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1、城市生活垃圾渗滤液处理方案及工艺分析张凯,李多松,蒋滔(中国矿业大学环境与测绘学院,江苏 徐州221008)摘要垃圾渗滤液的四种处理方案中,在填埋场建设污水处理站(厂)进行现场处理在实际中应用最多。通过比较分析,作者认为膜法处理出水水质稳定可靠、管理方便、经济合理,是现场处理中较好的一种处理工艺,值得推广。关键词垃圾填埋场垃圾渗滤液膜法0引言目前国内外对垃圾的处理主要有焚烧、填埋、堆肥以及综合利用等方式。其中,垃圾卫生填埋以其相对费用较低、技术比较成熟、管理方便等优点成为我国现阶段采用较广泛的方式。垃圾填埋过程中产生的大量渗滤液,是世界上公认的污染威胁大、性质复杂、难于处理的高浓度废水,从填埋
2、场的运行到封场后管理,都需要对渗滤液的产生进行有效控制,对排出的渗滤液进行妥善处理1。1渗滤液的水质特点渗滤液属高浓度污水,主要特点可归结为:成分复杂,污染物浓度高且变化无规律,可生化性差,含盐量高,并含有较高浓度的氨氮,产生量随季节性变化较大。渗滤液中的污染物种类超过100种,其中部分污染物通常的含量见表1。由于垃圾的种类、性质及处理方式等诸多因素影响,渗滤液组分相当复杂,且在表1垃圾渗滤液的一般成分2成分变化范围颜色黄到黑灰色气味恶臭SS?(mg?L)2 00035 000电导率?(S?cm)10104Cd?(mg?L)0103117pH515910CODCr?(mg?L)40070 00
3、0BOD5?(mg?L)8035 000有机酸?(mg?L)4624 600TP?(mg?L)01875SO42-?(mg?L)9750Cl-?(mg?L)1803 500A s?(mg?L)011015氧化还原电位?mV320380Pb?(mg?L)011210Cu?(mg?L)011115Hg?(mg?L)00103Cr?(mg?L)0101216M n?(mg?L)014318NH32N?(mg?L)207 400收稿日期:2007201204作者简介:张凯,男,1982年生,硕士研究生,研究方向:环境工程。442007年第4期环保科技Vol113No14 1994-2008 China
4、 Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/一个相对大的范围内变动。渗滤液与其他污水相比的一个重要特点是水质水量波动大,雨季是产生渗滤液的高峰期,而干旱季节基本没有渗滤液流出。填埋场降水是垃圾渗滤液的主要来源,微生物分解和降水淋溶是渗滤液中污染物的主要来源。渗滤液量及污染物浓度与气候变化、水文条件、季节变化、垃圾性质、垃圾填埋时间、填埋方式、垃圾含水率等诸多因素有关。同一垃圾卫生填埋场渗滤液的性质随着填埋场的使用时间而变化。新填埋场渗滤液呈弱酸性,pH值约为615,可生化性较好,氨氮浓度较高;老
5、填埋场渗滤液的pH值约为810,可生化性极差,而氨氮浓度依然较高。2垃圾渗滤液处理方法垃圾填埋场渗滤液的处理技术既有与常规废水处理技术的共性,也有其极为显著的特殊性。渗滤液的处理一般有如下几种形式3:(1)直接排入或运输至城市污水处理厂进行合并处理;(2)渗滤液循环回喷填埋场;(3)经必要的预处理后汇入城市污水处理厂合并处理;(4)在填埋场建设污水处理站(厂)进行现场处理。这些处理方案需在充分的技术经济比较和处理可行性研究的基础上合理而慎重地选用。通常有两方面的问题必须首先加以研究:首先是采用何种处理方案,其次是采用什么样的处理工艺方法。通常所说的垃圾渗滤液的处理方法包括物化法和生物法,渗滤液
6、循环回喷填埋场也可认为是一种独立的处理方法。211运输或排入污水处理厂合并处理将渗滤液直接排入城市污水处理厂与城市污水合并处理,是最为简单的处理方案,不仅可以节省单独建设渗滤液处理系统的大额费用,还可以降低处理成本。利用污水处理厂对渗滤液的缓冲、稀释作用和城市污水中的营养物质实现渗滤液和城市污水的同时处理,并非是普遍适用的方法:一方面,由于垃圾填埋场往往远离城市污水处理厂,渗滤液的输送将造成较大的经济负担,而且渗滤液输送过程中的卫生、安全问题也很突出;另一方面,由于渗滤液特有的水质及变化特点,在采用此种方案时如不加控制,则因垃圾渗滤液中含有较高浓度的有机污染物和NH32N物质,易造成对城市污水
7、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。因而,在考虑合并处理方案时,必须研究其工艺上的可行性。一般认为,只要渗滤液的量小于城市污水总量的015%,并且渗滤液带来的冲击负荷增加控制在10%以下,合并处理就不会对城市污水的生物处理效果产生负面影响,那么合并处理就是一种经济可行,价格低廉的方法。将垃圾渗滤液运输或直接排至城市污水处理厂与城市污水合并处理不失为一种经济的处理方案,是目前较好的选择方式之一。在我国大部分地区尚无经济实力独建场内渗滤液处理站(厂)的情况下,采用此方案具有实际意义,但要求城市具有污水处理厂且与垃圾卫生填埋场不能太远。由于渗滤液的特殊性质,必须根据实际情况进行可
