去除率分別達(dá) 99%、95%、90%、99.2%。 該系統(tǒng)中的進(jìn)水通過調(diào)節(jié)池后，可以防止毒性物質(zhì)出現(xiàn)瞬時的高濃度 而對活性污泥生物產(chǎn)生抑制作用；在澄清池中參加

10、石灰，可去除重金 屬和局部有機質(zhì)；氣提池進(jìn)行曝氣，溫度低時參加 NaOH能去除進(jìn)水 NH3N的50%,從而使NH3的濃度處于抑制水平之下；由于廢水中 磷被參加的石灰所沉淀，且pH值過高，因而需添加磷和酸性物質(zhì)；活 性污泥系統(tǒng)可以串聯(lián)或并聯(lián)使用，運行時可通過調(diào)節(jié)回流污泥比來選 用常規(guī)法或延時曝氣法處理，具有較大的操作靈活性。曝氣穩(wěn)定塘與活性污泥法相比，曝氣穩(wěn)定塘體積大，有機負(fù)荷低，盡管降解進(jìn) 度較慢，但由于其工程簡單，在土地不貴的地區(qū)，是最省錢的垃圾滲 濾液好氧生物處理方法。美國、加拿大、英國、澳大利亞和德國的小 試、中試及生產(chǎn)規(guī)模的研究都說明，采用曝氣穩(wěn)定塘能獲得較好的垃 圾滲濾液處理效果。例

11、如英國在 BrynPostegLandfill投資60000英鎊建立一座1000m3的 曝氣氧化塘，設(shè)2臺外表曝氣裝置，最小水力停留時間為10d,氧化塘 出水經(jīng)沉淀后流經(jīng)3km長的管道入城市下水道。此系統(tǒng)1983年開始運 行，滲濾液最大 CODCr為24000mg/L,最大BOD5為 10000 mg/L,F/M = 0.050.3kgCOD/(kgMLSSI)；水量變化范圍 0150m3/d，出水 BOD5平均為24mg/L,但偶然有超過50mg/L的時候，COD去除率達(dá) 97%,但在運行過程中需投加P,考慮到日常運行費用，投資歸還及其 利息，與滲濾液直接排至市政管網(wǎng)相比，每年可節(jié)約750英

12、鎊。英國水研究中心(WaterResearchCenter對東南部 NewParkLandfill的CODCi> 15000mg/L的滲濾液也做了曝氣穩(wěn)定塘的中試，當(dāng)負(fù)荷為0.280.32kgCOD/(kgMLSSI)或者說為 0.040.64kgCOD/(kgMLSSI),泥 齡為10d時，COD和BOD5去除率分別為98%和91%以上。在運行過 程中也需要投加磷酸。生物膜法與活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷的優(yōu)點， 而且生物膜上能生長世代時間較長的微生物，如硝化菌之類。加拿大BritishColumbia大學(xué)的 C.Peddie和 J.Atwater 用直徑 0.9m

13、 的生物轉(zhuǎn)盤處 理CODCK 1000 mg/L，NH3- Nv 50mg/L的弱性滲濾液，其出水BOD5< 25mg/L，當(dāng)溫度上升，微生物的硝化能力隨即恢復(fù)。但是應(yīng)當(dāng) 指出，這種滲濾液的性質(zhì)與城市污水相近，對于較強的滲濾液此方法 是否適用還待研究。2.2厭氧生物處理厭氧生物處理的有目的運用已有近百年的歷史。但直到近20年來, 隨著微生物學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科開展和工程實踐的積累，不斷開發(fā)出 新的厭氧處理工藝，克服了傳統(tǒng)工藝的水力停留時間長，有機負(fù)荷低 等特點，使它在理論和實踐上有了很大進(jìn)步，在處理高濃度 (BOD5>2000 mg/L)有機廢水方面取得了良好效果。厭氧生物處理有許多

14、優(yōu)點，最主要的是能耗少，操作簡單，因此投 資及運行費用低廉，而且由于產(chǎn)生的剩余污泥量少，所需的營養(yǎng)物質(zhì) 也少，如其B0D5/P只需為4000： 1，雖然滲濾液中P的含量通常少于 1mg/L,但仍能滿足微生物對P的要求。用普通的厭氧硝化，35C、負(fù) 荷為1kgCOD/(m3d),停留時間10d，滲濾液中COD去除率可達(dá)90%。近年來，開發(fā)的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響器及分段厭氧硝化等。厭氧生物濾池厭氧濾池適于處理溶解性有機物，加拿大 HalifaxHighway101填埋場 滲濾液平均 COD為12850mg/L、BOD5/COD為0.7, pH為5.6

