垃圾填埋場滲濾液的處理方法

垃圾填埋場滲濾液的處理方法

摘要：對城市垃圾填埋場滲濾液的國內(nèi)外處理技術(shù)結(jié)合實(shí)際作了較為詳細(xì)的闡述和系統(tǒng)的分析。重點(diǎn)對當(dāng)前國內(nèi)外垃圾滲濾液的生物處理、物理化學(xué)處理、上地處理等處理方法在實(shí)際運(yùn)行過程中的成功與失敗的經(jīng)驗(yàn)作了總結(jié)和探討。

關(guān)鍵詞：城市垃圾,滲濾液,廢水處理

近十幾年來國外學(xué)者就垃圾滲濾液的處理進(jìn)行了大量的探索和研究，取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)，有的已用于工程實(shí)踐。我國在垃圾滲濾液的處理研究方面起步較晚、起點(diǎn)較低，有不少失敗的教訓(xùn)，但也獲得了一些寶貴的經(jīng)驗(yàn)。由于滲濾液水質(zhì)水量的復(fù)雜多變住，目前尚無十分完善的處理工藝，大多根據(jù)不同填埋場的具體情況及其它經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求采取有針對性的處理工藝?？v觀國內(nèi)外垃圾滲濾液處理的現(xiàn)狀，目前滲濾液的處理方案主要有場外綜合處理和場內(nèi)單獨(dú)處理兩大類。主要處理工藝有生物處理法、物化法、土地法以及上述方法的綜合[1]。

l生物法處理滲濾液

生物法是滲濾液處理中最常用的一種方法，由于其運(yùn)行費(fèi)用相對較低、處理效率高，不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)污泥等造成二次污染，因而被世界各國廣泛采用。具體的工藝形式有傳統(tǒng)活性污泥法、穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤、厭氧固定膜生物反應(yīng)器等。

活性污泥法

美國和德國幾個(gè)垃圾填埋場采用活性污泥法處理滲濾液，其實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，通過提高污泥濃度來降低污泥的有機(jī)負(fù)荷，可以獲得令人滿意的處理效果。如美國賓州的FallTownship污水處理廠，其垃圾滲濾液進(jìn)水的ρ為6000～21000mg／L，ρ為3000～13000mg／L，ρ為200～2000mg／L，曝氣池的p為6000～12000mg／L，是一般污泥的質(zhì)量濃度的3～6倍。在體積有機(jī)負(fù)荷為kg［BOD5]/，F(xiàn)／M為－kg［BOD5］／kg［MLSS·d）時(shí)，BOD5的去除率為97％；在體積有機(jī)負(fù)荷為[BOD5]/，F(xiàn)／M為－0·05ks［BOD5］／時(shí)，BOD5的去除率為92％。該廠的數(shù)據(jù)說明，只要適當(dāng)提高活性污泥的質(zhì)量濃度，使F／M為－＜kg[BOD5]/之間采用活性污泥法能夠有效地處理垃圾滲濾液。

穩(wěn)定塘

國外早在80年代就有成功運(yùn)用穩(wěn)定塘技術(shù)處理滲濾液的生產(chǎn)性處理廠，英國在1983年建成的BrynPostey填埋場滲濾液處理廠，運(yùn)用曝氣氧化塘技術(shù)處理滲濾液。該氧化塘有效庫容1000m3，由高密度聚乙烯材料作防滲襯底，采用兩臺高效表面曝氣機(jī)進(jìn)行曝氣，滲濾液最小水力停留時(shí)間10d，滲濾液處理量D－150m3／d。此系統(tǒng)自1983年開始運(yùn)行，滲濾液ρρ最大分別達(dá)24000mg/L和10000mg／L，F(xiàn)／M為～kg［BOD5］／kg［MLSS］·d）時(shí)，CODcr去除率達(dá)97％。

上海市廢棄物老港處置場，在三期工程改擴(kuò)建時(shí)建成了以穩(wěn)定塘和蘆葦濕地地表漫流處理系統(tǒng)相結(jié)合的滲濾液處理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)規(guī)模為2000m3／d，實(shí)際運(yùn)行流量1500m3／d，其在冬季兩個(gè)月的典型數(shù)據(jù)見表1上海老港填埋場滲濾液水處理的運(yùn)行效果表1老港填埋場滲濾液水處理的運(yùn)行效果mg·L-1

