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垃圾分类形势下生活垃圾填埋场渗滤液处理技术改造

北极星水处理网  来源:广东化工  作者:黄星发 廖梓良 陈用  2021/4/1 14:27:28  我要投稿  

北极星水处理网讯:生活垃圾填埋场渗滤液浓度高、成分复杂,如不妥善处理进入环境,易造成严重的环境问题。垃圾渗滤液处理受渗滤液水质影响,与填埋垃圾成分、填埋场场龄、渗滤液处理技术等有关。根据《生活垃圾分类制度实施方案的通知》(国办发[2017]26号)和《生活垃圾分类标志》(GB/T 19095-2019),生活垃圾实行分类制度,分为可回收物、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。实行垃圾分类后填埋场渗滤液有何变化,对渗滤液处理产生怎样的影响。分析了垃圾分类条件下填埋场渗滤液水质、水量变化,并相应地对渗滤液处理技术进行探讨,以期为垃圾分类形势下填埋场渗滤液处理提供参考。

1 填埋场渗滤液处理技术现状

渗滤液处理技术根据原理不同,主要有物理、化学和生物处理。目前填埋场渗滤液处理采用的工艺技术主要有“生化处理+膜处理”工艺、“预处理+两级膜处理”工艺和“生化处理+高级氧化”工艺,均可处理达到现行的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)中的表2排放标准。

生化处理+膜处理工艺的典型为“MBR+RO”或“MBR+NF+RO”工艺,生化处理过程可以有效降解、去除污染物,再经膜处理,出水可达标排放。该工艺自控程度高,技术风险低,工程案例较多,但对老龄化渗滤液处理难度大。预处理+两级膜处理采用“预处理+两级DTRO”(或预处理+NF/RO)工艺,操作简便,自动化程度高,易于维护管理,可间歇运行,但系统总产水率较低,约60%左右,且产水率易受SS、电导率、温度等因素影响,对渗滤液只是进行水和污染物分离,未能实现污染减量,浓缩液产率高。浓缩液如采用回灌处理,会导致填埋区渗滤液盐分浓度不断升高,不利于渗滤液处理;如采用浓缩固化填埋,则处理费用高,大幅增加运行成本。生化处理+高级氧化技术的典型是“生化+Fenton法+BAF”工艺,Fenton法可产生具有强氧化性的·OH自由基,对难生化降解的污染物有较好的降解作用,BAF集生物降解、吸附、过滤于一体,可同时去除有机物、氨氮和总氮,但需消耗较多的铁盐和双氧水,产生无机污泥较多,出水易带黄绿色。该工艺在浙江、广东、湖南等地填埋场有应用。

2 垃圾分类对填埋场渗滤液的影响

实行垃圾分类前,填埋场填埋垃圾类型主要为其他垃圾、厨余垃圾和一些低值可回收垃圾。实行垃圾分类后,厨余垃圾单独投放、运输和处理,经减量化、稳定化、无害化后,进行资源化利用,残渣进行焚烧或填埋处理;其他垃圾则进行焚烧处理,焚烧后的炉渣可资源化利用或进行填埋,产生的少量飞灰经固化后填埋处置。可见,垃圾分类后,填埋场填埋垃圾成分和数量都发生改变,导致渗滤液发生变化。

2.1 水量

生活垃圾填埋场中的渗滤液主要来源于填埋垃圾中的自由水、垃圾分解产生的水分、降雨及地下水渗透进入垃圾堆体。对于填埋区地下水导排顺畅、场底防渗较好及垃圾填埋作业及时规范覆盖的填埋场,由降雨和地下水渗入产生的渗滤液量较少,渗滤液主要为填埋垃圾中的自由水和垃圾分解产生的水分。垃圾中的水主要来源于厨余垃圾,如将厨余垃圾在源头进行分类投放、运输和单独处理,则其他垃圾中的水量大幅减少。垃圾分类将厨余垃圾从垃圾收运系统中分离,可有效实现垃圾渗滤液减量化。

