垃圾渗滤液现状(6篇)
时间:2024-02-25
时间:2024-02-25
关键词:垃圾填埋场;水环境;污染控制
引言
随着我国城市的快速发展,城市规模日益扩大、人民生活水平也在不断提升,城市垃圾产量也随之不断增长,城市垃圾处理已经成为了重要的城市发展问题。城市垃圾卫生填埋已经成为了我国城市垃圾集中处理的主要方式,垃圾地下填埋成本较低、工艺简单,在国内得到了广泛应用,但在垃圾填埋的过程中,其渗滤液却可能会对水环境造成一定的污染,因此必须要针对垃圾填埋场水环境污染控制问题进行深入研究[1]。
1我国城市垃圾填埋场建设情况与渗滤液处理水平分析
我国城市垃圾填埋场卫生填埋工作发展较晚,从上世纪80年代才真正展开对卫生填埋场的建设,而对垃圾渗滤液的处理建设则要更晚。我国在垃圾卫生填埋场建设方面投入了大量的财力与物力,获得了较多成果,例如上海、北京等地区已经初步实现了对生活垃圾的无害化处理,反渗透出水也已经达到一级排放标准,但整体而言我国城市来及填埋场建设与渗滤液处理的发展仍然存在较多不足,许多垃圾填埋场在建设之初没有严格按照设计图进行建设,存在垃圾渗透液直接排放、防渗设施不达标等多个问题,给周围水环境带来了极大的负面影响。
2垃圾填埋场渗滤液对水环境存在的影响
城市垃圾填埋场在建设过程中必须采取有效措施对垃圾渗滤液进行处理,从而防止其向场外扩散,进而对周围水环境带来不可挽回的污染影响。根据中国环境科学研究院对此的研究,垃圾渗滤液中的污染物质主要包括以下几个方面:一是垃圾自身含有的有害物质;二是垃圾在地下发酵过程中产生的水分以及有害物质;三是地下水浸泡垃圾而产生的废水;四是回灌水。这些渗滤液是潜入地下的污染源,因此将给周围水环境以及人体健康都带来极大的损害,且这种危害是很难被及时发觉的,一旦污染问题开始凸显时,实际造成的损害将已经到了难以弥补的地步,因此必须要在垃圾填埋场的建设时就充分重视对水环境污染的控制,从而较好的防范这类污染问题[2]。
3城市垃圾填埋场水环境污染控制研究
3.1填埋场防渗层设置
城市来及填埋场在建设时必须重视对防渗层的设置,从而有效防止垃圾渗透液对周围水环境造成不可挽回的污染问题。垃圾填埋场的防渗层需要分为以下几个部分:基础、地下水导流层、膜下防渗保护层、土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层以及土工织物层。其中土工膜自身的反渗透性较强,但是其缺点在于抗刺穿性能较差,因此在填埋场的垃圾填埋过程中极易出现破损而造成垃圾渗滤液的泄露,而膜下黏土保护层则具有较强的抗刺穿性能,因此即使土工膜出现破损也能够较好的维持防渗透层的防护功能。值得注意的时,在铺设土工膜层时,必须要对垃圾填埋场进行土壤渗透试验,确保其渗透系数符合施工要求。
3.2排水系统设置
垃圾填埋场的排水系统主要包括以下三个部分:地下水、渗滤液以及雨水。在进行排水系统设置时,要将地下水疏排系统设置在防渗膜之下,并通过设置树枝状穿孔的PVC管道来进行地下水的排除工作;而渗滤液导渗系统则要设置在防渗膜之上,与地下水疏排系统实施分流处理;雨水排除系统则需要结合当地的地理风貌等因素进行设置,根据当地的自然地形来设置分区,从而最大可能的降低进入到垃圾填埋区的降雨量,从而进一步降低了渗滤液水量。
3.3提高渗滤液处理水平
垃圾渗滤液的处理水平在一定程度上能够决定垃圾填埋场的卫生等级,垃圾渗滤液对周围水环境将造成极大的影响,因此必须要充分重视对垃圾填埋场渗滤液的处理工作。一般的垃圾渗滤液处理方法主要包括物理化学处理方式已经以及生物处理方式。物理化学处理又包含混凝沉淀、过滤、活性炭吸附以及离子交换等,而物理化学处理方法能够较为显著的去除渗滤液中的污染物质,且其处理效果相对较为稳定,但也存在处理成本较高的问题,因此必须有效结合生物法进行渗滤液的处理。在进行渗滤液的处理过程中,应该重视水质、水量对处理方法的影响,并尽可能的采用生化与物化方法相结合的形式,从而有效提升垃圾填埋场的渗滤液处理水平[3]。同时人工湿地处理技术在处理老化渗滤液方面也存在较多优势,因此也可以结合当地的自然地形、成本等因素选择最佳的渗滤液处理方法。
结语
本文首先简要分析了目前我国城市来及填埋场的建设情况以及对渗滤液的处理情况,同时也分析了垃圾填埋场渗滤液对水环境存在的影响,针对这些污染问题,本文对加强城市垃圾填埋场水污染控制问题展开了分析,认为要从填埋场防渗层设置、排水系统设置以及提高渗滤液处理水平这三个方面进行城市垃圾填埋场水污染控制。希望本文对垃圾填埋水污染问题的研究能够对降低垃圾填埋对水环境的污染影响提供一定的帮助。
参考文献
[1]曾无己,张协奎.城市垃圾填埋场水环境污染控制初探[J].基建优化,20114,01:66-68.
