时间:2024-03-19 14:37:05

关键词:城市垃圾 垃圾渗滤液 环境技术管理
垃圾填埋处理后,由于大气降水的淋溶及地表水、地下水的浸泡,固体废弃物在物理、化学及微生物作用下,产生的一种成分复杂的高浓度有机废水即为垃圾渗滤液。其性质变动范围相当大,pH值在4~9之间,COD在2000~62000mg/L的范围内,BOD5在60~45000mg/L之间,重金属的浓度也与市政污水重金属浓度基本相同。如果直接排放而不进行有效处理,必须会对生态环境造成较为严重的污染。可以说,填埋场渗滤液的处理一直是城市垃圾填埋处理方式中非常棘手的问题之一,对此进行深入探讨具有十分重要的现实意义。
1、垃圾渗滤液的性质随着填埋场稳定化过程不断发生变化,有五个阶段
(1)初始调节阶段:垃圾中易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生好氧生物降解反应,生成二氧化碳(CO2)和水,同时释放一定的热量。
(2)过渡阶段:此阶段填埋场内氧气被消耗尽,填埋场内开始形成厌氧条件,垃圾降解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解。此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐分别被还原成氮气(N2)和硫化氢(H2S),渗滤液pH开始下降。
(3)酸化阶段:当填埋场中持续产生氢气(H2)时,意味着填埋场稳定化进入酸化阶段。在此阶段对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和转性厌氧细菌,填埋气的主要成分是二氧化碳(CO2),渗滤液COD、VFA和金属离子浓度继续上升至中期达到最大值,此后逐渐下降;PH继续下降到达最低值,此后逐渐上升。
(4)甲烷发酵阶段:当填埋场H2含量下降达到最低点时,填埋场进入甲烷发酵阶段,此时产甲烷菌把有机酸以及H2转化为甲烷。有机物浓度、金属离子浓度和电导率都迅速下降,BOD/COD下降,可生化性下降,同时pH值开始上升。
(5)成熟阶段:当填埋场垃圾中易生物降解组分基本被降解完后,垃圾填埋场即进入成熟阶段。此阶段由于垃圾中绝大部分营养物质已随渗滤液排除,只有少量微生物对垃圾中的一些难降解物质进行降解,此时PH维持在偏碱状态,渗滤液可生化性进一步下降,BOD/COD会小于0.1。但是渗滤液浓度已经很低。
2、垃圾渗滤液处理存在的问题分析
伴随着城市规模的扩大、人口的增加,以及居民生活水平日益加强,城市生活垃圾产量增长迅猛,而我国百分之九十以上的城市生活垃圾都是以填埋的方式进行处理的,所以新建了大批的生活垃圾填埋场,而垃圾渗滤液能否达到排放标准成为处理是否有效的重要衡量标准。目前,我国的垃圾渗滤液处理尚存在以下技术问题:
(1)垃圾渗滤液高氨氮问题难予解决 由于垃圾填埋场水文地质条件、填埋方式及垃圾成分的不同,垃圾渗滤液中的氨氮浓度从数十至几万mg/L不等,而且随着填埋时间的延长,垃圾渗滤液中的氨氮还有升高的趋势。高浓度氨氮对垃圾渗滤液的生化处理有严重的影响,导致垃圾渗滤液处理很难达到排放标准。
(2)垃圾渗滤液深度处理技术缺乏。对于“老化”垃圾渗滤液,由于生物处理很难去除其中难降解有机物,还必须进一步采取深度处理的方法。深度处理技术以物化为主。包括混凝沉淀、吸附、深度氧化及膜处理技术等。混凝沉淀可去除垃圾渗滤液中的悬浮固体、重金属和有机物等,但化学试剂的使用及污泥的处理会带来较高的运行费用。目前垃圾渗滤液工业化处理技术主要是纳滤及反渗透技术。技术的缺点又限制了其广泛的应用。因此开发经济而高效的垃圾渗滤液深度处理技术是保证垃圾渗滤液达标排放的一个关键。
(3)垃圾渗滤液有毒有害物质尚未考虑。垃圾渗滤液作为一种有毒有害废水已渐为人们所认同,我国对于垃圾渗滤液的主要监测指标也依常规废水的BOD、COD、氨氮、总氮等物质指标来确定。但随着人们环保意识以及分析手段的不断提高,垃圾渗滤液中的这些有毒有害物质如环境内分泌干扰物对人体的危害已越来越受到人们的关注。这类污染物质即使含量极其微小,一旦它们进入机体,将对生物体产生严重的后果,如生殖器官、内分泌系统、神经系统、免疫系统异常,产生致癌、致畸、致突变等生物效应,因此环境内分泌干扰物的研究受到了国内外学者的高度重视。因此在开发和建设垃圾填埋场时,必须对垃圾渗滤液中有毒有害物质去除的处理技术予以考虑。只有这样才能真正体现垃圾渗滤的无害化处理,减少环境生态风险,保证水环境安全。
3、垃圾渗滤液处理对策
(1)化环境技术管理文件的指导性、可操作性,实现垃圾渗滤液有效管理。系统修订相关技术文件,结合我国国情、地区差别以及现有技术可达性,按照分区、分类、分期、分级的原则,专门制定相应的污染控制标准,进一步完善相关政策、指南、标准及工程技术规范文件,使之具有极强的指导性、可操作性、目标可达性。
(2)源头控制、过程控制、末端治理三方面加强对垃圾渗滤液的控制与治理。在现有基础上积极开发高效、经济的垃圾渗滤处理技术。强化对垃圾渗滤液预处理及深度处理技术的研究与开发,加强高效生物处理技术的研发,在高效生物脱氮、高效厌氧技术等方面展开技术攻关。同时要对垃圾渗滤液处理技术进行优化集成开发,不能通过简单的技术串联进行达标处理,这样势必在垃圾渗滤液领域造成极大地浪费。要积极开发运行稳定、经济合理、易于管理的垃圾渗滤液组合工艺。
关键词:垃圾渗滤液;环境技术管理
引 言:城市生活垃圾的处理方法主要有堆肥法、填埋法和焚烧法等。但垃圾卫生填埋仍是普遍应用的一种处置方法,即使在发达国家,填埋处理率仍然很高。
垃圾渗滤液,是垃圾填埋处理后,由于大气降水的淋溶及地表水、地下水的浸泡,固体废弃物在物理、化学及微生物作用下,产生的高浓度有机废水。这种废水中含有大量有毒有害污染物,如果直接排入环境将严重污染地表水、地下水。我国第一次污染源普查共调查垃圾处理厂2353座,排放的渗滤液中污染物含量:化学需氧量32.46万吨,氨氮3.22万吨,其中氨氮排放量约占全国氨氮排放总量的1.8%。因此垃圾渗滤的无害化处理是垃圾卫生填埋过程中必须特别重视的一个问题。
1.垃圾渗滤液特点
(1)垃圾渗滤液属于高浓度有机废水, 具有NH3-N 、BOD和COD浓度高,水质水量变化大、有毒有害污染物种类多、微生物营养比例失调的特点。
(2)垃圾渗滤液水质随着填埋方式、地理位置、季节、填埋年龄有重大变化,特别是垃圾填埋场“场龄”的影响更大。 “年轻”垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液具有BOD、COD浓度高、可生化性较好、pH低的特点。“老龄”垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液具有BOD浓度低、COD浓度高、氨氮浓度高,pH值高的特点。
垃圾渗滤液中含有的大量有毒有害污染物目前已经引起人们的关注,国内有关研究者采用GC-MS-DS联用技术检出垃圾渗滤液中93种有机化合物,其中22种列入我国及美国EPA环境优先控制污染物黑名单。随着分析手段及人们对环保意识的提高,垃圾渗滤液中诸如环境内分泌干扰素等有毒有害物质对人体的危害已经越来越受到健康组织的重视。
2.垃圾渗滤液处理存在问题分析
对于垃圾渗滤液处理技术路线一般是“预处理技术+生化处理技术+深度处理技术”,预处理技术的主要目的是去除氨氮、无机物及提高垃圾渗滤液的可生化性。生化处理的主要目的是去除垃圾渗滤液中溶解性有机物、氨氮,深度处理的主要目的是进一步处理渗滤液中的难降解有机污染物、悬浮物、氨氮等物质。目前我国已经建成的垃圾渗滤液处理工程大部分采用了这条技术路线。通常采用的预处理技术包括物理化学法,如吹脱、化学沉淀等,实际工程中应用多的是氨的吹脱处理。生化处理技术相对比较成熟,包括厌氧处理技术和好氧处理技术,技术相对成熟可靠。深度处理技术目前主要以膜技术为主导。表1是我国部分城市垃圾渗滤液处理情况。从表1可以看出,按照目前的排放标准,只有反渗透技术可以使垃圾渗滤液达标排放。反渗透技术处理效果毋庸置疑,但是其设备稳定性、投资及运行成本以及反渗透过程中产生的浓缩液的处理问题也是限制其广泛应用一个因素。我国大部分已经建成的垃圾渗滤液处理工程处理工艺为“预处理+生化处理”,为了达标排放,均需要技术升级改造。对于很多新建项目为了达到环保要求,也不遗余力选择反渗透处理技术。采用反渗透技术在经济发达地区可行,但在经济欠发达地区还是有一定困难得,比如广州市生活垃圾卫生填埋场,垃圾渗滤液处理采用反渗透技术,日处理800m3垃圾渗滤液,投资8000万元,运行成本在50元/t,宁波垃圾填埋场日处理170m3渗滤液,处理采用反渗透技术,投资在1200万元,运行成本在30元/t。因此,在有些地区出现了“想建的,犹豫了,不想建的,有理由了,正在建的,面临建好以后不能达标排放,已经建成的,面临技术升级改造”的状况。所以,我国垃圾渗滤液处理存在极大的技术需求。
表1 我国部分垃圾渗滤液处理情况 垃圾填埋场名称
渗滤液产生量m3/d
原始浓度(mg/L)
处理工艺流程
出水水质(mg/L)
COD
氨氮
COD
氨氮
青岛垃圾填埋场
170
3000
3000
A/O+MBR外置+NF
150
25
广州垃圾填埋场
800
8000
2000
水解酸化+SBR+微滤+RO
50
宁波垃圾填埋场
170
3000
1500
混凝沉淀+水解酸化+A/O+MBR内置+RO
50
上海垃圾填埋场
1260
18000
2600
水解酸化+SBR
1000
150
大连垃圾填埋场
100
8000
3000
混凝气浮+水解酸化+CAST+RO
50
我国垃圾渗滤液处理存在的主要技术问题包括:
(1)垃圾渗滤液高氨氮问题难以解决
由于垃圾填埋场水文地质条件、填埋方式及垃圾成分的不同,垃圾渗滤液中的氨氮浓度从数十至几万 mg/L 不等,而且随着填埋时间的延长,垃圾渗滤液中的氨氮还有升高的趋势。高浓度氨氮对垃圾渗滤液的生化处理有严重的影响,导致垃圾渗滤液处理很难达到排放标准。目前,氨氮处理工程应用较多技术的主要有氨吹脱法和生物脱氨技术。垃圾渗滤液氨吹脱技术过程中首先需要加入大量的碱进行pH的调整,工程上常采用的是通过投加大量的Ca(OH)2,很容易造成设备的结垢。在吹脱后进行生化处理前还必须通过投加酸进行回调到中性。对于吹脱出来的气态氨氮,如果不进行回收,势必造成严重的二次污染问题,通过氨回收装置进行回收,又导致整个工艺过程投资加大,并且运行成较高。以上这些缺点严重限制了该技术在垃圾渗滤液脱氮过程中的应用。虽然目前实现了工程化应用,但存在二次污染以及高能耗问题。生物脱氮适合于低浓度氨氮的垃圾渗滤液处理,随着氨氮浓度升高,氨氮对生物处理中微生物容易产生抑制,导致微生物活性降低,因此生物法不适合处理高浓度氨氮。 因此开发处理垃圾渗滤液高氨氮的技术是垃圾渗滤液处理的一个关键突破。
(2)垃圾渗滤液深度处理技术缺乏
对于“老化”垃圾渗滤液,由于生物处理很难去除其中难降解有机物,还必须进一步采取深度处理的方法。深度处理技术以物化为主。包括混凝沉淀、吸附、深度氧化及膜处理技术等。混凝沉淀可去除垃圾渗滤液中的悬浮固体、重金属和有机物等,但化学试剂的使用及污泥的处理会带来较高的运行费用。活性炭吸附可去除垃圾渗滤液中的溶解性有机物及微生物等,还可脱色和除臭,但活性炭仅能去除分子量在 100~1000 的有机物,而且吸附过程中存在堵塞和运行费用高的问题。化学氧化法可有效降低垃圾渗滤液中难生物降解有机物的浓度和色度,增加垃圾渗滤液的可生物降解性,但在化学 氧化法中,常见的氧化剂,如臭氧和双氧水的处理成本高,工程上难以实现;电化学氧化法和膜处理技术仅适用于小规模且出水水质要求高的垃圾渗滤液的处理,而且运行费用昂贵。近年来发展起来的超声波、微波和辐照法借助羟基自由基的强氧化性去除有机污染物,提高了垃圾渗透液的可生化性,而且不会带来二次污染,可作为垃圾渗透液生物处理的预处理或后处理。目前垃圾渗滤液工业化处理技术主要是纳滤及反渗透技术。技术的缺点又限制了其广泛的应用。因此开发高效、经济的垃圾渗滤液深度处理技术是保证垃圾渗滤液达标排放的一个关键。
(3)垃圾渗滤液有毒有害物质尚未考虑
垃圾渗滤液是一种有毒有害废水已经为人们所认可,但是我国对于垃圾渗滤液的主要监测指标还是停留在废水的常规指标如:BOD、COD、氨氮、总氮等物质。但随着分析手段及人们对环保意识的提高,垃圾渗滤液中的这些有毒有害物质如环境内分泌干扰物对人体的危害已越来越受到人们的关注。这类污染物质即使含量极其微小,一旦它们进入机体,将对生物体产生严重的后果,如生殖器官、内分泌系统、神经系统、免疫系统异常,产生致癌、致畸、致突变等生物效应,因此环境内分泌干扰物的研究受到了国内外学者的高度重视。因此在开发垃圾渗滤液处理技术的同时必须考虑对这些有毒有害污染的去除效果。只有如此才能真正体现垃圾渗滤的无害化处理,减少环境生态风险,保证水环境安全。
3.垃圾渗滤液处理对策
3.1 强化环境技术管理文件的指导性、可操作性,实现垃圾渗滤液有效管理。系统修订相关技术文件,结合我国国情、地区差别以及现有技术可达性,按照分区、分类、分期、分级的原则,专门制定相应的污染控制标准,进一步完善相关政策、指南、标准及工程技术规范文件,使之具有极强的指导性、可操作性、目标可达性。
3.2 从源头控制、过程控制、末端治理三方面加强对垃圾渗滤液的控制与治理。在现有基础上积极开发高效、经济的垃圾渗滤处理技术。强化对垃圾渗滤液预处理及深度处理技术的研究与开发,加强高效生物处理技术的研发,在高效生物脱氮、高效厌氧技术等方面展开技术攻关。同时要对垃圾渗滤液处理技术进行优化集成开发,不能通过简单的技术串联进行达标处理,这样势必在垃圾渗滤液领域造成极大地浪费。要积极开发运行稳定、经济合理、易于管理的垃圾渗滤液组合工艺。
3.3 加快科技成果的转化及技术的产业化发展,采取积极措施鼓励新技术的产业化,比如以羟基自由基为主的各种高级氧化技术,电化学氧化技术等通过试验研究,优化技术的运行参数, 提高技术效率、降低运行成本,同时把这些技术与其他技术进行集成优化,全过程分析技术对垃圾渗滤的处理效果。
3.4加强新技术以及设备的研发。通过多学科相互结合,开发新的垃圾渗滤液处理技术,着重在不同高级氧化处理技术与超声、紫外、电化学技术之间进行集成与开发,充分发挥这些技术的强氧化性,以达到对垃圾渗滤中难降解有机污染物以及对环境干扰素等人体有害的污染物进行彻底氧化与解毒。积极开发垃圾渗滤液一体化设备,促进垃圾渗滤液处理技术的产业化发展。
4 结束语
垃圾渗滤液作为现代生活的一种必须产物,已经成为众多环境问题中一个亟待解决的难题。以“减量化、资源化、无害化、稳定化”的原则进行管理是减少垃圾渗滤液的一种有效手段,而通过技术开发以及技术的生产实践是有效控制垃圾渗滤液的主要措施,目前。我国垃圾渗滤液的管理还存在着严格的排放标准与相应技术缺乏不适应的矛盾,还存在着无技术可循的窘境。因此积极开发高效、实用的垃圾渗滤液处理技术目前非常迫切,特别是在以高级氧化技术为基础的垃圾渗滤液处理技术的研究开发。同时,对于垃圾渗滤液对人体的危害研究也应该是一个重大的研究问题
参考文献:
关键词:垃圾填埋场;渗滤液;处理技术
Abstract: urban landfill leachate treatment is a kind of high concentration organic wastewater treatment, difficult of, this article reviewed city of landfill leachate treatment technology, and to all sorts of leachate treatment scheme and technical analysis.
