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运用物化法处理垃圾渗滤液的研究分析

北极星环保网来源:城市建设理论研究2016/11/7 21:44:02我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:垃圾渗滤液 高浓度氨氮 物化法

北极星环保网讯:【摘要】本文主要针对垃圾渗滤液的处理方法展开了讨论,具体分析了垃圾渗滤液处理工艺中的物化法,通过论述物化法在垃圾渗滤液处理的应用,以期可以为物化法处理垃圾渗滤液的相关工作提供参考。

一、前言

对于垃圾渗滤液的处理工作来说,一个科学、高效的处理方法,将可以大大提高垃圾渗滤液的处理效果,所以,我国相关工作人员一直在研究垃圾渗滤液的处理方法,物化法是其中一个较为有效的方法。

二、垃圾渗滤液特点

1、垃圾渗滤液属于高浓度有机废水,具有NH3-N、BOD和COD浓度高,水质水量变化大、有毒有害污染物种类多、微生物营养比例失调的特点。

2、垃圾渗滤液水质随着填埋方式、地理位置、季节、填埋年龄有重大变化,特别是垃圾填埋场“场龄”的影响更大。“年轻”垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液具有BOD、COD浓度高、可生化性较好、pH低的特点。“老龄”垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液具有BOD浓度低、COD浓度高、氨氮浓度高,pH值高的特点。垃圾渗滤液中含有的大量有毒有害污染物目前已经引起人们的关注,国内有关研究者采用GC-MS-DS联用技术检出垃圾渗滤液中93种有机化合物,其中22种列入我国及美国EPA环境优先控制污染物黑名单。随着分析手段及人们对环保意识的提高,垃圾渗滤液中诸如环境内分泌干扰素等有毒有害物质对人体的危害已经越来越受到健康组织的重视。

三、垃圾渗滤液的处理难点

由于垃圾渗滤液的组成极其复杂,因此,垃圾渗滤液成为了目前世界上污染处理工作中最为棘手的项目之一。由于经济发展水平的限制,我国垃圾卫生填埋起步较晚,渗滤液的处理工作开展时间也相对较短,存在的问题也比较多。

1、合并处理技术中的问题

垃圾渗滤液同污水合并处理技术是比较理想的垃圾渗滤液处理方式,比较适合于中高等城市中大型污水处理厂使用。在污水厂进行垃圾渗滤液的处理工作,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、分解的目的。但这种处理技术存在一定问题,一是渗滤液的输送问题。渗滤液属于高污染物,在输送过程中必须保证运输装置的密封性,以及严格的输送流程,这样便造成了一定的资金浪费;二是渗滤液水质变化的特点,由于渗滤液中所含成分的复杂性,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。

2、回灌技术中的问题

渗滤液回灌技术的原理是采用动力设施,将垃圾渗滤液由填埋场的底部收集并重新输送到填埋场的覆盖层表面或下部的垃圾渗滤液处理手段。这种渗滤液的处理方式最早由美国提出并研究推广,随后在世界范围内普及使用。

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,促进填埋场的稳定化等。但垃圾渗滤液的回灌技术也存在着相应的问题,一是由于回灌技术在固定空间进行的渗滤液循环工作,没进行一次循环必定会造成渗滤液的浓度相应增加,这便使得操作过程中气体挥发性增大,造成安全隐患,提高了危险事故发生的频率。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。

3、渗滤液中高浓度氨氮问题

高浓度氨氮是渗滤液中所含有的一种污染成分,它能够使水体富营养化,并且还会对人体造成巨大的健康。垃圾渗滤液中高浓度氨氮的含量一般在10㎎/L至1000mg/L之间,较城市污水中氨氮含量要高几十甚至几百倍,随着垃圾填埋时间的增加,氨氮的含量还会随之升高,对生物和环境所构成的威胁也会越大。

