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垃圾渗滤液的来源大全11篇

时间:2024-01-06 16:56:51

垃圾渗滤液的来源

垃圾渗滤液的来源篇(1)

Abstract: this article through to the generation of landfill leachate and pollution characteristics are analyzed, and the feasibility of landfill leachate treatment technology to China's development of the technology of landfill leachate work made some of their own views.

Keywords: landfill leachate treatment; Pollution features; Processing technology

中图分类号: R124.3文献标识码:A 文章编号:

随着居民生活水平的不断提高,便捷卫生的生活条件下,城市垃圾的数量却与日俱增,严重影响着人们的生活环境。城市垃圾目前的主要处理手段是填埋,处理方法相对高效,但垃圾填埋却极易造成二次污染,其中,垃圾渗滤液的污染最为严重,它能够对水体、突然和大气造成严重的危害,导致土地、水体的富营养化、地下水质的污染,甚至直接危害到人们的身体健康。

1、垃圾渗滤液的产生

垃圾渗滤液,一种来源于垃圾的高浓度废水化合物,它主要是指垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水、地下水的反渗或垃圾之间的生化反应所产生的水分,在扣除掉饱和持水量后所剩余的物质。

二、垃圾渗滤液的污染特性分析

(一)构成复杂

由于垃圾渗滤液是一种含量非常复杂的高浓度废水化合物,其中酸酯类、醇酚类和酮醛类等烃类化合物及其衍生物占大多数,这样污染物的危害较大,很多都被我国列为优点控制污染物的“黑名单”之中。

(二)成分浓度高

垃圾渗滤液的浓度很高,所含成分的变化范围也比较大。垃圾渗滤液这一特性使得它同其他污染物有着明显的区别,增加了垃圾渗滤液的处理难度,使得垃圾渗滤液的处理工艺要更为复杂和严格。

(三)不稳定性

垃圾渗滤液拥有很高的不稳定性,较普通污染物相比,容易受到气候和环境的影响。

由于垃圾渗滤液的形成方式同水分有很大关系,因此雨季垃圾渗滤液浓

度明显高于旱季。

垃圾渗滤液受气温影响比较大,干冷季节的垃圾渗滤浓度要低于其他季

节。

垃圾渗滤液的浓度也会随着填埋时间的长短发生变化。填埋初期的垃圾

渗滤液的浓度相对比较低,而填埋一段时间之后,垃圾渗滤液的浓度会升高,而渗滤液的成分开始发生非常大的变化,其中,氨氮的浓度会大幅升高,但重金属元素的含量会相对减少。。

二、我国垃圾渗滤液的处理现状

受到经济影响,我国开始卫生填埋的时间比较短,垃圾渗滤液的设施建设和推广也比较晚,目前,我国对于垃圾渗滤液的处理方式主要有以下两种:

(一)污水联合处理技术

渗滤液同污水合并处理工作是目前最为理想的垃圾渗滤液处理方式,污水处理厂进行污水处理工作的同时,对垃圾渗滤液进行相应技术的处理工作,这样既能够节省单独建立渗滤液处理工程的高昂费用,利用污水处理厂的相关技术,达到对渗滤液的稀释、分解目的。但这种处理技术存在一定问题,首先是是渗滤液的输送问题。由于渗滤液具有非常大的危害性,因此在运输过程中必须保持遵守的运输规定,并使用特殊的密封设备,大大增加的资金的浪费。此外,由于渗滤液中所含成分比较复杂,在处理过程中容易造成污水厂的冲击负荷,甚至影响和破坏污水厂的正常运行。

渗滤液回灌技术

渗滤液回灌技术在处理渗滤液的工作中具有比较多的优点,设施简单,投资少,收益高,对污染物的约束力大。但垃圾渗滤液的回灌技术也存在着相应的问题,由于回灌技术是在固定空间进行的循环工作,一次循环必定会造成渗滤液的浓度增加,这便使得操作过程中气体挥发性增大,造成安全隐患,引发安全事故。并且,恶臭气体的挥发,还会对周围环境造成极大的影响和危害。

三、垃圾渗滤液的处理技术研究

我国渗滤液的处理技术起步比较晚,因此,我们在积极借鉴和引用国外先进处理技术的同时,也要加强自身技术水平的提高和完善。

(一)因地制宜的处理技术

由于垃圾渗滤液的不稳定性,因此,不同地区的垃圾渗滤液的处理方式应该有所不同。北方气候以干燥少雨为主,因此,选用渗滤液回灌技术进行处理比较有效,而对于多雨潮湿的南方地区来说,可以使用目前比较先进的土壤-植物法进行渗滤液的处理工作。

(二)多种技术的有效结合

垃圾渗滤液处理厂处理渗滤液的方法有生物法、土地法和物化法等处理方法。必须采用更为合理和多种手段结合的方法,才能真正的做好渗滤液工作,达到排放标准,防止对环境的污染。

微电解法是以金属腐蚀的原理处理渗滤液中的一种高级氧化技术,通过铁屑在渗滤液中同Cu、C、-N等物质发生反应,生成氧化还原反应,形成絮凝物质从滤液中分离。这种方法操作简便,经济型强,处理效果良好。

氧化沟工艺,是污水处理方法中一种成熟的处理技术,在处理COD、-N等物质上都有着不俗的表现,因为其耐冲击负荷强、处理效果好、处理单元少等优点,目前已经收到广泛的应用在垃圾渗滤液的处理工作中。

砂滤技术,砂滤技术是渗滤液处理工作中的后期处理技术,也是切实可行的处理工艺。它是利用均粒石英砂等物质对渗滤液进行相关的处理工作,主要对渗滤液中的悬浮物体、COD及色度进行处理,达到理想排放的效果。

(三)加强对相关技术的研发和改良

依照我国的基本国情和经济发展防线,加大对新型技术材料的研发力度,不断完善垃圾渗滤液处理技术,找出更为经济有效的处理渗滤液的新方法。目前,硝化反硝化、厌氧反厌氧等氨氮处理概念目前已经被提出并在研究中取得了良好的效果,具有需氧量低、能耗低、负荷高等优点,是处理氨氮成分的比较理想的方法。

总结:

垃圾渗滤液,对我国生态环境造成了极大的污染和危害,为了能够积极改善环境状况,坚持可持续发展战略,标准化、规范化的垃圾渗滤液处理工作是必不可少的。因地制宜,合理的应用垃圾渗滤液处理技术,能够更有效的开展垃圾渗滤液的的处理工作,并且符合我国国情,降低能源消耗,将环境污染降到最低。同时,今后应该继续加大对新型垃圾渗滤液处理技术的研发力度,寻求更好的解决办法,使我国的垃圾渗滤液处理工作达到一个新的高度。

参考文献:

垃圾渗滤液的来源篇(2)

1.前言

随着城市化进程的加快和居民生活水平的不断提高,城市生活垃圾的产生量也在迅猛的增加。据不完全统计,全国已有200多座城市陷入生活垃圾的包围中。我国城镇年产生活垃圾量约1亿吨,历年的堆存量已超过7亿吨。由于垃圾量巨大,我国各地都已开始建设垃圾处理厂,对产生的垃圾进行处理,大大缓解了垃圾量巨大对城市发展所造成的压力。但是,目前我国垃圾处理厂90%以上为填埋处理,填埋产生的渗滤液危害十分严重,如果得不到有效处理,会对城市水环境造成相当大的污染,并且危害更甚城市污水。

2.渗滤液的来源

垃圾渗滤液是填埋场中,由于各种途径进入垃圾的水经过溶解、吸收和带走污染物而形成的;是穿过垃圾并吸收容纳溶解物和悬浮物的液体,主要是由于降雨、地表径流、地下水渗入和垃圾自身分解等组成。

3.渗滤液的特点及危害

垃圾渗滤液作为一种高浓度、多组分、多变化的污水,其性质主要取决于垃圾成分、垃圾的粒径、现场气候和填埋时间等因素。一个渗滤液没有得到有效处理的垃圾处理厂,就是一个更大的再生污染源,其污染可长达数十年甚至上百年。

3.1水质复杂,危害大。有研究表明,垃圾渗滤液中主要有机污染物有63种,可信度在60%以上的有34种,其中还有部分促癌物、辅致癌物。这些物质一旦进入地下,造成的恶劣影响将难以估计。

3.2氨氮的含量高。随着填埋时间的增长,新鲜垃圾逐渐变为陈腐垃圾,渗滤液中的有机物下降,但是氨氮含量增加,浓度可达1000mg/L以上,可生化性逐步降低,处理难度非常大。

3.3 CODcr和BOD5浓度高。渗滤液中的CODcr和BOD5浓度可达90000mg/L,38000mg/L甚至更高。由于CODcr和BOD5浓度高,会使地面水体缺氧,进而使水质遭到恶化。

3.4 水质变化大。随着填埋场的使用时间,垃圾渗滤液也可分为两类。填埋5年以下的渗滤液被称为年轻渗滤液,特点是CODcr和BOD5浓度高,可生化性强;超过5年以上的被称为年老的渗滤液,由于新鲜垃圾变为陈腐垃圾,CODcr和BOD5浓度有所降低,但是氨氮的浓度将大大上升。

3.5 金属含量较高。垃圾渗滤液中含有十多种金属离子,其中铁和锌在酸性发酵阶段较高,铁的浓度可达2000mg/L左右,锌的浓度可达130mg/L,铅的浓度可达12.3mg/L,钙的浓度可达4300mg/L,这些金属离子会对生物处理过程产生严重地抑制作用。

3.6 渗滤液中的微生物营养元素比例失调,主要是P、N、C的比例失调。

4.垃圾渗滤液的处理研究

渗滤液的处理方法主要包括生物处理法、物理化学法和土地处理法。

4.1生物处理法

生物处理法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。对于COD浓度高于50000mg/L的渗滤液,需要采取厌氧方法进行前段处理,然后采用好氧或其他后续处理方法;对COD浓度在5000mg/L以下的渗滤液,采取好氧生物处理法;COD浓度在5000mg/L—50000mg/L之间的渗滤液,可以根据实际情况选择好氧或厌氧处理方法。