Keywords: landfill; Leachate; Processing technology
中图分类号: R124.3 文献标识码:A 文章编号:
城市垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵、雨水淋刷和地表水、地下水的浸泡而滤出来的污水,它是一种成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理或处理不当排放,会对周边环境及地下水造成更为严重的二次污染。垃圾渗滤液的处理是国内外环境治理领域的面临的共同难题,其处理措施已引起国内外水处理领域研究者广泛关注。
一、垃圾渗滤液的产生和特点
渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物,如物理、化学以及生物等因素可能影响到渗滤液的性质,使渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。城市生活垃圾渗滤液污染物成分及浓度如表1所示[1]:
垃圾渗滤液的水质特点是:水质复杂,有机污染物种类多;金属含量高;CODCr和BOD5浓度高;氨氮含量高,C/N比例失调。垃圾渗滤液另外一个特点是其成分随填埋时间而发生变化。
二、垃圾渗滤液的处理技术
目前,国内外垃圾渗滤液的处理技术分为场外处理,场内处理两大类。
场外处理多是将渗滤液引入附近的城市污水处理厂进行处理,这是最为简单的场外处理方案,可以节省单独建设渗滤液处理系统的高额费用,从而降低处理成本 [2]。
虽然合并处理比较经济、简单,但受各种客观因素的限制,只能建立独立的场内完全处理系统。用于垃圾渗滤液的场内处理方式主要有物化法和生物法:
1、物化处理技术
物理化学法通常包括:吸附、化学混凝沉淀、化学氧化(或还原)、离子交换、膜渗析、气提、湿式氧化、密度分离、消毒等法。
Rajkumar等[3]用电化学降解与活性碳吸附联合处理垃圾渗滤液,COD和TOC去除率分别为83%和58.9%。
混凝法是化学沉淀法中最重要的一种方法,常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁和聚合氯化铝等。Tatsi等[4]人用硫酸铝和氯化铁处理渗滤液,对新生的渗滤液COD去除率为25%-38%,最佳铝盐投加量为3g/L;对老化的渗滤液COD去除率可达75%,在最佳处理条件下COD的去除率可达80%。
化学氧化法可以分解废水中难降解的有机物,从而提高废水的可生化降解性。Fenton法作为其中的一种,由于它处理效果好、操作简便而受到人们的重视。张晖等[5]以Fenton法处理垃圾渗滤液的中型试验表明,当双氧水与亚铁盐的总投加比一定时,COD的去除率随双氧水投加量的增加而增加。
膜技术是利用隔膜使溶剂同溶质微粒分离的一种水处理法,可以分成反渗法、超滤和微孔过滤等。Hurd等[6]选用3种低压聚酰胺Ro膜处理Toll Road垃圾填埋场渗滤液的试验结果表明,透过液的流量取决于操作压力大小及TOC的浓度,条件适宜时,TOC和Cl-的去除率>96%,NH3-N的去除率>88%。
2、生物处理技术
国内几大主要垃圾填埋场污水处理技术多采用生物技术,包括好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧-好氧相结合的处理方式。
徐竺等[7]采用上流式厌氧过滤器对垃圾渗滤液进行处理的效果良好,CODCr去除率可达到90-95%左右。程洁红等人[8]对城市垃圾渗滤液采用缺氧-SBR法-混凝法工艺处理,结果表明,C0D总去除率达到91.2%,氨氮去除率达90 .4%,取得较好的去除有机物和脱氮效果。但该工艺处理时间长达48小时,且适用于中小水量。
3、土地处理技术
土地处理技术是利用土壤、微生物和植物组成的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能处理污水。污染物通过物理的过滤、吸附、挥发、淋溶,化学的分解与转化,植物的吸收与微生物的降解、吸收等作用得到去除。
4、蒸发处理技术
蒸发法在废水处理领域,尤其是在放射性废水的处理领域,有着广泛的作用。所说的蒸发法就是利用外加能量蒸发废水中的水分,使其体积大大缩小。国内外关于渗滤液蒸发技术公开发表的文献很少。与传统处理工艺相比,蒸发工艺可以很容易地适应渗滤液的性质变化。
三、结论
几乎所有废水处理方法都在垃圾渗滤液处理中进行尝试,也各有一定效果,但都没有从根本上解决渗滤液排放中的诸多污染问题。我国现有城市垃圾填埋场多选用厌氧加好氧的生物处理方法,但运行效果普遍较差。
垃圾填埋场渗滤液有着不同的处理方案,选择应用何种处理工艺,需要根据垃圾渗滤液水质情况、经济承受能力等合理探讨。
参考文献:
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关键词:渗滤液重金属;A2/O工艺;去除率
中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1674-9944(2012)12-0050-04
1引言
随着我国经济的快速增长,垃圾产生量不断增加,目前的垃圾卫生填埋技术相对简单,处置量大,费用较低,已经成为了国内外大多数城市垃圾处置的主要方式[1],而垃圾渗滤液作为垃圾填埋不可避免的副产品逐渐成为了令人头痛的问题。垃圾渗滤液中含有大量有毒物质、金属离子,氨氮和COD都非常高[2],这就使得垃圾渗滤水的处理非常困难[3]。对于垃圾渗滤液的处理无论是国内还是国外都集中在了生物处理上,特别是厌氧—好氧的组合工艺更成为了处理垃圾渗滤液的首选工艺[4,5]。
目前,关于活性污泥法去除有机污染物及脱氮除磷效果的研究较多,对重金属的去除率研究甚少[6,7]。而渗滤液中重金属的来源广泛,且生态毒性大。这些重金属在生物处理过程中的形态分布如何、去除及迁移趋势如何、影响因素有哪些等都是需要关注的问题[8]。本文以沈阳市老虎冲垃圾填埋场渗滤液为原液,采用A2/O工艺(图1)对其进行处理,通过各段处理效果来分析处理过程中重金属离子(Pb、Ni、Cr、Cu、Zn)的去除情况。
2材料与方法
2.1样品的采集与保存
渗滤液采自沈阳市老虎冲垃圾填埋场,实验采用A2/O工艺(小试),运行工况:Q进水=9L/d,HRT=6h,SRT=25d,R=100%, DO=1.7~2.3mg/L,T=22~25℃,pH=7~8,MLSS=5500~6500mg/L。
用洗净的聚乙烯瓶分别从原液、调节池、厌氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池以及出水7个采样点采集水样,并于4℃下保存,以备测定各段出水中重金属的含量。
2.2样品分析方法
(1)混合液中总重金属含量分析:对混合液进行消解,根据《水和废水监测分析方法》[9],Pb、Ni、Cu、Cr、Zn采用火焰原子吸收法测定。
(2)污泥中重金属含量分析:取50mL泥水混合液,过滤。在105℃干燥箱中烘干2h。取出滤纸和干污泥,用电子分析天秤称量,并计算污泥重量。将滤纸和污泥置于烧杯中,加入10mL浓硝酸,加热至近干,观察有无棕黄色烟雾产生,若无棕黄色烟雾表示消解完全。最后定容至100mL,过滤待测。
3实验结果与讨论
3.1渗滤液中重金属的存在形态
重金属在液相中主要以溶解态和悬浮态存在,不同形态的重金属去除方法不同,为了研究A2/O工艺对重金属的去除情况,首先需要确定渗滤液中重金属的存在形态。
本文采用0.45μm的滤膜对渗滤液进行过滤,去除水中的悬浮物质,然后测定原液和滤液中的重金属含量,得到渗滤液中重金属的存在形态分布,以溶解态重金属体积分数为纵坐标,重金属元素为横坐标作图,见图2。
3.2重金属在各工序内的吸附平衡时间
为了分析重金属在各池内吸附平衡情况,需要先确定重金属在各池内达到吸附平衡的时间,实验操作如下。
3.3A2/O各处理工序中重金属的去除情况
通过对各采样点水样进行测定,结果见表2。渗滤液中5种重金属在各工序内的去除率见图4。
3.4结果分析
(3)泥水混合液进入沉淀池后,重金属浓度基本没有变化,说明沉淀池对渗滤液中的重金属基本没有任何去除作用,只是起到泥水分离的作用。这主要是由于渗滤液中的重金属经过调节池、厌氧池、缺氧池和好氧池的去除作用后,含量已经很低,因此在沉淀池中并没有什么变化。
4结语
(3)A2/O工艺对渗滤液中的重金属有很好的去除作用,但由于活性污泥法易受pH、DO、温度、污泥龄、重金属浓度等运行工况的影响[10],因此对不同的重金属有不同的去除效果。本文未对A2/O系统具有明显影响作用的参数进行研究,各影响因素对重金属去除率的影响有待进一步研究。
参考文献:
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[关键词]渗滤液;厌氧工艺;好氧工艺
不同类型的垃圾渗滤液都含有大量对环境和人类有严重危害性的物质,必须有效的处理才能达标排放或回用。而渗滤液污水具有污染物浓度高、水质成分复杂、含有大量有机污染物、氨氮含量高、营养元素比例失衡,可生化性较好,水质差异大等特点,与一般工业废水和生活污水来对比,其处理难度和成本都要高很多,目前还没有完善出普遍适用的经济高效的处理工艺,不同的项目需要根据具体情况确定合理可行的污水处理工艺[1]。某垃圾渗滤液污水处理厂主要处理园区内生活垃圾焚烧厂、生活垃圾卫生填埋场、餐厨垃圾处理厂产生的渗滤液,出水外排或者回用。本文将就渗滤液的污水处理工艺比选、流程设计和工艺方案进行探讨,为渗滤液处理工艺设计提供参考。
1渗滤液来源、水量和进出水水质
1.1渗滤液来源
本项目渗滤液污水处理厂主要有三个来源:1.1.1生活垃圾卫生填埋场渗滤液该类型渗滤液主要来自生活垃圾填埋场。园区的生活垃圾填埋场主要处理中心城区及其周边城镇产生的生活垃圾,该填埋场包括部分已投运中老龄垃圾填埋场和部分新建垃圾填埋场。1.1.2生活垃圾焚烧厂渗滤液该类型渗滤液主要来自生活垃圾焚烧厂。园区的生活垃圾焚烧厂为新建垃圾处理工程,以机械炉排炉作为焚烧炉炉型,主要处理城区及其周边城镇产生的不可回收生活垃圾。1.1.3餐厨垃圾处理厂渗滤液该类型渗滤液主要来自餐厨垃圾处理厂。园区的餐厨垃圾处理厂主要处理城区及其周边城镇产生的餐厨垃圾和其他有机垃圾。
1.2渗滤液污水水量和水质的确定
根据前期调研资料,初步确定本污水处理厂进水渗滤液中生活垃圾卫生填埋场渗滤液水量约为200t/d,生活垃圾焚烧厂渗滤液水量约为450t/d,餐厨垃圾处理厂渗滤液水量约为150t/d。依据本项目所处环境,园区生活垃圾焚烧厂和餐厨垃圾处理厂的处理工艺、生活垃圾卫生填埋的场龄,并参照目前类似垃圾处理项目的渗滤液水质,考虑一定裕量,本污水处理厂的渗滤液混合液的进水水质初步确定如下:目前国内大部分的垃圾渗滤液污水处理厂的出水就近排入生活污水处理厂处理。按照园区规划方案及考虑本项目的实际情况,本渗滤液污水处理厂处理后的出水考虑直接排放自然水体,部分作为中水回用于园区绿化,浇洒道路,洗车等用途。本工程处理后出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。
2渗滤液混合液处理主体工艺方案的比选
根据本项目水质特征和不同工艺的特点比较,初步确定本项目垃圾渗滤液污水处理厂采用“厌氧工艺段+好氧工艺段+深度处理工艺段”组合的三段式工艺流程。本文主要探讨厌氧工艺段和好氧工艺段的工艺比选。
2.1渗滤液厌氧处理工艺比选