常见的高氨氮浓度渗滤液的处理工艺是氨吹脱加生物处理工艺配合的处理流程。我国一般使用曝气池和吹脱塔进行氨吹脱,但曝气池工作中气液解除面积有限,因此吹脱效率低下,而吹脱塔的设备造价比较高,产生的尾气不好控制。

此外,气温较低的地区更不利于吹脱塔的正常工作。

4、垃圾渗滤液可生化性问题

垃圾渗滤液的可生化性是指通过微生物进行对垃圾渗滤液中的有机物进行降解,达到无害化处理并进行最终达到对外部环境的排放。垃圾渗滤液在填埋初期的可生化性比较高,但仅仅依靠生物处理无法达到降解的效果,而随着垃圾填埋时间的增加,神渗滤液的可生化性便会随之降低,最终无法进行降解处理。

四、物化法处理垃圾渗滤液的新进展

1、混凝沉淀法

在废水中投加某些化学混凝剂,它与废水中可溶性物质反应,产生难溶于水的沉淀物,或混凝吸附水中的细微悬浮物及胶体杂物而下沉。这种净化方法可降低废水浊度和色度,可去除多种高分子物质、有机物、某些金属毒物以及导致富营养化物质氮、磷等可溶性无机物。

混凝沉淀法主要用在垃圾渗滤液的预处理和深度处理上。赵玲等采用PAC混凝一粉煤灰吸附对老龄垃圾渗滤液预处理的研究,结果表明当PAC投量在350mg/L、粉煤灰投量在8.0mg/L,可将渗滤液中CODcr的浓度从1987mg/L降为516.2mg/L,去除率达到74%,渗滤液颜色由原来的深褐色变成浅灰色,可生化性指数BOD5/CODcr由0.19提升到0.35。程建华采用壳聚糖接枝高分子絮凝剂(CAS)处理垃圾渗滤液研究,结果表明CODCr的去除率达到58.7%,色度脱除率达到98.1%,且具有pH适用范围广和产污泥量小的优点,对絮凝垃圾渗滤液前后颗粒的粒径分布测定表明,颗粒增大了357倍,且呈正态分布。

2、化学沉淀法

镁盐和磷酸盐的氨结晶沉淀工艺,即磷酸铵镁(MAP)法。其有助于高效去除渗滤液中的氨氮。MAP法所生成的六水合磷酸铵镁在0℃时的溶解度仅为0.23g/L,并且同时含有植物生长所需的Mg、N、P,故该产物可作为堆肥、花园土壤或干污泥的添加剂,或用作结构制品的阻火剂,因此MAP法是一种符合可持续发展观点的脱氮方法。

张记市等采用MAP法对垃圾渗滤液处理研究,在pH值为9.5、反应时间为25min、Mg2+∶NH4+∶PO43-=1。5∶1∶1.5的最佳条件下,渗滤液中NH3-N浓度由初始3500mg/L,经结晶沉淀后降低至175mg/L,去除率达95%。汤琪等采用MAP法对垃圾渗滤液处理研究,选用MgO-H3P04作为沉淀剂,在pH=8.25,n(Mg2+:n(P043-):n(N)为1.35:1.20:1.00,反应与沉淀时间均为15min条件下,渗滤液中氨氮最高去除率为94.92%,出水含量为100~130mg/L,COD平均去除率也达到18.52%。

3、空气吹脱法

在废水中,NH3与NH4+之间存在着化学平衡(NH4+→NH3+H+),并受pH和温度的影响。空气吹脱法(ammoniastripping)的流程是先将废水pH调节到10.5-11.5;然后把废水泵引至吹脱塔内,通气吹脱废水中的氨;氨可用硫酸回收。一般采用NaOH或CaO调节废水pH,采用冷却塔作为吹脱装置。在pH9.5、吹脱时间为12h的条件下,吹脱法作为垃圾渗滤液中氨氮的预处理,其去除率可达60%。