15、。將此滲 濾液先經(jīng)石灰水調(diào)節(jié)至pH= 7.8,沉淀1h后進(jìn)厭氧濾池(此工序還起到 去除Zn等重金屬的作用)，當(dāng)負(fù)荷為4kgCOD/(m3d)時，COD去除率可 達(dá)92%以上；當(dāng)負(fù)荷再增加時，其去除率急劇下降。加拿大Toronto大學(xué)的等也在室溫條件下成功地用厭氧濾 池分別處理年齡為1.5年和8年的填埋場滲濾液，它們的 COD各為 14000mg/L 和 4000 mg/L ? BOD5/COD各為 0.7 和 0.5,當(dāng)負(fù)荷為 1.26 1.45kgCOD/(m3d),水力停留時間為 2496h時，COD去除率均可達(dá) 90%以上。當(dāng)負(fù)荷再增加，其去除率也急劇下降。由此可見，雖然厭氧 濾池處理高

16、濃度有機污水時負(fù)荷可達(dá) 520kgCOD/(m3d)，但對于滲濾 液其負(fù)荷必須保持較低水平才能得到理想的處理效果。上向流式厭氧污泥床英國的水研究中心報道用上向流式厭氧污泥床(UASB處理COD>10000mg/L的滲濾液，當(dāng)負(fù)荷為 3.619.7kgCOD/(m3d),平均泥齡為 1.04.3d，溫度為30C時COD和 BOD5的去除率各為82%和85%，它 們的負(fù)荷比厭氧濾池要大得多。在厭氧分解時，有機氮轉(zhuǎn)為氨氮，且存在NH4+ NH3 + H +反響。 假設(shè)pH>7時，平衡中的NH3占優(yōu)勢，可用吹脫法去除。但厭氧分解時 pH近似等于7,因此出水中可能含有較多的 NH4+,將會消

17、耗接納水 體的溶解氧。2.3厭氧與好氧的結(jié)合方式雖然實踐已經(jīng)證明厭氧生物法對高濃度有機廢水處理的有效性，但 單獨采用厭氧法處理滲濾液也很少見。對高濃度的垃圾滲濾液采用厭 氧 好氧處理工藝既經(jīng)濟合理，處理效率又高。COD和 BOD的去除率分別達(dá)86.8%和97.2%。厭氧好氧生物氧化工藝(厭氧硝化和生物氧化塘)西南師大生物系對 pH為8.08.6, COD為16124mg/L,BOD5為214 406mg/L、NH3-N為475mg/L的滲濾液采用厭氧 好氧生物化學(xué)法處 理，取得出水 pH 為 7.1 7.9, COD為 170.33314.8mg/L, BOD5為91.4mg/L、NH3 N

18、為 29.1mg/L 的良好效果。232厭氧 氧化溝 兼性塘工藝下面結(jié)合廣州市李坑垃圾填埋場作以下說明及分析。李坑垃圾填埋 場污水處理廠按流量300m3/d設(shè)計，進(jìn)水B0D5為2500 陀/L、CODCr 為 4000mg/L、NH3- N 為 1000mg/L> SS為 600mg/L、色度為 000 倍；出水 BOD5為 30mg/L、CODCr為 80mg/L、NH3 N 為 10mg/L、SS 為70mg/L、色度為40倍。選用工藝流程為：厭氧氧化溝 兼性塘絮凝沉淀。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較好，兼性塘出水達(dá)標(biāo)時，即可直接將兼性 塘水向外排放；而當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較差，兼性塘出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)時， 那

19、么啟用混凝沉淀系統(tǒng)，再排放沉淀池上清液。從目前該套工藝的運行情況來看，當(dāng)進(jìn)水的COD較高時，出水水質(zhì)良好；一旦COD降低，特別是冬季低溫少雨，COD降低到不利于生化 處理時，出水各水質(zhì)成分均偏高難以達(dá)標(biāo)，出水呈棕褐色，盡管啟用 絮凝沉淀系統(tǒng)，效果仍不理想。由此可見，對于滲濾液的色度和NH3N的有效去除，對生化處理將產(chǎn)生有利影響。厭氧 氣浮 好氧工藝大田山垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液處理采用的是此工藝。根據(jù)廣州市環(huán) 境衛(wèi)生研究所對類似垃圾填埋場滲濾液檢測資料及模擬試驗，結(jié)合本 場實際情況定出滲濾液污水處理設(shè)計參數(shù)。進(jìn)水水質(zhì)CODCr為8000mg/L、BOD5為 5000mg/L、SS為 700mg/L