2.2 水质

2.2.1 垃圾填埋场渗滤液水质现状

表1 年轻填埋场渗滤液主要水质指标情况

001.png

*:溶解性氮。

表2 年老填埋场渗滤液主要水质指标情况

002.png

—:未见报道。

垃圾填埋场根据运行时间长短,渗滤液分为年轻渗滤液和年老渗滤液。通常将运行时间小于5年的填埋场渗滤液归为年轻渗滤液,大于5年的为年老渗滤液。年轻渗滤液p H值较低,COD、BOD5浓度及BOD5/COD值均较高;年老渗滤液p H值偏碱,COD、BOD5浓度及BOD5/COD值较低,氨氮浓度相对较高。国内一些年轻和年老生活垃圾填埋场渗滤液主要水质指标情况如表1、表2。

2.2.2 垃圾分类后填埋场渗滤液水质分析

填埋场渗滤液水质与所填埋垃圾成分与性质有关。实行垃圾分类后,填埋场逐渐不再填埋原生垃圾,主要填埋物为垃圾分类中其他垃圾焚烧产生的炉渣、飞灰,以及少量的厨余垃圾处理剩余残渣。有研究表明,生活垃圾焚烧产生的炉渣,其主要物理组成为熔渣、玻璃、陶瓷、金属,还含有少量的未燃烬物质(约1.5%左右)。生活垃圾焚烧炉渣的化学成分主要为Si O2、Al2O3、Ca O、Ca CO3、Mg O等,p H为8~13,呈碱性,各成分如表3。

表3 生活垃圾焚烧炉渣化学成分及含量

003.png

王妍等对不同城市生活垃圾焚烧炉渣进行分析,炉渣属一般固体废弃物,可进行填埋处置,有机质含量为8000~16000mg/kg,TN含量为80~740 mg/kg。吴世杰等对生活垃圾焚烧炉渣进行好氧和缺氧模拟降雨淋溶实验,新鲜炉渣呈强碱性、还原性,COD初始值为11680 mg/L,经24周淋溶后渗滤液浓度趋于平稳,至48周时缺氧柱和好氧柱渗滤液分别降至1190mg/L和424 mg/L;淋溶32周后缺氧柱和好氧柱渗滤液TN浓度趋于平稳,至48周时浓度范围分别为146~32 mg/L和135~15mg/L。

可见,生活垃圾焚烧炉渣渗滤液与填埋场渗滤液相比,COD浓度处于年轻渗滤液与老龄渗滤液之间,TN浓度则远低于填埋场渗滤液。生活垃圾焚烧炉渣渗滤液呈较强碱性,污染物浓度尤其是TN浓度较低。

3 垃圾分类填埋场渗滤液处理技术改造探讨

目前国内生活垃圾渗滤液处理应用较普遍的是“生化处理+深度处理”工艺,生化处理主要采用MBR工艺,深度处理多采用膜处理。实行垃圾分类后,厨余垃圾单独投放、运输、处理,垃圾填埋产生的渗滤液量及有机成分减少,污染物浓度降低,但碱性较强。由于垃圾填埋场选址困难,建设周期长,垃圾焚烧炉渣、飞灰、厨余垃圾残渣等的填埋仍采用现有填埋场,填埋场渗滤液逐渐表现出老龄化特性。针对填埋场渗滤液变化,处理工艺应作相应调整。

3.1 调节p H值

填埋场产生的渗滤液暂存在调节池里,一般呈微碱性。生化池具一定缓冲性,p H值不会因进水影响而剧烈变化。如填埋焚烧炉渣导致填埋场渗滤液碱性增加,超过生化池缓冲能力则会导致p H值失衡,不利于渗滤液生化处理。可在渗滤液进入生化池前,设置均衡池,调节渗滤液至适宜p H值,以利于后续生化处理。

3.2 外加碳源

外加碳源可添加商品碳源,也可加入有机废水作碳源协同处理。常用的商品碳源有甲醇、葡萄糖、乙酸钠。添加商品碳源可取得较好的反硝化脱氮效果,但运行成本高。成都长安垃圾填埋场渗滤液处理采用“MBR+NF/RO”处理工艺,在渗滤液COD浓度较高无需投加碳源时,运行成本为20~30元/m3,而在COD浓度较低时投加葡萄糖作为碳源,其运行成本为60~80元/m3,处理成本大幅增加。一些有机废水富含可生化降解有机物,可作为填埋场渗滤液生物脱氮碳源,节约运行成本。福建某老龄填埋场,渗滤液处理工艺为调节池+水质均衡池+MBR+NF+RO,加入新鲜渗滤液作碳源,其出水可达标排放,直接运行费23.56元/m3。