4.1.1厌氧生物处理。厌氧生物处理法主要有:厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床等。厌氧生物处理过程中剩余污泥量少且易于浓缩,而且运转费用较低,其厌氧过程中产生的沼气可以作为能源回收利用。但是,厌氧生物法处理时间长、出水水质差、对低浓度有机废水处理效率低。

4.1.2好氧生物处理。好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、生物滤池、生物转盘和生物流化床等工艺,能够有效的降低渗滤液中的BOD、COD和氨氮,还可去除铁、锰等金属。

4.2物理化学处理法

物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等。同生物处理法相比,物理化学方法处理成本较高,不适于大量的渗滤液处理,但是物化方法不受水质水量变动的影响,对可生化性差的渗滤液有较好的处理效果,通常作为渗滤液的预处理或深度处理工作。

4.3土地处理法

渗滤液的土地处理主要是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的悬浮固体颗粒物和溶解成分。土地处理包括渗滤系统、表面漫流、湿地系统等多种处理系统。目前用于渗滤液处理的主要是人工湿地系统,该系统具有处理效果好、缓冲容量大、且投资省、能耗低、运行费用低和管理方便等优点。

5.结论

垃圾渗滤液污染浓度高,水质水量变化大,成分复杂,危害极大。处理方式主要有生物处理、物理化学处理、土地处理等方法。尽管现在我们对渗滤的处理研究越来越多,但是如何找到一条经济合理的工艺,还需要我们进一步研究。

参考文献:

垃圾渗滤液的来源篇(3)

中图分类号:R124.3

随着我国城市的迅速发展, 城市垃圾产量不断增加。目前城市垃圾处理方法主要有焚烧、堆肥和填埋等。其中卫生填埋由于处理量大、成本低廉、技术成熟等优点而被国内外广泛应用。但填埋场产生的渗滤液危害极大, 它主要来源于降水和垃圾内部的内含水。若处理不当,会严重危害周边环境和污染地下水。因而渗滤液的收集和处理已成为急待解决的问题,成为国内外研究的热点之一。

1 滤液的产生

渗滤液是指城市垃圾在填埋和堆放过程中由于垃圾中有机物的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。渗滤液主要来源[1]:(1)垃圾自身的水分;(2)垃圾中有机组分在填埋场内经厌氧、好氧分解产生的水分,产生量与垃圾的组成、pH、温度和菌种等因素有关;(3)填埋场内的自然降雨与径流。其中降水是渗滤液的主要来源,这些水分渗过成分复杂的垃圾时,使垃圾发生分解、溶出、发酵等反应,从而使渗滤液中含有大量的有机污染物、氮、磷和种类繁多的重金属类物质。

2 渗滤液的特点

渗滤液的水质随垃圾的组分、当地气候、水文地质、填埋时间和填埋方式等因素的影响而有显著的不同。其显著特征[2]:

2.1 有机物浓度高

渗滤液中的BOD5 和COD 浓度最高可达几万mg/L,主要是在酸性发酵阶段产生,pH 值一般在6.0 左右( 显弱酸性),BOD5 与COD 比值在0.5- 0.6。

2.2 水质变化大

渗滤液的水质取决于填埋场的构造方式和垃圾种类、质量、数量以及填埋年数的长短,其中构造方式是最主要的。

2.3 氨氮含量高

城市垃圾渗滤液中氨氮浓度很高,且氨氮浓度在一定时期随时间的延长会有所升高,主要是因为有机氮转化为氨氮造成的。在中晚期填埋场中,氨氮浓度高是垃圾渗滤液的重要特征之一,也是导致处理难度增大的一个重要原因。由于目前多采用厌氧填埋技术,导致渗滤液中的氨氮浓度在填埋场进入产甲烷阶段后不断上升,达到高峰值后延续很长的时间直至最后封场,甚至当填埋场稳定后仍可达到相当高的浓度。

2.4 微生物营养儿素比例失调

对于生物处理,垃圾渗滤液中的磷元素总是缺乏的, 一般垃圾渗滤液中的BOD/TP 都大于300。此值与微生物生长所需要的碳磷比(100:1)相差甚远。在不同场龄的垃圾渗滤液中,碳氮比有很大的差异,也会出现比例失调现象。

3 圾渗滤液的处理方式

3.1 合并处理

合并处理就是将城市垃圾渗滤液就近引入城市污水处理厂与城市污水合并进行处理的方式。城市污水量较大,可对渗滤液起到稀释作用,但需控制好比例,以避免对城市污水处理厂造成冲击负荷。

3.2 土地处理

土地处理是利用土壤的自净作用进行处理的方法。目前应用于垃圾渗滤液土地处理的方法主要有人工湿地和回灌处理两种。用人工湿地处理垃圾渗滤液具有费用低、管理方便等优点,但处理效果随季节变化较大,处理有机物的浓度也较低。它适应植物生长期长、生长旺盛的南方地区,不适应北方寒冷地区。回灌处理渗滤液易造成土壤堵塞,氨氮累积,回灌处理后的渗滤液仍有较高的浓度,还需要做进一步处理,因此回灌处理很少单独作为渗滤液的处理工艺。

3.3 就地处理合并处理与土地处理比较经济、简单,但受各种客观因素的限制,大部分城市只能在填埋场建立独立的渗滤液处理系统进行就地处理。

4 垃圾渗滤液的处理技术

4.1 生物处理法

生物处理包括好氧处理、厌氧处理及两者的结合。当垃圾渗滤液的BOD5/COD>0.3 时,渗滤液的可生化性较好,可以采用生物处理法,包括好氧处理、厌氧处理及好氧一厌氧结合的方法。

4.2 物化处理法

对于老龄渗滤液,必须采用以物化为主的深度处理技术。常见的物理化学方法包括光催化氧化、Fenton 法、吸附法、化学沉淀法、膜过滤等。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。

4.3 化学法

和生化法相比,化学法不受水质水量变化的影响,出水水质稳定,尤其是对BOD5/COD 值比较低(0.02~0.20),难以生物处理的渗滤液的处理效果较好。但成木较高,所以通常只作为预处理或后续处理。

4.4 回灌法

回灌处理法是20 世纪70 年代由美国的Pohland 最先提出的,我国同济大学在20 世纪90 年代也开始对垃圾渗滤液进行了研究。渗滤液回灌实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大生物滤床,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生物、物理、化学等作用达到处理渗滤液的目的。回灌处理方式主要有填埋期问渗滤液直接回灌至垃圾层、表面喷灌或浇灌至填埋场表面、地表下回灌和内层回灌。

5 结语

(1)在选择垃圾渗滤液的处理工艺时,由于渗滤液水质复杂性,就需要测定渗滤液的成分,因地制宜,选择最为适合的处理方式。在有条件的情况下,通过一些模拟试验来取得可靠优化的工艺参数,并进行处理工艺的技术经济评价,对实践起指导作用。

(2)城市垃圾渗滤液中氨氮浓度较高,不利于生物处理,因此要开发高效的脱氮技术,其中生物脱氮技术可作深入研究。

(3)根据我国国情,宜发展投资省、效果好的渗滤液处理技术,处理工艺的研究和应用以多种方法的结合为方向,在开发组合工艺时要研究易于管理运行又同时达到处理要求的新型组合工艺。

(4)目前,城市垃圾渗滤液处理研究仍处于起步阶段,对处理工艺,建设标准化的城市垃圾填埋场,渗滤液处理的设计及运行参数等都还有待于进一步探索。

参考文献

[1] 赵由才。生活垃圾卫生填理技术[M]北京:化学工业出版社,2004.

[2] 杨秀环,牛冬杰,陶红。垃圾渗滤液处理技术进展[J]。环境卫生工程,2006,14(1):46- 49.

[3] 赵宗升,刘鸿亮,李炳伟,等。垃圾填埋场渗滤液污染的控制技术

垃圾渗滤液的来源篇(4)

一、垃圾渗滤液的产生

垃圾渗滤液产生的主要来源有:

(1)降水的渗入 降水包括降雨和降雪,它是渗滤液产 生的主要来源。

(2)外部地表水的流入 这包括地表径流和地表灌溉。

(3)地下水的渗入当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位,并没有设置防渗系统时,地下水就有可能渗入填埋场内。

(4)垃圾本身含有的水分这包括垃圾本身携带的水分以及从大气和雨水中的吸附量。

(5)垃圾在降解过程中产生的水分 垃圾中的有机组分在填埋场内分解时会产生水分。

二、垃圾渗滤液的产生量

垃圾渗滤液的产生量是受多种因素的影响,一般与下列因素有关:气候、季节条件(包括降雨量及蒸发量等);地面流失、地下水渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等,但降雨量和蒸发量是影响渗滤液产生的重要因素,渗沥液的产量估算方法很多,有理论法、实测法和经验公式法。确切估算是比较困难的,因此,一般采用经验公式计算,比较简便的计算公式为:

Q=10-3·C·I·A

式中:

Q——日平均渗沥液量,m3/d;

C——流出系数,%;

I——设计日降水量,mm/d;

A——填埋场集水面积,m2。

流出系数(C)与填埋场表面特性、植被、坡度等因素有关,一般为0.2-0.8,设计日降水量可根据当地的气象资料来获得,填埋场集水面积可由填埋场的实际面积确定

三、垃圾渗滤液的水质特征

由于垃圾渗滤液的来源使得垃圾渗滤液的水质具有与城市污水所不同的特点:

(1)有机物浓度高 垃圾渗滤液中的BOD5和COD浓度最高可达几万mg/L,主要是在酸性发酵阶段产生,pH达到或略低于7,BOD5和COD比值为0.5~0.6。

(2)金属含量高 垃圾渗滤液中含有十多种金属离子,其中铁和锌在酸性发酵阶段较高,铁的浓度可达2000mg/L左右,锌的浓度可达130mg/L左右。

(3)水质变化大 垃圾渗滤液的水质取决于填埋场的构造方式、垃圾的种类、质量、数量以及填埋年数的长短,其中构造方式是最主要的。

(4)氨氮含量高垃圾渗滤液中的氨氮浓度随着垃圾填埋年数的增加而增加,可高达1700mg/L左右,氨氮浓度过高时,会影响微生物的活性,降低生物处理的效果。

(5)营养元素比例失调对于生化处理,污水中适宜的营养元素比例是BOD5:N:P=100:5:1,而一般的垃圾渗滤液中的BOD5/P大都大于300,与微生物所需的磷元素相差较大。