20、、pH 值為 7.5;出水水 質(zhì) CODC為 100mg/L、BOD5為 60mg/L、SS為 500mg/L、pH 值為 6.5 7.5。 針對該場遠(yuǎn)離市區(qū)的特點，為便于管理和節(jié)省能耗，經(jīng)比擬后 選用厭氧和好氧聯(lián)合處理工藝。厭氧段為上向流式厭氧污泥床反響器， 好氧段為生物接觸氧化法，加化學(xué)混凝沉淀和生物氧化塘，凈化處理 達(dá)標(biāo)后排放。剩余污泥經(jīng)濃縮后送回填埋場處理?？紤]到滲濾液水質(zhì)變幅較大的特點，在厭氧段后參加氣浮工藝，提 高處理能力以應(yīng)付進(jìn)水水質(zhì)偏高的情況。目前深圳下坪垃圾填埋場設(shè) 計采用厭氧氣浮好氧工藝處理滲濾液。23.4UA5B氧化溝穩(wěn)定塘福州市于1995年建成全國最大的現(xiàn)代化的城市垃圾

21、綜合處理場 -福 州市紅廟嶺垃圾衛(wèi)生填埋場。處理垃圾滲濾液水量為 1000m3/d ;垃圾 滲濾液水質(zhì)入口為CODCr為8000mg/L、BOD5為5500mg/L;處理水 質(zhì)要求出口為CODCr去除率95%、BOD5去除率97%。設(shè)計采用上向流式厭氧污泥床奧貝爾氧化溝 穩(wěn)定塘工藝流程。垃圾填埋場的垃圾滲濾液集中到貯存庫，依靠庫址的較高地形，自流 到集水池、格柵，經(jīng)巴式計量槽計量后，靠勢能流至配水池，再依靠 靜水頭壓至上向流式厭氧污泥床。經(jīng)厭氧處理后的污水流至一沉池進(jìn) 行固液別離，上清液自流到奧貝爾氧化溝，沉淀污泥靠重力排至污泥 池，污泥定期用罐車送到垃圾填埋場或堆肥利用。污水在奧貝爾氧化溝進(jìn)

22、行好氧生化處理，奧貝爾氧化溝采用三溝式A/O工藝，具有先進(jìn)的污水脫氮處理效果。該工藝突出的優(yōu)點是在第 一溝中既能對氨氮進(jìn)行硝化，又能以BOD為碳源對硝酸鹽進(jìn)行反硝化， 總氮去除率可達(dá)80%，由于利用了污水中BOD作碳源，導(dǎo)致污水中的 BOD5被去除，減少了污水中的需氧量。為了提高氧化溝脫氮效果，把 第三溝的出水用潛水泵再抽至第一溝進(jìn)行內(nèi)回流，在第一溝中進(jìn)行反 硝化。經(jīng)氧化溝處理的污水流入二沉池進(jìn)行固液別離，澄清水自流至穩(wěn)定 塘進(jìn)行生物處理。二沉池的剩余污泥靠重力排至濃縮池。濃縮池中的 上清液回流至氧化溝處理，其濃縮后的污泥用潛水泵抽至罐車輸送到 垃圾填埋場填埋，或進(jìn)行堆肥處理。2.4 土地處理

23、土地處理法亦即土壤灌溉法，是人類最早采用的污水處理法，但是 土地處理系統(tǒng)的應(yīng)用多見于城市污水處理。對于滲濾液的處理方法， 將滲濾液收集起來，通過噴灌使之回流到填埋場。循環(huán)填埋場的滲濾 液由于增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速甲烷生產(chǎn)和廢物分 解。其次由于噴灌中的蒸發(fā)作用，使?jié)B濾液體積減小，有利于廢水處 理系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，且可節(jié)約能源費用。北英格蘭的 SeamerCarr垃圾填埋 場，有一局部采用滲濾液再循環(huán)，20個月后再循環(huán)區(qū)滲濾液的COD值 降低較多，金屬濃度有較大幅度下降，而NH3 N、CI濃度變化較小。 說明金屬濃度的下降不僅是由于稀釋作用引起的，也可能是垃圾中無 機成分對其吸附造成的。由于再循環(huán)滲濾液具有諸多優(yōu)點，所以設(shè)計填埋場時頂部不要全部 封閉，而應(yīng)設(shè)立規(guī)那么性排列的溝道以免對周圍水源的污染。低濃度滲濾液不能直接排放，因NH3 N、CI濃度仍較高，溫度較低季節(jié)，蒸 發(fā)少，生物活性弱，再循環(huán)滲濾液的效果有待進(jìn)一步研究。2