厌氧生化处理具有能耗少,操作简单,剩余污泥少,投资及运行费用低廉等优点,已经广泛应用于国内外的垃圾渗滤液的处理,该工艺所需的营养物质少,适合于营养物质失调的渗滤液的处理。近年来,运用于垃圾渗滤液处理的厌氧生化处理方法主要有上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧滤池(AF)、厌氧流化床反应器(AFB)等。上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是一种结构简单、处理高效的新型厌氧反应器。废水从反应器底部上升通过包含颗粒污泥和絮状污泥的污泥床,在与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应。反应器具有三相分离器的特殊结构,可以在反应器内高效实现水、气、泥的分离,将活性较高的颗粒污泥保留在反应器中[2]。该反应器可维持较高的污泥浓度,较高的容积负荷率,无需投加填料和载体,运行维护简单,对有机污染物去除有良好的效果,在渗滤液污水处理领域应用广泛。厌氧滤器(AF)是采用填充材料作为微生物载体的一种高速厌氧反应器,厌氧菌在填充材料上附着生长,形成生物膜[3]。生物膜与填充材料一起形成固定的滤床。污水在流动过程中生长并保持与充满厌氧细菌的填料接触,因为细菌生长在填料上将不随出水流失,在短的水力停留时间下可取得较长的污泥泥龄。由于滤床容易被渗滤液污水中的悬浮物堵塞,厌氧滤器不适合处理悬浮物较多的废水。厌氧流化床反应器(AFB)是一种新型高效流化态厌氧生化处理反应器。厌氧流化床内填充活性炭等细小的固体颗粒作为载体[3]。废水从床底部向上流动,并使用循环泵将部分出水回流,以提高反应器内水流的上升速度使载体颗粒在反应器内处于流化状态。流化床反应器需要大量的回流水以保证流化态,致使能耗增加,成本上升。流化态的形成必须依赖于所形成的生物膜在厚度、密度、强度等方面相对均匀或形成的颗粒均匀,较轻的颗粒或絮状的污泥将会从反应器中连续冲出。生物膜的形成与剥落难于控制,真正的流化床形态很难实现,致使工艺控制困难,投资运行成本较高。通过厌氧工艺比较分析,考虑本项目的特殊性和进水水质情况,初步确定UASB作为本项目的厌氧处理工艺。UASB按800m3/d处理规模进行设计。设置3座UASB钢制反应塔,每座容积1000m3,直径12m,高12m。UASB前设置预酸化池,用于对初沉池的出水进行加热、调节pH和预酸化。预酸化池内设置潜水搅拌机,防止池体内固形物沉淀。
2.2渗滤液好氧处理工艺比选
渗滤液经过UASB厌氧生物处理后,出水中仍含有高浓度的COD和氨氮需要去除。渗滤液处理常用的生化工艺包括氧化沟、SBR、A/O工艺等,这些工艺的主要功能包括去除有机物和生物脱氮,对降低垃圾渗滤液中的BOD5、CODCr、氨氮和总氮都有显著效果。氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池,混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环,通常在延时曝气条件下使用。氧化沟设置有曝气和搅动装置,从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。该工艺具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、运行稳定、管理方便等技术特点,但该工艺也存在着占地面积大、基建投资高、污泥易膨胀等缺陷。SBR工艺较为简单,通过时间上的交替实现传统活性污泥法的各工序[4]。在流程上只有一个基本单元,将调节池、曝气池、二沉池功能集中于一池,进行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等,故节省了占地和投资,耐冲击负荷且运行方式灵活,可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态,实现脱氮除磷的目的。但SBR工艺对自动化控制要求很高。由于该工艺为序批式工艺,相关设备不是连续运行,设备闲置率较高。如图1所示。A/O工艺是一种流程简单、稳定可靠、运行费用较低的脱氮脱碳工艺,通过硝化和反硝化作用机理,将去除CODcr和去除NH3-N、TN有机地结合。由于渗滤液中含有大量表面活性物质,直接采用好氧工艺处理,容易在曝气池产生大量泡沫,并加剧污泥膨胀问题。经缺氧处理后表面活性物质得到了分解,可显著减少好氧池的泡沫,有利于系统的正常运行。如图2所示。通过表4中的好氧工艺比较,在渗滤液处理领域,A/O工艺优势明显,而且在处理高浓度有机废水包括垃圾渗滤液方面已获得大量成功经验和运行数据,工艺比较成熟、运行费用较为低廉。是否可采取A/O组合工艺,还必须考虑实际的水质特征,主要利用BOD5/TN比值进行判断。如果渗滤液保持在一个低C/N比的水平,或是老龄化进程较为明显,这时就必须对缺氧工艺的可行性进行分析论证。通过分析,本项目中A/O进水BOD5/TN>5,能保证污水有充足碳源供反硝化菌利用。因此,本工程考虑在厌氧工艺之后设置A/O工艺可以最大限度去除废水中有机污染物。缺氧池按800m3/d处理规模设计,设置1座,停留时间约24h。好氧池按800m3/d处理规模设计,设置1座,停留时间约96h。二沉池采用竖流式沉淀池,停留时间3h。二沉池出水进入深度处理工艺进一步处理后排放或回用。
2.3渗滤液处理工艺流程
通过对渗滤液不同工艺的优劣势比较,确定了垃圾渗滤液污水处理厂的工艺流程如下:垃圾渗滤液通过细格栅进入调节池并进行预曝气,在调节水质水量的同时可以去除一部分氨氮和有机物,出水通过初沉池沉淀预处理去除大颗粒有机物和无机物,然后进入UASB工艺前的预酸化池。渗滤液在预酸化池内调节pH、温度等,再由提升泵进入UASB进行厌氧生化处理。UASB反应器出水进入A/O工艺进行处理。A池接收来自UASB反应器出水,废水中部分反硝化菌群利用进水中的有机碳源进行反硝化脱氮作用。O池接收来自A池出水,在O池内发生有机物的去除和硝化过程,部分硝化混合液回流至A池。好氧池出水自流进入二沉池,部分污泥通过泥浆泵回流到A池内,提高污泥浓度。二沉池出水经泵提升后连续进入AMBR,在AMBR内进一步去除有机物,AMBR出水通过纳滤(NF)和反渗透(RO)处理后直接排放或者作为中水回用。
3小结
渗滤液污水处理的工艺流程一般都包括多个工艺段,不同工艺段的设计又受多个因素影响。渗滤液处理工艺中采用厌氧生化处理能耗少,操作简单,投资及运行费用低,但不同的厌氧工艺对不同的渗滤液的适应性有差异,应根据具体情况确定合适的厌氧工艺。在选用好氧工艺时,同样应当进行分析比较以确定合理工艺。反硝化细菌是在分解有机物过程中进行反硝化脱氮,在不加外来碳源条件下,污水中必须有足够的碳源才能保证反硝化过程的顺利进行,因此需要确保进水水质C/N比较高。渗滤液污水水质复杂,在工艺流程的设计时,需要从水量,水质,运行管理,工程投资等多个方面综合考虑以确定经济、合理、可行的工艺方案。
参考文献
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关键词:渗滤液 生化法处理 膜法处理 蒸发处理 分类处理
在垃圾填埋过程中,雨水、地表排水和地下水进入垃圾填理层、将其中的污染物及其可降解产物溶出而产生的液体以及液体垃圾废弃物等,统称为垃圾渗滤液。它对周围地下水和地表水、土壤、大气生物等多方面均会造成严重的二次环境污染,并会通过食物链直接或间接地进入人体,危害人类的健康。由于其污染物浓度高、成分十分复杂、水质情况随气候条件及填埋年限变化波幅较大等特点导致处理难度极大。且国内相关处理经验缺乏,各地相关单位和部门先后对渗滤液处理技术开展了不同方向的研究,但对渗滤液处理工艺路线选择始终没有完全统一的意见。近年来,随着对环境保护日益重视,对填埋场污染控制标准也提出了更高的要求,渗滤液的合理处理将成为垃圾填埋污染防治的必要条件。因此,研究和探索适合我国国情的高效率、低能耗、投资省的垃圾渗滤液处理技术具有重要的意义。
一、渗滤液处理现状介绍及分析
垃圾渗滤液是一种有机污染负荷高、水质极为复杂的废水,影响渗滤液水质组成的因素错综复杂,渗滤液不同阶段差异也十分大,这导致渗滤液的处理一直没有统一的思路。国内早期的生活垃圾卫生填埋场渗滤液处理系统建设是直接参照城市生活污水处理工艺进行设计的。实践证明,在运行初期处理效果较好,但随着时间的推移,处理效果逐渐变差。现有渗滤液处理设施众多,处理工艺也有着各自不同的特点,但仍没有能完善处理渗滤液的案例,目前应用于国内外的渗滤液处理技术主要包括物化处理 (混凝沉淀、汽提与吹脱、高级氧化、膜法等)、生物处理(厌氧、好氧)、土地处理 (稳定塘、人工湿地及回灌) 或其组合工艺。在我国的实践中,土地处理(如回灌、湿地等)受到如气候、占地等实际条件限制而应用不多。下面择要介绍:
1.生化法处理
生物处理技术因其运行成本低等优点成为目前污废水处理过程中常用的处理技术。其应用于渗滤液处理经历了几十年的发展时间,这种模式应用于国内外绝大多数渗滤液处理厂,扮演着不可或缺的重要处理环节。它是利用微生物的代谢作用去除水中污染物的方法,包括厌氧生物处理和好氧生物处理。
但在处理过程中,如下问题不容忽视:1)由于渗滤液浓度高,停留时间较长,曝气处理产生大量泡沫,需要使用消泡剂;2)冬季低温时处理难度大,需要采取保温、加热措施或延长反应时间;3)有些情况下,渗滤液中磷、有机碳等营养物质缺乏,可能会导致生物反应器中的微生物死亡,因此需根据实际情况补充甲醇或磷等营养物质来实现营养平衡,保持生化处理系统的正常运行。
近年来,随着国内对渗滤液研究的不断深入,生化处理也出现了许多改进的工艺,但在实际工程运用中往往存在运行稳定性较差、投资性价比较低等问题,因此,目前仅靠使用生物处理技术难以去除废水中的污染物,处理效果较差。因此人们在对垃圾渗滤液的处理研究中采用多种处理方法组合,例如生物技术和化学法组合工艺,以达到提高处理效果的目的。
2.膜法处理
膜法处理是指渗滤液经过采用膜处理系统过滤分离污染物的处理工艺。近几年来,直接应用于渗滤液处理的全膜法处理技术逐步被引进并推广,但由于国内渗滤液成分与国外存在较大差异,在国内的应用中,全膜法处理渗滤液的缺陷尤为明显。实验数据显示,直接应用于原水的膜系统产水率不足 70 %,低于正常水平,清水通量下降速度也较快。
由于国内大型的垃圾填埋均为有机物为主,渗滤液浓度高,膜处理技术直接应用渗滤液原液处理往往会导致产水率降低、浓缩液比例过高、膜系统压力高、膜寿命短等问题。因此,对于国内生活垃圾渗滤液,不能直接使用膜处理系统处理,应经过生化处理去除大部分污染物后,使用膜系统进行深度处理。
3.蒸发处理
蒸发处理是一种将污水中挥发性成分与非挥发性成分分离的物理处理工艺,但国内外关于蒸发处理渗滤液的工程实例仍很少。据了解,国外部分处于试验阶段的处理设施,出现了严重的结垢现象;同时,由于国内仍缺乏蒸发处理的设计依据及技术经济评估,对于蒸发工艺处理渗滤液的适用性及经济性缺乏数据支持,尽管处理工艺理论可行,仍未形成一套成熟可靠的工艺路线,国内基本上没有专门针对垃圾渗滤液蒸发浓缩的成熟成套设备,没有成熟可靠的大规模垃圾渗滤液蒸发处理工程实例运用,也缺乏公认的工艺设计参数选取和设备选型,且蒸发工艺设备价格昂贵,采用蒸发处理工艺应用于垃圾渗滤液处理工程建设,须承担的风险极大。因而,由于技术不成熟,蒸发处理目前很难进行推广。
4.回灌处理
回灌处理是指用适当的方法将在填埋场底部收集到的渗滤液从覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场,利用填埋场覆盖层的土壤净化作用、垃圾填埋层的降解作用和最终覆盖后填埋场地表植物的吸收作用等进行处理的方法。回灌技术在我国的研究起步较晚,目前应用较少,国内该技术大多局限于实验室范围,技术推广缺乏可借鉴的样板工程。
总之,目前所采用的处理方法多为生物处理与化学法相结合的处理工艺,但由于垃圾渗滤液的水质特点,在处理过程中处理效果不很理想。
二、建议
垃圾渗滤液不同一般城市生活污水,污染物浓度高、成份复杂、水质水量多变,处理难度很大,选择垃圾渗滤液生物处理工艺时,需详细测定垃圾渗滤液的各种成分,分析其特点,以便采取相应的对策;并依据我国的国情,宜发展投资省,效果好的渗滤液处理技术。需要注意的是,渗滤液处理技术的适用性不但取决于技术本身,而且取决于地区经济适用条件和环境标准要求等因素,需考虑以下几个方面。
1. 完善技术标准及评估体系