8、行性研究,确定渗滤液与城市污水的合理比例及必要的预处理方法,采用稳定可靠、高效的合并处理工艺系统。212垃圾渗滤液循环回喷填埋场将垃圾渗滤液收集并通过回灌,使之回到填埋场,称之为循环喷洒处理。垃圾渗滤液的循环喷洒是一种较为有效的处理方案,是垃圾填埋场常用的减少渗滤液量和处理渗滤液的方法。通过回喷可提高垃圾层的水分含量(含水率由20%25%提高到60%542007年第4期环保科技Vol113No14 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/70%),使垃圾渗滤液中
9、微生物的营养成分回到填埋场中,增强垃圾中微生物的活性,加速产甲烷的速率、垃圾中污染物溶出及有机物的分解,降低垃圾渗滤液的有害物质浓度,缩短填埋垃圾水量和水质的稳定化进程,增大垃圾填埋场的沉降速率和总沉降幅度。北英格兰的Seamer Carr垃圾填埋场将一部分渗滤液循环喷洒,20个月后喷洒区渗滤液的COD值有明显的降低,金属浓度大幅度下降,NH32N浓度基本保持不变。虽然渗滤液的循环喷洒处理法提出已有多年,但实际应用则是十多年的事。目前美国已有200多座垃圾填埋场采用了此技术,国内也有少数的应用实例。该方法具有减少渗滤液的场外处理量、缩短垃圾的发酵期、降低渗滤液处理造价等优点,环境经济效益明显。
10、但是,垃圾渗滤液的场内喷洒处理法也具有4个方面的弊端:(1)不能完全消除渗滤液。由于喷洒或回灌的渗滤液量受填埋场特性的限制,因而仍有大量的渗滤液需外排处理。(2)通过喷洒循环后的渗滤液仍需进行处理方能排放,尤其是由于渗滤液在垃圾中的循环,导致NH32N不断积累,甚至最终使其浓度远高于其在非循环渗滤液中的浓度,对含高浓度NH32N的垃圾渗滤液进行二次处理,将使费用增高。(3)垃圾渗滤液回喷在年降水量大(大于700 mm)的地区应慎用。(4)渗滤液回喷过程中所带来的环境卫生、安全及设计技术等问题应慎重处理。在采用循环喷洒技术时,要求在填埋场的顶部有部分敞开以便于设立规则性排列的沟道及回喷配水系统。
11、基于以上原因,循环喷洒处理法在我国应用较少。213预处理合并处理垃圾渗滤液与城市污水进行合并处理前,有时需要进行预处理。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有毒物对城市污水处理厂的冲击危害而采取的一种场内外联合处理方案。渗滤液首先通过设置于填埋场内的预处理设施进行处理,以去除渗滤液中的重金属离子、氨氮、色度以及SS等污染物或改善其可生化性、降低负荷,为合并处理创造良好的条件。对于含有一定数量的工业废物的混合型垃圾填埋场产生的渗滤液及城市污水处理厂规模较小而采用合并处理的情形,进行物理化学等预处理去除渗滤液中的重金属离子、氨氮等尤为重要。为使污水处理厂的微生物正常生长,除了使其物化
12、环境中含有可降解的有机基质及必要的营养外,还必须保证废水中适量的营养物质和微量元素。而渗滤液中主要营养物质的实际浓度大多远高于微生物所需的浓度,若不做适当的预处理则将给微生物造成危害。有研究结果表明:垃圾渗滤液中高浓度的氨氮对微生物活性有抑制作用,会降低生化系统对有机污染物的降解效果,从而导致出水难于达标排放4。对于垃圾渗滤液而言,高浓度氨氮较为经济有效的预处理方法是工艺比较成熟、目前广泛采用的吹脱法,而化学沉淀法也因为运行成本低、反应周期短、管理方便、反应产物磷酸氨镁是一种有效的肥料可回收利用等越来越受到重视。214垃圾渗滤液现场处理系统由于垃圾填埋场大多远离城市,采用预处理合并处理存在将会
13、因渗滤液远距离输送而带来较高的一次性投资,或因城市污水处理厂的水量负荷小,造成处理水超标的问题。再有,采用回灌处理也存在处理不彻底仍需二次处理及安全卫生等问题,所以建立垃圾渗滤液现场处理系统将是大多数填埋场的合理选择。3垃圾渗滤液处理工艺目前国内外渗滤液的处理工艺有生物处642007年第4期环保科技Vol113No14 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/理、物化处理、土地处理等多种。一般情况下必须将两种以上处理技术合理组合,才能使处理后渗滤液达标排放。表2