4、吸附法

吸附法是应用某些材料的表面物理化学性质,把污水中污染物富集到自身表面的一种方法,常用在垃圾渗滤液的深度处理上。郭红彦等采用改性粉煤灰对垃圾渗滤液进行预处理研究,结果表明,经过改性的粉煤灰对垃圾渗滤液的COD、NH4-N有较好的去除能力COD去除率至少72%,NH4-N去除率超过83%。改性粉煤灰对渗滤液的重金属也有很好的去除效果。Cu、Cd、Zn、Pb、Cr指标低于《污水综合排放标准》(GB8978-1997)中规定的污染物最高允许排放浓度。姜浩等采用片沸石对垃圾渗滤液进行处理研究,结果表明片沸石对COD的最大去除量约为31×103,对氨氮的最大去除量约为27×103;去除COD、氨氮的最佳条件分别为:片沸石用量20g/L、pH为5、温度4℃、振荡时间100min。

5、微波法

微波是一种电磁波,由于其特性,可以加速有机物合成,降解废水中的有机物,利用微波去除废水中的有机物物质是一种新的方法。近年来在垃圾渗滤液方面做了大量研究,但是大都是与其他工艺协同作用的。刘晓等采用微波活性炭对垃圾渗滤液处理进行研究,结果表明在PAC用量5g,pH值为9,水样稀释1倍,微波强度为420W,辐照时间为4min,搅拌时间为45min时处理的效果最好,此时CODcr去除率可达83.12%。微波辐照能改变活性炭的结构,并正在表面产生一些高温“热点”,这些“热点”是导致有机污染物降解的根本原因。微波法具有工艺简单,反应迅速而彻底,无二次污染等优点,同时也具有受浓度,催化剂和吸附剂的性质限制。垃圾渗滤液虽然成分复杂,但它也是高浓度有机废水,含有许多有机污染物,如果将微波催化氧化技术用于垃圾渗滤液的处理之中,并寻找到合适的催化剂及反应条件,相信定会取得满意的处理效果。

6、纳滤(NF)

NF膜具有2个显著特征:具有1nm左右的微孔结构,可以截留分子质量为200~2000u的分子;NF膜本体带电,对无机电解质具有一定的截留率。H.K.Jakopovic等〔28〕比较了NF、UF、臭氧3种技术对垃圾渗滤液中有机物的去除情况,结果表明:在实验室条件下处理老龄垃圾渗滤液,不同UF膜可达到的最佳COD去除率为23%;臭氧对COD的去除率可达到56%;而NF对COD的最佳去除率可达91%。NF对渗滤液中离子的去除效果也比较理想。L.B.Chaudhari等用NF-300处理印度Gujarat填埋场老龄渗滤液中的电解质,2种实验水中的硫酸盐分别为932、886mg/L,氯离子分别为2268、5426mg/L。实验结果表明,硫酸盐的去除率分别为83%、85%,氯离子去除率分别是62%、65%。研究还发现NF膜对Cr3+、Ni2+、Cu2+、Cd2+的去除率分别达到99%、97%、97%、96%。NF结合其他工艺后处理效果更好。T.Robinson用MBR+NF组合工艺处理英国BeaconHill的垃圾渗滤液,COD由5000mg/L降至100mg/L以下,氨氮从2000mg/L降至1mg/L以下,SS从250mg/L降至25mg/L以下。NF技术能耗低、回收率高,潜力较大。但最大的问题是长期使用后膜会结垢,进而影响膜通量和截留率等性能,将其应用于工程实践还需进一步研究。

五、结束语

综上所述,垃圾渗滤液的处理工作必须要以优质、科学的处理方法为基础,所以,本文研究的以物化法处理垃圾渗滤液的方法具有可行性,可以为我国垃圾渗滤液的处理工作带来新的生机。

延伸阅读:

【科普】常用的垃圾渗滤液处理技术有哪些?

【实例分析】混凝沉淀—臭氧氧化法处理垃圾渗滤液

偷偷告诉你运用SBR工艺处理垃圾渗滤液的工艺

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