垃圾滲濾液污染化學(xué)控制的研究進(jìn)展

垃圾滲濾液污染化學(xué)控制的研究進(jìn)展

垃圾廢水是垃圾填埋過程中產(chǎn)生的二次污染，污染水體、土壤、大氣等，導(dǎo)致土壤和環(huán)境惡化、水質(zhì)惡化、營養(yǎng)化，威脅飲用水和工農(nóng)業(yè)用水的水源，并失去地下水的使用價值。當(dāng)有機污染物進(jìn)入食物鏈時，它們直接影響人類的健康。垃圾滲濾液處理難度大,實現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)有效處理是垃圾填埋處理技術(shù)中的一個研究熱點。1廢水提取物的產(chǎn)生和污染特征1.1反滲透膜的形成環(huán)境垃圾滲濾液有四個主要來源:(1)垃圾自身含水。(2)垃圾生化反應(yīng)產(chǎn)生的水。(3)地下潛水的反滲。(4)大氣降水。垃圾含水47%時,每噸垃圾可產(chǎn)生0.0722t滲濾液,生化反應(yīng)產(chǎn)生的水要少得多。大氣降水具有集中性、短時性和反復(fù)性,未及時引流的降水滲過垃圾層形成的滲濾液占總量的絕大部分,是工程設(shè)計的主要依據(jù)。1.2污染特征(1)有許多復(fù)雜的污染物滲濾液中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,其中列入我國環(huán)境優(yōu)先控制污染物的有5種。(2)污染物濃度高，變化范圍大垃圾滲濾液的這一特性是其它污水無法比擬的,突出了處理和處理工藝選擇的難度,見表1。(3)填埋互通產(chǎn)物的組成與濃度①產(chǎn)生量呈季節(jié)性變化,雨季明顯大于旱季。②污染物組成及其濃度季節(jié)性變化。平原地區(qū)填埋場干冷季節(jié)滲濾液中的污染物組成和濃度較低,見表2。③污染物組成及其濃度隨填埋年限的延長而變化。填埋層各部分物化和生物學(xué)特征及其活動方式都不同,“年輕”填埋場(使用5年以內(nèi))的滲濾液pH值較低,BOD5、CODCr、VFA、金屬離子濃度和BOD5/CODCr較高,“年老”填埋場(使用10年以上)的滲濾液pH值近中性,BOD5、CODCr、VFA濃度和BOD5/CODCr較低,金屬離子濃度下降,但氨氮濃度較高。2處理垃圾滲透廢水的方法2.1復(fù)合光催化氧化系統(tǒng)(1)作為垃圾滲濾液的預(yù)處理或后處理措施,吸附、絮凝沉淀和膜技術(shù)較為常見。鋁土礦混凝和吸附可去除滲濾液中48.93%的有機物,而石灰-硫酸亞鐵-漂粉精工藝對砷、無機磷和亞硝酸鹽處理效果較好,聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁混凝則可去除60%以上的CODCr和80%以上的總磷。(2)光催化氧化和電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用是滲濾液污染化學(xué)控制的新發(fā)展。Fe(Ⅱ)+H2O2+UV復(fù)合催化氧化系統(tǒng)處理滲濾液,CODCr去除率不低于70%。Ince比較了過氧化氫、臭氧和紫外(UV)/可見光3種光增強氧化法對滲濾液的作用。以TiO2作催化劑光催化氧化深度處理垃圾滲濾液,CODCr去除率40%～50%,脫色率70%～80%,TiO2的投加量和反應(yīng)時間視水質(zhì)和光強等因素而定,TiO2可回收利用。用Ti/PbO2和Ti/SnO2作陽極,可將滲濾液脫色,CODCr降至100mg/L并完全去除氨氮。(3)去除滲濾液高含氮量,加石灰自由吹脫預(yù)處理比自由吹脫簡單和經(jīng)濟(jì)。pH=11、22.5℃及供氣量10L/min時,5h的曝氣吹脫可去除68.7%～82.5%的NH3-N?？刂苝H值9.2、適宜的噴淋密度和液氣比,也可吹脫一定量的氨氮。將氨吹脫與厭氧濾池、序批式反應(yīng)器結(jié)合,CODCr、BOD5、氨氮和全氮的去除率分別達(dá)到95%、99%、99.5%和97%。將滲濾液中的氨氮轉(zhuǎn)化成磷酸銨鎂沉淀,也能使氨氮有大幅度的降低。2.2浮液滲濾液的預(yù)處理(1)生化法的研究和應(yīng)用比較普遍?；钚晕勰喾ㄗ顬閺V泛,Kaenan、Venkataramani、Maris等獲得了BOD5、有機碳和CODCr分別為99%、80%和90%以上的去除率,該法受溫度影響,能耗高,條件控制復(fù)雜,耐沖擊負(fù)荷能力差。而經(jīng)過A/B復(fù)合系統(tǒng)(A:缺氧活性污泥,B:A/O淹沒式生物膜),CODCr、氨氮和全氮去除率分別為94.2%、95.1%和73.9%。