檢測日期氧化塘出口蘆葦濕地出口ρρρρ平均141314493266

生物轉(zhuǎn)盤

生物轉(zhuǎn)盤是所謂固定生長系統(tǒng)生物膜法中的一種，運(yùn)用于常規(guī)的污水處理中可有效地解決活性污泥法的污泥膨脹問題，并且由于膜上生物量大，生物相豐富，既有表層的好氧微生物，又有內(nèi)層的厭氧微生物，因而具有抗水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)生物膜上還能生長世代時(shí)間較長的硝化菌等。

Pitea滲濾液處理廠即采用生物轉(zhuǎn)盤處理垃圾滲濾液，設(shè)計(jì)規(guī)模500m3／d，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)盤表面積3000m2，平均設(shè)計(jì)負(fù)荷g［NH3－N／。該廠利用填埋場氣體加熱使進(jìn)人生物轉(zhuǎn)盤的滲濾液溫度保持在20℃左右，取得了良好的處理效果。

上面介紹的Pitea填埋場生物轉(zhuǎn)盤是好氧生物反應(yīng)器，英國Britannia填埋場則是運(yùn)用厭氧固定膜生物反應(yīng)器處理垃圾滲濾液，也取得了良好的處理效果。

厭氧氧化處理

厭氧生物處理B前采用厭氧生物濾池，厭氧接觸法，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器及分段厭氧消化等，實(shí)踐證明厭氧處理時(shí)高質(zhì)量濃度ρ＞2000mg／L）有機(jī)廢水的處理是有效的，但單獨(dú)采用厭氧生物處理滲濾液的情況很少見。北京市政設(shè)計(jì)院1988年進(jìn)行了這方面的研究，得出的結(jié)論是建議采用厭氧一好氧法處理工藝。

各種生物法比較

生物法中，好氧工藝的活性污泥法和生物轉(zhuǎn)盤的處理效果最好，停留時(shí)間較短、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，但工程投資大。運(yùn)行管理費(fèi)用高；相對來說穩(wěn)定塘工藝比較簡單，投資省，管理方便，但停留時(shí)間長、占地面積大且凈化能力隨季節(jié)變化較大。厭氧處理工藝近年來發(fā)展很快，特別適合于高濃度的有機(jī)廢水，它的缺點(diǎn)是停留時(shí)間長，污染物的去除率相對較低，對溫度的變化比較敏感，但通過研究表明厭氧系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體可以滿足系統(tǒng)的能量需要，若將這部分能量加以合理利用，將能夠保證厭氧工藝有穩(wěn)定的處理效果，還能降低處理費(fèi)用。因而對于高濃度有機(jī)物的垃圾滲濾液，采用厭氧和好氧I藝的組合處理，無論是對于提高處理效率，還是就降低運(yùn)行費(fèi)用都是有意義的。

2物化法

物化法過去只用在處理填埋時(shí)間較長的單元中排出的滲濾液，而今隨著滲濾液控制排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，物化法也用來處理新鮮的滲濾液，且是滲濾液后處理工藝中最常用的方法之一。物化法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分離和化學(xué)氧化法等。由于物化法處理成本較高，不適于大量的滲濾液的處理。

絮凝沉淀

實(shí)驗(yàn)證明；生物處理后的滲濾液進(jìn)行絮凝沉淀時(shí)，即使在ρ很低的情況下，CODcr的去除率仍可以達(dá)到50％，反應(yīng)過程中最佳的pH值對于鐵鹽和鋁鹽分別為～和～，最小的加藥量在250－500g／m3之間。

絮凝沉淀工藝的不足之處是會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥；出水的pH值較低，含鹽量高；氨氮的去除率較低等。所以絮凝沉淀工藝即使有可觀的處理效率，在選用時(shí)還是要慎重考慮。