[2]罗定贵,张鸿郭,刘千红,苏贵臣,陈迪云.城市生活垃圾填埋场水环境污染效应研究———以广州市李坑垃圾填埋场为例[J].北京大学学报(自然科学版),2013,05:868-874.
关键词:回灌;dtro;渗滤液
黑龙江省某市建成一座平原式垃圾填埋场,采用卫生填埋方式,垃圾处理量为300吨/天,库容180万立方米,库区占地面积12.0hm2。渗滤液处理站建在垃圾处理场的下风向,处理规模为80m3/d。
1水量与水质
1.1水量
垃圾渗滤液的产生量取决于卫生填埋场状况(如垃圾成分、填埋量、防渗系统、渗滤液收集系统及填埋场“年龄”等)和填埋场外部环境(如大气降水,地表径流及地下水浸入等)。
式中:q-渗滤水产生量,m3/d;i-多年平均降雨量的最大月份降雨量的日平均值,mm;c1-填埋作业单元渗出系统,其值为0.2~0.8;c2-中间覆盖单元渗出系数,其值为0.6c1;c3-终场覆盖单元渗出系数,其值≤0.1;a1-填埋作业单元汇水面积,m2;a2-中间覆盖单元汇水面积,m2;a3-终场覆盖单元汇水面积,m2。
根据计算,并考虑其它一些因素,渗滤液的处理规模为80m3/d。
1.2水质
垃圾渗滤液的水质与垃圾种类、性质、填埋方式等许多因素有关,化学成分变化较大,其浓度和性质随时间呈动态变化关系。本次设计参照国内外及周边地区垃圾填埋场的实测资料,确定渗滤液主要水质指标为:bod5=8000mg/l、cod=15000mg/l、ss=1200mg/l、nh3-n=500mg/l。
渗滤液经处理后,出水执行《生活垃圾填埋污染控制标准》(gb16889-2008),中的污染物排放浓度限值。
2工艺流程
垃圾渗滤液的水质受垃圾成分、处理规模、降水量、气候、填埋工艺及填埋场使用年限等因素的影响,具有成分复杂、有机污染物浓度高、氨氮含量高、前后期水质变化大等特点,其可生化性前期较好、随后逐年下降,直至有机物含量降至零,这使得生化类型工艺的应用受到很大限制,为了使系统能在不同时期都稳定运行,最好采用生化、物化相结合的处理工艺。本工程采用回灌+两级碟管式反渗透膜技术(dtro)工艺,流程如图1所示。
3主要构筑物计参数
3.1预处理
由于本工程地处东北地区,气候干燥,蒸发量比较大,因此在渗滤液进入处理站前首先进行回灌,以实现渗滤液减量化和污染物的初步去除。通过提升泵和预埋在填埋场两侧的管道实现回灌。
然后将调节池中的渗滤液提升至反渗透系统的原水罐,并在原水灌中投加h2so4,去除难溶性碳酸盐类无机物,消除对膜的污染,h2so4投加量为1.0~1.5l/m3。原水罐出水由水泵加压后进入石英砂过滤器,过滤精度50μm。砂滤反冲洗采用气、水结合,先气洗、再水洗,冲洗时间一般为5min、并可根据运行状态另行设定,冲洗废水排至调节池。砂滤出水后进入芯式过滤器,过滤精度为10μm,采用10μmpp熔喷滤芯,进出口压力达到200kpa时更换滤芯,在芯式过滤器前加入一定量的阻垢剂防止结垢现象对膜系统的污染,阻垢剂为聚合物和盐的混合物,投加量为0.15mg阻垢剂/1mg硅酸盐。
3.2dtro系统
经过芯式过滤器的渗滤液经高压泵进入一级dtro膜柱,泵后设减震器1个,用于吸收泵产生的压力脉冲,给反渗透膜柱提供平稳的压力。由于高压泵流量难以保证膜柱所需水量,故通过在线泵将膜柱出口一部份浓缩液回流至膜柱,以保证膜表面足够的流量(每只膜柱不低于0.8m3/h)。膜材料为有机复合膜,一级dtro系统设40支膜柱、单支面积9.405m2。透过液进入二级膜柱进一步处理,浓缩液排入浓缩液储池,用于回灌处理。
经一级dtro膜系统处理后的透过液直接通过二级高压泵进入二级dt膜系统,高压泵设变频控制,使其频率和输出流量将根据一级透过液流量传感器反馈值自动匹配,同时在入口管路设浓缩液自补偿装置,使二级系统的运行不受一级系统产水量的影响。二级dtro系统设7支膜柱、单支面积9.405m2。二级浓缩液端也设控制阀1个,用于控制膜组内的压力。第二级膜柱浓缩液排向第一级系统的进水端,以提高系统的回收率,透过液排入脱气塔。
3.3脱气处理