(6)其他特点 渗滤液在进行生化处理时会产生大量泡沫,不利于处理系统正常运行。由于渗滤液中含有较多难降解有机物,一般在生化处理后,COD浓度仍在500~2000mg/L范围内。

四、控制垃圾渗滤液的工程措施

控制垃圾渗滤液的工程措施主要有:

(1)入场垃圾含水率的控制 垃圾填埋过程中随填埋垃圾带入的水分,相当部分会在垃圾压实过程中渗滤出来,其量在渗滤液产生量中占相当大的比例。为此,必须控制入场填埋垃圾的含水率,一般要求小于30%(质量分数)。

(2)控制地表水的渗入量 由于地表水的渗入是渗滤液的主要来源,因此消除或者减少地表水的渗入量是填埋场设计的最为重要的方面。

(3)控制地下水的渗入量 控制地下水渗入就是控制浅层地下水的横向流动,使之不进入填埋区。主要方法有设置隔离层、设置地下水排水管和抽取地下等。

(4)在平缓的斜坡上,水易于集结,因而大量渗滤,而在较陡的斜坡上,水容易流掉,从而减少了到达垃圾中的水量。因此常控制填埋场场底有不小于2%的纵横坡,且将垃圾填埋的最终覆土层做成中心高、四周低的拱型,保持不小于5%的坡度,这样可使部分降雨沿地表流走。但当表面斜坡大于8%左右时,表面径流量就有可能侵蚀垃圾的顶部覆盖物,使填埋场暴露,因此,表面斜坡应小得足以预防表面侵蚀。

(5)填埋最终覆土后,斜坡上常覆盖不小于20cm的营养土和其他适合植被生长的土质,以利植被的生长,可以通过植物根系吸收水分,并通过叶面蒸发作用减少渗滤液发生量。

总体来讲渗滤液产生量波动较大,但对于同一地区填埋场,其单位面积的年平均产生量在一定范围内变化。

五、垃圾渗滤液处理工艺

常用的垃圾渗沥液处理方式有以下四种:

(1)将渗沥液输送至城市污水处理厂进行合并处理;

合并处理是垃圾渗沥液与适当规模的城市污水处理厂合并处理是最为简单的处理方式。合并处理可以节省单独处理所需要的投资费用;但由于垃圾填埋场往往远离城市污水处理厂,渗沥液的输送将需要许多费用,不同污染物浓度的渗沥液量与污水处理厂处理规模的比例要适当。据资料介绍,为保证城市污水处理厂的正常运行,避免渗沥液对城市污水处理厂造成的冲击负荷,要严格控制渗沥液与城市污水的混合比,这一点很难作到。

(2)经预处理后输送至城市污水处理厂合并处理,即预处理——合并处理;

垃圾渗滤液预处理的目的是保证生物处理过程中微生物处于良好的生长繁殖环境,即生物可降解的有机基质、适量的营养物质和铜、镍、锌等微量元素。 预处理-合并处理无论是在经济、运转方式的灵活性或在对出水水质的保证方面,是一种比较理想的处理方式。

(3)在填埋场建设污水处理厂进行单独处理;

单独处理与城市污水处理厂规模相比,渗沥液的产量较小,因此单独设置小规模的处理系统在单方水投资及运转费用方面缺乏经济上的优势。而且垃圾渗沥液中的营养比例(C:N:P)失调,主要表现在氮含量过高,而磷含量不足,在处理过程中需要花费削减氮及补充磷的费用。此外,对于渗沥液中的多种重金属离子和较高浓度的NH3-N,需要采用化学等方法进行必须的预处理乃至后处理,故其运转费用较高。

(4)渗沥液回灌至填埋场的循环喷洒处理。

渗滤液回灌就是将在填埋场底部收集的渗滤液从其覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场,利用填埋场垃圾层这个"生物滤床"净化渗滤液。回灌缩短垃圾降解所需时间,增加垃圾压实密度,进而增加垃圾填埋量,同时增加渗滤液在填埋场中的停留时间,使得渗滤液污染物充分降解而浓度大为降低。回灌法主要适用于气候干旱、渗滤液产生量较少的情况。

从以上几种垃圾渗滤液的处理方式可以看出前三种渗滤液的的处理方法工程造价过高,运行管理不便。尤其是对垃圾产量比较小,产生渗沥液较少地区更不适宜选用。

而垃圾循环喷洒处理具有以下优点:垃圾填埋场进行渗滤液回灌不仅在降解渗滤液本身的污染负荷,而且可以通过蒸发和蒸腾作用达到渗滤液减量化目的,增加垃圾降解速率和降解程度,加速垃圾填埋场的稳定化进程,缩短填埋场对周围环境影响的时间;减少封场后填埋场的监测、管理费用;增加填埋场土地重新利用的可能性。总之,回灌法与物化和生化法相比,能较好地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。

六、建议

(1)城市垃圾渗滤液处理问题越来越受到关注,渗率液回灌技术因其投资省、运行费用低、抗水质水量冲击负荷能力强、可以加快填埋场稳定等优势而具有广阔的应用前景。尤其对气候比较干燥的新疆地区来讲是更加适合的。应该推广运用。

(2)渗滤液回灌技术的作用不仅仅是降解渗滤液中的污染物,因此研究应着眼于对垃圾填埋场整体污染物的管理和控制;渗滤液回灌的应用应在垃圾填埋场的设计建造的同时予以考虑。

参考文献:

垃圾渗滤液的来源篇(5)

随着经济的快速发展以及居民生活水平的急剧提高,城镇生活垃圾的量也在飞速发展,据调查,目前广州市的生活垃圾产量每天超过一万吨。由于土地资源的稀缺,垃圾填埋已经渐渐被淘汰,垃圾焚烧以其减量化、无害化以及资源化的优势,渐渐成为生活垃圾处理的主要方式。然而生活垃圾焚烧产生的飞灰因含有大量的重金属以及其它有害物质,越来越受到环保部门的高度关注和重视。而对于现存的垃圾填埋场来说,处理垃圾渗滤液后产生的浓缩液处理成为了新的技术难点。

一、垃圾焚烧飞灰及渗滤液浓缩液的的主要成分分析

以广州某垃圾焚烧厂的垃圾焚烧飞灰为例,主要重金属成分:汞

生活垃圾填埋场产生的渗滤液浓缩液,以广州某垃圾填埋场为例,COD大于3500mg/L,总氮浓度大于500 mg/L,其中硝酸盐氮大于300 mg/L。高的COD和氨氮浓度加剧了渗滤液浓缩液处理的困难度。

二、垃圾焚烧飞灰及渗滤液浓缩液的处理方式

1.垃圾焚烧飞灰的主要处理方式

目前,垃圾焚烧飞灰主要的处理处置方式有作为危废,进入危废填埋专区进行填埋;稳定化处理后,作为普通废弃物进行填埋等。

1.1作为危险废弃物进行填埋:作为危废填埋处理的成本高,且对环境的潜在威胁大,与固废处理的减量化、无害化和资源化原则相违背。

1.2稳定化处理后,作为普通废弃物进行填埋:稳定化后填埋是目前普遍采用的处理方法,主要采用水泥固化、特殊固化剂固化以及螯合-固化等稳定化处理过程。寻找高效、价格低廉的固化剂是目前主要的研究方向。

2.垃圾渗滤液浓缩液的主要处理方式

由于渗滤液浓缩液含有高浓度的氨氮以及氯离子等盐分,加剧了其处理的成本和处理的难度。普通的生物法、物化法等都无法进行有效处理,目前主要采用的处理方法是回灌法,而回灌法对环境也存在巨大的潜在威胁,会造成盐分的富集,从而使土壤板结或造成其它的环境危害。

三、垃圾焚烧飞灰与渗滤液浓缩液综合处理试验研究

1.主要工艺流程

该处理方法主要是将垃圾焚烧飞灰与固化剂按一定量的比例混合搅拌均匀后,用渗滤液浓缩液取代传统的固化反应添加水,作为固化剂与焚烧飞灰固化反应的介质,进一步混合搅拌,养护14天后,进入填埋场作为普通废弃物进行填埋。垃圾焚烧飞灰取自广州某垃圾焚烧厂,固化剂为武汉大学环境学院自行研制的HAS固化剂,渗滤液浓缩液取自广州某生活垃圾填埋场。主要工艺流程如图1所示。

2.主要试验参数

该试验固定掺入50%的渗滤液浓缩液,固化剂添加量分别为5%,10%,15%,20%,进行多组试验,分别在常温下进行14天的稳定化养护后,测其Pb、Cd的浓度。选取最佳的固化剂添加量。

3.试验结果及结果分析

垃圾渗滤液的来源篇(6)

1引言

随着我国城市化发展进程的加快,城市人口的不断增加,城市垃圾也越来越多,垃圾的成份也日趋复杂,因此造成的环境污染也日益严重,城市垃圾的处理已经成为目前亟待解决的首要问题。目前比较经济和环保的处置方法是卫生土地填埋,它能够长期、安全、可靠地处理无再利用价值的固体废弃物[1]。因此,近年来垃圾卫生填埋场在各个城市兴建起来。填埋场设计和管理的一项主要内容就是垃圾渗滤液的控制和处理,如果垃圾渗滤液处理不当就会对环境造成二次污染,致使垃圾的卫生填埋失去应有的价值和意义[2]。故垃圾渗滤液处理是否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[3]。渗滤液的成分相对比较复杂,含有很多污染物质,如果不经过处理直接排放将会对城市环境造成巨大的危害。并且由于垃圾渗滤液的水质和水量变化较大,给处理工艺的选择和运行带来困难。因此,垃圾渗滤液是一种处理难度较大的废水[4]。

2垃圾渗滤液的性质

2.1渗滤液的来源

垃圾填埋场的渗滤液主要有以下来源:自然降水、废物中自身含有的水分、地表径流、有机物分解生成的水分、地下水等。

2.2渗滤液的特征

影响垃圾渗滤液水质的因素包括水分供给情况、填埋场表面情况、垃圾性质、填埋场底部情况、填埋场操作运行方式和填埋的时间等[5]。正因为影响垃圾渗滤液的因素多种多样,才会使得渗滤液中污染物质的种类、浓度变化很大,所表现出来的特征是水质波动较大、成分相对复杂、生物可降解性随着填埋场的场龄增加而逐渐降低、金属离子含量低、污染物浓度高、持续时间长、流量小且不均匀等[6]。城市垃圾渗滤液污染物含量的典型指标见表1[7~12]。