14、是国内常用垃圾渗滤液处理工艺的比较。由表2可看出,单独采用厌氧或好氧工艺均不能把垃圾渗滤液处理达标,而国内多表2部分垃圾渗滤液(污水)处理工艺比较2工艺主要应用范围主要特点主流工艺厌氧1)高浓度污水运行成本低,用于渗滤液处理很难达标好氧1)中、低浓度污水运行成本低,用于渗滤液处理很难达标超滤纳滤2)各种污水处理、其他工业领域(如制药)处理成本与生物法相当,出水稳定可达标,出水率90%反渗透2)污水处理、工业应用、军事应用处理成本与生物法相当,出水稳定可达标,出水率75%辅助工艺絮凝主要用于前处理辅助工艺吸附主要用于前处理或后处理辅助工艺吹脱用于去除氨氮处理对象单一化学氧化特殊要求应用较少过滤用
15、于前处理或后处理辅助工艺注:1)生物法;2)膜法。家填埋场(如厦门东孚填埋场、广州大田山填埋场等)的实际经验证明即使采用厌氧好氧结合的工艺也很难使渗滤液处理出水达到GB 168891997生活垃圾填埋污染控制标准。因而,在经济条件允许的情况下,垃圾渗滤液的处理应首先选择膜法工艺。膜法工艺虽然一次性建设投资高于生物法,但运行费用若以处理单位质量COD计则与城市污水处理厂基本持平,经济上是合理的,而且出水水质稳定可靠,受水质波动影响较少,管理方便。其中德国的Ihlenberg渗滤液碟管式反渗透(DT2RO)处理系统已能实现全程的计算机控制。除了表2中列出的工艺外,还有如上提及的土地处理(主要指人工
16、湿地处理系统)、循环回灌等其他处理工艺。(有学者将循环回灌也纳入土地处理法,如张国庆等5。)土地处理由于存在恶臭、潜在的重金属二次污染等问题,应用较少。其次,一些单位开发的微波、磁化、高级氧化等技术尚处于实验研究阶段。4结论和建议根据上述对垃圾渗滤液水质和处理方案、工艺的介绍、分析,可得出以下结论和建议:(1)由于垃圾渗滤液的特殊性质,无论采用哪种处理方案都存在一定的问题。在目前采用较多的现场处理的各工艺中也存在各种问题,所以除对处理方案进行研究外,还应当考虑如何减少渗滤液的产生量,宜发展可减少渗滤液产生量的填埋技术。(2)从各工艺的比较可以看出,膜法处理可取得比较好的效果,在经济条件允许的情
17、况下应首先考虑使用。(3)在条件允许的情况下,可将填埋场早期生化性比较好的渗滤液运输至附近城市污水处理厂进行合并处理,后期可生化性差的渗滤液采用膜法处理以降低总处理费用。742007年第4期环保科技Vol113No14 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/参考文献1张峰,薛晓虎1 垃圾渗滤液处理工艺现状浅析J 1 山西建筑,2005,31(15):153215412栾智慧,王树国1 垃圾卫生填埋实用技术M 1北京:化学工业出版社,2004,107212513
18、侯立安1 特殊废水处理技术及工程实例M 1北京:化学工业出版社,2003:6227114 Hassen A,Belguith K,JedidiN,et al1M icrobialcharacterization during composting ofmunicipalsolid wasteJ 1Bioresour1Technol,2001,80:21722251 5张国庆 1 垃圾填埋场渗滤液处理技术及应用J 1 市政技术,2005,23(1):282311(上接第40页)参考文献1国家环境保护局1 环境监测技术规范(第2册)M 1 北京,中国环境科学出版社,1986:526,1621712
19、赵慧,巢亚萍1 环境空气中二氧化硫24 h连续采样存在的问题J 1 干旱环境监测,2003,17(1):532541(上接第43页)理,具有良好的耐酸腐蚀性能;由于其具有的良好特性,应用在垃圾焚烧炉含碱、高湿状态的烟尘中不会影响自身使用寿命。(4)华森特C滤料作为较高性价比的滤料可以用于垃圾焚烧炉烟气净化。参考文献1张益,陶华 1 垃圾处理处置技术及工程实例M 1 北京:化学工业出版社,2002:82912姜凡,潘忠刚,江淑琴,等1 城市固体废弃物的燃烧特性实验研究J 1 热能动力工程,2001,16(9):1621813 GB 184852001生活垃圾焚烧污染控制标准1欢迎订阅2008年
20、中国给水排水中国给水排水是全国中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊、中国期刊方阵双效期刊。中国给水排水 创刊20余年来,发表了许多质量高、有影响的文章,并被国内外多家信息检索中心收录,已成为专业工作者交流科研成果和实际经验、了解国内外技术动向和热点信息、展示先进生产设备的重要窗口。读者对象主要是自来水、市政排水、建筑给排水、水与废水处理等行业的设计、科研、教学、信息管理、施工、生产、分析、监测人员和大中专院校师生等。中国给水排水杂志从2006年起改为半月刊发行,上半月版(每月1日出版)发表技术研究类论文,下半月版(每月17日出版)发表技术应用类稿件,以最快的速度报道水行业最新的理论研究成果以及
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