由于预处理时酸的投加和co2的存在,导致出水ph值较低、难以达标,故在二级膜系统后设脱气塔1座将其去除。经脱气塔后的清水通过净水罐排放。但若ph值仍低于排放要求,系统将通过清水排放管中的ph值传感器判断出水的ph值、并自动调节计量泵的频率在净水罐中投加适量的naoh,使出水ph值达标。
3.4浓缩液储池
膜处理系统产生的浓缩液产量为17.6m3/d,先排至浓缩液储池、再通过泵进行回灌处理。浓缩液储池设计停留时间t=15d。
4结语
(1)渗滤液产量受多种因素影响,回灌处理能减少渗滤液的量,节省工程造价。初期bod、cod、ss、nh4+-n浓度高且变化范围大,但随填埋时间的延长而逐渐递减。渗滤液回灌技术尤其适合在寒冷地区的垃圾渗滤液处理中应用。(2)回灌+两级dtro工艺处理垃圾填埋场渗滤液,克服了生化处理难以达标的缺点,出水效果较好,能达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(gb16889-2008)中的排放要求:bod≤30mg/l、cod≤100mg/l、ss≤30mg/l、氨氮≤25mg/l、总氮≤40mg/l。
参考文献:
[1]闵海华,康建雄.垃圾卫生填埋场的渗滤液处理工程设计[j].中国给排水,2003,19(9):81-82.
[2]赵庆良,刘雪雁,等.寒冷地区垃圾渗滤液的回灌处理[j].中国给排水,2004,20(10):6-9.
关键词:城市垃圾填埋场;环境风险事故;环境风险评价
RiskAnalysisonMunicipalSolidWasteLandfill
HUIYuan1,2,JIANGYonghai2,XIBeidou2
(1.ShenyangUniversityofAeronauticsandAstronautics,LiaoningShenyang110136;2.LaboratoryofUrbanEnvironmentalSystemsEngineering,ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences,Beijing100012)
Abstract:Inthelandfillprocessofmunicipalsolidwastemayhaveenvironmentalrisks,includingfire,explosion,leachatepollution,slopeinstabilityandodorpollution.Thisarticlegivesananalysisbasedonthediscussionofalltheenvironmentalriskaccidents,andalsosummarizedthecausesofrisk,hazardandeffectfactors.Finallythedevelopmentdirectionofthepreventivestepsforlandfillenvironmentalriskispointedout.
Keywords:municipalsolidwaste;landfill;riskanalysis
1.引言
城市生活垃圾是指在城市日常生活或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固态、半固态废弃物。随着自然资源的开发利用和社会文明、经济的发展,城市生活垃圾的产生量急剧增加。据报导,全世界每天新增城市垃圾469.49万t,人均日产垃圾0.81kg,垃圾产生量的年平均增长速度高达8.24%。我国城市生活垃圾的产生量更是大于10%的速度持续增长,历年垃圾堆存量已达66亿吨,占用耕地超过5亿平方米。因此,垃圾处理或处置就成了亟待妥善解决的问题。纵观世界,城市垃圾处理方法很多,如堆肥法、焚烧法、填埋法、蚯蚓床法、热解法等。其中,卫生填埋法由于成本低廉,处置彻底,能达到垃圾无害化和资源化,成为当前国际上应用最为普遍,技术最成熟最终处理方式,也是目前乃至今后相当长时间内,我国绝大多数地区处理城市生活垃圾不可替代的主要手段。我国生活垃圾中约有70%采用卫生填埋的方式进行处置。