从表1中可知,垃圾渗滤液分为年轻渗滤液、中位年龄和老龄渗滤液,渗滤液中有机污染物质很多,且含有10多种重金属离子,水质很复杂。并且渗滤液的COD、BOD和氨氮含量很高。除此之外,垃圾渗滤液的水量变化很大,填埋场中产生的渗滤液量的多少会受很多因素的影响,如降雨量、蒸发量、地下水的渗入量、垃圾自身的特性、地表径流量和填埋场的结构等等[13]。

3垃圾渗滤液的处理技术

近年来,国内外对于垃圾渗滤液处理技术的研究取得了很大的进步。尤其是在欧美等经济发达的国家,对垃圾渗滤液的研究已经取得了一些成果,在处理垃圾渗滤液的方法上,现在比较常见的有:物理化学处理法、生物处理法、土地过滤法等。

3.1物理化学处理法

物理化学法就是通过一系列物理、化学反应去除垃圾渗滤液中的不可溶组分和可吸附有机物,同时将垃圾渗滤液中的难生物降解有机物转化为易生物降解的有机物并将其去除[1]。物理化学法主要有混凝沉淀法、活性炭吸附法、化学沉淀法、化学氧化法、密度分离法等。物理化学处理法受水质水量变化影响较小,出水水质相对比较稳定,尤其是对BOD/COD比值介于007~020之间含有毒、有害的难以生化处理的渗滤液处理效果比较好[14]。

3.1.1混凝沉淀法

混凝沉淀法是将混凝剂投加在废水当中,使废水中的悬浮物和胶体聚集形成絮凝体,再加以分离的方法。在目前,常采用的混凝剂多为AL2(SO4)3、FeSO4、FeCl3以及聚铁、聚铝等[15~17](表2)。

3.1.2化学氧化法

化学氧化法是利用强氧化剂氧化分解废水中的污染物质,以达到净化废水的目的,是最终去除废水中污染物质的有效方法之一[18]。化学氧化法主要去除渗滤液中的色度和硫化物,对COD的去除率通常为20%~50%[19]。处理垃圾渗滤液方面应用的化学氧化法主要有Fenton法、光化学氧化法、电化学氧化法等(表3)[21~29]。

(1)Fenton法。Fenton 试剂是一种由H2O2、Fe2+组成的均相催化氧化体系,氧化和絮凝作用是其去除有机污染物的2 个主要途径。选用Fenton工艺对经过生化处理的城市垃圾渗滤液进行深度处理,结果表明:该工艺具有氧化和混凝的双重作用,其最优工艺条件为:[H2O2]=38.8mol/L、初始pH值=3、混凝pH值=8,反应时间60min,H2O2为一次投加。在此条件下,COD和TOC的去除率分别达63.43%和80.58%[20]。郭劲松等[21]对垃圾渗滤液进行实验,在最佳的实验条件下,考察了Fenton试剂对渗滤液中不同表观分子质量和不同种类有机物的去处效果。结果表明,进水COD为4500mg/L,去除率可达76%,且Fenton试剂对富里酸和腐殖酸的去除率分别为85%和68.4%。王杰等[22]以颗粒活性炭为催化剂,建立活性炭-Fenton催化氧化体系,对垃圾渗滤液进行有效处理,分别考察了反应时间、pH值、活性炭用量和过氧化氢用量对废水处理效果的影响,结果表明:在反应时间为30min、pH值=3、活性炭用量20g/L、硫酸亚铁用量0.02mol/L和过氧化氢用量2ml/L的条件下,可使废水的COD从3000mg/L降至1522.2mg/L,COD去除率达到48.26%。

(2)光催化氧化法。光催化氧化法是一种能耗低、易操作、工艺较为简单、没有二次污染的技术,并且对于一些特殊的污染物质的处理比其他方法要好,因此该法应用前景良好。其原理是在废水中加入一定数量的催化剂,在光的照射下产生自由基,利用自由基的强氧化性达到处理目的[23]。光催化化学采用的半导体有二氧化钛、氧化锌、三氧化二铁。D E Meeroff等[24]用TiO2作催化剂进行光催化氧化垃圾渗滤液实验,垃圾渗滤液经过4h的紫外光催化氧化后,COD去除率达到86%,BOD/COD从0.09提升到0.14,氨氮去除率为71%,色度去除率为90%;反应完成后85%可被回收。黄本生[25]等以城市生活垃圾为研究对象,采用悬浮态半导体催化剂对渗滤液进行处理实验。研究表明,在一定的实验条件下,用ZnO/TiO2复合半导体催化剂处理垃圾渗滤液效果较好,用光催化氧化法处理垃圾渗滤液,COD的去除率可达84.48%。T I Qureshi[26]等用紫外光-光催化氧化法处理垃圾渗滤液,在最佳的实验条件下,TOC和颜色的去除率分别为61%和87.2%,BOD/COD显著增加,从0.112提升至0.32,COD的去除率也达到63%。

(3)电化学氧化法。电解氧化法处理废水的实质就是利用电解作用把水中有毒物质变成无毒或是低毒物质的过程[27]。E Turro等 [28]对影响垃圾渗滤液电解氧化处理的因素进行了研究,以Ti/IrO2-RuO2为电极,HCLO4为电解质,结果表明:反应时间、反应温度、电流密度和pH值是影响处理效果的主要因素,在温度为80℃、电流密度为0.032A/cm2、pH值=3的条件下反应4h,COD由2960mg/L降至294mg/L,TOC由1150mg/L降至402mg/L,色度去除率可达100%。魏平方[29]等用电化学氧化法处理垃圾渗滤液,研究表明,电化学氧化过程可有效的去除垃圾渗滤液中的污染物。当电流密度为12A/dm2,氯化物浓度为6000mg/L时,用SPR阳极电解240min,可去除90%COD、3000mg/L氨氮。

2014年7月绿色科技第7期3.1.3吸附法

吸附法是利用吸附材料的巨大表面积和不规则的网孔结构,使垃圾渗滤液中的污染物质吸附在其表面而被去除。吸附法应用于垃圾渗滤液的处理中,主要去除的是渗滤液中难降解的有机物、金属离子和色度等[30~32]。

3.2生物处理法

生物处理法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及厌氧~好氧组合生物处理。生物处理法处理效果好、运行成本低,适合于处理生化较好的渗滤液。目前为止,生物处理法是目前最有效、应用最多的处理方法,该法可以有效的降低渗滤液中的COD、BOD和氨氮,还可以去除铁、锰等金属。

3.2.1好氧和厌氧生物处理法

好氧生物处理法常用的处理方法有活性污泥法、曝气稳定塘、生物膜法、生物滤池和生物流化床。好氧生物处理能够有效的降低水中的BOD、COD和氨氮。O.N.Agdag[33]等对垃圾渗滤液进行处理,研究了一个两阶段的顺序升流式厌氧污泥反应器(UASB)和好氧完全搅拌式反应器(CSTR)。结果表明,COD的去除率一直在稳步提升,最终可高达90%。A.Uygur[34]等进行的垃圾渗滤液处理研究实验,在pH值=12时用石灰石进行预处理,再用序批式反应器(SBR)进行深度处理,最后可去除62%的COD。

结果表明,在平均进水氨氮,TN质量浓度和COD分别为2315,2422,13800mg/L的条件下,去除率分别可达99%,87%,92%,能同时实现有机物和氨氮的有效深度去除。高锋[40]等利用ASBR和SBR组合工艺对垃圾渗滤液进行实验。ASBR 反应器作为厌氧消化反应器,主要完成初步降解有机物的目的,并且处理后的渗滤液对后续的好氧生物处理较为有利,经SBR处理后的渗滤液COD的去除率可达92%左右。

3.3土地处理法

土地处理技术利用土壤、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填埋场渗滤液,常见的渗滤液土地处理方式有人工湿地和回灌两种。土地处理投资少、运行费用低,但受气候条件限制,一般只应用于干旱地区。王传英[41]采用回灌技术处理城市生活填埋场渗滤液,结果表明,渗滤液的回灌对COD和氨氮有一定的去除效果。土地处理技术与其他处理系统相比,是一种便宜去除填埋场渗滤液污染物的途径,但从长远看来,该系统存在重金属及盐类在土壤中积累与饱和问题,这会对土壤结构及植物的生长带来负面影响。另外,随着使用时间的延长,其处理效率会下降。

4结语

最佳的渗滤液的处理方法要求充分降低对环境的影响,这也正是现代垃圾渗滤液处理方法面临的主要问题。生活垃圾渗滤液作为一种高浓度、成分复杂和水质变化大的有机废水,采用单纯的生化法、物化法及土地法等无法实现渗滤液的最终无害化处理。虽然近年来各种垃圾渗滤液处理技术不断涌现出来,取得了较好的效果,但是仍然存在一定问题。因此选择垃圾渗滤液处理工艺的时候,应根据渗滤液的特性以及各地实际情况,因地制宜地选用处理方法,并通过实验取得优化的工艺参数,用于指导实践。

垃圾渗滤液处理首先应该在源头上进行有效控制,减少渗滤液量,并且加快污水处理的先进技术在渗滤液处理上的研究和应用,探寻渗滤液高浓度有机废水资源化处理利用的新途径,争取化害为利,变废为宝。

在垃圾渗滤液的处理过程中,选择何种工艺最适合还得依赖于渗滤液废水的性质。根据废水中COD、BOD以及氨氮和重金属的浓度,选择适当的工艺进行处理,并且应该在处理过程中考虑整体的因素,如填埋场的年龄、厂房的灵活性和可靠性、季节变化、投资和运营成本以及对周围环境的影响等,因此,选择恰当的处理方法应考虑诸多因素,以选择最有效、最经济并且对周围环境影响最小为原则。

综合考虑经济和处理效果等诸多因素,今后垃圾渗滤液的处理方法中将有可能更多的采纳过滤-混凝沉淀法,采用常用的混凝剂及活性炭吸附过滤就能达到很好的处理效果,并且投入成本相对较低。