懸浮載體生物膜包括硝化和反硝化兩段,滲濾液中主要的低分子量有機化合物被降解。用UASB和RBC(好氧生物轉(zhuǎn)盤)作為其后處理工藝,厭氧階段最大負(fù)荷1.8kgCODCr/kgVSS.d,停留時間2d,CODCr去除率80%,CODCr最大負(fù)荷率15g/m2.d時,RBC的去除效率為72%,整個系統(tǒng)的CODCr去除效果達(dá)到94%。厭氧-好氧聯(lián)合處理中,厭氧段采用無剩余污泥懸浮填料的接觸厭氧法,好氧段分活性污泥法和延時曝氣硝化作用兩級,處理效果較好。福州、中山和武漢分別采用了UASB結(jié)合氧化溝活性污泥、生物穩(wěn)定塘處理工藝。(2)穩(wěn)定塘能有效去除滲濾液中小于1000Dalton的有機小分子,對大于5000Dalton的分子則幾乎不起作用,混凝/絮凝法去除的都是分子量大于5000Dalton的有機大分子,生物膜法最難去除小于500Dalton的小分子,因此將生化法與物化法結(jié)合是滲濾渡處理研究和應(yīng)用的趨勢。將生物穩(wěn)定塘法和管道絮凝相結(jié)合應(yīng)用于現(xiàn)場處理,也獲得了比較理想的結(jié)果。氧化塘法、爐渣過濾法、混凝/絮凝沉淀法和厭氧/好氧固定生物膜法處理滲濾液各有利弊。2.3回淋不同水質(zhì)對滲濾液cocdr的影響回淋技術(shù)利用填埋層中的微生物降解滲濾液中的有機物,控制填埋層含水量,加快垃圾分解和穩(wěn)定速率,降低處理費用,實質(zhì)是污水土地處理,有垃圾預(yù)濕潤、垂直滲井、水平滲溝、場頂積水塘、噴淋灌溉等形式。滲濾液回淋可提高沼氣產(chǎn)量和產(chǎn)率,填埋一年后,回淋與不回淋相比,垃圾產(chǎn)甲烷能力下降23.7%,而產(chǎn)甲烷速率則提高1倍多?；亓芨淖兞颂盥駥拥乃诛柡统潭群屯寥勒舭l(fā)條件,土壤蒸發(fā)能力接近甚至可能大于水面蒸發(fā)量,從而可以削減垃圾滲濾液量。利用反應(yīng)器原理考察回淋對滲濾液水質(zhì)的影響,也得到相似的結(jié)論。模擬試驗中回淋后的滲濾液有機物濃度降低,CODCr去除率可達(dá)95%,半好氧狀態(tài)下氨氮濃度可以降到10mg/L以下;產(chǎn)酸階段的回淋可削減CODCr30.5%,而產(chǎn)甲烷階段的回淋則可削減CODCr90.3%。3處理垃圾滲透濾液的方法3.1回淋過程的安全隱患有回淋和獨立污水處理站兩種方式。回淋有利于廢水處理系統(tǒng)的運行,但不能完全消除滲濾液及其污染,循環(huán)還將導(dǎo)致氨氮積累?；亓苓^程中的環(huán)境衛(wèi)生、安全及設(shè)計技術(shù)等問題都是限制因素。獨立處理系統(tǒng)在離城市較遠(yuǎn)的大型填埋場是必要的,但垃圾滲濾液水質(zhì)的復(fù)雜變化和所含營養(yǎng)元素的比例(C∶N∶P∶S)失衡,使選擇處理方式很難,污水處理站須隨滲濾液污染特性的變化而不斷調(diào)整和改造,且基建、運行維護(hù)和技術(shù)改造費用較高。3.2滲濾液與城市污水混合比例的確定可節(jié)省獨立污水處理設(shè)施的建設(shè)和運行費,降低處理成本,市政污水對滲濾液的緩沖、稀釋和營養(yǎng)平衡作用,降低了其處理難度。距市政污水管網(wǎng)較遠(yuǎn)的填埋場,滲濾液輸送負(fù)擔(dān)重,直接合并可能造成對城市污水處理廠的沖擊負(fù)荷,嚴(yán)重時將影響其運行。在厭氧/好氧工藝中滲濾液與城市污水的混合比例(VSH∶VCH)在原滲濾液CODCr≤5500mg/L時,4∶6是可行的,穩(wěn)定運行時的CODCr和BOD5去除率可分別達(dá)到88.9%和96.8%,而在原滲濾液CODCr≥6500～8500mg/L時,須控制在2∶8以內(nèi)。滲濾液的量小于城市污水總量的0.5%且其引起的污染負(fù)荷增量不超過10%,場外處理可行且不會對城市污水的生物處理帶來負(fù)面影響。3.3外來污水處理的預(yù)處理利用簡單的處理設(shè)施(如水解調(diào)節(jié)池、沉淀池等),在場內(nèi)對滲濾液進(jìn)行預(yù)處理,然后通過管道排入場外的污水處理設(shè)施合并處理,在投資及運行成本均較少的條件下能在場內(nèi)去除相當(dāng)部分對后續(xù)生物處理影響較大的污染物,從而對滲濾液的污染負(fù)荷加以緩沖并使下步的合并處理運轉(zhuǎn)更順利。4處理工藝的選擇應(yīng)用(1)了解垃圾滲濾液的污染特性,尤其是限制處理工藝的因素和需