生活垃圾填埋場滲濾液處理技術及經(jīng)濟性比較

生活垃圾填埋場滲濾液處理技術及經(jīng)濟性比較

城市生活垃圾的處理和處理方法主要包括填埋、焚燒、堆肥等。而目前我國使用最多的技術則是衛(wèi)生填埋,以四川省為例,截止2009年6月,整個四川省的垃圾衛(wèi)生填埋場約占所有垃圾無害化處理設施的75%。在城市生活垃圾填埋過程中,由于壓實和微生物的分解作用,垃圾中所含的污染物將隨水分溶出,并與降雨、徑流等一起形成垃圾滲濾液,垃圾滲濾液若不經(jīng)處理,直接排入水體,會對環(huán)境、生物及人體健康帶來很大的威脅。1濾液的水質(zhì)特點由于我國城市生活垃圾的收集基本采用混合收集的方式,使得垃圾滲濾液的成分受到生活水平、收集方式、地區(qū)和氣候等的影響,但總的來說垃圾滲濾液主要具有以下一些特點:(1)有機污染物濃度高,其中的COD和BOD5高達幾萬每升毫克;(2)成份復雜,其中的重金屬離子和有毒有機物會對微生物產(chǎn)生毒害抑制作用;(3)氨氮含量高,最高可高達幾千到幾萬每升毫克,嚴重抑制和降低了生物處理中微生物的活性;(4)C/N的比值失調(diào),且磷元素缺乏;(5)水質(zhì)隨填埋時間和穩(wěn)定程度不斷變化水質(zhì)變化大,隨著垃圾填埋場年齡的增大,垃圾滲濾液的可生化性呈降低趨勢。2滲濾液處理工藝垃圾滲濾液的處理技術非常多,目前,采用的處理方法有生物法、物化法、土地法。其中生物法最為經(jīng)濟,近年來被應用較為廣泛的有MBR、UASB、SBR技術等。物化處理雖然較生物處理費用較高,但對于滲濾液中某些污染物的處理是有必要的,較為常用的有:吹脫法、MAP沉淀法、膜處理技術。土地處理法在滲濾液的處理中應用比較少,主要是因為該法容易對土壤和地下水造成污染。在實際的工程應用及研究中單獨采用一種技術往往不能做到達標排放,因此在使用時往往采取組合工藝對滲濾液進行處理。垃圾滲濾液處理宜采用預處理+生物處理+深度處理+后處理組合工藝,如Agdag等采用2段UASB與CSTR的組合工藝處理滲濾液,COD和NH3-N去除率分別為96%-98%和99.6%。韓國Chung-Nam省“MBR-RO”垃圾滲濾液組合處理工藝,出水的COD、BOD5和NH3-N分別為6~72、1~7和10~47mg·L-1。廣州市李坑生活垃圾填埋場采用UASB-MBR-DTRO工藝處理垃圾滲濾液,出水可達城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)(GB/T18920-2002)標準。3垃圾滲濾液的有效處理垃圾滲濾液的處理多會用到厭氧-好氧組合工藝,因為其處理費用較物化法低,同時它也是我國垃圾填埋場首選的處理工藝。此次介紹的處理工藝均采用了目前得到普遍應用的膜技術。膜技術主要是利用膜的篩分、截留和吸附等作用去除滲濾液中難降解有機污染物,包括微濾、超濾、納濾和反滲透等工藝。早在上個世紀70年代,國外就已把反滲透用于垃圾滲濾液的處理,一般采用一級超濾及二級反滲透的聯(lián)合處理方法深度處理垃圾滲濾液。目前我國已啟用新的生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-2008)這就對垃圾滲濾液的處理提出了更高的要求。因此越來越多的垃圾填埋場也已把膜技術廣泛的應用于垃圾滲濾液的處理,而且我國多個垃圾填埋場已引入了反滲透、納濾等膜技術,運行結(jié)果表明,出水可以達到生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-2008)。3.1膜處理系統(tǒng)的工作流程位于四川省資陽市簡陽市的垃圾填埋場垃圾處理規(guī)模為200t·d-1,其產(chǎn)生的滲濾液大約為90m3·d-1,選用氨吹脫+生物處理(A+O)+混凝沉淀+砂濾+超濾+納濾組合工藝處理,具體工藝流程示意見圖1。來自填埋區(qū)的滲濾液首先進入調(diào)節(jié)池,再經(jīng)提升泵進入氨吹脫,調(diào)節(jié)pH至10.5左右,經(jīng)空氣吹脫去除部分氨氮,確保后續(xù)生物處理的正常運行,氨吹脫法是去除滲濾液中氨氮最普遍應用的方法。然后滲濾液經(jīng)調(diào)解pH后進入生物處理,生物處理單元包括厭氧和好氧活性污泥池,在此利用生物反應去除大部分BOD5、COD以及NH3-N。之后不宜生物降解的有機污染物隨水流進入加藥沉淀池和砂濾池,通過加入藥劑使?jié)B濾液中的懸浮物質(zhì)或膠體物質(zhì)得到去除,進一步去除難降解的有機污染物。最后滲濾液進入膜處理系統(tǒng)(超濾+納濾),滲濾液在進入超濾之前首先流到中間水池,以調(diào)節(jié)水量,然后經(jīng)過保安過濾器過濾,過濾后的水通過高壓泵進入超濾膜組件,超濾設計最大工作壓力為0.2~0.3MPa,每運行1h清水反沖洗2min,藥洗周期為1周,超濾出水經(jīng)由保安過濾器過濾,過濾后的水通過高壓泵進入納濾膜組件。