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垃圾渗滤液的来源篇(7)

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。

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垃圾渗滤液的来源篇(8)

从场区大门左侧通向外界的排水沟里,酒红色的、泛着恶臭味的污水向北延伸。路对面,一群小学生在焦急地等着公交车,单手下意识地捂住鼻子。这是六里屯垃圾填埋场被曝偷排垃圾渗滤液的第五天。

如今处在风口浪尖上的六里屯垃圾填埋场,曾在海淀区管委会的介绍下,于2012年与国企方中市政建筑公司签订合同,后者将填埋场内处理不完的渗滤液运至高碑店污水处理厂进行处理,每日需运送约500吨,每吨处理费为124.2元。按照六里屯填埋场场长王宝平的说法,该场每天产生的渗滤液量已经超出了自身的处理能力,故与方中市政建筑公司签订合同,将部分渗滤液由后者运出处理。

渗滤液是垃圾在堆放过程中,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废水。按相关法规,渗滤液必须在处理后方能排放。

2008年的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(下称《垃圾填埋污控标准》)有明文规定,“2011年7月1日起,现有全部生活垃圾填埋场应自行处理生活垃圾渗滤液”。据此,六里屯填埋场的行为是违法的。

不过,王宝平提出的处理困境,却有真实的成分。据中国城市统计年鉴数据,全国每年进入正规填埋场的垃圾量约为1亿吨,这意味着每年会有两三千万吨渗滤液产生。

每日剧增的生活垃圾总量持续催升渗滤液,如何消纳如此巨量的废水,资金和技术都需提升。 没有完美的技术

如何处理浓缩液,是国内外处理渗滤液工艺普遍面临的难题。

垃圾渗滤液中含有多种重金属,特别是其中含有有毒的金属,如果隔离措施不及时会影响环境,并很有可能渗入到地下从而影响地下水质。

在欧美国家,生活垃圾中含水较少,仅仅产生约5%的渗滤液,生活垃圾处理厂大多交予污水处理厂处理或者采用回喷的方式,帮助本来就缺水的垃圾降解。渗滤液基本不会对垃圾处理场构成威胁。

而中国的生活垃圾中富含大量水分,再加上降水的影响,约有20%至30%的渗滤液产生,在夏天多雨季节,甚至高达35%。

这些废水需要经处理褪去其中含有的重金属、有机物等多种有害物质。六里屯垃圾填埋场像国内大部分垃圾处理场一样,采用的是传统的“生物处理+膜处理”的工艺:渗滤液先经过生物处理去除易降解有机物;然后,再用纳滤或反渗透法,靠压力把渗滤液中的清水挤出去。

这套工艺最大的问题,就是通过膜技术物理截留产生的浓缩液,富集大部分难于处理的污染物,危害更大、更难处理。

浓缩液是垃圾场的“精华”,是渗滤液中最具有污染力的一部分,大约占到渗滤液的30%左右,如何将之处置是渗滤液处理、乃至固体垃圾处理的关键所在。

由环保和质检两部门联合修订的《垃圾填埋污控标准》中,将浓缩液默认为渗滤液一种,因此并没有专门规定如何处理。

“如果将浓缩液回填埋场不太现实,会导致盐分不断地循环与累积,最终导致膜的系统运行效率降低。”清华大学环境学院固体废物控制与资源化教研所副研究员岳东北对《财经》记者分析,因浓缩液循环致使整个膜系统效率大减甚至崩溃,这在中国已有先例。

膜系统运行时,盐的浓度越大,需要的压力就越大。如果将浓缩液不断重新循环累积,至两年后,整个系统的效率将大打折扣,即便将全部动力都用上,连一半的清水也挤不出。

此外,“MVC蒸发+DI法”逐步在十多个城市推广开来。这是近些年产生的渗滤液处理新工艺,该工艺采用管道外蒸发方式,以“能效高、浓缩液量少、去氨氮”等优点在几十个大型垃圾填埋场进行推广。

有专家分析,这一工艺虽具有运行能耗低的优势,但为避免结垢,需要加大药剂量,这意味着处理成本的增加。蒸发过程中还会产生挥发性污染物的释放。这些挥发性的污染物在蒸发过程中与水汽一同排入大气,躲过了环保部门的监测电子眼。其污染性越发为环保人士所诟病。此外,该工艺同样面临浓缩液的处理问题,而且由于添加了去氨氮的药剂,新产生的盐分更高。

如何处理浓缩液是国内外渗滤液处理工艺普遍难以跨越的难关。目前针对浓缩液的处理方法主要有回灌、膜蒸馏、蒸发和高级氧化。

其实,四种处理方法均各有弊端:回灌会加剧盐积累,导致膜产水率下降,还存在地下水污染的潜在风险;膜蒸馏容易造成传质推动力下降和膜污染;蒸发难以跨越结垢难题;高级氧化不仅技术复杂,间接增加运行管理的难度,而且,加入的药剂会产生污泥,造成二次污染。

此外,固化后填埋也是浓缩液处理的选项之一,然而此法一般适用于最难处理的放射性危险废物,采用沥青、塑料等进行不容性固化处理后,才能填埋。由于处置费用高,从经济上是不可持续的,鲜有填埋场将之用于处理浓缩液。

浓缩液成为了渗滤液处理工艺中的阿喀琉斯之踵。 投入赶不上标准

1997年版《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889―1997)中规定,“生活垃圾填埋场产生的渗滤液可以排入二级污水处理厂”。2008年修订后的新国标则完全颠覆了这一说法,严禁垃圾填埋场的渗滤液离开垃圾厂,转移他处处理。

“(2008年版)新国标最大的改动一方面基于防止渗滤液转运过程中发生泄漏污染与偷排现象,另一方面则乐观地高估了当时渗滤液处理工艺与技术。”国内一位大型垃圾填埋场的负责人如是说。实际上,渗滤液处理与后期的浓缩液处理问题并没有得到实质解决,技术没有突破。

在中国,垃圾填埋场与污水处理厂同属住房建设系统,在地方是一个局长管两家,这使得二者“互通有无”的几率加大。

一位业内专家说:“在很多城市,污水处理厂的污泥不管合不合标准,都可以进填埋场;填埋场的渗滤液不管合不合标准,都可以进污水处理厂。”

按照有关规定,垃圾焚烧厂可以自行处理渗滤液,也可以交由附近的生活污水处理厂处理,而生活污水处理厂必须建设专门的渗滤液调节池,与普通的生活污水处理工艺分开运行。

一位不愿透露姓名的专家向《财经》记者表示,除非上马专门的处理设备,渗滤液进入生活污水处理装置后,会直接拖累整个装置的处理效果,致使同批次的污水处理不达标,甚至导致整个系统瘫痪。

而将渗滤液或者浓缩液排放到市政污水管网,流到污水处理厂进行处理,其实就是稀释污染物,稀释就是转移。

转移污染物则违背了环保的基本原则。

2008年版的《生活垃圾污控标准》要求垃圾填埋场的渗滤液经处理达到化学需氧量(COD)100、色度40、总氮40、总磷3、氨氮25、总砷0.1等指标以下,方可送往城市二级污水处理厂进行处理。与1997年版标准相比,增加了若干排放指标限值,比如增加了对总氮的控制。

标准提升对于控制污染物排放来说是好事,但到了一定程度后,一个指标再提升1%,其背后带来的成本与技术难度的提升不是一个简单的10%能衡量的。比如,渗滤液处理工艺中为了降低某一个指标,可能要加入更多的药剂,新药剂有可能产生新的污染物,这就形成了恶性循环。

一位熟识《生活垃圾污控标准》的专家对《财经》记者表示,“需要重新审视各种技术规范、管理标准的合理性,真正在中国生活垃圾现状与特点下制定标准、加强管理、建设项目与工艺。”

比如,在《垃圾填埋污控标准》中规定,要求生活垃圾填埋场应建设渗滤液导排系统,而且“应确保在填埋场的运行期内防渗衬层上的渗滤液深度不大于30厘米”。

“30厘米”这一指标来自于美国,在该指标下设计、建设的防渗层能在1米以下的渗滤液环境中,安全运行30年而不发生渗透。

由于国内生活垃圾普遍多水,少则20%、多则40%的渗滤液与美国5%相比,其产生的总量与速度都是惊人的,导排系统难以将渗滤液水头控制在30厘米以下,“很多填埋场的渗滤液有几米深,甚至在多雨期达到十几米”。上述专家分析,仍按照“30厘米”水深设计的防渗层在高压的环境下岌岌可危,其寿命也难以达到设计寿命的30年。

防渗层被穿透的直接后果便是渗滤液穿过保护层、防渗层、基础层,污染土壤与地下水。

此外标准提升,还无可避免地带来一个负效应,工艺成本剧增。垃圾填埋场不得不在渗滤液的处理工艺中增加一套反渗透的设备,这让本已沉重的渗滤液处理成本雪上加霜。从事渗滤液处理研究十余年的岳东北表示,国内大部分垃圾填埋场没钱上马足够运行能力的渗滤液处理装置,上马的也大部分没钱运行。

虽然,大部分垃圾填埋场的渗滤液处理设备多由当地政府直接或外包运营,财政补贴中却没有专门针对渗滤液的补贴,而是打包到生活垃圾处理补贴中一并发放,每吨垃圾补贴六七十元。

垃圾渗滤液的来源篇(9)

1 引言

如今,随着经济的发展,人口数量的增加以及大量人口不断向城市集中,城市生活垃圾呈逐年上升趋势[1]。因此,生活垃圾对环境带来的影响也越来越突出。根据中国统计局的中国统计年鉴可知,中国2010年生活垃圾清运量15804.8万t,2015年生活垃圾清运量19141.9万t,同比增加21.1%。重庆2010年生活垃圾清运量256.7万t,2015年生活垃圾清运量440.0万t,同比增加71.4%。

目前,国内外垃圾处理方法主要有卫生填埋、堆肥、焚烧等。根据中国统计局的2016年中国统计年鉴可知我国城市垃圾采用卫生填埋方法处理的约占全部无害化处理量的78%。在垃圾填埋过程中,会产生大量渗滤液和填埋气,如果处理不当会对环境带来不可估量的污染,并对人类社会产生负面影响[2]。因此,现代垃圾填埋场的主要目标就是渗滤液的处理和填埋气的利用与资源化。

