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垃圾渗滤液处理问题反思与讨论

北极星水处理网  来源:基层建设  作者:刘敏  2019/12/4 18:10:16  我要投稿  

北极星水处理网讯:摘要:据统计,全国城市垃圾堆存累计侵占土地超过5亿平方米,每年的经济损失约300亿元,累计堆放最高达70亿吨。大部分垃圾填埋场由于没有处理设施或者设施无法发挥作用,溢出的渗滤液排入河流和周围农田,同时雨季大量垃圾渗滤液进入地下,周边水体遭到严重污染。当前我国垃圾渗滤液日均产生量已达十几万吨,对其进行达标处理已刻不容缓。

关键词:垃圾渗滤液;物化法;生化法;土地法

经过近十几年的努力,我国已经建成了数百座垃圾渗滤液处理项目,对改善自然环境起到了重要作用。但在实际运行过程中,大多数渗滤液处理工程仍存在许多问题,如浓缩液问题至今仍没有很好的解决办法,大多排入城市污水处理厂,给城市污水处理厂运行带来安全隐患。高昂的运行成本给地方财政带来了不小的压力,二次污染问题并没有彻底解决,妥善解决这些问题具有重要意义。

1 膜技术在渗滤液处理上的应用

经过多年的摸索和实践,膜技术在渗滤液处理方面的应用基本成熟。由于垃圾渗滤液成分复杂,针对不同的处理目的,微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透技术(RO)都得到一定的应用。

1.微滤。微滤(MF)是以压力差作为推动力的膜分离技术,其本质属于筛分过程,主要通过溶液中微粒粒径不同从而实现分离目的。微滤膜孔径较大,一般为0.02~1.2µm,通常直接用平均孔径表示其截留特性。在压力差的作用下,粒径小于膜孔的颗粒随溶液通过微滤膜,粒径较大的颗粒被截留,从而实现不同粒径颗粒的分离。膜的截留方式主要包括:机械截留、吸附截留、架桥截留和网络内部截留。由于微滤膜的截留吸附特性,常被用于去除悬浮物、大的胶体和微生物等。

2.超滤。超滤(UF)是介于微滤和纳滤之间,以压力为驱动力的一种膜分离,膜孔径在0.001~0.1µm之间。在一定压力下,超滤膜能截留部分大分子有机物、胶体和微粒,通常其截留相对分子质量在1000~300000。根据超滤膜孔径对杂质进行物理筛分作用,超滤去除处理液中的部分大分子物质、胶体和微粒等,从而达到分离、浓缩和净化的目的。

3.纳滤。纳滤(NF)是介于超滤与反渗透之间的一种特殊的膜分离技术。纳滤膜在分离的过程中表现出两个特征:一是NF膜孔径较小,为0.001~0.01µm,对相对分子质量数百的小分子也有较好的分离效果,其截留相对分子质量在200~1000;二是膜表面带有电荷对不同电荷和价态的阴离子存在不同的Donnan电位效应。根据纳滤膜的分离特性,对不同价态离子表现出不同的截留能力,对于高价金属离子的去除率高达98%以上,对于二价金属离子的去除率也高达95%以上。基于纳滤膜分离技术有高透水性以及对有机物、金属盐和胶体粒子的高截留性,纳滤技术已广泛应用于制药、化工、食品工业,尤其是污水以及渗滤液处理领域

2 渗滤液处理主要工艺

1.物理化学处理法。(1)吸附法。吸附剂主要用于脱除渗滤液中难降解的有机物、金属离子和色度等。目前应用较为普遍的吸附材料是活性碳。采用序列间歇式反应器处理渗滤液,在曝气率为1 L•min-1和接触时间5.5 h的条件下,PAC-SBR对COD、色度、NH3-N和TDS的去除率分别为64.1%,71.2%,81.4%和1.33%。(2)微波法。微波法处理垃圾渗滤液也是国内外学者研究的一个热点。采用微波-活性炭-Fenton催化氧化预处理垃圾渗滤液。经微波功率300 W条件下预处理之后,组合工艺对垃圾渗滤液中COD、氨氮、SS和浊度去除率分别达到68.22%,78.08%,78.55%和99.02%,颜色由黑褐色去除为接近无色,BOD5/COD由0.21提高到0.45。(3)MAP沉淀法。磷酸铵镁沉淀法(MAP)具有不受温度限制,反应时间较短、工艺简单、不产生具有臭味和毒性的气体等优点,还可以有效去除垃圾渗滤液中的氨氮,另外,沉淀物中含有氮、磷等具有肥效的元素,可用来做多种植物的复合肥。(4)超声波。其原理是利用超声波使溶液产生5 000 K高温以上的气泡及强氧化性的自由基,使绝大部分有机物得到完全的降解,特别适用于有毒难降解有机物。超声波技术由于具有简便、高效、少污染的特点,近来已受到国内外研究者的关注,并开始用于处理垃圾渗滤液。(5)混凝法。混凝沉淀法是通过向废水中投加混凝剂,使废水中的悬浮物和胶体聚集形成絮凝体而沉淀,然后再加以分离。用FeCl3处理COD浓度为5 350 mg•L-1的垃圾渗滤液时,投加1.5 g•L-1氯化铁的COD去除率达80%。(6)膜分离技术。膜处理是以压力差(也称透膜压差)为推动力的膜分离过程,在膜两侧施加一定的压差时,可使一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜,而微粒、大分子、盐等被膜截留下来,从而达到分离的目的。

2.生物处理法。生物处理法具有处理效果好、运行成木低等优点,是目前渗滤液处理中采用最多的方法,包括好氧生物处理法、厌氧生物处理法及厌氧-好氧联合处理法。(1)好氧处理法。渗滤液好氧生物处理能够有效降低中的BOD、COD和氨氮。采用IBAF(固定化微生物曝气生物滤池)处理渗滤液,COD和氨氮去除率分别达到98.3%和99.9%。(2)厌氧处理法。厌氧生物处理可提高污水可生化性,有机负荷高、有能耗少、抗毒性能高、污泥产率低的优势,适合处理磷含量低、有机物含量高的渗滤液。用UASB-MBR工艺处理渗滤液的研究中发现,COD和TNK的去除率都大于90%,可生物降解的有机物去除率达到99%,BOD5含量超过8 000mg•L-1的渗滤液,经UASB-MBR工艺处理后降低到50 mg•L-1。

(3)厌氧-好氧生物处理结合。单独采用厌氧法对有机物氧化不彻底,而且很难去除氨氮。因此,一般采取厌氧-好氧组合工艺,提高处理效率。使用UASB-好氧塘处理渗滤液(升流式厌氧污泥床UASB)。原渗滤液COD为45 000~90 000 mg•L-1,经过处理,厌氧池、好氧池和总系统中COD的去除率分别为57%~87%,35%~70%和66%~94%。

3.土地法。土地处理法在渗滤液的处理中应用比较少,主要是因为该法容易对土壤和地下水造成污染。目前,用于垃圾渗滤液处理的土地法主要是回灌法和人工湿地法。(1)回灌法。垃圾渗滤液的回灌可以提高填埋场内垃圾的含水率,增强微生物的活性,提高沼气产生量,加速有机物的分解和垃圾中污染物的溶出。

采用回灌技术处理城市生活填埋场渗滤液,结果表明,渗滤液的回灌对渗滤液中CODcr和NH4+-N均有一定的去除效果。同时在垃圾填埋层及覆盖层的作用下,回灌对色度有较好的处理效果。(2)人工湿地法。用地下流动式的畦畔莎草人工湿地处理渗滤液,典型物质去除效果显著。研究用人工湿地处理含氮和细菌很高的渗滤液。结果表明:在温度30℃和水力停留时间为8 d的条件下,BOD5,TN、大肠杆菌和Cd的去除率分别为91%,46%,99%和99.7%。

3 渗滤液处理发展方向

1.提高渗滤液处理率。我国大部分城市、乡镇已经建设渗滤液处理工程,但由于各种原因,有相当一部分渗滤液处理设施的处理能力达不到设计规模,还有一些城市根本就没有建渗滤液处理设施,这些未经任何处理的渗滤液原液进入城市污水处理厂,增大了污水厂的负荷,甚至导致污水厂出水水质不能达标排放。从保护环境的角度出发,今后应继续加强渗滤液处理设施的建设,提高渗滤液处理率,确保所有的渗滤液经过处理后达标排放。

2.节省能耗。目前我国采用的渗滤液处理技术最大的缺点是能耗高,高的电耗带来的是高昂的运行成本,一方面给地方财政带来巨大的压力,另一方面也不符合我国的节能减排政策,节省能耗是未来渗滤液处理发展的重点。

3.开发新工艺。相比于其他行业污水处理,应用于垃圾渗滤液处理的成熟可靠工艺较少,目前普遍得到认可的仅有“生化处理+深度处理”工艺,其他如“芽孢杆菌—高效生物处理+催化氧化”工艺和“高效蒸发处理”工艺也有应用,但工程实例较少。

垃圾渗滤液处理工艺应具有简单化、多样化、成本低的特点,且要适应各种外部条件的变化。进一步完善垃圾渗滤液处理相关的标准、规范。提高渗滤液处理国产化设备占有率。继续探寻解决浓缩液难于处理的难题。

原标题:垃圾渗滤液处理问题反思与讨论

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