目前,应在总结各地实践经验的基础上建立完善的渗滤液处理技术标准体系和评估体系,以客观地评价各种处理技术的水平;组织编写最佳可行技术参考文件,在工程的前期建设阶段及咨询方面发挥积极作用,指导卫生填埋场渗滤液处理工程的可行性研究、设计、施工和运行等全过程管理决策,促进我国渗滤液处理行业的健康发展;与地下水污染、土壤污染相关的环境修复法规和技术规范还很不完善,需要引起重视并及早制定。
2. 关键技术与装备国产化
目前我国渗滤液处理的关键技术和装备主要依赖进口,如分离膜等,造成渗滤液处理投资及运行成本居高不下。因此,应尽快吸收国外的先进技术,组织相关的处理技术攻关,逐步实现关键技术与装备国产化,以降低设施建设运营成本,不断提高渗滤液处理设备现代化水平。
3. 分类处理,源头减量
1)实行雨污分流
由于雨水渗入是渗滤液的主要来源,因此控制雨水的渗入是控制渗滤液产生量的最重要的措施,填埋场一般通过雨污分流的方式将大部分的雨水分流到填埋区外,从而将渗滤液产生量控制到最低。
2)控制地下水的渗入
对地下水管理的目的在于防止地下水进入填埋区,一般通过设置地下排水系统,在填埋场底部和周围设置防渗系统能有效防止地下水进入填埋区,减少渗滤液产生量。
3)进行有机垃圾及危险废物的源头分类收集,限制其进入生活垃圾填埋场,并逐步建设配套的处理设施。源头分类收集是行之有效的解决途径。进行有机垃圾的源头分类收集不仅可以降低渗滤液的产生量及污染物浓度,可以利用厌氧消化等先进的生物处理技术充分回收沼气能源及生产高品质的堆肥,而且可以减少渗滤液中重金属盐的含量,从而减少污染地下水的风险。
4)采用先进的垃圾填埋技术、管理方式减少渗滤液的产生,如:采用生物反应器填埋场技术,降低渗滤液处理费用,加速有机物降解,提高填埋气体的产生量及产率;合理分期建设填埋作业区,减小填埋作业区的汇水面积以减少渗滤液的产生量,在填埋作业单元和未使用的单元间设置活动式围堰可有效地隔离渗滤液和地表水等。
三、结束语
目前,我国有大量的垃圾卫生填埋场渗滤液未得到有效控制。因此,填埋场渗滤液对环境的影响是目前急需解决的问题。随着新的《生活垃圾填埋污染控制标准》GB16889-2008自2008年7月1日开始实施,对垃圾渗滤液的处理提出了更高的要求,本文分析了国内渗滤液处理工艺实际应用中存在的问题,希望能为渗滤液处理技术的深入研究与探索提供有意义的参考。
参考文献
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[3] 童晓岚,王瑾等.卷式反渗透膜用于垃圾渗滤液深度处理并回用[J].中国给水排水,2007, 23(22):77-81.
19天前,这座位于上海近郊的垃圾厂发生闪爆,渗滤液处理一期厂房全面坍塌,面积约250平方米。厂区内恶臭呛人,一度弥散至厂区周边。事故共造成3人死亡,4人受伤,其中1人危重,2人重伤。
事故发生第二天上午,上海市绿化和市容局组织环境风险评估组专家进行检测和安全评估。上海市政府网站7日消息,称事故对周边环境影响已基本消除,未造成次生大气环境质量影响。“目前,江桥垃圾焚烧厂焚烧设施正常运行。”
这是政府部门至今最后一次与此次事故有关的消息。事故具体原因仍在调查。
江桥厂大股东上海城投控股股份有限公司(下称城投控股)曾公告,承认江桥厂系其子公司上海环境集团有限公司(下称环境集团)与威立雅环境服务中国有限公司共有的合资企业,“由威立雅公司运营管理”。环境集团副总裁邵军14日在公开场合透露,此次事故是外聘单位在维修渗滤液调节池抽气管时,违规操作所致。 事故原因初探
12月5日15时10分左右,江桥厂附近居民突然听到一声巨响,并伴有强震。他们起初以为“地震了”,但很快发现是江桥厂发生了爆炸。爆炸产生的冲击波震感强烈,有两名人员因此摔倒受伤,其他伤者则多被埋在瓦砾之下,其中二人重伤送医后不治,另一人则在事故发生后24小时才被找到,当时已经死亡。
江桥厂是国家发改委批准的重大环保基础设施,该厂已建成运营的一期、二期工程总投资9.2亿元,占地面积13.6公顷,设计处理能力1500吨/日。2006年8月建成时,是全国规模最大的生活垃圾焚烧厂。至2012年末,上海四个城区的大部分生活垃圾均由该厂处理,当年实际处理垃圾量达59.55万吨,发电量近2亿千瓦时。
上海市政府官网称,据初步调查,事故发生在厂区内渗滤液处理一期工程厂房。当时,约有250平方米的厂房正在进行管网维修,维修过程中突然发生爆炸。
对于事故原因,业界普遍怀疑是垃圾渗滤液发酵产生的沼气爆燃所致。
所谓垃圾渗滤液(又称渗沥液),是指垃圾在堆放过程中,经发酵等生化降解,同时,在降水等作用下产生的一种高浓度的废水。由于垃圾含水量较高,渗滤液产出率也较高,此次发生事故的江桥厂,其夏季渗滤液产出率高达35%。
在渗滤液产生的过程中,以及渗滤液中的有机物进一步降解时,都可能产生沼气。“早期焚烧厂的渗滤液,都是通过车辆或管道送往污水厂处理。近年来,环保法规趋严,越来越多的垃圾焚烧厂自建了渗滤液处理设施。”专注垃圾焚烧处理研究的浙江大学能源工程学系教授马增益回忆称,在本世纪初首批垃圾焚烧厂开始建设,当时设计者们并没想到,短期存放的垃圾也会产生这么多渗滤液。
2008年出台的《生活垃圾填埋污染控制标准》,规定了生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值,化学需氧量、五日生化需氧量、悬浮物、氨氮等指标,均不得超过100毫克/升。
渗滤液处理系统由此成为填埋场必须配备的一项设施,“建设标准较高的焚烧厂,就是参照这个标准”。马增益说。
江桥厂正是这样一座被称为“高标准”的焚烧厂。2006年8月,原国家环保总局主持通过项目一期、二期的环评验收时,作为配套工程的渗滤液处理一期刚刚试车,直到当年12月1日方结束试运行。
出于成本原因,在实际操作中,企业多采用生物法处理渗滤液。江桥厂也是这样。它的渗滤液处理一期工程采用的是一套“预处理+膜生化反应器”系统,首先将渗滤液引进调节池进行预处理,由于采用的是好氧发酵法,调节池中会进行预曝气,以去除对好氧反应不利的游离气体,这一过程会令渗滤液中的沼气溢出。而在生化反应阶段,则引入好氧微生物,并在一定温度条件下不断曝气,加速好氧菌群作用,从而降解大部分有机物,在这一过程中,则可能因好氧反应不完全,出现一部分厌氧反应,从而产生沼气。
江桥厂发生事故时,一条抽气管正在维修。在12月14日举行的2013(第七届)固废战略论坛上,邵军介绍,外聘的第三方单位违规操作最终导致了爆炸事故。
自然大学对现有的信息披露情况并不满意,他们呼吁第三方介入事故调查,并建立公众参与的第三方监督机制,“监督江桥垃圾焚烧厂的日常运行,避免类似事故的再次发生”。 控制不严
历史上无论是垃圾填埋场、污水厂还是市政污水管道,都多次发生过沼气爆燃。
住建部于2010年颁布《生活垃圾渗沥液处理技术规范》,明确提出“调节池、厌氧反应设施应设置硫化氢、沼气浓度监测和报警装置,曝气设施应设置氨浓度监测和报警装置”,“沼气和硫化氢等危险气体应采取控制与保护措施”等要求。但这仅是一项行业标准,并不强制执行。
在垃圾处置领域,防沼气爆燃隐患的国家强制标准,仅在《生活垃圾填埋污染控制标准》中可见:生活垃圾填埋场应建设填埋气体导排系统,在填埋场的运行期和后期维护与管理期内将填埋层内的气体导出后利用、焚烧。
专门针对垃圾焚烧厂的《生活垃圾焚烧污染控制标准》中未提及渗滤液,这一标准自2001年出台后,至今未经修订。
在马增益看来,建设和管理环节,集中关注的都是主体焚烧炉部分;对整个工程风险的关心,则主要集中于环境污染,并非安全生产。“环评时也会讲到爆炸可能带来的风险,很多人都怀疑垃圾厂可能爆炸吗?至于渗滤液系统,以往更没有敲过这个警钟,至少我自己就没有注意到这个事情。” 马增益说。
渗滤液处理设施的防火防爆,并无技术难度。从事渗滤液专业化处理多年的清华大学环境学院副研究员岳东北介绍,“涉及到沼气,一是要做监测,最起码要做甲烷监测;二是收集利用,不利用也要做好通风。此外,所有可能出现厌氧反应的范围,都要采用防燃防爆标准。”
浙江合坤生物能源科技有限公司总经理方小冬曾去过一些垃圾焚烧厂。就他所见,这些厂区内的渗滤液处理设施,只是对污水池加个盖防止气味溢出,气体收集设备非常简易,亦未配备监测设备。
“风机不是防爆的,工作服也不是防静电的……包括检修使用的工具,都必须是防爆的才行,能达到这个标准的,我看到的可以说是‘零’。” 方小冬指出,与专业的渗滤液处理厂(站)不同,垃圾焚烧厂在配套渗滤液处理设施时,并没有执行严格的防爆标准。 改造困境
“十一五”时期提出“焚烧为主,填埋为辅”的垃圾处理思路后,垃圾焚烧厂近年在各地纷纷上马。至2012年底,中国投入运行的生活垃圾焚烧发电厂共有142座,总处理能力为12.4万吨/日。根据各地政府的规划,焚烧将逐渐取代填埋,成为“垃圾无害化处理”的主要手段。由此带来的焚烧厂技术完善需求必将提上日程。
垃圾含水量太高,焚烧炉温度达不到标准,会增加产生二英这类有毒有害气体的风险,因此渗滤液必须单独处理。
早期建设的垃圾焚烧厂,大多数都选择将渗滤液回喷,“但这么多水入炉膛,燃烧时就需要添加更多辅助燃料,对节能非常不利,也提高了成本”。马增益说。
如果转运处置,依据《城市生活垃圾管理办法》规定,“应当采用全密闭自动卸载车辆或船只,具有防臭味扩散、防遗撒、防渗沥液滴漏功能。”
直接排放更无可能。要排入设置城镇二级污水处理厂的城镇排水系统,执行最低标准(三级标准),化学需氧量也必须在500毫克/升以下。而江桥厂产生的渗滤液原液,化学需氧量含量高达4.8万毫克-7.1万毫克/升,远远低于纳管要求。
华泰证券对《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》分析后,保守测算,至2015年渗滤液新增市场容量为90亿元左右,运营年均市场容量为20亿元,“存量市场超过增量市场3倍”。换言之,至2015年,垃圾渗滤液处理市场规模将超400亿元。
与巨大的市场需求不相匹配的是,真正拥有达标的渗滤液一体化处理工程建设、运营能力的企业很少,行业专业度不足。“多数企业产品技术含量低、无自主知识产权,无法提供渗滤液处理工程一体化服务。”第三方市场研究机构深圳中商智业投资顾问有限公司分析。
渗滤液处理企业正面临技术改造,产业升级的拐点。上海城环水务运营公司(下称城环水务)原总工程师周新宇在参与江桥厂渗滤液改扩建方案技术论证后称,江桥厂渗滤液处理设施使用的工艺存在污泥产量大,生产能耗与药耗大,工艺瓶颈环节众多,生产管理与设备运行要求高等弱点。城环水务是江桥厂渗滤液处理设施的运营商,亦是城投控股的下属企业。
周新宇介绍,在江桥厂渗滤液一期工程的实际使用中,原本希望在调节池通过技术手段将化学需氧量降低30%,因渗滤液原液酸性过高未能实现,生化反应后还堵塞了输送系统,因此降低了供氧效率。这也是众多应用膜超滤技术进行渗滤液处理的设施遇到的共性问题之一。
尽管超滤膜一般都会承诺3年-7年的使用时间,在实际使用中,因超滤膜易堵塞清洗频繁,以及腐蚀损伤等原因,使用寿命往往无法达到预期。北京桑德环保集团董事长文一波透露,“我们做过几十个渗滤液处理工程,全世界的膜基本都用上了,可以说都或多或少有些问题,很多膜一年甚至更短的时间就要更换。项目难以实现稳定可靠的经济性。”
一部分企业希望利用沼气,提高渗滤液处理经济效益。江桥厂在2007年提出技改扩建计划时,提出要在原有生化反应器前端增设厌氧装置,产生的沼气用于发电。“每吨渗沥液的处理成本扣除沼气发电收入后约为11.9元,比现有工程下降约60%。”《上海江桥生活垃圾焚烧厂技改及扩能工程环境影响报告书(简本)》中称。
在从业者和研究者看来,以厌氧发酵为主的工艺,尽管会因设备和防爆等原因增加一定投资,却更为节能和环保,应该是未来渗滤液处理技术的主要发展方向之一。然而,上海城投2013年半年报中,已将用于江桥厂技改扩能的492.7万元全部计作坏账,“预计无法收回”。
此外,渗滤液企业还面临着滤出浓液难以处理,回灌造成二次污染的技术难题。岳东北分析,虽然目前已经研究出化学氧化、蒸发浓缩结晶填埋等方法,但成本都较高,“能不能承受得起,谁来承担”?