2 渗滤液的处理

2.1 渗滤液的特点

填埋垃圾受雨水侵蚀、生物发酵及其他物理化学因素的作用,产生大量垃圾填埋渗滤液。距离填埋场达4 km远的地表水下游也会受到渗滤液的污染,而且贯穿60 m 深的垂直截面。渗滤液成分复杂,含有高浓度的氮磷、有机物和重金属等有毒物质,且随气候条件、填埋场年龄等不同而产生差异较大的理化性质,从而使其净化处理面临很大的困难[3]。

2.2 生物处理技术

生物处理技术大致可分为两大类:厌氧处理与好氧处理。通过厌氧生物处理,渗滤液中的复杂有机分子被产甲烷菌转化成甲烷和二氧化碳,整个操作简单,耗能低,但单一厌氧处理的效率不高,必与其他工艺联用[4]。对于BOD∶COD>0.5的早期渗滤液,含有大量易于生物降解的脂肪酸,好氧生物处理是非常有效的。在有氧条件下,微生物将有机物分解为二氧化碳[5]。好氧生物处理方法包括活性污泥法、生物转盘、滴滤池和氧化塘等[4]。生物处理在实际运行中,菌种常无法适应垃圾渗滤液水量和水质等剧烈的变化,经常被抑制甚至死亡。当菌种一旦被破坏,重新恢复将需要时间,在实践中无法达到处理的目的[6]。

2.3 物化处理方法

物化处理技术一般同生物处理技术相同,都可以采用城市污水处理的一般方法,例如混凝、吸附、吹脱和氧化、反渗透膜等进行渗滤液的净化。目前位于重庆市北碚区的重庆同兴垃圾处理有限公司的渗滤液就采用反渗透的膜技术进行处理,处理效率高,处理后的废水能够稳定达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008 )的排放标准。但渗滤液成分复杂,变化较大,稳定性较差,物化处理技术处理效果单一,而物化法需要使用大量的化学药品且在膜处理工艺中,关键处理单位膜的成本较高,而且容易损耗,不适于大水量垃圾渗滤液的处理[7]。

2.4 土地处理

土地处理方法一般包括人工湿地处理法和回灌处理法。通常来讲,人工湿地由基质、水体、水生植物、好氧或厌氧微生物种群、水生动物等五部分构成。在人工湿地中通过物理的过滤、吸附、挥发、淋溶、沉淀,化学的氧化还原、分解与转化,动植物的吸收与微生物的降解、吸收等作用去除有机物和无机物。因此根据实际情况以及渗滤液的特点选择合适的湿地动植物,并对渗滤液进行适当的稀释以达到水生生物理想的生存条件[8]。虽然人工湿地的建设与运行成本低,但处理周期较长,易受到外界环境的影响,多应用于南方地区[9]。

渗滤液回灌是将在填埋场底部收集到的渗滤液从其覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场,利用填埋层内的微生物进行生化反应,从而降低污染物的浓度[10]。回灌处理法的建设与运行成本较低,工艺较简单,可以缩短填埋场稳定化进程,但是易受气候及填埋方法的影响,容易造成土壤堵塞,氨氮大量积累[9]。

2.5 新技术的应用

上述的处理方法都是将渗滤液收集起来在地面上进行处理,导致建设成本增加。现在有专家研究将原位处理的方法应用于渗滤液,这样可以减少能量消耗,方便快捷。例如可以将地下水原位修复的可渗透反应墙(PRB)技术应用于渗滤液[11]。PRB是一个填充有活性反应介质(如零价铁、活性炭和沸石等)的被动反应区,当污水通过时,其中的污染物与反应介质发生反应而被去除。不过水通过反应墙后也可能造成二次染污,且垃圾渗滤液成分复杂,长时间运行易导致反应介质发生堵塞[12]。

3 填埋气的资源化

3.1 填埋气的特点

垃圾填埋气是城市生活垃圾填埋场的生物质废弃物厌氧发酵所产生的气体,即沼气,其中主要含有约50%的甲烷以及50% 的二氧化碳,并且甲烷是强温室效应气体,约为二氧化碳的2l倍[13]。此外,大量沼气可形成较高的内压,处理不当,易引发燃烧爆炸事故,从而导致严重事故。但同时,垃圾填埋气又是一种潜在的清洁能源,1 m3沼气完全燃烧后,能产生相当于0.7kg无烟煤提供的热量[1]。可见垃圾填埋产生的沼气是一种巨大的资源,如果加以利用,将化害为利,变废为宝,其能源效益是巨大的。

3.2 填埋气的资源化

填埋气作为填埋场产生的副产物,若直接排放不仅会对大气环境产生严重污染,还会造成资源的大大浪费。垃圾填埋气的利用主要有如下几种途径:①直接利用或混于城市煤气作普通燃料;②转化为其他能源形式利用,如用于发电,烧锅炉制造蒸汽、热水,转化为热能;③)进行分离加工制作化工原料,如制造干冰和做化工原料;④净化后制汽车燃料[14]。

如果填埋场在距离市区的路段中,架设输电线方便,可以将填埋气作为能源发电,如南京水阁垃圾填埋厂。如果架线不方便,可以将填埋气用于热水或蒸汽的制造,为宾馆、生活区、学校等提供热水和采暖等[15]。填埋气经过收集、净化,分离出的二氧化碳、硫化氢等可以作为重要的化工原料,用于化工生产,而净化后得到的天然气通过压缩、分装到汽车,可作为汽车的绿色能源[16]。重庆现有多座CNG(即压缩天然气)加气站,主要用于全市出租车的供气使用,因此填埋气净化得到的天然气在重庆有巨大的实用价值。

4 结论

垃圾填埋作为现代社会主要的城市生活垃圾处理方法,其渗滤液和填埋气的处理是关键。对于填埋场渗滤液的管理,首先要考虑的是从源头上控制渗滤液的产生,从而减少需要处理的量,降低输送和处理成本。采用何种技术处理要根据渗滤液的成分,再参考当地的地理位置和气候条件,此外还要考虑社会经济效益。填埋气进行合理的净化,不仅可以提高其热值,将其作为燃料燃烧发电还可供热,提供蒸汽。此外还可以通过收集净化,将分离出的物质进一步利用,作为化工原料和绿色能源。合理利用一切资源,才能变废为宝,建设绿色工程,实行社会可持续性发展。

参考文献:

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[12] 单长青,李甲亮,杨露静. 5种反应介质对垃圾渗滤液污染地下水的治理效果研究[J]. 中国农学通报,2014,30(20):197~201.

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垃圾渗滤液的来源篇(10)

中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)15-0053-02

一、矿化垃圾反应床工艺简介

(一)工艺概况

矿化垃圾生物反应床工艺是同济大学提出的一种适用于垃圾渗滤液废水处理的以废治废的低成本工艺。该工艺曾获得2007年教育部技术发明二等奖和2008年上海市科技进步一等奖。

该工艺的突出特点是抗冲击负荷性能优越和运行费用较低。矿化垃圾含有大量的高活性微生物种群,具有高效处理渗滤液的能力,不需要固液分离装置,即可达到较高的耐COD和NH3-N负荷冲击能力。COD和氨氮去除效果大,去除率分别能达到95.8%和99.4%。合理控制水力负荷和进水间隔时间是保持相对稳定的去除率关键。同时,由于矿化垃圾资源充足,无需曝气,投资和运行成本低,系统运行费用约为

3元/m3,一般仅占常规处理方法的10%~30%。

(二)机理

矿化垃圾生物反应床净化渗滤液的机理主要是配水期的截留、吸附及落干期的生物降解。在矿化垃圾里大部分可降解有机物已被去除,形成一些具有吸附和络合能力的腐殖质类物质,并留下了很多微小的孔道,这些微孔适合微生物的附着生长。与此同时,在厌氧、缺氧或微氧的条件下,经过含有重金属、高浓度盐类、高浓度氨氮和其他有毒有害物质的渗滤液冲刷或浸泡,生长于垃圾中的微生物经过驯化、选择和变异等作用,逐渐形成一个适应于这种环境的微生物群体。因此,相对于传统生物处理法中的微生物种群,矿化垃圾中的微生物种群对渗滤液具有更强的适应性和处理能力。矿化垃圾反应床就是利用矿化垃圾本身的吸附和络合性能,以及其中的微生物来处理渗滤液的。

二、工程设计实例

(一)工程概况

广西隆林生活垃圾渗滤液处理工程位于县城新州镇内,废水源自隆林生活垃圾填埋场,渗滤液处理工程规模为

60m3/d,占地面积约2400m2。考虑到该地区雨水季节时间长,渗滤液水质水量不稳定,变化幅度大以及无力承担高运行费等特点,选择“厌氧调节池-矿化垃圾反应床-NF-RO”作为渗滤液处理工艺。

(二)设计进出水水质

表2隆林县填埋场渗滤液进出水水质指标比较表

时间

项目 进水水质 出水水质

水质指标 设计值 水质指标 排放指标

CODCr (mg/L) 15000~25000 20000 96.7 ≤100

BOD5 (mg/L) 10000~15000 12000 29.1 ≤30

NH3-N (mg/L) 400~1500 800 23.1 ≤25

SS (mg/L) 1000~7000 5000 26 ≤40

(三)流程说明

图1渗滤液处理流程图

填埋场产生的渗滤液流进加盖调节池进行厌氧处理,可以有效降低进入矿化床的污染负荷,之后渗滤液进入矿化垃圾反应器进行处理。矿化垃圾反应床分为三级,在三级生化作用下,可有效降低原水中的有机物、悬浮物及氨氮的含量,为后段的物化处理提供保障,减少膜处理的压力,最后经纳滤和反渗透达标排放。

(四)反应床的设计

1.反应床的分级。本工程中矿化垃圾反应床一共分为3级,第一级面积约为800m2,第二级面积约为600m2,第三级面积约为600m2,床高3m。需要注意的是,由于垃圾渗滤液浓度较高,前处理负荷较大,一级反应床需要比后两级大1/3,以保证后续处理的正常运行。