据建设部统计,截至2006年底,我国共建有生活垃圾填埋场372座,处理能力达7103万吨。虽然我国的垃圾填埋场建立了较完善的废物接收、贮存和预处理系统、防渗和渗滤液收集系统以及覆盖和填埋气导排系统,并采取了一系列环境保护工程措施,但仍可能会发生多种风险事故,如贮存、预处理车间发生渗漏,渗滤液渗漏污染地下水,填埋场边坡失稳、崩塌以及填埋气火灾爆炸等。风险事故一旦发生,必然会对周围环境造成严重污染,危害人群健康。因此,研究生活垃圾填埋场处置过程,分析填埋场中可能发生的各种风险事故,对填埋场风险事故的防范和人群健康的保护具有重要意义。
2.生活垃圾填埋场风险分析
2.1火灾爆炸
火灾爆炸是填埋场中常见的风险事故之一,导致其发生的罪魁祸首是填埋场本身所产生的填埋气体。我国城市生活垃圾年产生量约为1.5亿t,如果其中70%采用填埋处置方式,将会产生约460亿m3的垃圾填埋气体。大量的填埋气体若是不进行收集利用或者利用不当,发生泄露,引发火灾爆炸事故必将造成巨大的危害。
2.1.1填埋场气体的组成
填埋场气体是城市生活垃圾填埋处理过程中,有机废物经厌氧降解产生的混合气体,其主要成分包括CH4、CO2、H2、N2和O2,还有一些微量气体,如H2S、NH3、庚烷、辛烷、氯乙烯等。其中CH4和CO2二者约占填埋气体的99.5%-99.9%,H2S和NH3等有毒的恶臭成分约占0.2%-0.4%。
2.1.2填埋气火灾爆炸条件
填埋气爆炸一般需要具备三个条件:(1)适当的甲烷浓度:一般在5%-15%之间,当甲烷浓度为9.5%左右时爆炸最为强烈;(2)达到甲烷引火温度:甲烷的引燃温度一般为650-750℃。明火、电气火花、吸烟甚至撞击磨擦产生的火花等都可达到之一温度。(3)氧气浓度:填埋气爆炸界限与氧气浓度密切相关,氧气浓度增加,爆炸极限范围扩大,反之亦然,当氧气浓度降低到12%以下,甲烷混合气体失去爆炸性。
2.2.3填埋气爆炸类型
2.2.3.1物理爆炸
物理爆炸是由于填埋场中产生的甲烷在垃圾层中大量积聚,形成了强大的能量,当积聚的压力大于覆盖层压力时,在瞬间将垃圾以迅猛速度突出,发生减压的膨胀。发生物理爆炸事故,除垃圾产生甲烷是必要条件外,填埋的深度、覆盖层的厚度和层数,以及覆盖层的透气性都是影响爆炸的因素。当垃圾上覆盖土层或填埋深度增加,透气性受到影响,甲烷垂直扩散运动受到阻碍就会横向迁移,从而在垃圾中容易发生积累而增加爆炸的危险性。
2.2.3.2化学爆炸
当大量释放与扩散的可燃性填埋气没有立即遇到火源时,这些可燃气体大量积聚,在相当大的空间范围内形成云状气团(层),并不断扩散;当遇到火源时,可能被点燃,发生化学爆炸。由于外界环境、火源特性不同,产生的爆炸也不同。填埋场气体的化学爆炸主要为闪火和蒸气云爆炸。化学爆炸必须同时满足前面提到的甲烷浓度、引火温度和氧气浓度三个条件。
2.2渗滤液污染
填埋降解过程中会产生大量垃圾渗滤液。渗滤液其收集、防渗及处理过程中可能产生的渗漏是填埋场存在的最大潜在风险因素。垃圾填埋场渗漏污染的环境危害非常巨大,垃圾填埋场渗滤液渗入地下后,会使周围地层介质的物性发生变化,土壤被污染后,将会盐碱化、毒化,土壤中的寄生虫、致病菌等病原体能使人致病;还可能污染地下水,并最终进入人类的食物链,对整个生态环境系统造成严重破坏。
2.2.1垃圾渗滤液的来源
垃圾渗滤液,是垃圾发酵分解后产生的液体和溶解于其中的溶解性、悬浮性物质已经外来水分混合而成的一种含有高浓度悬浮物和有机或无机成分的液体。垃圾渗滤液主要来源于三个方面,一是填埋区周边降水、地下水及地表排水的渗入;二是垃圾填埋后由于微生物的厌氧分解作用而产生的液体;三是废弃物的本身持水,当垃圾受压、发生降解时其中固体含量减少,有机物转化为无机物,使垃圾持水能力下降,导致部分初始含水释放。
2.2.3垃圾渗滤液环境污染
2.2.3.1渗滤液污染地表水
垃圾渗滤液属高浓度难降解有机废水,成分复杂,毒性强,直接接触对于植被及人畜均存在较大的危害风险,是潜在的地表水污染风险源。垃圾渗滤液一旦通过渗透或其他方式进入下游用水区,会影响地表水水体,给周围人畜饮水、农田或果树生在带来严重危害。此外,还容易形成下游地表径流,对周边更大范围内的地表水体造成危害。
2.2.3.2渗滤液污染地下水
