垃圾渗滤液的水质特点(6篇)
时间:2024-02-24
时间:2024-02-24
关键词:城市;生活垃圾;填埋场建设
Abstract:withthedevelopmentofeconomyandspeeduptheconstructionofcity,citygarbageproblemincreasingly,urbanwastelandfillmethodbecauseoflowcost,simple,processingtechnologyrelativelyquickly,ismostwidelyusedathomeandabroadandgarbagedisposalmethod.
Keywords:thecity;Lifewaste;Landfillsiteconstruction
中图分类号:F291.1文献标识码:A文章编号:
一、垃圾填埋场的选址
垃圾填埋场选址是填埋场建设项目中一个重要环节,一个城市生活垃圾填埋场如果选址不当,将会给垃圾填埋场的建设和运营带来种种困难。卫生填埋场场址的选择涉及到当地经济、交通、运距、地理地形、气候、环境地质、水文地质及工程地质条件等,是一项十分复杂的工作,作为设计单位在工作的前期就应详细核实其资料的准确性,实地踏勘现场,并在此基础上做出场址是否合适的准确判断。
(一)、垃圾填埋场不应设置的地区
《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2004)中明确规定,有9类地区不应建设垃圾填埋场,这属于强制性规范,必须要遵守。现场实地勘查时,若发现符合其中一项,该垃圾填埋场就必须更换场址。这9类地区为:(1)地下水集中供水水源地及补给区;(2)洪泛区和泄洪道;(3)填埋库区与污水处理区边界距居民居住区或人畜供水点500m以内的地区;(4)填埋库区与污水处理区边界距河流和湖泊50m以内的地区;(5)填埋库区与污水处理区边界距民用机场3km以内的地区;(6)活动的坍塌地带,尚未开采的地下蕴藏区、灰岩坑及溶岩洞地区;(7)珍贵动植物保护区和国家、地方自然保护区;(8)公园,风景、游览区,文物古迹区,考古学、历史学、生物学研究考察区。在实际选址过程中,应避开上述地区。经常遇到的是其中第3条情况:垃圾场不应建在填埋库区与污水处理区边界距居民居住区或人畜供水点500m以内的地区。遇到此情况,如没有其他合适的场址,评估单位通常要求在该区域内的居民搬迁。但是往往由于搬迁费用较大,执行起来较为困难。
(二)、环境地质条件
垃圾填埋场类型根据场址地形分为山谷型、平原型、坡地型。垃圾渗滤液是垃圾填埋场影响周围环境最为重要的因素,因此在对场址的勘察过程中,应重点注意环境地质条件。在选址的各项主要条件中,以其重要性为评判依据,应按照如下顺序排列:环境地质条件>环境保护条件>交通运输条件>场地建设条件>垃圾填埋场与城市的距离。这就要求我们在场地实地勘察时,应特别注意地下水的保护和废弃物的力学稳定性,并分析地下水流的途径及边界(含水层和隔水层)的分布与水力特性、场址所在位置的地下水是否为独立水系、当地的地形和土层构造、地基土的变形特性以及改善地基土层水密性的可能性等。对渗滤液可能产生渗漏等不利条件也要做出分析,并提出可行的补救措施。
二、垃圾场渗滤液的处理
(一)、垃圾渗滤液的产生及主要特点
(1)垃圾渗滤液的产生。垃圾渗滤液的产生受多种因素影响,不仅水量变化大,而且变化无规律性,其来源主要有:①垃圾自身含水及从大气和雨水中的吸附量。②垃圾降解生成水。③地下潜水的反渗。④大气降水。其中由大气降水形成的渗滤液占总量的绝大部分。因此我们在研究渗滤液处理的同时,也要关注影响其产生量的各种主要因素,如大气降水强度、频率,地下水的流向、流速、位置,地表地形、顶盖材料,温度、风、湿度、植被、太阳辐射等。
(2)垃圾渗滤液的主要特点:
①渗滤液水质极为复杂,污染物种类繁多、危害大。渗滤液中不仅含有耗氧有机污染物,还含有重金属和植物营养素等多种有毒有害物质及生物污染物,如病菌、虫卵等。
②污染物浓度大,变化范围大。垃圾填埋渗滤液的CODCr、BOD5、总氮、氨氮、碱度、硬度、重金属污染浓度都很高,且变化范围大。垃圾渗滤液的这一特性是其它污水无法比拟的,突出了处理和处理工艺选择的难度。
③水质水量的明显变化性:a.渗滤液的产生量随季节的变化而变化,雨季明显大于旱季;b.污染物组成及其浓度随季节的变化而变化,如平原地区填埋场干冷季节渗滤液的污染物组成和浓度较低;c.污染物组分及其浓度与填埋年限有关,如填埋层各部分物化和生物学特征及其活动方式都不同,“年轻”填埋场(使用5年以内)的渗滤液成黑色,有恶臭、SS(悬浮物)高、pH值较低、BOD5、CODCr、VFA、金属离子浓度和BOD5/CODCr较高,具有较好的可生化性;“年老”填埋场(使用10年以上)的渗滤液pH值近中性,BOD5、CODCr、VFA浓度和BOD5/CODCr较低,金属离子浓度下降,但氨氮浓度较高,可生化性差。
④渗滤液中含有大量微生物,但微生物营养元素比例严重失调。填埋场条件比较适合微生物的生长繁殖,所以渗滤液中含有大量微生物,其中许多微生物对渗滤液的降解起着重要作用,主要有亚硝化细菌和硝化细菌、反硝化细菌、脱硫杆菌、脱氮硫杆菌、铁细菌、硫酸盐还原菌以及产甲烷菌等7类细菌。此外,渗滤液中还有大量的病原菌和致病微生物。另外重金属元素、氨氮等物质含量过高,使得微生物营养元素比例失调,在一定程度上抑制了微生物的生长繁殖。
(二)、渗滤液处理方法及其分析
(1)物理化学法。包括吸附、化学混凝沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提、湿式氧化、消毒等法。
光催化氧化和电化学技术的应用是渗滤液污染化学控制的新发展。以TiO2作催化剂的光催化氧化深度处理垃圾渗滤液,COD去除率40%~50%。与生物法相比,物理化学法不受水质水量变动的影响,出水水质稳定,尤其是对BOD5/CODCr比值较小(0.07~0.20)的可生化性差的渗滤液有较好的处理效果,但是处理成本高,在投资费用和运行费用上不适于大量渗滤液的处理。
(2)生物法。又分为厌氧处理、好氧处理和厌氧—好氧组合法。
关键词:垃圾填埋场;渗滤液;处理技术;
垃圾处理常见的方法包括卫生填埋、焚烧、堆肥和综合利用等。卫生填埋法由于运输管理方便、处理费用低、技术成熟,因而成为我国处理垃圾的主要方式。但在垃圾填埋过程中产生的渗滤液是一种危害较大的高浓度的有机废水,对周边环境及填埋场场底土层污染严重,且污染持续时间长,造成严重的二次污染,因而对渗滤液进行有效的收集和处理已成为城市环境中亟待解决的问题,垃圾渗滤液的处理技术是国际上的研究热点问题之一。
1垃圾填埋场渗滤液的产生及其水质特征
垃圾填埋后,在微生物作用下,垃圾中有机物经过好氧反应和厌氧反应发生降解。垃圾中溶解的氧气较少,好氧反应速度快,因而好氧反应很快终止而进入厌氧环境。垃圾中有机物的降解主要由厌氧反应承担。垃圾降解产生低分子有机物以及垃圾中的可溶性有机物进入垃圾渗沥液中,使得渗沥液中氨氮等有机物含量较高。且垃圾降解产生的CO2溶入垃圾渗沥液中使其程微酸性,这种酸性环境加剧了垃圾中不溶于水的碳酸盐、金属及其金属氧化物等发生溶解,因此渗沥液中含有较高浓度的金属离子。由于影响渗沥液水质成分的因素很多,包括水分供给情况、填埋场表面状况、垃圾性质、填埋场底部情况、填埋场操作运行方式、填埋时间等,因而渗沥液中污染物的种类、浓度变化范围很大。所以针对不同的垃圾渗沥液应采取适合的处理方法。
2垃圾渗滤液处理方法
目前垃圾渗滤液处理方法主要有生物法和物化法,当垃圾渗滤液的BOD/COD大于0.3时,渗滤液的可生化性较好,可以使用生物处理法;对BOD/COD比值较小(0.07~0.2)、难以生物处理的垃圾渗滤液,以及生物法很难去除的相对分子量较小的有机成分,物化处理效果更好。
2.1生物法
垃圾渗沥液的生物处理主要是指依靠处理系统中的微生物的新陈代谢作用以及微生物絮体对污染物的吸附作用来去除渗沥液中的有机污染物的废水处理方法,可分为厌氧和好氧处理两种。
2.1.1预处理
渗滤液中污染物的成分变化很大,COD最大可达70000mg/L,BOD也可达到38000mg/L,而氨氮的质量浓度可达1700mg/L,甚至更高,重金属中则以Fe,Pb等的浓度最高。渗滤液中高浓度的氨氮会对微生物的活性有强烈的抑制作用,因此通过对渗滤液的预处理,去除一部分氨氮,对后续生物处理的顺利进行具有重要意义。
目前关于渗滤液预处理的研究有用空气自由吹脱和加石灰吹脱预处理方法,效果良好,此外还有化学沉淀和吸附的方法去除氨氮,都取得了不同程度的去除效果。
北方地区垃圾成分以无机物为主,垃圾自身含水率较低,渗沥液的产生主要来自于降水,渗沥液的产量及浓度受季节变化影响较大。常用的方法是设置渗沥液调节池,雨季时加大处理量,旱季时通过自然蒸发及渗沥液回灌等措施减少处理量,节省能耗。由于渗沥液主要来自于降雨,因此其有机物浓度较低。
2.1.2好氧处理
好氧处理最普遍的方法包括延时曝气、曝气稳定塘等,这些方法对降低垃圾渗沥液中的BOD5、COD和氨氮都取得一定的效果,还可以去处另一些污染物如铁、锰等金属离子。好氧生物处理工艺较为成熟。目前,主要的厌氧生物处理工艺有曝气稳定塘、传统活性污泥法和生物膜法等。
2.1.3厌氧处理
厌氧法包括厌氧污泥床、厌氧式生物滤池、混合反应器及厌氧塘等,它具有能耗少、操作简单、投资及运行费用低等优点。利用间歇式厌氧反应器将原液中83%的COD转化成甲烷气体;使用间歇和连续上流式厌氧污泥床处理垃圾渗滤液,使反应器有机负荷率在0.6~19.7g(L•d)的条件下操作,间歇上流式厌氧污泥床去除COD的效率在71%~92%之间,对于连续上流式厌氧污泥床反应器,COD去除效率保持在77%~91%范围内。
2.1.4好氧与厌氧结合处理法
对高浓度的垃圾渗滤液,采用厌氧、好氧结合处理工艺经济合理,处理效率也较高。采用氨吹脱-厌氧生物滤池-SBR工艺对某填埋场的渗滤液进行了研究,渗滤液中COD,BOD5,NH3-N和TN的去除率分别达到95%,99%,99.5%和97%。此外,利用厌氧-好氧反应系统来处理“年轻”的渗滤液中有机物和含氮化合物,脱氮作用和甲烷生成均可在厌氧反应器中进行,有机物去除和硝化作用在好氧反应器中进行,效果良好。
由于生物法操作简便,运行费用较低,且技术成熟,因而具有广泛的应用前景,但是对于可生化性低、难降解的有机物,以及毒性高的废水,生物法处理效果较差,但物化法可弥补该方面的不足。
2.2物理化学法
常见的物理化学法包括光催化氧化、吸附法、化学沉淀、膜过滤、土地处理等。
2.2.1光催化氧化
光催化氧化是一种刚刚兴起的新型现代水处理技术,具有工艺简单、能耗低、易操作、无二次污染等特点,尤其对一些特殊的污染物比其他氧化法更具显著的优势,但目前国内外关于光催化降解有机物的研究尚处于理论探索阶段。。
2.2.2膜处理法
膜处理法是用各种隔膜使溶剂同溶质和微粒分离的一种水处理方法,根据溶质或溶剂通过膜的推动力的大小,膜分离法可分为反渗透法、超滤、微孔过滤等。在韩国,为处理“年老”的渗滤液中难降解的有机物和高浓度的氨氮,使用综合膜处理工艺,包括一个膜生物反应器和反渗透装置。处理效果为COD去除率97%,总氮的去除率91%,运行成本仅为传统处理方法的60%。利用反渗透法处理不同的渗滤液,发现来自于普通填埋场渗滤液和含有可生物降解废物填埋场渗滤液的处理效果很好,COD和氨氮去除率超过98%,并发现透水量和传导性之间有显著线性的关系。膜处理的最大问题是膜污垢,会堵塞膜孔,对处理效率有很大影响。此外膜过滤技术费用昂贵,因此国内膜技术无法得到广泛应用。
2.2.3化学沉淀法
混凝技术是一种重要的化学沉淀法,常常作为预处理并结合其他方法处理垃圾渗滤液,效果显著,但易受pH值等条件的限制。利用混凝-絮凝法作为反渗透法的预处理,可以解决膜污垢的问题。
2.2.4渗滤液回灌技术
渗滤液回灌就是将渗滤液收集后,再返回到填埋场中,通过自然蒸发减少滤液量,并经过垃圾层和埋土层发生生物、物理、化学等作用截留污染物的过程。渗滤液再循环对废物降解、填埋场稳定性都有较大的促进作用,对有机物具有很强的净化能力,其中土壤结构、水力负荷、COD负荷、配水次数及配水浓度等对土壤净化能力均有一定的影响。然而,渗滤液再循环虽然可以降低其有机成分的含量,但氨、重金属及其他的无机物等仍保持在较高水平,因此在渗滤液再循环后有必要更进一步的处理,而且,过剩的渗滤液还要进行处理,对回灌法处理渗滤液的工艺流程、技术参数需要进一步优化。
论文关键词:垃圾填埋场,渗滤液
1渗滤液的来源
垃圾渗滤液主要由垃圾填埋场的降水渗透、地下水侵入以及垃圾本身所含的水分在微生物的长期作用下,不断被溶解,呈溶质形式的有害有毒产物进入渗滤液中,以致渗滤液中有机物浓度高、污染持续时间长、性质也特别复杂[1]。一般来讲,对于填埋场场龄在3-5年以下的渗滤液,其特点是低pH值、BOD5和COD较高,高BOD5/COD值;而对于场龄在3-5年以上的,其特点是BOD5和COD较低,BOD5/COD值也较低,氨氮浓度高,pH通常为7.5左右[2]。
2渗滤液处理方案
2.1与城市污水处理厂的合并处理(场外处理)
将渗滤液排往城市污水处理厂合并处理是最为简单的处理方案,利用污水处理厂对渗滤液的缓冲、稀释作用,达到同时处理的目的。采用合并处理时需考虑两个因素。一方面,由于垃圾填埋场往往远离城市污水处理厂,将产生较大的输送费用;另一方面,由于渗滤液所特有的水质及其变化特点,在采用此种方案时,如不加控制,则易造成对城市污水处理厂的冲击负荷,影响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行,因此,需根据实际情况严格控制渗滤液与城市污水的混合比,并采用稳定可靠、高效的合并处理工艺系统。
2.2预处理-合并处理(场内-场外处理)
预处理-合并处理是基于减轻直接混合处理时,渗滤液中有害物质对城市污水处理厂的冲击,而采取的一种场内外联合处理方案。渗滤液首先通过设于填埋场内的预处理设施进行处理,以去除大部分重金属离子、氨氮、色度以及SS等污染物质,或通过厌氧处理以改善其可生化性、降低负荷,为合并处理正常运行创造良好的条件。
2.3建设独立的场内完全处理系统
事实上,城市垃圾填埋场通常位于离城市较远的山谷地带,此时建设场内独立的完全处理系统便成为一种可选择的方案。单独处理时,由于渗滤液的污染负荷很高,尤其是有毒有害物含量较高,因而,其处理工艺系统须为多种处理方法的有机组合。目前多采用预处理→生物处理→后处理的工艺流程。
2.4处理方案比较
渗滤液有不同的处理方案,应因地制宜地通过技术经济比较后,合理地选择。在经济发达且实际条件许可的情况下,可建设场内独立的完全处理系统;在经济尚不发达的地区则可采用预处理-合并处理的方案;在无力建设处理设施的情况下则可采用直接将渗滤液排入附近城市污水处理厂合并处理的方案。应该说,场内预处理-场外合并处理是一种较为理想的处理方案。
表1几种处理方案经济技术比较
处理方案
经济性
处理难度
合并处理
主要考虑管道铺设和运输费用,处理成本较低
易对城市污水处理厂形成冲击,影响其正常运行,需控制混合比例
单独处理
节省了管道铺设和运输的费用,基建和运转费用较高
处理工艺流程操作管理复杂,运行效果难以得到长期的保证
预处理-合并处理
需同时建设处理设施和铺设管道,运行费用相对适中
运行方式灵活,操作管理简单,出水水质能得到保证
3垃圾渗滤液处理技术
3.1物理化学
物理化学方法主要有活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、化学还原、离子交换、膜分析、气提、湿式氧化等多种方法,和生物处理相比,物化处理不受水质水量变化的影响,出水水质比较稳定,对难以生物降解的垃圾渗滤液有较好的处理效果,但物化法投资大、处理成本、运行费用较高,通常只用于色度、SS、氨氮、重金属离子等的去除,有时也用于渗滤液中难生物降解的COD去除。填埋场初期产生的渗滤液中有机污染物浓度很高,此时,单纯使用物化法处理就难以达到理想的效果,一般用于渗滤液的深度处理,而生物处理能取得较好的处理效果。
3.2生物方法
生物法处理渗滤液[3]是利用微生物将渗滤液中的有机污染物降解从而达到净化的目的。好氧生物处理方法不仅可以有效降低BOD5,COD和氨氮,还可去除铁锰等金属,处理成本适中。但好氧生物处理只适用于可生化性较好的渗滤液,且系统易受水质水量变化的冲击,当渗滤液的氨氮、重金属离子等污染浓度较高时还必须进行预处理。厌氧生物处理法最主要的优点是能耗少,操作简单,投资运行费用低,耐冲击,剩余污泥量少,所需营养物质少。但厌氧生物法不能有效的去除氨氮,其出水有机物含量仍然很高。
由于填埋场渗滤液的复杂性和有别于城市污水的独特性,若单一使用厌氧或好氧生物法处理渗滤液一般很难达到排放要求,故经常要二者合并应用。但这种联合处理系统在其它物化法配合的前提下,也只是对垃圾填埋场初期产生的可生化性较好的渗滤液较为有效,对填埋场后期产生的渗滤液处理效果较差。
3.3土地处理技术
土地处理技术是人类最早采用的污水处理方法[4]。土地法处理渗滤液是利用土壤-微生物-植物这一陆地系统的吸附、离子交换、化学沉淀和生物降解性能对渗滤液中的污染组分予以去除的一种渗滤液处理方法。尽管土地处理法在处理城市垃圾填埋场渗滤液具有良好的运行效果和经济优势,但此法占地面积大,受气候变化影响较为明显,一般只用于渗滤液产量低、填埋场周围有较大可用空地的小型城镇垃圾填埋场或用于处理工艺末端作为补充。
3结语
针对垃圾渗滤液的水质和水量特点,通过分析和讨论,可以得出如下结论:
(1)渗滤液有不同的处理方案,通过技术经济比较后合理地选择,然后针对所需处理的渗滤液的性质合理选择处理工艺。
(2)应充分考虑渗滤液随着季节、气候的变化和水质随填埋场场龄变化的特点,选择合适的处理工艺。
(3)实际工程应用时,往往采用多种处理技术合并应用,以达到处理要求。
4参考文献
[1]汪进辉,汪永辉.垃圾填埋场渗滤液的处理技术[J].云南环境科学,2005,24(1):148-150.
[2]周北海,松藤康司.中国垃圾填埋场的问题与改善方法[J].环境科学研究,1998:11(3).
[3]李军王宝贞等.生活垃圾渗滤液处理中试研究[J].中国给水排水,2002.18(3):1-6.
近些年来,随着我国经济高速发展,生态环境保护已成为社会所关注的话题之一,尤其是在我们的城市垃圾处理这一领域上。因为,随着我国城市化建设的不断加快以及城市人口的不断增加,工业、农业、生活等大量的生活垃圾被直接丢弃、填埋,由此产生大量的渗滤液,对土壤、资源等造成一定的污染,严重影响了人们的生活质量。为此,如何有效的处理这些问题,正日益地成为了我国当前社会发展所面临的一个重大课题,已被越来越多的学者所研究。文中论述了城市生活垃圾填埋场场污垃圾渗滤液对生态环境造成的危害,并提出了相应的防治对策,希望能给给为同行提供一些帮助。
关键词:生活垃圾;垃圾渗滤液;治理技术;
一、垃圾渗滤液的产生及性状特征
80年代末以来,我国的城市垃圾填埋处理技术有了一定的发展,全国相继建成了一批较为完善的城市垃圾卫生填埋场。但是垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液给生态环境带来了一定程度的污染,大多数垃圾渗滤液未经任何处理直接排入河道,严重污染了周边环境。垃圾渗滤液是垃圾在填埋过程中由于垃圾中有机物分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水,通过淋溶作用形成的污水。就渗滤液的性质而言,属于高浓度有机废水,且水质相当复杂。
垃圾渗滤液有以下特性:
(1)滤液水质十分复杂,不仅含有耗氧有机污染物,还含有各类金属和植物营养素(氨氮等),如果工业部门使用的垃圾填埋厂,渗滤液中还会含有有毒有害的有机污染物。
(2)BOD5、COD浓度高,最高可达几万,远远高于城市污水。
(3)垃圾渗滤液中有机污染物种类多,其中有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香组化合物、氯化芳香组化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类化合物和苯胺类化合物等。
(4)垃圾渗滤液中含有10多种金属离子,其中的重金属离子会对微生物产生抑制作用。
(5)氨氮含量高,C/N比例失调,磷元素缺乏,给生物处理带来一定的难度。
可见,垃圾渗滤液用常规的生物处理是难以达标排放的。治理的重点是COD和氨氮的处理,尤其是氨氮的处理。
二、当前我国垃圾填埋场垃圾渗滤液处理现状
近年来,我国垃圾产生及填埋进入了高峰期,城市垃圾填埋场渗滤液渗漏污染地下水的现象屡屡发生。垃圾填埋后该垃圾场周围的地下水,无论是污染程度还是污染的范围,都有逐年增加的趋势。表现为有机物和细菌总数严重超标,三氮、硬度和矿化度等水化学指标升高,导致垃圾场周围十多平方公里范围内的地下水已不能饮用。因此,为改善人居环境、促进城乡经济发展,治理垃圾渗滤液已是保护生态环境的一项紧迫的任务,对于垃圾填埋场来说渗滤液必须自行处理达标后才能排放。
三、垃圾渗滤液污染治理技术
垃圾填埋场渗滤液是世界上公认的污染威胁大、性质复杂、难于处理的高浓度的有机污水。具有BOD5和COD浓度高、金属含量较高、成分复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮的含量较高,微生物营养元素比例失调等不同于一般城市污水的特点。目前,垃圾渗滤液处理主要有以下几种:
(1)预吹脱:
通过对渗滤液的预处理,去除部分氨氮,对后续处理的顺利进行具有重要意义。目前预处理的研究有采用空气自由吹脱和加石灰吹脱预处理,这种方法易造成二次污染。
(2)好氧生物处理:
好氧处理主要是活性污泥法。低氧、好氧活性污泥法和SBR等改进活性污泥法比常规法更为有效。
(3)厌氧生物处理
厌氧法包括厌氧污泥床、厌氧式生物滤池、混合反应器及厌氧塘等,它具有能耗少,操作简单,投资及运行费用低等优点。已报道的有:间歇厌氧反应器、间歇和连续上流式厌氧污泥床、上流式厌氧过滤器等。但占地面积大,污泥量大,现场容易产生臭味,造成二次污染,影响环境。
(4)厌氧与好氧结合处理法
氨吹脱-厌氧生物滤池-好氧生物滤池工艺对垃圾渗滤液的中试研究达到较好的处理效果。由于生物法操作简单,运行费用低,且技术成熟,因此具有广泛的应用前景,但对于可生化性低、难降解有机物及毒性高的废水,生物法处理效果差,可用物化法弥补。
(5)生物膜处理技术
醋酸纤维在上世纪60年代产生,其促进了膜分离技术的快速发展与应用,也应用到了垃圾填埋渗滤液的处理方面。常用的膜处理技术中包括反渗透、超滤和纳滤等分离技术。反渗透和超滤技术联合处理垃圾填埋渗滤液的效果十分明显,能够将COD与色度等进行有效的去除,效率达到98%以上。膜处理技术也由于操作简单、处理效果较高等优势而得到了广泛的应用。当前,在国内很多大型的垃圾填埋场都使用或者是筹划使用生物膜处理技术。但是其中所涉及到的工艺中,反渗透工艺的重点环节的成本较高,而且消耗量很大。为了减少膜表面受到机械或者是污水中毒素的影响,需要在使用膜处理之前对渗滤液进行一定的处理,才能够确保膜的使用性能得到充分的发挥,延长膜的使用寿命。另外,使用膜处理技术进行处理的渗滤液中会遗留大量的污染物需要进行及时的安全处理,这样才能有效的消除渗滤液对环境和土壤造成的污染。
另外,还有垃圾渗滤液的人工湿地处理方法,包括人工湿地的组成、污染物去除机理、影响处理效率的因素等。通过对人工湿地处理渗滤液的工艺和国内外应用实例进行总结、与传统处理方法相比,对其经济性进行分析。可以看出,垃圾渗滤液的人工湿地处理法有成本低、构建和运行维护费用低、处理效果比较好等优点,在我国的许多地区有一定的适用性。
四、垃圾渗滤液处理技术发展趋势
随着我国城市的生活垃圾总量急剧增加,垃圾渗滤液的处理已成为城市建设中急需解决的技术难题,也是生态城市建设,尤其是小城镇示范工程建设必须配套解决的关键环节。
垃圾填埋场渗滤液处理对选择垃圾渗滤液生物处理工艺的方案设计提出了更高的要求。垃圾渗滤液的生物法处理依靠微生物的降解作用达到去除污染成分的效果,是目前国内外研究的重点,由于其无需专门处理设施投资、出水稳定、管理方便、运行费用低等特点,生物法处理也是该领域的发展趋势。同时对城市垃圾填埋场的渗漏进行检测至关重要,且迫在眉睫。目前普遍采用的通过在填埋场内观测、井中采样分析进行的检测,只能监测垃圾填埋场浅层部分点位的地下水水质状况,而对于深层更大范围内地下水的水质检测,则难度很大,在检测填埋场是否发生渗漏时往往漏掉,这是当前值得十分注意的问题。一种能快速检测垃圾填埋场大范围内污染渗漏状况的地球物理方法,通过先进的地球物理仪器设备来检测渗滤液渗漏后地下介质发生的物性变化(如电磁场的变化),再配合适当的地球化学分析手段,便可进一步分析判断其渗漏范围和污染程度。这一技术的应用,将使我国的垃圾处理建立一个新台阶。
结束语:
随着城市化进程的快速发展,生活垃圾产生量不断增加,垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液给生态环境带来了一定程度的污染,因此城市生活垃圾安全处置已成为生态环境保护的重要内容,必须重视对垃圾渗滤液的处理。
参考文献:
[1]梅特卡夫等.废水处理工程处理及回用(第4版)[M].北京:化学工业出版社,2004,6.
[关键字]垃圾渗滤液北方城市现状新技术
[中图分类号]X7[文献码]B[文章编号]1000-405X(2012)-11-63-2
我国北方地区气候较南方干旱,颗粒物是城市空气中的主要污染物,垃圾填埋场在处理工程中要根据北方的气候特点选择方法。北方城市垃圾场垃圾填埋过程还存在着诸多弊端,填埋时会产生大量的刺激性气体和大量的渗滤液,对空气和地下水会造成严重污染。我们要解决环境污染就要先了解污染的根源和性质,垃圾渗滤液究竟是如何产生的,又是如何对环境造成污染的呢?
1垃圾渗滤液的产生和特点
垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆土层的饱和持有水量,并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度废水。由定义可看出垃圾渗滤液具有水质性和有害性两个特点。
垃圾渗滤液有五个主要来源即自然降水、垃圾中的水分、地表径流、有机物分解生成的水分和地下水的反渗。由于降水和地表径流的水量最大,其对垃圾的淋溶是产生渗滤液的主要来源。有研究表明,垃圾的含水量接近50%时,每吨的垃圾会产生大约80公斤的渗滤液。渗滤液一般多是深颜色的,其中含有大量的有机物质和重金属并且伴有刺激性气味。垃圾渗滤液对环境的污染表现在三个方面:首先是刺激性气味的污染。垃圾渗滤液存在着大量的氮磷物质,水分不能做到充分溶解,从而产生了很多的刺激物质产生恶臭的气味。其次是对水源的污染。人类的用水大量来自于地表和地下水,渗滤液对地表和地下水的污染是其主要的污染形式。这种对水源的污染表现在有氧有机物的污染、病原微生物的污染和高浓度有机废水的污染三个方面。最后就是对土壤的污染。渗滤液渗入土壤后会产生一些化学及生物反应,会增加农作物的重金属性和毒性,降低土壤的营养和产量,进一步会危害到食用者的身体健康。
我国北方各城市的环境和人们生活习惯的差异性,使得垃圾渗滤液的成分存在着不同,但主要成分还是基本相同的。其中无机常量成分、重金属、溶解性有机物和稀有生物质是其主要成分。
2现阶段我国北方城市垃圾渗滤液处理技术和工艺应用现状
由于我国的幅员辽阔气候条件复杂,各地人们的生活习惯存在差异,使得垃圾渗滤液的成分存在着不同,而北方城市由于东西地势的不同导致了生态环境上很大的差异化。我们要根据当地的实际情况来正确选择处理方法。近年来我国治理环境污染的力度在逐年加大,从《中华人名共和国环境保护法》到《中华人民共和国水污染防治法》再到《循环经济促进法》,这些都彰显着科学发展观的思想和可持续发展这一总方针。我们应该如何做好城市垃圾的处理工作?首先就要做到有法可依、有法必依。2008年我国实施了生活垃圾污染控制标准(GB16889-2008)取代了1997年制定的控制标准(GB16889-1997)。新标准提高了对填埋场的选址和设计上的要求,增添了对一些工业固体废物和生活污水进入垃圾填埋场的要求,更是提出了经过处理并符合标准的垃圾焚烧物质可以进入填埋场的新标准。这一标准还对填埋场中垃圾产生的刺激性气味做出了严格的控制措施,有利于保障人们的身体健康。
现阶段我国垃圾渗滤液处理主要包括两种方式即场外处理和场内处理,其中具体的处理技术包括生化处理法、回灌法、土地处理法和物化处理法等四种方法。
2.1生化处理法
该方法具有施工费用低廉、处理效率较高的特点,是垃圾渗滤液处理中最常见的一种方法。生化处理法是指利用微生物的代谢作用,使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为无害物质,以实现净化的方法。可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。(1)废水的厌氧生物处理法是利用厌氧微生物以降解废水中的有机污染物,使废水净化的方法。这种方法的优点包括消耗能量少、污泥产生率低和抗毒能力高等,适合运用在处理高浓度的垃圾渗滤液上。国外有些垃圾填埋场采用厌氧滤池处理渗滤液取得了显著成效,其中的COD去除率基本上能达到90%以上,但当垃圾处理量接近饱和时这种方法的效果就会显著下降。厌氧生物处理法有着不能去除氨氮成分和易受环境条件影响的缺点。有韩国学者研究表明,COD的去除率随着时间和温度的增加会不断上升。这种方法处理后的渗滤液还不能直接向外界排放,只能是作为渗滤液在好氧处理以前的准备阶段。(2)废水的好氧生物处理法是利用需氧微生物分解废水中的有机污染物,使废水无害化的处理方法。上世纪末国际上一些发达国家就开始运用活性污泥法处理垃圾渗滤液。经实践验证,这种方法能去除渗滤液中90%的BOD和80%以上的有机碳。北京的一些垃圾填埋场甚至能通过这种方法,使得渗滤液中的有机污染物去除率达到90%以上。当然好氧处理法也存在着一些缺陷,外界温度的剧烈变化、渗滤液中磷含量过低、泡沫过多等问题都可能出现。
2.2物化处理法
物化顾名思义就是物理和化学的双重运用,是指通过物理和化学反应来去除渗滤液中的有害有机物和难溶物质,将渗滤液中难以降解的有机成分转化为容易降解的有机物,最终达到清除的目的。渗滤液的物化处理法具体工艺包括化学沉淀法、吹脱法、高级氧化法、活性炭吸附法、膜法处理、混凝法、超声波法和电化等方法。这种方法存在着成本高的弊端,国内有些研发企业正在着重于降低成本的研究。这种方法多运用在垃圾渗滤液预处理和深度处理方面,不是现阶段的主流方法。
2.3土地处理法
这种方法其实也是一种物化方法,是利用土壤中的物理化学和生物成分来分解渗滤液中的有机物来完成去除的方法。土地处理法有着成本低、方便操作和适合在开阔地带施工的优点。土壤中的植被和生物还可以利用渗滤液中的营养成分来优化地质,渗滤液中的重金属也会给土壤造成重大危害。土地处理法一般适用于荒地和山地,耕地中不能运用这种方法。
2.4回灌法
渗滤液的回灌法是指将垃圾底层的渗滤液取出再从垃圾填埋上层或下层灌入的方法。这种方法也是利用土地的过滤作用来净化渗滤液的。回灌法是以上方法中最简便的,成本低廉工艺简单是其主要优点。但它不能把渗滤液处理干净,而且其暴露性会污染空气,渗透性还会对地下水造成污染。回灌法由于其低廉的成本已在国际上的到广泛应用,欧洲和北美60%以上的国家都运用了这种方法。据研究表明,这种方法能使渗滤液中的BOD5和CODcr分别降低了30-350mg/l和70-500mg/l。我国从20世纪末开始运用这种方法,近些年已经广泛运用在各城市的垃圾填埋场。
现阶段南北方垃圾渗滤液处理方法虽然有较大区别,但这些方法中都存在着诸多问题,氨氮浓度过高,难降解的有机物种类繁多和水质可生化性较差等问题一直影响着垃圾处理进程的加快。
3对北方城市垃圾填埋场渗滤液处理技术的创新与展望
先进技术是第一生产力。当前的可持续发展观鼓励和督促着科技创新产业的发展,垃圾填埋处理这一新颖课题需要我们各代人共同努力来解决,做到实事求是和具体问题具体分析的结合。
(1)渗滤液的水质变化很大,BOD、COD等指标随着填埋时间的变化而变化,其可生化性随着填埋时间的增长而降低。所以要根据各填埋场的建厂时间来确定渗滤液的成分和处理方法。
关键词:城市垃圾渗滤液;处理
Abstract:Cityoflandfillleachateisacomplexcompositionofhighconcentrationorganicwastewater,ithasbecomethemostseriousgroundwaterpollutionsources,iftodischargeuntreatedwithouttreatment;itcancauseseriousenvironmentalpollution.Thispaperanalyzedtheleachatetreatmentprocesstointroduceavarietyofleachatetreatmentmethods,andtreatmentmethodswerecomparedKeywords:urbanlandfillleachate;processing
中图分类号:R124.3文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)03-00
1概述
近年来,随着我国城市化进程迅速发展,城市垃圾填埋场数量剧增,产生的生活垃圾迅速增长.垃圾渗滤液的高浓度氨氮废水,排放量大,成分复杂,毒性强,对环境危害大,处理难度又很大,使得氨氮废水的污染及其治理一直受到全世界环保领域的高度重视.因此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。在垃圾填埋过程中产生的污染性极强的垃圾渗滤液极易下渗污染地下水,若处理不当会对生态环境和人体健康带来巨大危害,因此垃圾渗滤液的有效处理十分迫切已成为目前国内外环境工程领域的难点之一。以保护环境为目的,对渗滤液进行处理是必不可少的。
2渗滤液处理工艺
现有的垃圾渗滤液处理技术主要分为生物法、物化法和土地法三大类。生物处理法中厌氧处理有上流式厌氧污泥床UASB、厌氧折流板反应器ABR、厌氧塘、EGSB、IC等;好氧处理有好氧曝气塘、活性污泥法、生物转盘和滴滤池等,无氧/好氧(A/O)混合处理。物化法主要有化学混凝沉淀、活性炭吸附、化学氧化、催化氧化、膜处理、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法等。土地处理如人工湿地等主要通过土壤颗粒的过滤,离子交换吸附和沉淀等.
3渗滤液处理方法介绍
目前的渗滤液的处理方法大致可分为回灌法、物化法、生物法、土地法等.
3.1滤液回灌法将垃圾填埋场产生的未经处理的渗滤液或者处理不充分的滤液部分或全部喷灌至填埋场的表面,利用土壤的物化吸附作用及土壤层和填埋层中微生物的代谢净化作用,使渗滤液得到净化。但是回灌存在许多问题,滤液进水过高或者微生物过量繁殖容易造成土壤堵塞,垃圾填埋层中因厌氧消化而出现的有机酸积累水质酸化严重,同时回灌技术对氨氮的去除效果不够理想。一些地区雨季降水量大,容易随水地表径流产生二次污染,回灌时表面喷灌会散发臭味对环境造成不良影响。
3.2物化法物化法包括混凝、吹脱、活性炭吸附、蒸发法、化学沉淀、电解催化氧化、离子交换、膜分离等多种方法。物化法相对稳定,一般不受垃圾渗滤液水质、水量变化的影响。物化法出水水质稳定,尤其对可生化性较低的垃圾渗滤液有较好的处理效果。但由于物化法处理费用高,通常只用于渗滤液的预处理或深度处理。
3.3生物法在众多方法中生物法由于其投资运营费用低为各污水厂首选。生物法一般可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类,好氧处理工艺有活性污泥法、曝气氧化塘、稳定塘、生物转盘、滴滤池等。厌氧处理工艺有厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床、厌氧混合床等。生物法是垃圾渗滤液处理中最常用的一类方法,因其运行费用低、处理效率高、不会出现化学污泥等特点而被世界各国广泛采用。当渗滤液的BOD5/CODCr值大于0.3时,表明渗滤液的可生化性较好,可采用生化法处理。生化处理具有处理效果好、成本低等优点,它是目前应用最广泛的处理方法。3.3.1好氧处理
用活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘,生物转盘等好氧法处理渗滤液都有成功的经验,好氧处理颗幼小的降低BOD5、COD和氨氮,还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。在好氧法中又以延时曝气法用的最多,还有曝气稳定塘和生物转盘(主要用以去除氮)。下面将对目前主要工艺予以介绍
1.传统活性污泥法渗滤液可用生物法、化学絮凝、炭吸附、膜过滤、脂吸附、气提等方法单独或联合处理,其中活性污泥因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。美国和德国的几个活性污泥法污水处理厂的运行结果表明,通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷,活性污泥法可以获得令人满意的垃圾渗滤液处理效果。
2.曝气稳定塘与活性污泥法相比,曝气稳定塘体积大,有机负荷低,尽管降解进度较慢,但由于其工程简单,在土地不贵的地区,是最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法.美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国的小试、中试及生产规模的研究都表明,采用曝气稳定塘能获得较好的垃圾渗滤液处理效果。
3.生物膜法与活性污泥法相比,生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点,而且生物膜上能生长世代时间较长的微生物,如消化菌之类。加拿大BritishColumbia大学的C.Peddie和J.Atwater用直径0.9m的生物转盘处理CODCr
3.3.2厌氧生物处理
厌氧生物处理的有目的运用已有近百年的历史.但直到近20年来,随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的积累,不断开发出新的厌氧处理工艺,克服了传统工艺的水力停留时间长,有机负荷低等特点,使它在理论和实践上有了很大进步,在处理高浓度(BOD5≥2000mg/L)有机废水方面取得了良好效果。
厌氧生物处理有许多优点,最主要的是能耗少,操作简单,因此投资及运行费用低廉,而且由于产生的剩余污泥量少,所需的营养物质也少,如其BOD5/P只需为4000:1,虽然渗滤液中P的含量通常少于1mg/L,但仍能满足微生物对P的要求,用普通的厌氧硝化,35℃、负荷为1kgCOD/(m3.d),停留时间10d,渗滤液中COD去除率可达90%。
近年来,开发的厌氧生物处理方法有:厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧硝化等。
3.3.3厌氧与好氧的结合方式
虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性,但单独采用厌氧法处理渗滤液也很少见.对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧-氧处理工艺即经济合理,处理效率又高.COD和BOD的去除率分别达86.8%和97.2%。
3.3.4处理工艺的分析比较
与好氧方法相比,厌氧生物处理具有以下优点:⑴好氧方法需消耗能量(空气压缩机、转刷等),而厌氧处理却可产生能量(产生甲烷气)。COD浓度越高,好氧方法耗能越多;厌氧方法产能越多,两者的差异就越明显。⑵厌氧处理时有机物转化成污泥的比例(0.1kgMISS/kgCODCr)远小于好氧处理的比例(0.5kgMISS/kgCODCr),因此污泥处理和处置的费用大为降低。⑶厌氧处理时污泥的生长量小,对无机营养元素的要求远低于好氧处理,因此适于处理磷含量比较低的垃圾渗滤液。⑷根据报道,许多在好氧条件下难于处理的卤素有机物在厌氧时可以被生物降解。⑸厌氧处理的有机负荷高,占地面积比较小。
鉴于以上原因,目前对COD浓度在50000mg/L以上的高浓度垃圾渗滤液建议采用厌氧方法(后接好氧处理)进行处理,对COD浓度在5000mg/L以下的垃圾渗滤液建议次啊用好氧生物处理法。对于COD在5000-50000mg/L之间的垃圾渗滤液,好氧或厌氧方法均可,选择工艺时主要考虑其它因素。
3.4土地法
土地处理法包括慢速渗滤法、快速渗滤法、表面漫流、人工湿地和回灌等,其中人工湿地和回灌应用得较多。
4结论和建议
通过对上述几种处理方法及处理工艺的分析比较可得以下结论,并提出水质、水量等方面的建议和意见:
⑴垃圾渗滤液具有成分复杂,水质水量变化巨大,有机物和氨氮浓度高,微生物营养元素比例失调等特点,因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时,必须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。还应通过小试和中试,取得可靠优化的工艺参数,以获得理想的处理效果。
⑵多种方法应用于渗滤液的处理是可行的。在有条件的地方修筑生物塘,同时采用水生植物系统处理渗滤液,不仅投资省,而且运行费用低。
⑶我国目前真正能满足卫生填埋标准的填埋场并不多,许多填埋场因为投资所限无法按设计要求建造能达到环境保护要求的渗滤液收集系统。因此,宜发展投资省、效果好的渗滤液处理技术。垃圾填埋场渗滤液向填埋场回灌,利用土地吸附,土壤生物降解及垃圾填埋层的厌氧滤床作用使渗滤液降解,具有投资省、效果好,无需专门处理设施投资等特点。
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