2.反应床结构设计。(1)防渗层。防渗层的作用是阻止床内渗滤液流到床外,或阻止床外水渗入床内。设计防渗层结构与填埋场的单层水平防渗层类似,由下往上依次为750 mm左右的黏土层、2 mm厚的HDPE膜、600 g/m2的土工布。防渗材料在反应床平台进行锚固,保证不被扯拉下滑,该做法可以替代一般的混凝土结构防渗,大大降低工程的费用。(2)集水系统。集水系统由厚度300 mm左右的碎石或卵石平铺而成,中间设有集水盲管,在防渗层的坡度的作用下,渗滤液经处理后在集水管得到收集,进入下一级的处理。同时在集水管安装有底层垂直通风复氧管,保证多余气体的外排。(3)填料层。一定厚度的矿化垃圾细料,可有效过滤垃圾渗滤液的悬浮物颗粒,并为在反应床起主要生化反应作用的微生物提供生活场所。此外在填料层中间,安装有通风复氧系统的水平和垂直花管。复氧管与外部空气向联通,保证反应床局部的通气性,尽而实现反应床内部间歇厌氧好氧的反应过程。(4)配水系统的控制。国内矿化垃圾反应床布水方式上多采用移动式布水器布水,本工程设计采用旋转喷头取代穿孔管,能够更均匀的将渗滤液均匀分布在矿化床的各个角落,同时利用控制提升泵的停启,实现间歇布水方式,每三个小时布水器运行一次,一次运行布水30min。

同时为了保证反应床能够正常运行,设计提升泵增加筛网装置,滤去渗滤液中渗滤液中较大的杂质及颗粒物,有效防止旋转喷头堵塞的现象发生。

三、投资估算分析

表3垃圾渗滤液处理站工程投资表

序号 名称 工程投资(万元)

建筑工程 安装工程 其他费用 合 计

1 土石方开挖及回填 4.78 4.78

2 调节池 50.29 50.29

3 矿化垃圾反应床及大棚 147.29 147.29

4 NF+RO系统 177.04 177.04

7 给水系统 16.21 16.21

8 排水系统 3.16 3.16

9 绿化工程 2.53 2.53

10 通透式围墙工程 5.84 5.84

11 道路工程 2.72 2.72

合计 409.86

四、结论

1.就对渗滤液处理方法的选择而言,采用生物处理为主体的工艺的投资和运行费用相对较低。矿化垃圾反应床工艺以矿化垃圾为主体的生物处理工艺,无论是在工程投资,还是运行费用上都比较低,并且在填埋场的渗滤液处理中得到广泛应用,且效果良好。

2.矿化垃圾本身含有大量的高活性微生物种群,具有高效处理渗滤液的能力和抗冲击负荷能力,对于隆林及其他广西地区雨水季节时间长,渗滤液水质水量不稳定,变化幅度大等特点有很强的适应能力,该工艺的推广将有助于今后广西生活垃圾填埋场渗滤液处理工程的实施和合理化建设。

参考文献

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[5]李晓斌.矿化垃圾生物反应床处理渗滤液技术研究[J].内蒙古环境科学,2008,(4).

垃圾渗滤液的来源篇(11)

红庙岭垃圾卫生填埋场1995年10月投入使用,位于福州市北郊的北峰山地,离城区17km,占地300公顷。一期工程建设设计库容715万m3,投资1.2亿元。截至2008年,红庙岭垃圾卫生填埋场(一期)已超过设计库容,拟进行封场。但垃圾场封场后,垃圾渗滤液仍会继续向外排放污染环境。因此,开展红庙岭城市垃圾渗滤液处理技术研究,进而采用生态循环处理的方式来解决垃圾填埋场封场后渗滤液的处理问题,不论对垃圾填埋场本身的污染治理,还是对其周边生态环境的保护,都具有极其重要的意义。

1 垃圾填埋场渗滤液的特点及其水质影响因素

垃圾填埋场渗滤液由三部分组成:一是外来水分,包括大气降水和地表径流;二是垃圾受到挤压后部分释放的初始含水;三是垃圾降解过程中大量的有机物在厌氧及兼氧微生物的作用下转化为后所释放的内源水[1]。

垃圾渗滤液具有有机物浓度高、成份复杂,含有大量病毒和致病菌等特点,其中可检测出有机污染物就有几十种,如单环芳烃类、多环芳烃类、杂环类、烷烃、烯烃类、醇及酚类、酮类、羧酸及酯类及胺类等。渗滤液中污染物种类多、浓度高、浓度变化范围大;加上水量变化,不同的月份其浓度可相差几十倍,旱季和雨季其水量更相差数百倍。因此,垃圾渗滤液具有水质、水量大幅度急变的特性。

1.1 垃圾填埋场渗滤液的特点

垃圾渗滤液的性质会随着填埋场使用时间的变化而变化,垃圾填埋场渗滤液的产生量与降雨量、蒸发量、垃圾性质、地表径流、地下水渗入、地下层结构和下层排水设施等条件有关。以红庙岭城市垃圾填埋场渗滤液为例,其水质特征主要有以下几个方面。

1.1.1营养元素比例失调,不利于生化处理

近些年来,红庙岭城市垃圾成分发生了很大的变化。无机物的含量锐减,渣砾组分变化较大,有机物的含量增加;渗滤液中的COD、BOD和NH3-N浓度越来越高,但磷元素含量较低,尤其是受渗滤液Ca2+浓度和总碱度水平的影响,溶解性的磷酸盐浓度更低。渗滤液中高浓度的NH3-N会降低脱氢酶的活性,抑制微生物的活性,而磷元素的不足也不利于微生物的生长,同时渗滤液中高浓度的NH3-N也使得生物脱氢反硝化过程中的碳源显得严重不足,渗滤液中营养元素比例失调给渗滤液的处理带来了一定的困难。

1.1.2金属含量低

红庙岭垃圾渗滤液中含有多种重金属离子,同时渗滤液带出的重金属累计量约占垃圾带入总量的0.5%~6.5%。垃圾中的微量重金属有很少一部分进入了渗滤液,其浓度与所填埋垃圾的类型、组分和时间密切相关,垃圾本身对重金属有较强的吸附能力。

1.1.3生物的可降解性随填埋年份的增加而逐渐降低

垃圾渗滤液中含有大量有机污染物,一般来说可以分为三种:低分子量的脂肪酸类、腐殖质高分子的碳水化合物和中等分子量的灰黄霉酸类物质。在填埋初期,渗滤液中大约90%的可溶性有机碳是短链的可挥发性脂肪酸,其次是带有较多羟基和芳香族羟基的灰黄霉酸,随着所填埋的垃圾增多填埋场使用年限的延长,渗滤液的水质将发生变化。红庙岭及垃圾填埋场封场后,渗滤液主要来源于降水和地下水,渗滤液水质将趋于稳定。渗滤液水质具有可生化性差、氨氮浓度高、C/N值低、溶解性磷酸盐浓度低、色度大等特点。

1.2 垃圾填埋场渗滤液的水质影响因素

1.2.1垃圾成份对渗滤液水质的影响

垃圾渗滤液水质受垃圾成份影响很大,渗滤液中COD、BOD5主要是厨余有机物产生的;另外,炉灰、脏土等对渗滤液中有机物有吸附、过滤作用,其含量也会影响渗滤液有机物浓度。居民生活水平越高,垃圾中厨余含量越高。研究表明,当垃圾中炉灰含量相近时,垃圾厨余含量越高,渗滤液中COD、BOD5、NH3-N浓度越高。特别是福州地区城市居民以食用海产品为主,厨余亦以海产品剩余为主。因而,特别是夏秋两季气温升高后,渗滤液中NH3-N浓度较高,经污水库下泄的渗滤液中NH3-N浓度检出高达2000 ~2500mg/L。

1.2.2垃圾填埋时间对渗滤液水质的影响

垃圾填埋后,随着时间的变化,填埋场各阶段垃圾分解形态与水质变化发生如下:

调整期:填埋场初期或垃圾填埋作业进行中,水分逐渐积累且尚有氧气存在,厌氧发酵作用及微生物作用缓慢,此阶段渗滤液水量较少。

过渡期:水分达到饱和容量,垃圾及渗滤液中的微生物渐由好氧转变为兼氧性及厌氧性,此阶段尚无甲烷形成。

酸形成期:由于垃圾及渗滤液的兼氧性和专性厌氧微生物的水解酸化作用,垃圾中的有机物迅速分解为脂肪酸,而含N、P的有机物经氨化和磷酸盐转化为氨氮和磷酸盐,产生的渗滤液COD极高,可生化性好,属于初期渗滤液。

甲烷形成期:在酸形成期间,如果有机酸未随渗滤液流出填埋场,则将进入甲烷形成期。有机物经甲烷菌分解转化为CH4、CO2,同时也会产生一些氢气。CO2溶解于水形成HCO3-、CO32-、H2CO3等不同形态的碳酸化合物,pH值则由于重碳酸盐的缓冲系统而维持在6~8之间,同时也给甲烷菌提供了较好的生存条件;由于有机酸的急速分解,渗滤液的COD、BOD浓度会急剧降低,BOD/COD也降为0.1~0.01左右,渗滤液的可生化性变差,是后期渗滤液。

成熟期:渗滤液中可利用的有机成份已大量减少,细菌的生物稳定作用趋于停止,并停止产生气体,渗滤液中剩余腐殖质易和重金属离子发生络合作用,水中ORP增加,氧气及氯化物也随之增加,自然环境状况逐渐恢复。

1.2.3区域降水及气候状况对渗滤液水质的影响

红庙岭垃圾填埋场是一种山谷型垃圾填埋场,渗滤液的产生量高,时变性比较大,渗滤液产生量受降水量的影响。该填埋场虽然汇水面积不大,但红庙岭是福州雨量最大的地区之一,其降水比福州平原地区大约要高20%左右。据气象资料统计,近年来福州市年均降水量可达1500~2400mm,这势必加大渗滤液的产生量。降水是渗滤液的主要来源,其大小直接影响着渗滤液产生量,降水一部分形成地表径流,另一部分下渗到垃圾填埋体成为渗滤液,影响地表径流下渗的主要因素有降雨量、降雨强度、降雨历时和填埋场覆盖状况等。红庙岭垃圾场属早年建设工程,仅结合当地地形地貌特点,局部开展垂直防渗,无水平防渗。根据近年统计结果,垃圾渗滤液平均排放量为1500~1800 m3/d,现已全面完成排洪沟建设和覆盖,预计渗滤液产生量将有所下降。