反滲透

反滲透經(jīng)常用于滲濾液的后處理中，因其能夠去除中等分子量的溶解性有機(jī)物，國內(nèi)早期利用醋酸纖維膜進(jìn)行的試驗(yàn)表明，CODcr的去除率可以超過80％，雖然在運(yùn)行過程中有膜污染的問題，但反滲透工藝作為后處理工藝設(shè)在生物預(yù)處理后或物化法之后，負(fù)責(zé)去除低分子量的有機(jī)物、膠體和懸浮物，可以提高處理效率和膜的使用壽命［5］。根據(jù)Ehrig在1989年的研究，一級反滲透工藝可使CODcr、BOD5和有機(jī)鹵代物的去除率達(dá)到80qc，但是氨氮和氯離子的去除率要達(dá)到較高水平則至少需要二級反滲透工藝。

總之，反滲透工藝因其高效性、模塊化和易于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用得越來越多，但其用于滲濾液處理還存在以下問題：小分子量的物質(zhì)的截留效率還不盡人意等）。高濃度的有機(jī)物或無機(jī)可沉降物容易造成膜污染或在膜表面結(jié)垢等問題。由于操作壓力很高造成能耗很高。反滲透濃液的處理是最大的困難，將其回灌到填埋場中已經(jīng)不可取了，因?yàn)闈庖旱奈廴疚餄舛群芨?，是非常危險(xiǎn)的廢物。目前多采用蒸發(fā)和干燥的方法，但費(fèi)用很高。

在英國垃圾滲濾液處理廠使用Rochem’s專利圓盤管反滲透系統(tǒng)對初級滲濾液處理，這種處理技術(shù)是由南亨伯塞德郡穩(wěn)特頓填埋場所設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的Rochem’s離析膜系統(tǒng)。Rochem’s離析膜系統(tǒng)能夠去除重金屬、SS、氨氮、有害難降解的有機(jī)物，處理后的水質(zhì)滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。

活性炭吸附

活性炭吸附工藝適用于處理填埋時(shí)間長的或經(jīng)過生物預(yù)處理后的滲濾液，它能去除中等分子量的有機(jī)物質(zhì)。20世紀(jì)70年代在歐洲的實(shí)驗(yàn)室研究表明，CODcr的去除率為50％－60％，若用石灰石作預(yù)處理，去除率可高達(dá)80％，而活性炭處理了140床后去除效率將明顯下降。在生產(chǎn)性試驗(yàn)中，由于滲濾液水質(zhì)水量多變等原因，出現(xiàn)了去除效率下降和活性炭被大量污染的現(xiàn)象?；钚蕴康耐都恿颗c去除的CODcr量的線性關(guān)系當(dāng)活性炭的投加量為800～1200g／m3時(shí)，每克活性炭吸附－?；钚蕴课焦に嚨闹饕獑栴}是高額的費(fèi)用。盡管如此，首先進(jìn)行生物預(yù)處理，再將該工藝與絮凝沉淀工藝相結(jié)合時(shí)、能保證出水較低水平的CODCr和AOX。

化學(xué)氧化

化學(xué)氧化工藝可以徹底消除污染物，而不會(huì)產(chǎn)生絮凝沉淀工藝中形成的污染物被濃縮的化學(xué)污泥。該工藝常用于廢水的消毒處理，而很少用于有機(jī)物的氧化，主要是由于投加藥劑量很高而帶來的經(jīng)濟(jì)問題。對于滲濾液中一些難控制的有機(jī)污染物，化學(xué)氧化工藝可以考慮使用。

常用的化學(xué)氧化劑有氯氣、次氯酸鈣、高錳酸鉀和臭氧等。用次氯酸鈣作氧化劑時(shí)CODcr的去除率不超過50％；用臭氧作氧化劑時(shí)，沒有剩余污泥的問題，CODcr的去除率也不超過50％且對于含有大量的有機(jī)酸的酸性滲濾液使用臭氧作氧化劑不是很有效的，因?yàn)橛袡C(jī)酸是耐臭氧的，相應(yīng)就需要很高的投加劑量和較長的接觸時(shí)間。過氧化氫作氧化劑時(shí)因?yàn)榭梢匀コ蚧瘹涠饕脕沓魵?，加藥量一般每一份溶解性的硫要投加～份的過氧化氫。目前用化學(xué)氧化法處理滲濾液的研究還處在實(shí)驗(yàn)室階段，其上要的問題是處理費(fèi)用太高，但對于垃圾填埋場封場后所）一生的小水量、低含量的難降解滲濾液處理還是有一定意義的。