渗滤液处理工程利润微薄,投资回收期太长也阻碍了企业的投入。“政府投资项目,企业一般希望7年收回投资,但政府的希望是10年,实际操作中经常要20年才能收回成本。”方小冬说,因此,压缩开支成为企业必然的选择,“比如说风机,防爆的比不防爆的至少要贵三成,有多少人在用”?
无论是从业者还是研究者,都认为垃圾渗滤液处理中存在的种种技术或安全问题,并非无法解决。政府提高成本投入,企业加强技术研发,引导整个行业向专业化发展,是显而易见的解决之道。
摘要:论述了固体废物的性质和危害,对广州市固体废物污染的现状做了较详细的分析。针对污染的问题提出了可行性建议。
关键词:广州市;固体废物;二次污染
1广州市固体废物污染现状
1.1广州市工业废物污染现状
近年来,广州市工业生产产生的固体废物急剧增加,组成成份日趋复杂。2005年全市固体废物产生总量达2334万吨,其中一般工业固体废物就占有1400万吨,该市固体废物的处理处置总量虽接近1000万吨,但现有的固体废物处理处置设施数量上远远不能满足废物处置需求,设施建设普遍简陋,达不到“无害化”的标准,二次污染严重。
1.2广州市城市生活垃圾污染现状
目前广州市平均日产垃圾6300吨。生活垃圾,主要在位于黄埔区的大田山垃圾填埋场集中处理。但由于各种原因,这些生活垃圾在处理过程中又给当地的居民群众造成了较为突出的二次污染。尤为令人吃惊的是,已开场10多年、并计划将于年内关闭的大田山垃圾填埋场,其污水处理系统至今还处于调试阶段,大量未经任何处理的污水直接排放到河涌里。
1.3广州市有毒化学固体废物污染现状
目前广州市每年的危险固体废物产量约为2万吨,废旧电子电器12万吨,废塑料包装物和农用薄膜32万吨。其中医疗废物进行集中处理处置的只有广东生活环境无害化处理中心等3家,医疗废物集中安全处置达标率只有40%;大量的危险废物被不规范焚烧或倾入没有采取防渗措施的生活垃圾填埋场,甚至直接排入环境中,造成严重的环境污染。
1.4广州市白色污染现状
广州市目前使用的是EPS(俗称白色)泡沫塑料快餐具,其年消耗量在20亿~30亿只,大量弃掷的泡沫塑料快餐具形成“白色污染”。21世纪广州市的白色垃圾有300多万吨。由于EPS泡沫塑料消耗的是无法再生的石油资源,用作发泡剂的氟利昂是对地球大气臭氧层造成不可逆转破坏的“元凶”,它埋在地里会使土壤劣化,焚烧处理又会产生10余种有毒气体污染空气,故而成为灾难性的“白色污染”。它已同汽车尾气、有磷洗涤剂一起被列为我国环保治理的三大重点。因为白色垃圾需要百年以上时间才可以在自然界自然降解,所以解决它的污染问题被称做百年难题。
2广州市固体废物污染治理对策
2.1工业固体废物污染的治理对策
(1)冶金废渣的治理对策。
①高炉渣:高炉渣的产量随冶炼技术及矿石的品位不同而变化。高炉渣属于硅酸盐材料。它化学性质稳定,并具有抗磨、吸水等特点,可供广泛应有,国内对高炉渣的应用都很重视,美、英、法、日本等国高炉渣的利用率已达100%,甚至出现了很多专营高炉渣商品的公司和工厂。我国高炉渣的利用率已达85%以上。为了适应不同的用途,高炉渣可分别被加工成水渣、矿渣碎石和膨胀矿渣等几类主要产品。
②钢渣:钢渣是炼钢过程中排出的固体废物,包括转炉渣、电炉渣等。炼钢过程中的排渣工艺,不仅影响到炼钢技术的发展,也与钢渣的综合利用密切相关。目前,炼钢过程的排渣处理工艺大体可分为如下四种:冷弃法;热泼碎石工艺;钢渣水淬工艺;风淬法。
(2)化工固体废物的治理对策。
①对硫铁矿烧渣,应根据其含铁量的不同确定其用途,铁含量高的应回炉炼铁;低铁、高硅酸盐的硫铁矿烧渣宜做水泥配料。
②铬渣可代替石灰石作炼铁熔剂。在冶炼过程中铬成为金属进入铁组分中,可彻底消除六价铬浸出的危害;根据铬渣在高温下能还原成低价态无毒铬的原理,可将铬渣掺入煤中用于发电、用铬渣作玻璃着色剂或钙镁磷肥和铸石。还可利用碳对铬渣进行干法还原除毒;用电解法处理铬酸、生产铬盐精、回收原理含铬硫酸氢钠等。
③烧碱盐泥可采用抽滤、沉淀过滤法进行处理,或用于制氧化镁等;含汞盐泥可用次氯酸钠氧化法、氯化-硫化-熔烧法进行处理,并回收金属汞。
④电石渣可制水泥或代替石灰作各种建筑材料、筑路材料等,还可用来生产氯酸钾等化工产品。
⑤其它化工废物,如,磷渣可烧制磷酸;甲醇废触媒可生产锌-铜复合微肥;溶剂厂母液可生产二甲基甲酰胺等;染料废渣制硫酸铜等产品;胶片厂的废胶片和废液可回收银。
2.2生活垃圾污染的治理对策
(1)填埋法。
①垃圾填埋场的选址。选址时遵循的原则是:远离生活区和水源地;避开上风口和水源地上游;自然地理条件不适宜飘浮扩散和渗漏。
②对填埋场需要进行严格的防渗漏处理,以免垃圾中的有害物在雨水或地表径流的冲刷下随水渗漏,污染地下水和相邻土壤。
③垃圾场表面覆土和排气管网设置。
(2)堆肥法.
堆肥生产的主要工艺过程是:生活垃圾-分类-破碎-发酵-烘干-磨粉-配料-造粒-干燥-包装-出厂。如果是生产一般堆肥,则在发酵工艺完成后,即可直接使用;如果生产有机复合肥,则在配料工艺需要添加一定配比的化肥。有机复合肥的有效肥力是一般堆肥的4~5倍。目前广州市的固体污染只有少量是用的堆肥法处理。
(3)焚烧法。
广州市现在有1座大型垃圾焚烧厂——李坑垃圾焚烧厂。李坑生活垃圾焚烧发电厂一期是广州市重点工程项目之一,项目总投资7.25亿元。投入运行的一期工程设计日处理垃圾1040吨,占目前广州市日产生活垃圾量的约1/7;该厂年发电1.3亿度,能满足10万户家庭生活所需,是符合广州特点,达到国内领先水平的垃圾焚烧发电厂。利用垃圾发电、“变废为宝”是李坑生活垃圾焚烧发电厂有别于垃圾填埋场的一大亮点。该项目还是国内第一个采用中温次高压参数的焚烧发电厂,通过提高蒸汽温度和压力有效提高蒸汽回收效率,使发电量增加20%以上。此外,与垃圾填埋场需大量占用土地不同,该厂在设计原则上尽可能节约用地,目前一期用地仅为3.2万平方米,是兴丰垃圾填埋场的1/10。
2.3白色污染处理方法
①实行垃圾分类,以利回收利用。清洁的废塑料制品可重复使用、造粒、炼油、制漆、作建材等。而从垃圾场重新分拣废塑料制品,则费时费力,且塑料的利用价值也很低。所以一定要在废塑料制品进入垃圾流之前将其分类回收上来。目前,发达国家大都走回收利用的路子。我国城镇尽快推行垃圾分类弃置已势在必行。
②依靠科技进步,发展可降解塑料。美国、日本等发达国家已研制成功以植物淀粉为主要原料的可降解塑料,大大缩短了其可降解周期。广州市新型塑料的研制也取得了重大进展,已经和正在开发出以淀粉、秸秆纤维、天然草浆等材料制成的“绿色”替代品。
③加强立法,强化管理,尽量减少或控制使用不可降解塑料的生活用品。以法规的形式明确生产者、各级销售者和消费者回收利用的义务。目前美国、日本等发达国家已明令禁止使用一次性塑料快餐餐具。广州市也为此专门制定了地方性法规,扼制“白色污染”的污染源。
2.4广州市垃圾二次污染的防治措施
(1)填埋场场底防渗。
为防止垃圾渗滤液污染地下水,必须在填埋场底采取有效的防渗措施。以前垃圾填埋场底部都铺放一层防渗材料,主要有黏土、沥青、塑料膜等合成橡胶等。近几年国外开始采用人工合成防渗层,有的采用双防渗层,效果明显好于前者。垂直防渗可采用帷幕灌浆、不透水布等。各填埋场可根据具体工程和水文地质情况,采取相应的防渗措施。
(2)渗滤液的收集处理。
垃圾渗滤液的处理方法包括生物、物化及土地处理法。生物处理法包括好氧处理、厌氧处理和厌氧-好氧处理。物化法主要有化学混凝沉淀、电解氧化、活性炭吸附、密度分离、化学氧化、化学还原、膜渗析、汽提、湿式氧化等多种方法。和生物法相比,物化法受水质水量影响小,出水水质稳定,尤其对BOD/COD较低而难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果。由于物化法处理费用较高,一般用于渗滤液预处理或深度处理。渗滤液的土地处理包括慢速渗滤系统(SR)、快速渗滤系统(RI)、表面漫流快速渗滤处理系统(ARI)等多种土地处理系统。土地处理主要通过土壤颗粒的过滤,离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮颗粒和溶解成分。通过土壤中微生物作用使渗滤液中有机物和氮发生转化,通过蒸发作用减少渗滤液量。
(3)填埋气的处理和回收利用。
①填埋气的收集。由于大部分沼气在填埋场填埋过程中就已形成,所以沼气采集应在填埋过程中就开始实施。在荷兰,对正在使用的垃圾场,主要采用立式或水平式收集技术。立式采气系统是在垃圾场的填埋过程逐步建造成的,其方法是在填埋场内均匀分布竖立大口径钢管,在每个钢管外砌筑竖井,当填埋厚度达到2~5米时,将钢管向上抽一部分,并继续砌筑,直到填埋场达到设计高度,然后将钢管移走。
②填埋气的净化。溶剂吸收法是目前较为成熟的沼气净化方法,如采用双塔式溶剂吸收法提纯垃圾沼气,设备简单、成本低、操作简便,净化效果好。
2.5广州市固体废物优化方法
关键词:垃圾填埋 垃圾渗滤液 深度处理
0 引言
随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高,我国城市生活垃圾的产量在急剧增加。到1999年,我国的城市生活垃圾年产量已达到1.4亿吨t,并且以每年8%~10 %的速度递增,人均日产垃圾已超过1 kg,接近工业发达国家水平。
根据我国垃圾处理无害化、减量化、资源化的原则,将有一大批生活垃圾卫生填埋场得到新建。而垃圾渗滤液是否处理达标排放是衡量一个填埋场是否为卫生填埋场的重要指标之一。作为一种高浓度有机废水,渗滤液的处理近几年得到了广大研究人员的关注,进行了大量的试验研究,取得了不少成果,并有一批渗滤液处理厂已经或正在兴建。
但由于渗滤液的水质的复杂性和特殊性,我国渗滤液处理还存在一些问题。本文对我国渗滤液处理现状进行了总结,并对存在问题提出一些研究方向。
1 排放标准
垃圾渗滤液处理作为一个卫生填埋场必不可少的环节,近几年越来越受到人们的重视,我国根据渗滤液排放的收纳水体不同,渗滤液的排放标准也不尽相同,具体见表1[1]。
2 处理现状
受到经济发展水平的限制,我国卫生填埋起步较晚,真正意义上的卫生填埋场从20世纪80 年代末才开始建设。渗滤液处理厂的建设就更晚,从时间上看,渗滤液的处理经历了三个阶段。
2.1 第一阶段
表1 垃圾渗滤液的排放标准 排放标准 COD (mg/L) BOD (mg/L) NH3-N (mg/L) SS (mg/L) 三级 1000 600 - 400 二级 300 150 25 200 一级 100 30 15 70 注:三级标准是排市政管网的标准,二级和一级分别是排地表水的标准。
此阶段在90年代初期,处理工艺主要参照城市污水的处理方法,代表性的工程实例有杭州天子岭、北京阿苏卫等。
杭州天子岭渗滤液处理厂简介:
渗滤液处理厂处理量为300 m3/d ,采用三沉二曝活性污泥法工艺。
设计进水指标为:COD为6000 mg/L, BOD为3000 mg/L;出水标准为: COD为300 mg/L,BOD为60 mg/L,SS为100 mg/L,pH为6~9。
工艺特点为:采用两段式活性污泥法,对 DO与MLSS的浓度控制要求不一样, 一段利用细菌和低级霉菌占优势的混合种群,二段培养原生动物占优势。
渗滤液处理厂从1991年开始投产,在填埋初期,由于渗滤液的有机物、氨氮浓度较低、可生化性较好,因此可以满足排放要求。随着填埋时间的延长,垃圾渗滤液的浓度越来越高、成分越来越复杂、可生化性降低,且变化幅度大、变化规律复杂,使得处理难度越来越大。
北京阿苏卫渗滤液处理厂简介:
渗滤液处理厂处理量为1 000 m3/d,工程投资为700万,采用厌氧+氧化沟的处理工艺。
设计进水指标为:COD为5000 mg/L, BOD为2000 mg/L;出水标准为二级排放标准。
阿苏卫渗滤液处理厂的运行情况与天子岭情况类似。
在此阶段,由于渗滤液处理厂主要参照城市污水处理厂进行建设,没有考虑到渗滤液水质特性,因此都存在不能稳定运行的状况,出水也不能稳定达标。以生物处理为主的处理工艺处理成本一般为3~5元/m3。