納濾運行壓力約為0.7MPa,每運行1h清水反沖洗2min,藥洗周期為1周。由膜處理系統(tǒng)處理之后顆粒物和微生物截留在系統(tǒng)內(nèi),出水達生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-2008)。沉淀池污泥、超濾濃水及納濾濃水回灌垃圾填埋場。3.2工藝流程簡述位于四川省成都市的長安垃圾填埋場的垃圾滲濾液處理規(guī)模為1300m3·d-1,選用AOAO+超濾+反滲透的組合工藝處理,此工藝在生物處理之前未采用預處理工藝,因此對于可生化性好的早期垃圾滲濾液采用此工藝較為適合,但對于中老期垃圾滲濾液宜在生物處理之前加一級預處理。具體工藝流程示意見圖2。來自填埋區(qū)的滲濾液同樣首先進入一級缺氧池,在一級缺氧反應器,垃圾滲濾液與一級好氧及二級好氧池的回流水完全混合,進行反硝化作用,降解部分有機物,同時使從好氧池中回流的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣,降低水中總氮含量,經(jīng)過一級缺氧池后滲濾液流入一級好氧池,在好氧反應池,利用好氧微生物的作用,使可生物降解有機物進一步分解去除,氨氮在亞硝酸和硝酸細菌的作用下形成硝酸鹽。之后進入二級缺氧池和好氧池,利用硝化和反硝化作用再次去除殘留的BOD5、COD以及NH3-N。然后不能生物降解的有機污染物隨滲濾液一起進入超濾系統(tǒng),運行壓力為0.4~0.65MPa,當流速低于4m·s-1時用清水沖洗。而后進入中間水池調(diào)解工作水量,最后進入反滲透系統(tǒng),反滲透運行壓力為2.4~2.6MPa,當壓力達到29~30MPa時進行藥洗。出水各項水質(zhì)指標達生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-2008)。3.3納濾工藝流程位于四川省廣安市的垃圾填埋場垃圾處理規(guī)模為300t·d-1,其產(chǎn)生的滲濾液大約為80m3·d-1,垃圾滲濾液處理設計規(guī)模為100m3·d-1,采用中溫厭氧+膜生物反應器+納濾的組合工藝處理,此工藝與前一個工藝所不同的是采用了厭氧作為預處理。當然,也可以在厭氧前加一級氨吹脫、混凝沉淀等,提高滲濾液的可生化性,以更加適合中老齡垃圾滲濾液的處理。工藝流程見圖3。來自填埋區(qū)的滲濾液同樣首先進入調(diào)節(jié)池對水質(zhì)水量進行調(diào)節(jié),然后由提升泵提升,先經(jīng)過換熱器升溫再進入中溫厭氧池,中溫厭氧池的溫度為35±0.5℃,因為隨著廢水溫度的降低,廢水的表面張力會增加,從而會降低物質(zhì)在廢水中的擴散速率,同時溫度降低會影響產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的活性,所以為了厭氧能達到較好的處理效果采用中溫厭氧池,在厭氧池中利用厭氧生物消化,把可生化的高濃度有機污染物分解為沼氣、二氧化碳、水、氨氨,以及未被完全消化利用的中間產(chǎn)物和難降解有機物。之后滲濾液進入缺氧反應器,在缺氧池中使由好氧池回流而來的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮氣,進入大氣,使水中總氮含量得以降低,同時降解有機物,然后滲濾液進入MBR好氧反應池,在MBR好氧反應池,利用好氧微生物的作用,使殘余的可生物降解有機物進一步分解去除,氨氮在亞硝酸和硝酸細菌的作用下形成硝酸鹽,回流入缺氧池。不能生物降解的有機污染物在抽吸泵的作用下,隨水流進入中間水池,平衡工作水量。然后通過高壓泵進入納濾膜組件。納濾進水壓力為1.5~1.6MPa左右,運行3h,停1h,并且用清水沖洗幾分鐘。出水達生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-2008),納濾濃水和各階段產(chǎn)生的污泥均回灌至垃圾填埋場。3.4各處理工藝設計此3個垃圾滲濾液處理廠均采用了膜處理技術處理垃圾滲濾液,但在工藝設計上各具特色,其各處理單元采用技術的優(yōu)缺點見表1,各處理工藝的建設投資和運行成本見表2。從表2中可以看出使用第1和第3種處理工藝其工程總投資和運行費用均較低,從經(jīng)濟上來說更具有可行性。4垃圾滲濾液在全國范圍處理的現(xiàn)狀相關報道及本次調(diào)查的結(jié)果表明,垃圾滲濾液的處理多采用以生物處理為主的組合工藝,同時MBR技術和納濾、反滲透技術已應用于垃圾滲濾液的處理,并且處理效果良好,大多能達到生活垃圾填埋污染控制標準(GB16889-2008)。同時從此次調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)了不少問題,在四川省的所用垃圾填埋場中,約有6.6%直接排入污水處理廠,無處理排放的比例占8%,無處理回噴所占比例則高達23%,這樣的處理方式必定給周圍