3土地法

用土地法處理滲濾液的主要形式是滲濾液回灌和土壤植物處理系統(tǒng)。

在英國進(jìn)行的滲濾液回灌生產(chǎn)性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，滲濾液回灌不僅因?yàn)檎舭l(fā)的作用而可以減少滲濾液的水量，而且還能大幅度降低滲濾液中有機(jī)物的含量。

土壤植物處理系統(tǒng)不僅利用土壤或陳垃圾的物化及生化作用，而且還利用了植物根系對微生物的強(qiáng)化和植物修復(fù)技術(shù)。1985－1986年在瑞典建立了大規(guī)?，F(xiàn)場S－P系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，該系統(tǒng)占用了總面積為22公頃的填埋場中的4公頃，其中公頃種植了柳樹，另外公頃種植了各種草本植物。試驗(yàn)區(qū)域?yàn)樘盥駡鲞吘壍?個(gè)坡地，種植了30000棵柳樹。在試驗(yàn)的最初3年中，灌入試驗(yàn)區(qū)域的滲濾液共計(jì)3290mm，測得年平均的蒸發(fā)量為340mm，為降水量的引％，而在試驗(yàn)前相應(yīng)區(qū)域的年平均蒸發(fā)量為140mm，為年降水量的19％，蒸發(fā)量增加了二到三倍。該系統(tǒng)不光有減量的功能，還能夠降低滲濾液的濃度，例如氮的濃度平均下降了60％，從mmol／L下降到了mmol／L，可以肯定隨著柳樹的生長和根系的發(fā)展，處理效果還可能進(jìn)一步地提高。

4結(jié)論與思考

垃圾滲濾液由于成分極其復(fù)雜，如果用一種方法很難把它處理達(dá)標(biāo)。所以，一般需要不同類型工藝方法組合處理，才能做到達(dá)標(biāo)排放的要求。不同類型方法的組合一般是用生物法或土地法作為預(yù)處理，然后用物化法作為后處理。要達(dá)到日益嚴(yán)格的滲濾液處理排放標(biāo)準(zhǔn)，這種工藝的組合將是一種趨勢，關(guān)鍵是各種工藝的搭配和協(xié)調(diào)的問題。

垃圾滲濾液處理中存在的問題有：

①滲濾液水量變化較大，尤其是季節(jié)性變化量很大，在雨季里水量比較大。針對這個(gè)問題，一般填埋場采用管道把多余的滲濾液排到一個(gè)預(yù)留的池子里，等晴天滲濾液少的時(shí)候再進(jìn)行處理。

②滲濾液水質(zhì)特性變化大。不同填埋場，由于諸多因素不同，其水質(zhì)存在很大差異，所以適用于某填埋場滲濾液的處理方法不一定也適用于另一填埋場滲濾液的處

理。

③滲濾液中氨氮濃度高，尤其是在填埋后期其濃度更高。高濃度的氨氮對微生物的活性有抑制作用，而現(xiàn)有的氨氮吹脫又造成空氣的二次污染和吹脫塔結(jié)垢問題；有人提出超聲波吹脫法，這種方法比傳統(tǒng)吹脫法氨氮的去除率提高了門％－164％，CODcr去除率為％－％，比傳統(tǒng)的吹脫法提高了21%。超聲波的最佳工藝參數(shù)：PH為11，時(shí)間為41min，氣水比1000：1。滲濾液處理費(fèi)用高且難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。填埋場在封閉前，一般滲濾液濃度高且較難處理，即使采用厭氧一好氧生物處理工藝也難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；而高標(biāo)準(zhǔn)的滲濾液處理廠投資大，運(yùn)行管理費(fèi)用高，許多填埋場因?yàn)橘Y金不足受限。

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