2.2 第二阶段
此阶段在90年代中后期,研究人员考虑到渗滤液的水质独特性,如高浓度的氨氮、高浓度的有机物等,采取了脱氨措施,采取的处理工艺一般为氨吹脱+厌氧处理+好氧处理,代表性的工程实例有深圳下坪、香港新界西等。
深圳下坪渗滤液处理厂简介:
渗滤液处理厂处理量为800 m3/d,采用氨吹脱+厌氧复合床+SBR的处理工艺。
设计进水指标为:COD为5000~ 10000 mg/L,BOD为1000~6000 mg/L, NH3-N为2000~3000 mg/L;出水标准为三级标准。
该工程投资1500万,工程于2002年投入使用,通过为期一年的运行,设备运行良好、出水稳定达标,处理成本12元/m3。
工艺特点:采用了化工规整填料塔,有效地解决了渗滤液的脱氨问题。出水的氨氮保持在 10 mg/L左右。
香港新界西渗滤液处理厂简介:
渗滤液处理厂处理量为1800 m3/d,采用氨汽提+SBR的处理工艺。
设计进水指标为:COD为10 000 mg/L,BOD为4000 mg/L,NH3-N为 3000 mg/L;出水标准为:COD<1000 mg/L,NH3-N<25 mg/L。
该工程投资700万美元,工程于1998年投入使用,处理成本为4.35美元/m3。
工艺特点:采用了汽提吹脱塔,将渗滤液的水温提高到60~70 ℃,用蒸汽进行汽提,减少了气量,同时不需要对渗滤液进行pH调整,另外,该渗滤液处理厂采用了脱氨尾气的分解装置,利用高温焚烧炉,操作温度在850 ℃,用催化燃烧的方法将脱氨尾气的氨气分解成氮气,有效地解决了脱氨尾气二次污染的问题。
2.3 第三阶段
2000年以后,由于经济的飞速发展,新建的渗滤液处理厂一般远离城区,渗滤液没有条件排入城市污水管网,因此处理要求也相应提高,一般需要处理到二级甚至一级排放标准。此时的渗滤液若仅靠生物处理无法达到处理要求,一般采取生物处理+深度处理的方法。代表性的工程实例有广州新丰、重庆长胜桥等。
广州新丰渗滤液处理厂采用的是 UASB+SBR+反渗透处理工艺,处理规模为500 m3/d,工程投资约6000万,处理成本约25 元/m3。重庆长胜桥渗滤液处理厂采用的是反渗透的处理工艺,处理规模500 m3/d,工程投资约 3 700万,处理成本约10元/m3,目前这两个项目均在建设过程中。
3 存在问题
目前,我国的渗滤液处理厂存在的问题主要表现在:
3.1 渗滤液高浓度氨氮的问题
高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一,根据填埋场的填埋方式和垃圾成分的不同,渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千mg/L不等。随着填埋时间的延长,垃圾中的有机氮转化为无机氮,渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。
与城市污水相比,垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面,由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用;另一方面,由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调,生物脱氮难以进行,导致最终出水难以达标排放。
因此,在高氨氮浓度渗滤液处理工艺流程中,一般采用先氨吹脱,再进行生物处理的工艺流程。目前氨吹脱的主要形式有曝气池、吹脱塔和精馏塔。国内用得最多的是前两种形式,曝气池吹脱法由于气液接触面积小,吹脱效率低,不适用于高氨氮渗滤液的处理,采用吹脱塔的吹脱法虽然具有较高的去除效率,但具有投资运行成本高,脱氨尾气难以治理的缺点。以深圳下坪为例,氨吹脱部分的建设投资占总投资的30%左右,运行成本占总处理成本的70%以上。这主要是由于在运行过程中,吹脱前必须将渗滤液 pH调至11左右,吹脱后为了满足生化的需要,需将pH回调至中性,因此在运行过程中需加大量的酸碱调整pH,为了提供一定的气液接触面积,还需要风机提供足够的风量以满足一定的气液比,造成了渗滤液处理成本的偏高。
另外,空气吹脱法对于年平均气温较低的地区,存在低温条件下吹脱无法正常运行和冬季吹脱塔结冰的问题,在我国北方地区,其应用受到一定的限制。
采用汽提的方式虽然可以较好的解决氨氮的去除问题,但由于需要提高渗滤液的水温,其处理成本仍然较高。
据上所述,各种吹脱方式的特点对比见表2。
表2 各种吹脱方式的对比 吹脱方式 效率 尾气处理 占地 成本 气温 曝气池 低 难处理 大 低 有影响 吹脱塔 较高 难处理 较小 高 有影响 精馏塔 很高 较易处理 最小 高 无影响
3.2 渗滤液可生化性差的问题
渗滤液可生化性差主要体现在两个方面:
一是指随着填埋场填埋时间的延长,渗滤液的生化性降低,在填埋后期,可生化性很差,BOD/COD 值小于0.1,此时的渗滤液俗称老化渗滤液。
另一方面,在填埋初期,虽然渗滤液的可生化性较好,但是光靠生物处理也很难将之处理至二级甚至一级标准以下,一般来讲,渗滤液的 COD中将近有500~600 mg/L无法用生物处理的方式处理。
4 研究方向
根据渗滤液处理存在的问题,目前我国垃圾渗滤液处理工艺的关键主要集中在以下两个方面:高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术。
4.1 高浓度氨氮处理技术
高浓度氨氮处理技术,目前应用较多的主要有氨吹脱和生物脱氨技术。氨吹脱技术大多用空气为吹脱介质,低效率的吹脱设备吹脱的方式。相对而言,精馏塔脱氨是一种比较有前途的解决方案,虽然采用该法需要一定量的蒸汽,但由于水温提高了,可以减少调整pH的酸碱用量,还可以减小气液比,减少风机的电耗。另外,由于蒸馏后,脱氨尾气可以通过冷凝直接转换成液氨,可以回收利用,有效地解决了尾气难以治理的问题。因此,新型高效吹脱装置的开发,脱氨尾气的妥善处理成为了今后研究的方向。
除了氨吹脱的方法脱氨以外,生物脱氮也是一种经济、有效的脱氨方式。但传统理论认为:氨氮的去除是通过硝化和反硝化两个相互独立的过程实现的;硝化过程需要大量的氧气,而反硝化过程则需要一定的碳源。渗滤液氨氮浓度很高,C/N值较低,无法通过单一的生物脱氮方式解决渗滤液的脱氨问题。目前对生物脱氮技术又有了很多新的认识,如好氧反硝化、同时硝化反硝化、厌氧氨氧化、短程硝化等,这些技术具有需氧量低、能耗低、负荷高、对碳源碱度需求低等优点。Mavinic D.S.等人的研究表明[2~4],在外加碳源的条件下,采用前置反硝化的MLE 工艺处理高氨氮渗滤液(氨氮浓度最高达到 1200 mgN/L)时,试验取得了较好的结果,并在研究中提出了厌氧氨氧化去除氨氮的概念。这些技术如果能在渗滤液中应用成功,将可以提高生物脱氮的能力,减少氨吹脱的量。尽量用经济的脱氮技术来处理渗滤液,这对降低处理成本,无疑起着积极的作用。
4.2 渗滤液深度处理技术
对于老化渗滤液,由于生物处理基本无效,因此,必须采用以物化为主的深度处理技术处理。深度处理技术一般有深度氧化法,如臭氧氧化、臭氧+光催化氧化、臭氧催化氧化,以及膜处理技术等。
国内曾进行了用负钛型TiO2作为催化剂进行光催化氧化的研究。国外对渗滤液的深度处理研究颇多,主要集中在光催化氧化和反渗透, A.Wenzel等人通过用鼓泡塔+薄膜光反应器对比UV/H2O2、UV/H2O2/O3、UV/O3等方法处理垃圾渗滤液的研究表明[5]:从运行成本和去除效率来考虑,采用UV/O3方法处理渗滤液是最为有效的方法。深度氧化技术的研究主要集中在高效反应器的研制,以提高单位能耗的处理效率,降低反应的能量输入,找出适合中国国情的渗滤液深度处理技术,使渗滤液达到相应排放标准。
由于高级的处理技术意味着较高的投资和运行费用,如何找到一种廉价的处理方式,成为人们关注的问题。人工湿地处理技术由于具有建设和运行成本低、设备简单、易于维护等优点,用该技术处理渗滤液在近几年得到了一定应用。 Tjasa Bulc等人在Adriatic海滨建造了一座中试 CW(Constructed Wetland)[6],处理Dragonja一处公共填埋场的渗滤液,该人工湿地系统包括1座容积10 m3的均化池,2座互联的潜流床,总面积450 m2。在水力负荷为2~4.5 cm3/(cm2·d),进水COD 1264 mg/L,BOD 60 mg/L,NH3-N 88 mg/L的条件下,从1992~1996年连续监测,上述几种污染物的平均去除率分别为68%,46%,81%。这表明人工湿地对处理BOD/COD<0.05 的老化渗滤液具有较好的去除效果。另外人工湿地对氨氮的去除也有很好的效果,在监测过程中,渗滤液中氨氮浓度最高达到786 mg/L,去除率仍高达95%,这是因为湿地系统的砾石层和芦苇发达的根系具有巨大的比表面积,芦苇的根系提供了充足的氧,为硝化反硝化菌提供了生存介质和环境。
人工湿地系统对于处理老化渗滤液具有较好的效果,因此也可作为渗滤液深度处理的方法,对于有地方建造湿地的填埋场应予以推广。
另外对于封场后的垃圾填埋场的渗滤液也可采用人工湿地的处理方式。这是由于封场后的填埋场一般需在其表面覆盖粘土和营养土[7],并种上绿化植物,以防止雨水的侵入和填埋气体的扩散。如果将绿化植物改为芦苇等植物,并做好渗滤液的收集排放设施,这样不但可以利用闲置的土地大幅度降低渗滤液的处理成本,还可以取得良好的处理效果。
5 总结
渗滤液作为一种特殊废水,其处理的投资、运行成本远远高于一般城市、工业污水,这主要是由于渗滤液氨氮浓度很高、有机物浓度高,导致处理工艺复杂,设备繁多。渗滤液由于在垃圾体已经经历了厌氧过程,其生化性相对较差,生物处理的停留时间较长,导致设施、设备的投资较大。而处理量一般相对较小,导致折旧、维修费较高。
渗滤液处理由于较高的投资和运行费用,在对其进行处理时应根据当地情况,采取综合处理的措施。对于北方降雨量少,垃圾含水率较低的填埋场,采用回灌措施是较为经济、有效的方法,但对于南方城市,其应用受到一定的限制。
对于有条件将渗滤液送至污水处理厂合并处理的地方,在不影响污水处理厂运行的前提下,可直接送至污水处理厂,否则应将之处理至符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》三级排放标准。对于没有条件与城市污水合并处理而直接排放到水体的地方,应根据不同水域,严格将之处理到二级、一级标准,避免对环境的污染。
参考文献
1 中华人民共和国建设部标准.GB168891997生活垃圾填埋污染控制标准
2 Azevedo B D,Mavinic D S, et al.The effect of ammonia loading and operating temperature on nitrification and denitrification of a high ammonia landfill leachate Canadian. Journal of Civil Engineering, 1995, 22(3):524~534
3 Shiskowski D M, Mavinic D S. Biological treatment of high ammonia landfill leachate using predenitrification and pre/post denitrification processes. 4th Annual Environmental Engineering Specialty Conference, Canadian Society for Civil Engineering, Edmonton, Alberta, 1996