3.3 工艺改造

工艺改造主要是进行预处理脱氮,使渗滤液中C/N值协调以利于生化处理,或选用适于低碳源的生化处理工艺,主要有氨吹脱、短程硝化-反硝化、厌氧氨氧化。

3.3.1 氨吹脱

氨吹脱是在渗滤液中加入碱,将p H值调至11左右,渗滤液中的NH4+-N离子在碱性条件下转化成NH3,在吹脱条件下得以去除。采用氨吹脱工艺可取得较好的脱氮效果,为后续处理工艺减轻负荷。经氨吹脱处理后,渗滤液再进行生化处理和深度处理,可达标排放。尽管氨吹脱具有明显的优点,但也有其局限性,氨吹脱塔填料易堵塞,动力能耗高,吹脱出的氨气需配置氨回收系统。因此,实际工程中氨吹脱工艺应用较少。

3.3.2 双膜法

双膜法采用“预处理+两级DTRO”工艺,用于处理老龄化填埋场渗滤液有一定优势,其对渗滤液水质无碳源要求,适于处理低C/N值渗滤液。但双膜法工艺只是对渗滤液中的水和污染物进行分离,临时解决了渗滤液处理问题,污染转移到浓缩液中,并未减量,产生的浓缩液量较多,带来更为棘手的浓缩液处理问题。在实际工程中,双膜法多用于填埋场渗滤液的应急处理。

3.3.3 短程硝化-反硝化

短程硝化-反硝化是指控制适宜的氨氧化条件,将硝化过程控制在NO-2-N阶段,利用NO-2-N作为基质进行反硝化。与常规硝化-反硝化工艺相比,短程硝化-反硝化具有反应历程短、消耗碳源少、能耗低、运行成本低的优点,特别适于低C/N值的垃圾渗滤液处理。为实现稳定高效的脱氮效果,短程硝化-反硝化需严格控制系统水温、p H值、溶解氧浓度和污泥龄等参数。广州市兴丰渗滤液处理厂采用该技术对渗滤液处理工艺进行改造,取得了满意的效果。

3.3.4 厌氧氨氧化

厌氧氨氧化是指在厌氧条件下,厌氧氨氧化菌以NO-2-N为电子受体将NH4+-N直接氧化成N2的过程。与传统的硝化-反硝化工艺相比,厌氧氨氧化具有能耗省、反应历程短、反应器容积小、剩余污泥量低、无需补充碳源等优势,运行成本低,尤其适用于高氨氮、碳源不足的渗滤液处理。对于老龄填埋场垃圾渗滤液处理,采用厌氧氨氧化+MBR工艺可取得良好的处理效果,且在技术上具有巨大优势。该组合工艺不需投加碳源,可减少曝气量,为后续膜处理系统减轻负担,可取消曝气池渗滤液冷却系统,降低回流比,污泥产生量减少,在降低运行成本、节能减排方面具有重大意义。厌氧氨氧化工艺存在的主要问题是厌氧氨氧化菌生长繁殖慢,工艺启动时间长,微生物生长条件苛刻。该技术现正走向实际应用,目前国内已有少量工程案例。

4 结论

实行垃圾分类后填埋场填埋垃圾成分发生变化,产生的渗滤液水质和水量也随着发生改变。填埋场渗滤液有机成分减少,氮素含量相对较高,表现出老龄化特性。对于现应用较广的“生化处理+膜处理”工艺,可添加碳源调节渗滤液至适宜C/N值以便有效生物脱氮,或采用对碳源要求不高的工艺进行改造。厌氧氨氧化工艺不需投加碳源,对于处理低C/N值渗滤液具有突出优点和巨大优势,具有良好的发展前景。


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