2 红庙岭垃圾场垃圾渗滤液处理现状分析

2.1 红庙岭垃圾场垃圾渗滤液处理工艺

现有的处理工艺是采用物化+生化工艺,其处理流程如下:

渗滤液污水库配水井UASB反应器中沉池氨氮吹脱塔(由于运行费用高,未启用)氧化沟絮凝反应池二沉池一、二、三级生物塘消毒池四级生物塘排放。

2.1.1污水库单元

红庙岭垃圾填埋场污水库(10万m3)具有沉淀、厌氧等多种综合处理效果,调蓄污水库垃圾渗滤液流入污水处理厂水量的作用。作为污水处理的一个单元,垃圾渗滤液在污水库中经过长时间的贮存、沉淀、厌氧等作用,使污水中的有机物得到很好的分解、降解,同时,使进入处理设施的污水有较好的均值。垃圾污水库渗滤液中CODcr为6300~7000mg/L,污水在污水库中的CODcr去除率高达57%~67%,污水库出水管中污水的CODcr为2300~3000mg/L。在污水库出口处渗滤液中CODcr平均值为2800mg/L;BOD平均值为1750 mg/L,氨氮浓度为708 mg/L,总氮平均浓度达7000 mg/L,平均色度达251度,重金属含量均不高。

2.1.2厌氧处理单元

污水处理厂采用上流式厌氧污泥反应器(UASB)作为污水厌氧处理工艺的主要处理单元。其在工艺上选用UASB时,控制适宜的污水温度是保证厌氧消化高效进行的条件,在冬季实际运行中,进厌氧器的污水水温不会超过17℃。UASB在处理负荷为设计能力的47.6%时(20m3/h),实际容积负荷为2.04 kgCODcr/m3.d。

2.1.3好氧处理单元

奥贝尔氧化沟利用外沟、中沟、内沟控制不同体积和不同溶氧量,达到生物硝化与反硝化的作用。其中第一沟(外沟)溶解氧控制在0~0.5mg/L;第二沟(中沟)溶解氧控制在0.5~1.5 mg/L;第三沟(内沟)溶解氧控制在1.5~2.5 mg/L;既在第一沟中对污水中的有机物水解酸化,又能利用污水中的BOD为碳源对回流自第三沟中的硝酸盐进行反硝化,总氮量可去除80%左右。

2.1.4生物氧化塘处理单元

利用红庙岭溪的自然落差,建了4个生物氧化塘,利用水生生物水葫芦以及池中的微生物对污水进一步处理。氧化塘的构造和设施比较简单,运行和维修管理的技术要求不高,进入污水水质的波动变化也不会引起出水水质大的波动,耐冲击负荷的能力比较强。同时,氧化塘对污水中的细菌有一定去除作用。对于垃圾渗滤液这种含有较多难以生物降解的有机物的污水有一定的去除能力。红庙岭的四级氧化塘在设计时分别按厌氧兼氧好氧流程来设计,但在实际运行中没有按设计运行,特别是第四级氧化塘原来的定位为“好氧塘”,实际变成了“厌氧塘”,其二、三级原设计为兼氧塘,实际都成了“厌氧塘”,因此影响了其处理效果,特别是降低了对氨氮的处理效果。经四级氧化塘的处理后,出水口污水水质为:CODcr 163mg/L,BOD5 59 mg/L,NH3―N 88 mg/L,SS 210mg/L。

2.2 红庙岭垃圾处理场污水处理现状评价

红庙岭垃圾渗滤液处理设施由沉淀、厌氧、好氧等处理单元构成,污水厂尾水进入生物氧化塘深度处理后排放。污水处理厂现有设施存在的最大问题是其设计处理能力仅为1000吨/日,而实际渗滤液产生量为1600吨/日,这是未能达标的关键所在。红庙岭垃圾场现有配套氧化塘处理单元,利用红庙溪的自然落差,按兼氧―好氧设计建设4个4.2万m3的生物氧化塘,利用微生物对污水深度处理,大大提高了系统的抗冲击负荷能力。因此,前端处理设施由于设计能力太小,非正常运行时,尾水进入生物氧化塘后,基本上能达到接近《污水综合排放标准》二级排放标准。

2.3渗滤液处理系统扩容改造技术分析

根据2008年颁布的《生活垃圾填埋场污染控制标准》规定[2],渗滤液未经处理达标不得排放,因此,必须对现有渗滤液处理系统进行技改扩容。

红庙岭垃圾场渗滤液处理系统生化处理设施维护方面,应注重总结现有系统单元设置和运行方面经验,包括:增加铁碳电化学处理单元,氧化沟两段曝气提高脱氮效果,增强沉淀单元优化出水水质。现有生化处理设施维护,包括适当的清理和各单元的维修和保养,预计投资300万元。重点内容包括设施维护调试达到设计要求,在垃圾封场前期和中期内应保持正常运行,中后期排放垃圾渗滤液浓度达到相关要求后停止使用,渗滤液由污水库收集后,进入氧化塘和生态滤床处理系统处理和回用[3]。

现有10万m3污水库和4.2万m3氧化塘的清淤,改造成为好氧塘,引进水生植物、特效微生物提高氧化塘净化能力。此部分污泥约有10万m3,将清理出的污泥进行脱水、干化、堆肥处理后,作为花肥加以综合利用。清淤工程设计经费预算1000万元,污泥干化堆肥处理工程经费预算2000万元,氧化塘改造为好氧塘工程投资预算100万元[3]。

3 渗滤液生态处理技术

3.1 人工湿地的组成与分类

人工湿地是一种人工建造和管理控制的与沼泽地类似的复合生态系统。建造人工湿地的目的是建造湿地生物的栖息地、食物与纤维物质生产地及废水处理设施。人工湿地主要由四部分组成:①具有各种透水性的基质,如土壤、砂、砾石等。基质具有支持植物、保持湿地系统中的生命和非生命物质,为微生物生长、同体物的沉积提供较大的表面积。②湿地植物。它们适于在饱和水和厌氧基质中生长,如芦苇、香根草等具有供氧、降低水流的速率、协助水的传导、养分的吸收和有机物的分泌等作用。③水。即在基质表面下或上流动的水。人工湿地水面的高低影响着系统中的生化反应环境,决定着反应的产物,影响着湿地生态系统功能。④活的生物体。湿地中有许多大型和微型的生物体,在湿地系统中处理废水起关键作用的是微型生命系统,如细菌、真菌、原生动物。

目前对人工湿地的分类有两种方法:一种是按照水流方式将人工湿地分为表面流湿地、水平潜流湿地和垂直流湿地;另一种方法是按大型植物的类型,将人工湿地分为浮水植物型、沉水植物型和挺水植物型湿地。

3.2人工湿地处理垃圾渗滤液的应用现状

自1953年德国科学家发现可利用适当的水生植物降低内陆水的肥力、污染物以来,一些政府及私人研究机构对利用自然或人工湿地系统处理废水进行了不少努力,随着利用人工湿地进行废水处理的研究不断深入,应用领域也不断扩大。目前,该技术已可处理生活污水、城市径流、工业及农业废水、垃圾渗滤和酸性矿排水等。美国利用人工湿地处理垃圾渗滤液较广泛,如阿拉巴马州的垃圾填埋场将一般污水和渗滤液混合进水后,采用表面流人工湿地,经过沉淀池沉淀后达到排放标准,其COD去除率达90%、TSS去除率达97%、重金属Cu去除率达52%、Pb去除率达到94%;美国纽约市采用表面流湿地和潜流湿地对封场后的渗滤液进行处理,其COD去除率达68%、BOD去除率达46%、Fe去除率达80%;美国爱荷华州地区采用人工湿地直接处理垃圾填埋场的渗滤液,效果显著。在实际运用中,人工湿地多与其它处理工艺相结合来稳定处理后的水质。如我国上海的老港垃圾填埋场采用“厌氧塘+兼氧塘+曝气塘+芦苇湿地”的处理工艺处理渗滤液;挪威的垃圾填埋场则采用“氧化塘+人工湿地系统”的处理模式,均获得了较好的处理效果。

3.3应用生物滤床处理设施处理渗滤液

首先,基于对红庙岭垃圾场封场后排放的渗滤液水质水量预测分析的基础上,提出对现有污水处理设施的改造和修复方案。其次,充分利用红庙岭垃圾卫生填埋场封场后的场地,建成水生植物园、生态滤床处理系统,采取人工湿地技术,形成由多条食物链构成的人工生态系统。总体思路是,封场初期排放的垃圾渗滤液,先经过现有的垃圾污水处理设施和氧化塘处理系统后,尾水提升150米高程输送入生态滤床处理系统,力争出水水质达到地表水Ⅴ类标准。出水用于周边林地的喷灌和其他项目的综合利用。

新建生态滤床处理设施,设计污水处理规模为5000 m3/d,需配套滤床占地40000 m2;包括泵站建设(取氧化塘之后的尾水,设计量按污水+地表水径流)、过滤池建设和配水布水系统建设。利用红庙岭垃圾卫生填埋场一期工程封场后的场地地面建成生态滤床和水生植物生产基地,也可作为温室水培种植基地,可将氧化塘出水的主要污染物指标处理达到地表水Ⅴ类标准。尾水可结合红庙岭生态园区建设项目统筹结合利用。泵站和输水管线建设工程投资预算30万元,生态滤床工程投资预算2000万元[3]。

4 结论

随着城市化进程的加快,城市生活垃圾的处理问题已日趋凸显;垃圾渗滤液处理是城市垃圾填埋中的重要一环,渗滤液的环境污染问题已引起人们的高度关注。特别是福州市现有城市垃圾处理主要由焚烧场来完成,封场后渗滤液将持续10~15年对水环境造成污染影响。笔者认为应当在现有污水处理系统扩容改造基础上,应用人工湿地技术,建成生态滤床处理系统,实现尾水的深度处理,从而有效解决垃圾渗滤液污染问题,生态治理工程投资预算总计5430万元。同时方案提出建设有观赏价值的水生植物生态基地,用于城市的绿化和美化,可以达到和谐双赢的目标。

参考文献: