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關於城市生活垃圾滲濾液處理技術的探討

來源:本站      點擊:70      時間:2020-05-21

 

隨著我國城鎮化水平發展,每一年城市生活垃圾所產生總量增速約為 10%以上,估計到 2030 年國內城市生活垃圾預計達到4億t。 國內大多數城市通常采用衛生填埋,但對填埋產生的垃圾滲濾液的處理成為城市生活垃圾填埋必須解決的問題。城市生活垃圾填埋場所排放的滲濾液中汙染物成分多。 目前城市生活垃圾滲濾液處理技術不斷完善改進創新,從安全、經濟、環境多方麵綜合考慮,采用多組合工藝使滲濾液處理後達標安全排放。

一、滲濾液的來源及特點

(一)滲濾液來源

垃圾滲濾液主要來源於降水和垃圾自身含水,當垃圾中的濕度水平超過其持水能力(即最大濕度,亦即垃圾中的多孔媒介物質中含有最大量水而不至於產生水的下滲)時就會產生滲濾液。根據有關資料顯示,垃圾含水達到47%時,每噸垃圾可產生0.0722t滲濾液。在生活垃圾填埋場中,滲濾液的產生因素及特點如下:(1)直接降水:降水包括降雨,它是滲濾液產生的主要來源;(2)地表水滲入:包括地表徑流和地表灌溉,具體數字取決於填埋場地周圍的地勢、覆土材料的種類及滲透性能、場地的植被情況及排水設施的完善程度,地表灌溉與地麵的種植情況及土壤的類型。(3)地下水:如果填埋場地的底部在地下水位以下,地下水就可能滲入填埋場內,滲濾液的數量和性質與地下水和垃圾的接觸情況、接觸時間及流動方向有關。如果在設計施工中采取防滲措施,可以避免或減少地下水的滲入量。(4)廢物中水分:隨固體廢物進入填埋場中的水分,包括固體廢物本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量(當儲水池密封不好時)。入場廢物攜帶的水分有時是滲濾液的主要來源之一。(5)覆蓋材料中的水分:隨覆蓋材料進入填埋場中的水量與覆蓋物質的類型、來源以及季節有關。覆蓋層物質的含水量可以用持水度來反映,即克服重力作用之後能在介質孔隙中保持的水量體積與覆蓋材料總體積之比。典型持水度對於砂而言為6%~12%,對於黏土質的土壤為23%~31%。(6)有機物分解生成水:垃圾中的有機物質在填埋場內經好氧、厭氧分解產生的水分,其產生量與垃圾的組成、PH值、溫度和菌種有關。

(二)滲濾液特點

垃圾填埋場則由於垃圾成分的複雜,垃圾的分解以及降水、地表水、地下滲透、灌溉及液體廢棄物、氣候條件等綜合因素的作用產生滲濾液的數量不盡相同。同時隨著填埋年限的增加,滲濾液在垃圾堆體的停留時間更長,滲濾液各項水質指標還會有更大的變化。一般滲濾液的PH值在4~9之間,CODcr在2000~62000mg/L範圍內BOD5在60~45000mg/L之間,NH3-N在300~4000mg/L之間。

二、垃圾滲濾液處理存在的主要問題

處理垃圾滲濾液麵臨主要問題:隨城市生活垃圾填埋場填埋時間的延長, 填埋場垃圾滲濾液中的NH3-N 濃度就相應升高。 高濃度氨氮勢必引起垃圾滲濾液中的碳氮不平衡, 從而抑製生物化學處理滲濾液中的微生物。 生活垃圾滲濾液 BOD5/CODCr比值一般為 0.05~0.2,可生化性比較差,並且其滲濾液中含有一部分難生物降解的腐殖酸等大分子物質。 對於“老齡”垃圾填埋場中垃圾滲濾液,需經過生物化學處理後的 CODCr 通常一般保持約為 500~800mg/L 區間範圍, 經過後續附加的深度處理才能達到國家排放標準要求。 目前深度處理技術主要以物理化學法為主,主要包括吸附、混凝沉澱、膜處理技術等常用技術方法。 有毒有害物如果被生物體所吸收,將會引起生物體的內分泌、神經、免疫係統功能異常,導致“三致”等致癌的生物效應。 因此單獨采用單一的處理技術處理效果並不理想。

三、滲濾液處理技術介紹

目前,對垃圾滲濾液常見的處理技術的做法:

(一)生物處理技術

生物處理可大致分為厭氧生物和好氧生物處理兩種技術。

1.厭氧生物技術:在厭氧生物處理裝置中,滲濾液中的複雜有機分子被產甲烷細菌轉化成甲烷和二氧化碳,產生極少數量的需要處理的汙泥,同時還具有低能耗、低運行費和所需營養物少等優點。成熟的工藝有厭氧濾池(AF)、升流式厭氧汙泥床(UASB)、高效厭氧反應器(UBF)等。

2.好氧生物技術:好氧生物處理方法包括活性汙泥法、生物轉盤、滴濾池和氧化塘等,對於BOD5與CODcr比值遠大於0.5的早期滲濾液,含有大量易於生物降解的脂肪酸,好氧係統是非常有效的。但隨著填埋時間的延長,NH3-N濃度的過高影響了微生物的活性,CODcr濃度仍在500~2000mg/L之間,降低了處理效果,難以達到正常汙水排放標準。

(二)物化處理技術

物化處理的主要目的是去除滲濾液中的有毒有害重金屬離子及NH3-N,雖然物化處理不能完全代替生物處理,但某些方法,如混凝、吸附、吹脫和電化學氧化等,則可作為預處理或深度處理而為滲濾液的達標排放和生物處理係統有效運行創造了良好的條件。

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但化學氧化法處理效果不穩定;活性炭吸附法適用於有機物比較高的廢水,且活性炭的汙染較嚴重,再生困難,運行成本非常高,可行性低;混凝沉澱法對有機物去除率不高;吹脫法隻對廢水中的氨氮有去除作用。所以,物化處理技術針對性強,處理效果單一。

(三)膜技術

膜技術包括微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)和反滲透膜(RO)等技術,膜技術的發展首先是在滿足人們引用水處理的基礎上不斷發展起來的,但隨著環境汙染日益嚴重以及水資源的嚴重短缺,膜技術在汙水治理及回用中已作為一項實用技術。膜過程常用於二級處理後的深度處理中,多以微濾(MF)、超濾(UF)替代常規深度處理中的沉澱、過濾、吸附、除菌等預處理。以納濾(NF)、反滲透(RO)進行水的軟化和脫鹽。但由於膜技術不能降解、消除汙染物,相應會產生更難處理的濃縮液。

(四)土地處理技術

土地處理技術是利用土壤、微生物和植物組成的陸地生態係統的自我調控機製和對汙染物的綜合淨化功能處理填埋場滲濾液。汙染物通過物理的過濾、吸附、揮發、淋溶,化學的分解與轉化,植物的吸收與微生物的降解、吸收等作用得到去除。城市生活垃圾填埋場常見的滲濾液土地處理方式有人工濕地和回灌兩種。但滲濾液土地處理受氣候條件影響較大,一般對於蒸發量遠大於降水量的地區比較適用。

(五)蒸發處理技術

滲濾液蒸發工藝就是利用外加能量蒸發滲濾液中的水分,使得滲濾液體積大大縮小,所得濃縮液可以回灌或者固化後填埋。滲濾液蒸發工藝對滲濾液性質的變化不敏感,可以很容易地適應滲濾液的性質變化,包括BOD、COD、懸浮固體、溶解固體及進料溫度等的變化。一般來說,滲濾液蒸發係統隻對pH值敏感,取決於製造蒸發器的材料對酸性滲濾液的抗腐蝕能力。目前開發的蒸發器主要有熱交換器式、浸沒燃燒式和噴淋式三種。

四、滲濾液處理工藝的選擇

(一)工藝的比選 000對於水質成份複雜的滲濾液,不可能采用單一的處理單元完成滲濾液的全麵處理過程,必須是以一種主體工藝配套相應技術組合。因此,從汙染負荷去除的經濟角度,合理選擇主體工藝和配套技術是本項目工藝路線流程選定的關鍵。滲濾液最大的汙染負荷還是有機物和氨氮,相比之下,生化處理還是針對高濃度有機物和氨氮去除最為經濟的工藝,而蒸發技術則是單位處理投資及處理成本最為昂貴的單元,膜處理技術則介於二者之間,但是國內已經進行的相關試驗基本認定單一的膜處理技術不太適宜運用於滲濾液直接處理。據調查,在相同建設標準條件下,滲濾液處理生化單元的單位投資約為4萬元/噸左右,加上後續的膜處理深度處理,整個處理係統單位投資大約為8~10萬元,而根據國外專業公司報價,蒸發處理係統的單位投資則高達12萬元以上。

(二)滲濾液處理工藝的選擇

1.滲濾液處理工藝的組成:厭氧型調節池+混凝反應沉澱池+MBR處理係統+納濾+反滲透過濾係統。膜生物反應器工藝(MembraneBioreactor,MBR)是膜分離技術與生物技術有機結合的新型汙水處理技術,也稱膜分離活性汙泥法。它利用膜分離組件將生化反應池中的活性汙泥和大分子有機物截留住,水力停留時間(HRT)和汙泥停留時間(SRT)可以分別控製,而難降解的物質在反應器中不斷反應和降解。一方麵,膜截留了反應池中的微生物,使用池中的活性汙泥濃度大大增加,使降解汙水的生化反應進行的更迅速、更徹底;另一方麵,由於膜的過高濾精度,保證了出水的清澈透明從而省掉了第二沉池。因此,膜生物反應器工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能,與傳統的生物處理方法相比,具有生化效率高、抗負荷衝擊能力強、出水水質穩定、占地麵積小、排泥周期長、易實現自動控製等優點,是目前最有前途的汙水處理新技術之一。MBR工藝首先通過高效生化過程去除易降解有機物和氨氮,然後通過膜技術過濾難降解有機物,同時,讓鹽分通過而排除,既利用了生物處理和膜技術各自的優點,又避免了單純反滲透的缺點。

2.處理工藝的原理

首先,垃圾填埋區產生的垃圾滲濾液經專用的收集管道匯入調節池,對調節池進行組合工藝介紹加蓋,形成調節池內部的厭氧環境,目的是通過厭氧反應降低滲濾液水中有機物含量。其次,在遠離調節池進水端設有泵房,通過泵房內設置的汙水泵將滲濾液提升至混凝反應沉澱池,降低滲濾液中的懸浮物,最後,送入MBR反應係統,該係統由反硝化池、硝化池、管式超濾膜組成,滲濾液汙水依次經過反硝化池、硝化池處理,然後用泵抽入管式超濾膜進行泥水分離,截留下來的汙泥回流至反硝化池。

五、結束語

城市生活垃圾填埋場滲濾液作為一種可生化性差、氨氮濃度高、有毒有害成分複雜的有機廢水,僅僅采用單一的預處理技術效果並不理想,應依據填埋場滲濾液的水質、水量兩個顯著特點,采用與其相適應的組合工藝,與處理後循環利用用途相結合,選擇適宜的處理垃圾滲濾液的良好方案。

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