垃圾渗滤液污染地下水的主要途径是通过包气带下渗进入地下水含水层,由于其浓度高,流动缓慢,渗漏持续时间长,即使是在填埋场封场后仍是地下水的最主要污染源。渗滤液对地下水的污染影响程度因填埋场水文地质条件不同而存在差异,一般情况下,防渗能力强的地区,渗滤液对地下水的影响较小。此外,不同污染物的影响程度也有所不同,一部分污染物能够被表层的土壤有效地阻留而积累下来,而另一部分污染物则渗透到深层土壤,进入到含水层的饱和区对地下水造成污染,如各种有机物及部分重金属等。
2.2.3.2渗滤液污染土壤
渗滤液发生渗漏污染都是首先进入填埋场周围土壤层,也会对土壤环境造成严重污染。垃圾堆体经降雨淋溶产生的大量渗滤液中含有的有害成分可能会改变土质和土壤结构,使土壤碱度增高,重金属富集,土质和土壤结构遭到破坏,影响土壤中的微生物活动,妨碍周围植物的根系生长,或在周围机体内积蓄,危害食物链。
2.3边坡失稳
垃圾填埋体作为特殊土体,与一般土体一样也存在边坡稳定问题。尤其是在持续降雨之后,填埋场的边坡失稳的频繁发生。垃圾填埋堆坍塌,填埋渗滤液渗漏,严重污染周围环境,给国民经济造成不可挽回的损失。
2.3.1填埋场边坡稳定性影响因素
影响填埋场边坡稳定性的主要因素包括:①持续一定时间的降雨入渗,这是最重要影响因素;②废弃物岩土工程特性;③边坡位置多层衬垫系统的工程特性及中间盖层土与最终盖层土的岩土工程特性;④填埋体边坡的几何特征;⑤渗滤液产生与迁移情况;⑥垃圾气体的产生与迁移情况。
2.3.2垃圾填埋场边坡破坏形式
填埋场潜在的边坡破坏模式可分为6种:①边坡及坡底破坏;②衬垫系统从锚沟中脱出向下滑动;③沿固体废弃物内部破坏;④穿过垃圾和地基发生破坏;⑤沿衬垫系统的破坏;⑥封顶和覆盖层的破坏。
2.3.3降雨渗流作用对土坡稳定性的影响
降雨渗流作用对填埋场边坡稳定性具有重要影响,大部分填埋场边坡失稳通常是出现在降雨后,尤其是持续一定时间的雨。发生降雨时,垃圾堆体含水率增加,达到饱和后产生大量渗滤液。渗滤液和雨水不断流出,冲刷带走垃圾中大量无粘性的细小颗粒,引起垃圾堆体内颗粒或群粒移动,致使边坡土体的强度下降,容重增大,坡面的安全系数减小,破坏了边坡稳定性,引起滑坡失稳,垃圾堆体滑塌。并非所有的降雨都能诱发滑坡,垃圾堆体的滑坡需要有一定的降雨量、降雨强度、降雨时间。
2.4恶臭气体污染
填埋过程中发生的一系列物理、化学、微生物反应,产生的大量有恶臭、强刺激、易燃、易爆的填埋气体,其中H2S、NH3、CH3SH等属于典型的恶臭气体。恶臭污染是由于恶臭气体的存在而产生的一种感觉公害,它直接作用于嗅觉,使人产生厌恶,甚至中毒,危害人类健康。
2.4.1填埋场主要恶臭气体
城市生活垃圾卫生填埋场内恶臭气体主要为各种硫化合物,包括H2S、NH3、CH3SH等。其中H2S为最重要的一种易挥发、无色的恶臭性气体,相对密度较大,越接近地面浓度越高。长期吸入会导致人体质变弱、抵抗力下降,易发生肠炎和心脏衰弱,神经紊乱、多发性神经炎等。如果H2S浓度过高,会使人中枢神经麻痹,导致窒息死亡。NH3是一种无色,而有强烈刺激性气味的气体,在水中的溶解度很高。NH3对上呼吸道有强烈刺激和腐蚀作用。
2.4.2填埋场恶臭气体的来源
填埋场恶臭气体主要来源于垃圾填埋区和渗滤液处理区。填埋场由于填埋场填埋工艺的原因,从垃圾收集、压实、转运、垃圾填埋过程、最终封场、稳定等过程中,垃圾始终处于降解过程中,H2S、NH3等恶臭气体不断从填埋过程和填埋区放出。垃圾渗漏液处理过程中,伴随着大量有机、无机化合物的浓缩,各种恶臭气体会从中溢出。
3.结论
目前,我国城市生活垃圾产生量巨大,危害严重,主要采用填埋法处置。由于生活垃圾填埋过程中会产生大量填埋气和渗滤液,因此,卫生填埋场会对周围环境及人群健康产生极大风险。填埋场风险一般主要包括填埋气的恶臭污染、火灾爆炸、渗滤液渗漏污染及垃圾堆体边坡失稳、坍塌等。虽然大多数的垃圾填埋场位于市郊,并且为空旷场地,但是随着城市化进程的加快,不能轻视填埋场可能造成的事故灾害,应该针对填埋场本身的特征,制定安全管理措施并进行安全运行控制,这样可以避免造成财产的损失和人员的伤亡。
参考文献:
[1]韩斌.论我国城市生活垃圾处理的现状与管理对策.中国境科学学会2009年学术年会论文集[C].2009.
