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垃圾渗滤液污水处理技术研究


摘要:垃圾渗滤液是垃圾填埋处理过程中产生的高浓度有机废水,由于含有的污染物质浓度高、成分复杂、水质水量变化大,一直是污水处理领域的世界性难题。对垃圾渗滤液的生化处理技术和物化处理技术进行了叙述,系统介绍了垃圾渗滤液现有处理技术的研究进展。

    关键词:垃圾渗滤液;生物处理;物化处理

    城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物,主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质,包括物理因素、化学因素以及生物因素等,所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说,其pH值在4~9之间,COD在2000~62000mg/L的范围内,BOD5从60~45000mg/L,重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。城市垃圾填埋场渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,若不加处理而直接排入环境,会造成严重的环境污染。以保护环境为目的,对渗滤液进行处理是必不可少的。

    1.垃圾渗滤液处理技术

    综合分析当前世界各城市垃圾填埋场处理所使用垃圾渗滤液工艺技术,其主要可分为场外综合处理与场内单独处理两大类。在工艺技术手段不成熟的初期阶段主要使用的就是场外综合处理,相对而言这种技术手段最为简单。但是由于种种条件限制,如随着环保理念的日益深入人心,对环保的要求也越来越高,新建垃圾填埋场的距离离市中心也越来越远,且垃圾渗滤液所具有的高危害性、高污染性等特质也不适宜与普通生活污水同步处理。这样一来,为了环保和降低对污水处理厂的处理难度,垃圾渗滤液逐渐朝专业化发展,而不仅仅附属于污水理厂。进而当前的垃圾渗滤液形成了自成一体的工艺技术体系,多采用场内单独处理。当前所说的垃圾渗滤液处理技术也逐渐专指场内单独处理技术。场内单独处理技术主要有生物法、物化法及土地处理法三大类及这些方法的综合使用。

    1.1 生物处理法

    生物处理工艺技术当前是最为广泛使用的垃圾渗滤液处理方法之一。生物处理工艺技术根据供氧的情况又可分为好氧生物处理、厌氧生物处理、好氧-厌氧结合生物处理技术等三类。好氧处理工艺技术主要有活性污泥法、生物转盘法和SBR好氧处理工艺等。进入21世纪后,厌氧处理工艺得到突飞猛进的发展,而且随着垃圾渗滤液的所含污染物中高浓度有机废水的含量逐渐增高,也随之出现了一些新的工艺技术。垃圾渗滤液处理工艺技术在增大有机污染物负荷、快速高效等方面有了长足的进步与发展。

    生物处理工艺技术在使用过程中具有处理效率高、不会出现化学污泥造成二次污染及处理费用较低的优点。生物处理法的具体技术工艺形式有传统活性污泥法、稳定塘法、生物转盘法、SBR好氧处理工艺、UASB厌氧处理工艺、厌氧固定膜生物反应器法等。其中稳定塘法处理手段属于好氧-厌氧结合生物处理技术的一种,这种方法的工艺技术较为简单,而且具有管理难度低和需要资金少的优点被最为广泛使用,但是使用稳定塘工艺技术处理垃圾渗滤液需要占用较大的面积,且处理周期与污水停留时间较长,并且对大粒径有机分子污染物处理效果欠佳,此外还有随着外部天气环境的变化这种方法的净化能力也呈现不稳定状态起伏较大。对于垃圾填埋场前期产生的垃圾渗滤液而言,厌氧工艺具有去除率高达70%以上的优良效果。且由于厌氧工艺处理时在反应过程中无需能耗,因此与好氧工艺相比可大大节约反应器的占地面积及动力消耗。其缺点是随着填埋年限的增加,填埋堆体中产甲烷的厌氧状态逐渐成熟,渗滤液在填埋堆体及调节池内长期滞留后的处理效果将变差。而且此法虽然动力消耗低、污泥量少但污水停留时间长、污染物的去除率相对较低、对温度的变化比较敏感。虽然厌氧工艺具有去除率高的显著优点,但是该工艺不利的一面是在处理工程中会产生大量的甲烷气体。如果仅仅处理的话是会产生多余的费用。但是若是从环保的循环利用的角度出发,将所产生的甲烷气体用于垃圾渗滤液的处理过程中反倒会促使处理成本的进一步降低。就此而言,利用厌氧与好氧相结合的办法处理垃圾渗滤液尤其是对高浓度有机物的液体而言,不但能够利用厌氧工艺效率高的优点还能同时结合好氧工艺的费用低的优点,可谓是互补的相得益彰。

    1.2 物化处理法

    通常而言,人们普遍将利用物理与化学反应的方法对垃圾渗滤液中的可吸附有机物及不可溶组分进行去除称之为物化处理法。物化处理法可以将渗滤液中的难以进行生物降解的有机物进行转换,其转换成为较容易进行生物降解的有机物,这样一来,原本的难以进行生物降解的有机物将会变得容易消除。物化处理法中较为常用的方法主要有化学氧化法和絮凝沉淀法等技术方法,这些方法具有对液体及液量变化的较强的适应能力。这一能力对于具有较长年限的陈年填埋的垃圾所排出的垃圾渗滤液具有相对较强的适应性,尤其是用臭氧进行氧化预处理后,陈年垃圾所排出的垃圾渗滤液的可生化性将会有极其显著的提高与变化。

    絮凝沉淀处理法:实验证明经过生物处理后的垃圾渗滤液进行絮凝沉淀时,即使在有机物浓度很低时的去除率仍可以达到,但它的不足之处在于利用该工艺对垃圾渗滤液进行处理时出水多呈现酸性或趋向酸性,产生的污泥量也偏大,且该工艺处理后的渗滤液含盐量高、氨氮的去除率也比较低。所以絮凝沉淀工艺在选用时应该考虑其局限性,而不能仅仅考虑其具有较高的效率。活性炭吸附处理法:活性炭吸附工艺能去除中等分子量的有机物质,这一特性使得该项工艺适用于处理填埋时间长的或经过生物预处理后的垃圾渗滤液。

    生物法工艺技术手段处理垃圾渗滤液具有管理与运营简单和成本低的优点。但其缺点也很明显,尤其是在垃圾渗滤液的水质与水量发生较大变化的时候,生物法工艺技术手段总是难以适应且调整难度大。生物法工艺技术手段中的微生物在垃圾渗滤液的重金属浓度增加和氨氮含量提高时其活性会被显著抑制。而综合使用物化-生物法则可以有效的避免这一问题,但随之带来的水处理成本急剧上升等问题则对垃圾填埋场的运营产生重大冲击。因此,需要有效的对这种综合应用进行改良与优化,使垃圾渗滤液处理工艺既能够提高效率又能够有效控制成本。

    2.垃圾渗滤液的处理技术

    2.1 混凝—化学沉淀处理技术

    垃圾渗滤液的混凝处理是通过外加混凝剂使渗滤液中不能直接通过重力去除的微小污染物质和混凝剂一起聚结成较大的颗粒,这些颗粒可以在重力的作用下迅速沉降,分离出渗滤液,从而减少渗滤液中的污染物质。化学沉淀法是向渗滤液中加入某种化学药剂,使渗滤液中的污染物质和化学药剂发生反应生成沉淀物,从而去除渗滤液中污染物质的渗滤液处理方法。

    2.2 低氧-好氧活性污泥法

    低氧-好氧活性污泥法及SBR法等改进型活性污泥流程,因其具有能维持较高运转负荷,耗时短等特点,比常规活性污泥法更有效。同济大学徐迪民等用低氧-好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液,试验证明:在控制运行条件下,垃圾填埋场渗滤液通过低氧-好氧活性污泥法处理,效果卓越。最终出水的平均CODCr、BOD5、SS分别从原来的6466mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相应降低到CODCr<300mg/L、BOD5<50mg/L(平均为13.3mg/L)以及SS<100mg/L(平均为27.8mg/L)。总去除率分别为CODCr96.4%、BOD599.6%、SS83.4%

    2.3 膜处理技术

    膜处理技术是水处理技术中的一种常用技术,该技术主要是使污水在一定的压力下流过隔膜,在此过程中,由于水分子量较小,可以通过隔膜,而水中的污染物质分子量大于隔膜孔径,被隔膜所截留,从而分离出水中的污染物质,达到净化污水的目的。根据膜孔径的不同,水处理中常用的膜分为超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。当前应用于垃圾渗滤液处理的膜主要为反渗透膜和超滤膜。

    2.4 高级氧化处理技术

    垃圾渗滤液的高级氧化处理技术包括氧化剂氧化、电解氧化和光催化氧化技术。氧化剂氧化是通过向垃圾渗滤液中加入强氧化剂,利用强氧化剂将渗滤液中的有机物氧化成小分子的碳氢化合物或完全矿化成二氧化碳和水,从而达到去除渗滤液中污染物目的的处理技术。电解氧化是使渗滤液中的污染物质在电极上直接发生电化学反应转化为二氧化碳和水或在电化学转化过程中产生短寿命的•OH等自由基,通过自由基降解污染物质的渗滤液处理技术,渗滤液的电解氧化过程为不可逆过程。光催化是通过

    TiO2做催化剂,利用光照提高•OH的产率,使渗滤液中污染物质更多更快被氧化分解的处理技术。垃圾渗滤液处理中常用的氧化剂是H2O2和O3。

    结论

    当前我国的垃圾渗滤液处理以生物处理技术为主,而国外的垃圾渗滤液处理以物理化学处理技术的研究和应用为主。而对于垃圾渗滤液这种高浓度、成分复杂的废水来说,仅靠生物技术无法将其处理达标排放,特别对于“老龄”垃圾渗滤液来说,生物处理基本没有任何效果。实际上,我国大部分垃圾卫生填埋场的渗滤液处理并未达到我国制定的标准就排放了,这种情况造成了严重的地下水污染。而就渗滤液的物化处理技术来说,混凝沉淀可去除渗滤液中大部分的悬浮物和高分子有机物,但产生的化学污泥难于处理。活性炭吸附仅对渗滤液中分子量小于1000的物质有吸附去除能力,且吸附处理的费用很高。膜处理技术一次性投资和运行费用均极高,除我国少数小规模且出水水质要求高的渗滤液处理外,不适合我国大部分垃圾填埋场的渗滤液处理。电化学氧化和光催化氧化技术不仅处理成本高,不能满足大规模处理的要求,而且反应装置极难在实际工程应用中实现。相比之下,渗滤液的化学催化氧化技术尽管存在常用氧化剂(臭氧和过氧化氢)价格较高的问题,但可以通过合成新型催化剂减少氧化剂的使用量和提高氧化剂的利用率,从而降低渗滤液处理成本。

参考文献:

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