4 Shiskowski D M, Mavinic D S. Biological treatment of high ammonia leachate: influence of external carbon during initial startup. Wat Res, 1998, 32(8): 2533~2541
5 A Wenzel, et al. TOCremoval and degradation of pollutants in leachate using a thinfilm photoreator. Wat Res, 1999, 33(4): 937~946
【关键词】环境污染;存在问题;管理对策
现如今,随着人类文明程度的不断提高,给环境保护造成了不小的负荷,同时,环境保护的形式也越来越严峻,环境污染的处理类型主要包括固体废弃物处理处置工程、废水处理、渗滤液处理、垃圾处理厂四大类,此四大类需通过不同方式来处理处置。本文从专业技术方面着手,深入探究环境污染防治设施在实际运行中暴露的缺陷和要采取的监管对策。
1.环境污染防治设施运行中暴露的问题
1.1固体废弃物处理处置工程的问题
我国由于人口众多、经济社会的高速增长而带来的固体废弃物污染是值得关注的。我国每年所排放固体废弃物的再生资源利用率明显落后于世界发达国家;固体废弃物自身本来产生量就大、堆积而成的数量相当惊人;这类污染物在处理处置方面均受到一定的限制,并未走向产业化和资源化的进程,从根源层面没能有效地遏制废弃物的肆意排放,尤其是在回收循环利用方面尚且有很长一段道路要走。
1.2废水处理工程运行中的问题
随着工农业生产的进步和群众生活水平的不断提升,废水排放量居高不下,在面对废水污染严重的现实状况时,在防治设施方面创新力度不够大,最为典型的是在废水处理模型、废水处理过程中的控管设置、废水在线处理的流程与监测设备和废水处置后的净化工艺等方面研究不多、专业领域内的技术较为迟滞,这往往使得废水处理流于形式、“治标不治本”,没有形成遏抑废水排放的强劲合力。技术方面的不成熟、研发力度不大也是亟待解决的缺陷性问题。
1.3渗滤液处理中的问题
渗滤液是一种浓度高的有机废水,而且其成分转化速率相当快,用单一化的方式很难实现将垃圾渗滤液良好处置的效果,这也成为环境污染防治中的一大技术性难题。除此之外,渗滤液的回收利用技术不完备,尚且不能实现渗滤液的“零排放”,渗滤液在处置中需投入较大数量的开支,技术工艺不够灵活和兼容。
渗滤液处理技术是发达国家普遍运用的一种环境污染防治手段,这个技术成果能促使蒸发尾气消耗殆尽,也会合乎标准排放,然而却要耗用大批量的燃料,需在实践中不断加以改进,以免在设备运行中造成对环境的破坏。
1.4垃圾处理厂运行中的问题
毋庸置疑,目前垃圾处置最常用的方法主要有焚烧、填埋和堆肥三种,然而,垃圾处理厂在实际运行中并未顾及到后期对环境带来的损坏,填埋这种方法严重危害大气环境和公众身体健康,不过尚未被叫停;在用堆肥处置垃圾时,占据的土地比较多,设施也显得老套一些。
2.环境污染防治设施的监督管理对策
2.1加强科技攻关,大力发展循环经济,改进固体废弃物处置模式
针对固体废弃物污染的防治在实际运行时遇到的技术性难题,我国需大胆尝试和借鉴发达国家的经验做法,结合目前现状,加大固体污染物的立法力度,改进落后的废物处置模式,创新前沿的、利用再生能力强的、循环程度高的、对环境危害小的新工艺流程,推行综合管理,以科技进步和技术创新加强监督管理的实效性和延续性;促使废弃物变废为宝,特别要加强分类回收利用,推进经济方面的可行度。
2.2注重废水处理技术的革新,摒除落后技术对设施运行的不利影响
我国的废水处理绝不能停留于“初级阶段”,而应在技术上大胆突破,才会有所建树。有鉴于此,环境污染防治部门要投入一定的资金参与技术研发,制定并出台新的废水处理技术政策,对于一些废水处理器械和设备必须定期改进工艺和操作规程。在处理生活废水和工业废水等方面,需研制地埋式生活废水处置设施、压滤机以及气浮机,推动废水集约化、循环化、有序化和综合化应用,提高废水回收和再利用的进程。
2.3创新渗滤液处理工艺以及技术手段
垃圾渗滤液往往水量变化较大,其处理方法必须实现同步改进,有采用生化方法去除COD,努力实现国家规定的排放规范指标;采用物化方法去除渗滤液的重金属、COD,目前物化方法主要用于预处理或与其他方式结合运用;根据渗滤液成分繁杂的现状看,可选用膜生物组合这样一类处置方式,规避相应的处理缺陷。
2.4选取最经济、对环境污染代价最小的垃圾处理工艺
针对现有的垃圾处置可选取最实用、最环保的策略,在垃圾处理过程中不断注入技术力量,依托于创新驱动垃圾处理走向集约化和规范化轨道。在监管的同时遇有对环境严重损坏的环节,需立马停止相应的项目。
3.总结
我们可以看到我国环境污染的防治处置工作需从根本着手,从各个方面统筹兼顾,加强技术革新,改革落后的、不适合于环保新趋势的污染防治设备,重视在实践中解决运行中的不足与缺点,将环境保护落到实处,创造更好的经济效益和生态效益。
【参考文献】
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关键词:填埋垃圾;污染;生物反应技术;好氧生物反应法
1 垃圾填埋后的污染情况
垃圾填埋后对环境造成的污染是多方面的,由于填埋垃圾的特性,封场后的填埋场仍然对周围环境造成危害,形成二次污染。而且在 自然 状态下这种污染是长期的。其污染表现在:
1.1 空气污染
填埋气体(lfg)造成严重空气污染和温室效应。
填埋场在压氧条件下会产生大量的填埋气体,其成分主要为ch4和co2,还有少量的h2、n2、h2s等气体,其产生量和产生率取决于垃圾量、垃圾成分、水分、填埋时间、填埋压实度等多种因素。
甲烷(ch4)气体是潜在的温室气体,会导致生态失衡,它对臭氧层的破坏是co2的40倍,产生的温室效应比co2高20倍,它对全球变暖的危害仅次于co2,居第二位。
(1)产生温室效应。沼气比空气轻还是重取决于co2和ch4所占的比率。纯沼气的比重接近空气的比重,通常是1.0,当沼气比空气轻时,就会快速消散,形成损耗臭氧层和加剧全球温室效应的烟雾。
(2)存在爆炸隐患。当沼气比空气重时,沼气在低洼处积聚,当沼气浓度达到爆炸极限(甲烷气5%-15%的空气混合)时,一旦遇到明火就会发生爆炸,引发火灾事故。
(3)造成地下水源的污染。填埋气体中含有的挥发性有机物和co2等都易溶于地下水,这有可能破坏原来地下水中co2的平衡,导致地下水周围岩层的溶解,引起地下水硬度升高,影响饮用地下水人畜健康。
(4)造成填埋场场区及附近植物根区因缺氧而死亡。
(5)填埋气体含有令人讨厌的臭气,污染空气,对人体健康造成危害,其中含有多种致癌、至畸的有机挥发物。这些气体如不采取适当的措施加以回收处理,而直接向场外排放,会对周围环境和人员造成伤害。
(6)填埋气体具有迁移性,其迁移的范围超过50m。如果在垃圾填埋场上建设建筑物、填埋气体极易在建筑物内汇集,形成火灾及爆炸隐患。
1.2 水污染
(1)水污染。
垃圾填埋对水产生的污染主要来自于垃圾渗滤液。渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于发醇、雨水淋刷和地表水、地下水浸泡而渗滤出来的污水。渗滤液成分复杂,其中含有难以生物降解的奈、菲等芳香族化合物、氯代芳午族化合物、磷酸脂、邻苯二甲酸脂、酚类类和苯胺类化合物等。渗滤液对地面水的影响会长存在,即使填埋场封闭后很长时期内仍有影响。渗滤液对地下水也会造成严重污染,主要表现在使地下水水质混浊、有臭味,cod、三氮含量高、油、酚污染严重、大肠菌群超标等。地下和地表水体的污染,必将会对周边地区的环境、 经济 发展 和人民群众生活造成十分严重的影响。
(2)土壤污染。
城市生活垃圾中含有大量的玻璃、电池、塑料制品、它们直接进入土壤,会对土壤环境和农作物生长构成严重威胁。大量不可降解的塑料袋和塑料餐盒被埋入地下,百年之后也难以降解、使垃圾填埋场占用后的土地几乎全部变为废弃地。
由于经济条件的限制,我国大多数城市的简易垃圾堆填场在建设初期未按卫生填埋场的标准进行设计及建设,缺乏对填埋气体垃圾渗沥液及其它污染物的有效控制,对周围环境已造成了严重影响。国家建设部《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》cjj17-2001规定:生活垃圾填埋场在未达到安全化和未经监测之前,不允许用于建设用地。一般垃圾场必须待封场15年以及达到稳定后方可作为建设用地。因此,如何对简易垃圾堆填场进行有效的治理,使其在短期同快速转化为安全稳定可以利用的建设用地是一项亟待解决的重要问题。
2 垃圾填埋场再生的概念
所谓垃圾填埋场的再生,就是将过去填埋在垃圾场内的垃圾进行加速降解,减少或解决垃圾场的污染后再度挖掘出来,分别筛选回收有价值物品后,再施以无机化过程等处理再埋回去的过程。
3 垃圾填埋场再生的优点
(1)增加原有填埋场处理容积,延长垃圾场的使用年限;
(2)可以回收有用资源,获取 经济 效益和环境效益;
(3)通过挖掘垃圾进行无害化处理降低垃圾体的体积;
(4)加快了垃圾分解的速度,减少了对环境污染的程度和时间。
4 垃圾填埋再生的方法
没有经过处理的垃圾场,对大气、地下水和垃圾场附近的土地造成严重污染,对环境和社会造成负面影响,我们要采取 科学 的处理方法,使原有的垃圾加速降解,减少或消除垃圾场的污染,再通过挖掘处理后填埋,这样可以增加垃圾场的使用空间,延长使用寿命,大大节省处理垃圾的用地;或者,不挖掘起来,经过降解技术,将填埋垃圾变成物理、化学成分相对稳定的无机物,使原来“不宜用于建筑”的场地,可以用于建筑,产生新的使用价值。
现今先进的治理方法就是就地治理,采用生物治理技术,使填埋场堆体内的有机物加速降解,达到稳定后,再采取其它方法和技术进行再开发和利用。生物反应器技术就可以达到上述目的,生物反应器技术主要分为厌氧生物反应器和好氧生物反应器,其技术特点比较见表。
采用好氧生物反应法处理有机填埋垃圾是近几年来垃圾填埋场治理新技术。以前,好氧法被广泛地用于地面上的垃圾堆肥、活性淤泥和有机废水的处理,但用于固体垃圾的处理,特别是对填埋垃圾的处理还是一个比较新的理念。采用好氧生物法进行有机垃圾降解,就是将新鲜空气加压后,用管道注入垃圾深处,同时把垃圾中的二氧化碳等气体抽出并对反应物的温度与垃圾气体进行监控,激活垃圾中的微生物,创造出一个比较理想的有氧反应环境,使反应达到最佳状态,从而加速有机物的降解,消除有毒有害物质的再生,从而增加填埋的空间,或者使在垃圾场上重新建设成为可能,这种方法,比传统的厌氧降解法提高降解速度30倍以上。
好氧生物反应法可广泛应用在有垫层或无垫层的正规或非正规垃圾填埋场上,使用于封场后或正在运行的垃圾填埋场。好氧反应处理能提高分解速率、减少有害和有气味气体的释放,并且提高渗滤液的品质。这些优点对改造填埋场、减少污染具有重大意义。
垃圾填埋场再生事业有利于缓解我国日益增加的垃圾处理压力,有利于节省宝贵的土地资源,并且最大限度地实现了垃圾处理的“资源化”目标。当然,我们也应清醒地认识到填埋场再生过程中可能会出现的二次污染、地基下沉和损坏等问题的严重性。因此我们应本着科学严谨的态度,在实行填埋场再生之前,必须多角度、多方面进行可行性评价,主要应该考虑的是填埋用地特性的调查、获取经济效益的评价、总体成本的衡算以及相关制约的规章调查和劳动安全保障计划的制定等。
参考 文献
关键词:城市垃圾,渗滤液,废水处理
近十几年来国外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和研究,取得了一些成功经验,有的已用于工程实践。我国在垃圾渗滤液的处理研究方面起步较晚、起点较低,有不少失败的教训,但也获得了一些宝贵的经验。由于渗滤液水质水量的复杂多变住,目前尚无十分完善的处理工艺,大多根据不同填埋场的具体情况及其它经济技术要求采取有针对性的处理工艺。纵观国内外垃圾渗滤液处理的现状,目前渗滤液的处理方案主要有场外综合处理和场内单独处理两大类。主要处理工艺有生物处理法、物化法、土地法以及上述方法的综合[1]。