[2]李秀金.固体废物工程[M].北京:中国环境科学出版社.2003.
关键词:垃圾填埋;渗滤液;UASB;综合物化法
1概述
对于实行填埋、焚烧和回收同步运行综合处理处置策略的城市而言,其垃圾填埋场的处置对象一般仅限于生活垃圾,不包括工业垃圾、医疗垃圾和其它有毒、有害废弃物。垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液,是垃圾填埋场的主要废水污染源。渗滤液含污染物浓度高,以有机污染物为主,若不进行治理将会造成水域的污染影响。渗滤液的收集系统是垃圾填埋场主体工程之一,收集系统采取底层纵横网盲沟导流和垂直立管的组合收集,能够达到有效收集渗滤液的目的。收集后的渗滤液采用UASB―综合物化法联合处理,经处理后的渗滤液重金属可满足《生活垃圾填埋污染控制标准》(GBl6889―2008)表2中浓度限值,其它污染物指标可以满足城镇污水处理厂进水水质要求,可排入城市二级污水处理厂。
2垃圾渗滤液处理工艺的选择
2.1垃圾渗滤液水质
渗滤液与城市生活污水相类似,但污染物浓度远比一般城市生活污水要高得多。另外渗滤液的污染物含量也随填埋场运行状况而存在较大差异。渗滤液的污染物来源,主要是由有机物在微生物作用下,将原垃圾中分子量大、结构较复杂的不溶于水的有机物,降解为分子量较低、结构较简单的易溶于水的有机成份而产生的。垃圾渗滤液具有水质复杂,水质水量变化大且不呈周期性,COD、BOD5、NH3-N、重金属浓度高及微生物营养元素比例失调等特点。其各种成份变化主要取决于填埋场的年龄、深度、微生物环境以及所填埋的垃圾的组成等,其中填埋场的场龄是影响垃圾渗滤液水质的最重要因素。
垃圾渗滤液水质指标详见表1。
表1垃圾填埋场渗滤液水质浓度
项目名称COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-H(mg/L)pH
浓度值10000-200006000-12000300-500500-20006-9
2.2垃圾渗滤液产生量计算
垃圾填埋场渗滤液产生量受垃圾本身含水量、场地水文地质条件、气候条件、填埋方式等诸多因素影响,其产生量呈明显的无周期性,渗滤液产量可以下式估算:
Q=(W2―W2―W3―W4―W5)×A
式中:Q―渗滤液水量A―填埋场汇水面积W1―降雨量
W2―单位面积地下水渗入量W3―单位面积垃圾及覆土的含水量
W4―单位面积地表径流量
W5―单位面积自然蒸发量
根据以上计算公式,同时参考德国对多个垃圾填埋场的统计(渗滤液量为降水量的25%―58%),综合以上两种估算方法确定垃圾填埋场建成运行垃圾渗滤液产生量。根据垃圾填埋场渗滤液产生量可确定污水处理规模。
2.3处理工艺的选择
2.3.1垃圾渗滤液处理工艺
处理工艺充分考虑了垃圾渗滤液水质、水量特点,综合各种因素及现有垃圾渗滤液处理的经验教训,确定采用UASB一综合物化处理工艺流程(工艺流程如图1所示)。填埋场垃圾渗滤液自调蓄池流入渗液处理厂格栅区池,格栅出水后经调理槽提升至UASB反应池,然后渗滤液自流至分解池、置换反应池、絮凝反应池、沉淀池出水排出。在气温高,厌氧反应良好且出水达标时,可超越物化分解池,直接进入下一个处理单元进行处理。
图1工艺流程图
经上述工艺处理后的垃圾填埋场渗滤液中重金属可满足《生活垃圾填埋污染控制标准》(GBl6889―2008)表2中浓度限值,其它污染物指标可以满足城镇污水处理厂进水水质要求,排入城市二级污水处理厂进行最终处理。
2.3.2渗滤液处理工艺特点
污水调蓄池不仅具有调蓄水量、均匀水质的作用,而且具有沉淀、厌氧酸化水解等作用,COD、BOD5、TN的去除率均可达50%左右,其容量和处理规模是卫生填埋场的重要设计参数。
UASB系统主要靠厌氧微生物来降解垃圾渗滤液中有机污染物,有较高污染物去除效率,同时具有较高的容积负荷率和去除率,同时可去除氮、磷,大幅度消灭虫卵及致病菌,且运行费用底,工艺比较成熟,管理方便,操作简单。
综合物化法是通过超声波系统、负氧离子发生器、水中放电和絮凝沉淀等一系列物理发生器,使渗滤液产生一系列物理化学作用,氧化各种有机物并使之矿化。其技术特点是:
①对水质及环境变化的适应性强,抗冲击负荷能力高;
②处理设施自动化程度高,且运行可靠、操作简便;
③对填埋场后期可生化性差、氨氮高的渗滤液有很好的处理效果;
④污泥稳定性强,粘度低,沉降性能好,易处理。
从总体思路上分析,选用厌氧UASB―综合物化处理工艺流程是可行的,首先经过厌氧菌的作用,将渗滤液中长链大分子难降解有机物转变为小分子有机物,可进一步提高综合废水的可生化性,消耗废水中的N、P等污染物质,然后通过综合物化作用,使出水有机物浓度达标。
3注意问题
考虑到垃圾渗滤液废水的特殊性,应注意以下几个问题:
1、随着填埋时间的延长,特别是在终场后,废水可生化性将明显降低,原有工艺参数可能无法满足新的水质要求,效果变差,因此在处理过程中,应不断研究调整,使处理工艺保持较高的处理效果:
2、加强清污分流工作,尽可能削减垃圾渗滤液的产生量,以减少对处理工艺的负荷冲击;同样,过多的截流洪水进入垃圾渗滤液将会造成水质的巨大波动,影响最终出水水质:
3、渗滤液集水池、调蓄池对于稳定水质,降低污染负荷具有明显作用,应充分发挥调蓄池的调蓄作用,尽可能延长废水在池中的停留时间,削减污水处理厂的污染负荷:
4、回灌法与物化和生物法相比,能更好适应渗滤液水质、水量的变化,是一种投资省、运行费用低且能加速城市垃圾填埋场稳定的方法,建议在采用生物处理工艺基础上,配套进行垃圾渗滤液的回灌处理,利用垃圾本身对污染物进行吸附降解处理,将明显降低污水负荷,提高后续处理工艺的效果。
4参考文献:
[1]高廷耀,顾国维.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,1999,5.
[2]唐受印,戴友芝,汪大.废水处理工程[M].北京:化学工业出版社,2004,7.
[3]胡纪萃.废水厌氧生物处理理论与技术[M].中国建筑工业出版社,2003,5.
[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:垃圾填埋;危害;特点;控制
渗滤液的危害主要分为两个方面。其一是由填埋场逐渐向地下渗漏,日积月累后,污染物会随着地下水逐步向四周扩散从而造成地下水污染。其二渗滤液在未经过处理之前就被用来灌溉农田或者直接被排入江河,这样会直接污染地表生物和水生生物,同时也会污染地下水。此外随着食物链的传递,渗滤液中的亚硝酸盐、重金属离子等最终会进入人类体内,对人们的健康造成巨大影响。镉会造成“骨痛病”,而汞会损害人的心脏、肠胃和神经系统。此外,渗滤液中还含有多种有机污染物,可能会致癌,不少存在于美国和我国EPA优先控制污染物黑名单中。
1垃圾场渗漏液特点
垃圾填埋场的渗滤液不同于一般工业废水,有其特殊性,具有特征如下。
1.1垃圾成分:各个垃圾填埋场主要含有的垃圾种类不同,这就造成了渗滤液的组分不同。若垃圾主要是由废弃的纸张、厨余和植物等组成时,有机物含量较高,则渗滤液中就会含有大量COD、BOD和氨气。若垃圾主要由旧金属构成,则渗滤液中的重金属含量就会相应较高。
1.2垃圾分解:垃圾在逐步分解阶段可能会消耗部分氧气,导致填埋场内氧气含量的变化,一般由以下五个步骤组成:
①调整。在垃圾处理最初,由于填埋场内有充足的氧气,垃圾会逐渐消耗这部分氧气,持续过程大约只有几个小时。消耗氧气的原因主要是由于垃圾中的糖类和氧气发生氧化还原反应生成水和二氧化碳。由于氧气的存在,垃圾中的氮和硫也会被氧化为硝酸根和硫酸根离子。这个步骤中的氧化过程能够减少垃圾中的可溶糖类,从而也使得后续步骤中的酸积累相应减少。此步骤中产生的渗滤液一般较少,产生的污染物主要是垃圾中的颗粒,渗滤液中含有一定浓度的硝酸根和硫酸根离子。
②过渡。在上一步骤之后,填埋场内的氧气基本被消耗完,水分含量达到饱和,填埋场由富氧状态转变为缺氧状态,硝酸根和硫酸根离子代替氧气成为了电子受体,在还原菌的影响下两者浓度均有减少。此过程历时较短,产生的渗滤液也不多,没有甲烷生成。由于填埋场逐渐形成水解酸化环境,渗滤液的pH值下降,并能检测出少量VFA。
③发酵。随着填埋场的氧气逐步减少,厌氧微生物如产酸菌和水解菌快速繁殖,使填埋场的环境完全酸化。水解是指含氮有机物和碳氢化合物在脂肪分解菌、蛋白质分解菌、纤维素分解菌等微生物的作用下转化为糖类、细胞原生质和醇类的过程。酸性发酵最终生成的是氢气或醋酸,一般是通过产氢菌和醋酸分解菌在水解过程中产生可溶物质提供电子来实现的。在这个步骤中,垃圾中固体有机物迅速水解,产物经过酸发酵产生氢气和醋酸囤积在渗滤液中,渗滤液中有机物含量增加,pH值进一步下降。但在后期会受到VFA影响,水解和酸化速率均被抑制。
④生成甲烷。上述步骤产生氢气和醋酸后,甲烷菌会利用其作为电子供体来进一步在厌氧环境下发酵生成甲烷。此步骤进行过程中,也伴随着持续进行的水解反应和酸发酵反应。当越来越多的含氮有机物发生水解和酸转化后,渗滤液中氨氮浓度增大,同时硝酸根和硫酸根离子持续被还原为氮气和硫离子。由于脂肪酸的消耗,渗滤液的pH值在此过程中会逐步上升到7以上,在碱性溶液中重金属离子会生成沉淀而脱离渗滤液。可见,当在厌氧环境下产甲烷过程开始后,渗滤液中的易降解物质如挥发性脂肪酸逐渐成为沉淀分离,残留物质主要为难降解物质,渗滤液呈碱性,重金属离子浓度相较之前大大下降。
⑤成熟。当垃圾慢慢降解后,渗滤液的组成渐渐趋于稳定,VFA和COD浓度均已经达到很低的水平,满足排放标准。同时,也不再有甲烷产生,此时收集的气体中以二氧化碳、氮气和氧气为主。
1.3外部水的影响:填埋场之外的水进入填埋场会对渗滤液造成很大影响,主要体现在对渗滤液的稀释和对不同阶段降解的影响。若碰到多雨季节,大量外部水进入填埋场,使渗滤液的体积大大增加,从而起到了稀释的效果,使得污染物在渗滤液中的浓度相对较低。渗入的外部水越多,就越容易达到填埋场的持水能力,从而产生渗滤液,之后的水解、酸化、甲烷生成等步骤也会相应提前发生。同时,渗入的外部水越多,场内微生物分解垃圾的能力就越强,造成最初渗滤液中污染物浓度较高,但在污染物陆续降解后,其浓度就会很快下降。
2渗漏液控制系统构建分析
按目前技术水平,渗漏液控制系统一般可依次分设为四层:
2.1防止渗入层
该层的主要用途是防止运行过程中填埋场内的渗滤液渗漏到地下水体或者土壤,此外也能防止外部水进入填埋场。根据各国的国情,目前主要有两套防止渗入系统。其一是采用厚度为0.6米的压实黏土与土工膜组合而成的符合防渗系统;其二是仅有人工黏土和天然黏土两种黏土构成的防渗系统。为了保证水平方向渗滤液也不会渗漏,一些填埋场还会利用挡水坝、地连续墙、帷幕灌浆等来进行进一步防御。
2.2加强防护层
加强防护层能够有效减小垃圾的渗透系数,从而起到阻挡外部雨水进入渗滤液的作用。此外,加强防护层还能防止质量较轻的已被填埋物随风飘扬污染周边环境。同时,该层还可以防止鸟类等进入填埋场觅食,从而可能引起的蚊虫滋生、病菌传染等。目前,对于加强防护层并没有一个统一的标准,各国均根据实际情况来进行选择和建设。美国一般要求在填埋垃圾层上还需要覆盖高度为15厘米左右的砂土或黏土;我国对于覆盖层的高度要求一般为20至30厘米。
2.3最终覆盖层
该层位于填埋场垃圾体的最外层,主要是用来防止降雨进入填埋场,避免渗滤液被稀释。对于该层,各国现阶段也有不同的设计与要求。发达国家通常要求封闭填埋场时要铺设压实的低透水性土层、气体排放层、排水层、土工膜以及保护层。我国则一般在封闭填埋场时先在其垃圾体上方铺设厚度为30厘米左右的自然土,随后再覆盖15至20厘米左右厚的黏土,并要保证适当的坡度。
2.4调节池
渗滤液最主要是由降水形成的,质量和体积会随着实际降水情况而时刻改变。但是就实际而言,每个处理站每天能处理的渗滤液量基本为定值,因此碰到多雨季节,相关部门应当及时将多余水分储藏到调节池内,从而填补少雨季节正常运行处理站水量的空缺。调节池应当保证一定体积,防止渗滤液外渗,同时还应该设计为厌氧环境,方便渗滤液在其中水解、酸化。
3小结
对于垃圾卫生填埋来说,如何处理好渗滤液是一个十分重要的问题。填埋场产生的渗滤液体积庞大,且填埋时间不同时污染物的含量也不同,因此为了提高填埋场质量,相关部门应当从各个方面入手,合理地处理好渗滤液。
参考文献
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