l 生物法处理渗滤液
生物法是渗滤液处理中最常用的一种方法,由于其运行费用相对较低、处理效率高,不会出现化学污泥等造成二次污染,因而被世界各国广泛采用。具体的工艺形式有传统活性污泥法、稳定塘、生物转盘、厌氧固定膜生物反应器等。
1.1 活性污泥法
美国和德国几个垃圾填埋场采用活性污泥法处理渗滤液,其实际运行结果表明,通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷,可以获得令人满意的处理效果。如美国宾州的Fall Township污水处理厂,其垃圾渗滤液进水的ρ(CODcr)为6000~21000 mg/L,ρ(BOD5)为 3000~13000 mg/L,ρ(氨氮)为 200~2000 mg/L,曝气池的 p(污泥)为 6000~12000 mg/L,是一般污泥的质量浓度的3~6倍。在体积有机负荷为 1.87 kg[BOD5]/(m3·d),F/M 为 0.15-0.31 kg[BOD5]/kg[MLSS·d)时,BOD5的去除率为97%;在体积有机负荷为0.3kg[BOD5]/(m3·d),F/M为0.03-0·05 ks[BOD5]/(kg[MLSS]·d)时,BOD5的去除率为92%。该厂的数据说明,只要适当提高活性污泥的质量浓度,使F/M为0.03-0.31<kg[BOD5]/(kg[MLSS]·d)之间采用活性污泥法能够有效地处理垃圾渗滤液[2]。
1.2 稳定塘
国外早在80年代就有成功运用稳定塘技术处理渗滤液的生产性处理厂(Howard Robison,1992),英国在 1983年建成的 Bryn Postey填埋场渗滤液处理厂,运用曝气氧化塘技术处理渗滤液。该氧化塘有效库容 1000 m3,由高密度聚乙烯材料(HDPE膜)作防渗衬底,采用两台高效表面曝气机进行曝气,渗滤液最小水力停留时间 10d,渗滤液处理量D-150 m3/d。此系统自 1983年开始运行,渗滤液ρ(CODcr)ρ(BOD5)最大分别达 24000 mg/L和10 000 mg/L,F/M为 0.05~0.3 kg[BOD5]/kg[MLSS]·d)时,CODcr去除率达 97%[3]。
上海市废弃物老港处置场,在三期工程改扩建时建成了以稳定塘和芦苇湿地地表漫流处理系统相结合的渗滤液处理系统,设计规模为2000m3/d,实际运行流量1500 m3/d,其在冬季两个月的典型数据见表1上海老港填埋场渗滤液水处理的运行效果:
表1 老港填埋场渗滤液水处理的运行效果 mg·L-1 检测日期 氧化塘出口 芦苇湿地出口 ρ(CODcr) ρ(NH3-N) ρ(CODcr) ρ(NH3-N) 2000.10.24 1177 160 589 29 2000.11.02 1264 145 1095 35 2000.11.13 1297 133 745 48 2000.11.21 1912 189 1326 69 2000.12.05 640 91 905 150 平均 1413 144 932 66
1.3 生物转盘
生物转盘是所谓固定生长系统生物膜法中的一种,运用于常规的污水处理中可有效地解决活性污泥法的污泥膨胀问题,并且由于膜上生物量大,生物相丰富,既有表层的好氧微生物,又有内层的厌氧微生物,因而具有抗水量、水质冲击负荷的优点,同时生物膜上还能生长世代时间较长的硝化菌等。
Pitea渗滤液处理厂即采用生物转盘处理垃圾渗滤液,设计规模500 m3/d,设计转盘表面积3 000 m2,平均设计负荷 4.8 g[NH3-N/(m2·d)。该厂利用填埋场气体加热使进人生物转盘的渗滤液温度保持在20℃左右,取得了良好的处理效果。
上面介绍的Pitea填埋场生物转盘是好氧生物反应器,英国Britannia填埋场则是运用厌氧固定膜生物反应器处理垃圾渗滤液,也取得了良好的处理效果[4]。
1.4 厌氧氧化处理
厌氧生物处理B前采用厌氧生物滤池,厌氧接触法,上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧消化等,实践证明厌氧处理时高质量浓度ρ(BOD5)>2000mg/L)有机废水的处理是有效的,但单独采用厌氧生物处理渗滤液的情况很少见。北京市政设计院1988年进行了这方面的研究,得出的结论是建议采用厌氧一好氧法处理工艺[5]。
1.5 各种生物法比较
生物法中,好氧工艺的活性污泥法和生物转盘的处理效果最好,停留时间较短(6~24 h)、运行经验丰富,但工程投资大。运行管理费用高;相对来说稳定塘工艺比较简单,投资省,管理方便,但停留时间长(10~30 d)、占地面积大且净化能力随季节变化较大。厌氧处理工艺近年来发展很快,特别适合于高浓度的有机废水,它的缺点是停留时间长,污染物的去除率相对较低,对温度的变化比较敏感,但通过研究表明厌氧系统产生的气体可以满足系统的能量需要,若将这部分能量加以合理利用,将能够保证厌氧工艺有稳定的处理效果,还能降低处理费用。因而对于高浓度有机物的垃圾渗滤液,采用厌氧和好氧I艺的组合处理,无论是对于提高处理效率,还是就降低运行费用都是有意义的。
2 物化法
物化法过去只用在处理填埋时间较长的单元中排出的渗滤液,而今随着渗滤液控制排放标准的日益严格,物化法也用来处理新鲜的渗滤液,且是渗滤液后处理工艺中最常用的方法之一。物化法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。由于物化法处理成本较高,不适于大量的渗滤液的处理。
2.1 絮凝沉淀
实验证明;生物处理后的渗滤液进行絮凝沉淀时(利用铁盐或铝盐作絮凝剂),即使在ρ(BOD5)很低(<25 mg/L)的情况下,CODcr的去除率仍可以达到50%,反应过程中最佳的pH值对于铁盐和铝盐分别为4.5~4.8和5.0~5.5,最小的加药量在250-500 g/m3之间[6]。
絮凝沉淀工艺的不足之处是会产生大量的化学污泥;出水的pH值较低,含盐量高;氨氮的去除率较低等。所以絮凝沉淀工艺即使有可观的处理效率,在选用时还是要慎重考虑。
2.2 反渗透
反渗透经常用于渗滤液的后处理中,因其能够去除中等分子量的溶解性有机物,国内早期利用醋酸纤维膜进行的试验表明,CODcr的去除率可以超过80%,虽然在运行过程中有膜污染的问题,但反渗透工艺作为后处理工艺设在生物预处理后或物化法之后,负责去除低分子量的有机物、胶体和悬浮物,可以提高处理效率和膜的使用寿命[5]。根据Ehrig在1989年的研究,一级反渗透工艺可使CODcr、BOD5和有机卤代物(AOX)的去除率达到80qc,但是氨氮和氯离子的去除率要达到较高水平则至少需要二级反渗透工艺。
总之,反渗透工艺因其高效性、模块化和易于自动控制等优点,应用得越来越多,但其用于渗滤液处理还存在以下问题:小分子量的物质的截留效率还不尽人意(例如氨、小分子的有机卤代物(AOX)等)。高浓度的有机物或无机可沉降物容易造成膜污染或在膜表面结垢等问题。由于操作压力很高(3~50 ba)造成能耗很高。反渗透浓液的处理是最大的困难,将其回灌到填埋场中已经不可取了,因为浓液的污染物浓度很高,是非常危险的废物。目前多采用蒸发和干燥的方法,但费用很高。
在英国垃圾渗滤液处理厂使用Rochem’s专利圆盘管反渗透系统对初级渗滤液处理,这种处理技术是由南亨伯塞德郡稳特顿填埋场所设计和生产的 Rochem’s离析膜系统。Rochem’s离析膜系统能够去除重金属、SS、氨氮、有害难降解的有机物,处理后的水质满足严格的排放标准。
2.3 活性炭吸附
活性炭吸附工艺适用于处理填埋时间长的或经过生物预处理后的渗滤液,它能去除中等分子量的有机物质。20世纪70年代在欧洲的实验室研究表明,CODcr的去除率为50%-60%,若用石灰石作预处理,去除率可高达80%,而活性炭处理了140床后去除效率将明显下降[7]。在生产性试验中,由于渗滤液水质水量多变等原因,出现了去除效率下降和活性炭被大量污染的现象。活性炭的投加量与去除的CODcr量的线性关系当活性炭的投加量为800~1200 g/m3时,每克活性炭吸附3.0-3.2mgCODcr。活性炭吸附工艺的主要问题是高额的费用。尽管如此,首先进行生物预处理,再将该工艺与絮凝沉淀工艺相结合时、能保证出水较低水平的CODCr和AOX。
2.4 化学氧化
化学氧化工艺可以彻底消除污染物,而不会产生絮凝沉淀工艺中形成的污染物被浓缩的化学污泥。该工艺常用于废水的消毒处理,而很少用于有机物的氧化,主要是由于投加药剂量很高而带来的经济问题。对于渗滤液中一些难控制的有机污染物,化学氧化工艺可以考虑使用。
常用的化学氧化剂有氯气、次氯酸钙、高锰酸钾和臭氧等。用次氯酸钙作氧化剂时CODcr的去除率不超过50%;用臭氧作氧化剂时,没有剩余污泥的问题,CODcr的去除率也不超过50%且对于含有大量的有机酸的酸性渗滤液使用臭氧作氧化剂不是很有效的,因为有机酸是耐臭氧的,相应就需要很高的投加剂量和较长的接触时间。过氧化氢作氧化剂时因为可以去除硫化氢而主要用来除臭气,加药量一般每一份溶解性的硫要投加1.5~3.0份的过氧化氢。目前用化学氧化法处理渗滤液的研究还处在实验室阶段,其上要的问题是处理费用太高,但对于垃圾填埋场封场后所)一生的小水量、低含量的难降解渗滤液处理还是有一定意义的。
3 土地法
用土地法处理渗滤液的主要形式是渗滤液回灌和土壤植物处理系统。
在英国进行的渗滤液回灌生产性试验中发现,渗滤液回灌不仅因为蒸发的作用而可以减少渗滤液的水量,而且还能大幅度降低渗滤液中有机物的含量。
土壤植物处理系统(S-P系统)不仅利用土壤或陈垃圾的物化及生化作用,而且还利用了植物根系对微生物的强化和植物修复技术。1985-1986年在瑞典建立了大规模现场S-P系统进行试验,该系统占用了总面积为22公顷的填埋场中的4公顷,其中1.2公顷种植了柳树,另外2.8公顷种植了各种草本植物。试验区域为填埋场边缘的3个坡地,种植了 30 000棵柳树。在试验的最初3年中,灌入试验区域的渗滤液共计3 290 mm,测得年平均的蒸发量为340mm,为降水量的引%,而在试验前相应区域的年平均蒸发量为 140 mm,为年降水量的 19%,蒸发量增加了二到三倍。该系统不光有减量的功能,还能够降低渗滤液的浓度,例如氮的浓度平均下降了 60%,从6.93 mmol/L下降到了 2.96 mmol/L,可以肯定随着柳树的生长和根系的发展,处理效果还可能进一步地提高。
4 结论与思考
垃圾渗滤液由于成分极其复杂,如果用一种方法很难把它处理达标。所以,一般需要不同类型工艺方法组合处理,才能做到达标排放的要求。不同类型方法的组合一般是用生物法或土地法作为预处理,然后用物化法作为后处理。要达到日益严格的渗滤液处理排放标准,这种工艺的组合将是一种趋势,关键是各种工艺的搭配和协调的问题。
垃圾渗滤液处理中存在的问题有:
①渗滤液水量变化较大,尤其是季节性变化量很大,在雨季里水量比较大。针对这个问题,一般填埋场采用管道把多余的渗滤液排到一个预留的池子里,等晴天渗滤液少的时候再进行处理。
②渗滤液水质特性变化大。不同填埋场,由于诸多因素不同,其水质存在很大差异,所以适用于某填埋场渗滤液的处理方法不一定也适用于另一填埋场渗滤液的处
理。
③渗滤液中氨氮浓度高,尤其是在填埋后期其浓度更高。高浓度的氨氮对微生物的活性有抑制作用,而现有的氨氮吹脱又造成空气的二次污染和吹脱塔结垢问题;有人提出超声波吹脱法,这种方法比传统吹脱法氨氮的去除率提高了门%-164%,CODcr去除率为24.90%-34.76%,比传统的吹脱法提高了21%。超声波的最佳工艺参数:PH为 11,时间为41min,气水比 1000:1[8]。渗滤液处理费用高且难以达到排放标准。填埋场在封闭前,一般渗滤液浓度高且较难处理,即使采用厌氧一好氧生物处理工艺也难以达到排放标准;而高标准的渗滤液处理厂投资大,运行管理费用高,许多填埋场因为资金不足受限。
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