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行业动态

垃圾渗滤液处理技术及工艺

        垃圾渗滤液,又称浸出液或渗沥水,是垃圾填埋场中不可避免的二次污染物,主要来源于降水、垃圾含有的水和微生物厌氧分解产生的有机废水。垃圾渗滤液是高浓度有机废水,若未经处理直接排放或未达标排放,会对周围的地下水、地表水和土壤造成严重的污染。
        垃圾渗滤液污染物含量受垃圾成分、填埋年限、气候条件和填埋场设计等多种因素的影响。垃圾渗滤液水质特点可以概括为:
        ①污染物种类多,成分复杂,浓度高。刘军等使用GC-MS对垃圾渗滤液中有机组分进行分析,共有63种有机化合物,大多是难以生物降解的有机化合物,如酚类、杂环类、杂环芳烃、多环芳烃类化合物,约占渗滤液中有机组分的70%以上;有机物浓度高,COD和BOD5浓度高,最高可达几万mg/L。
        ②水质、水量变化复杂。垃圾填埋场的水文气候条件、地质条件、地理位置、构造方式、填埋时间等不同,垃圾渗滤液的成分和产量也发生变化。而且生物可降解性随填埋龄的增加而逐渐降低。
        ③营养比例失衡。渗滤液中氨氮含量高,C/N值常出现失调情况,同时p缺乏,微营养比例不能满足水处理的要求。
        02垃圾渗滤液处理工艺技术
        在《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)于2008年7月1日颁布实施后,对垃圾渗滤液的处理控制提出了更严格的要求。渗滤液水质水量受各种因素影响而变得非常复杂,存在大量生物难以降解的有机物,目前渗滤液的处理工艺主要有土地处理、物理处理、化学处理、生物处理等,但采用单一工艺处理,往往只能在某些指标上取得好效果,很难使出水达到排放标准。因此渗滤液的处理工艺不是一种方法能够完成的,而是多种方法的组合工艺。
        目前,渗滤液处理的组合工艺主要有两种,一种是以生化反应为主的“生物法+膜法(纳滤/反渗透)”处理系统;另外一种是以DT盘式膜组件为主的高压膜过滤工艺。DT盘式膜组件是独家代理工艺,过滤原理即为常见卷式反渗透膜过滤的原理,在此不多作介绍,本文重点介绍“生物法+膜法”的处理系统。生化法处理设备和运行管理简单,成本低,对水质和水量的变化有很好的适应能力,适合我国生化垃圾有机物含量高、渗滤液可生化能力较高的特点,当前得到了广泛应用。
        2.1早期生物处理工艺
        早期的渗滤液处理工艺缺乏设计经验,对渗滤液的水质特性考虑不够充分,处理工艺主要参照城市污水处理工艺,选择生物法中的氧化沟,SBR及接触氧化工艺的比较多,由于这些工艺在曝气量、停留时间上考虑的不足,最后导致了运行的失败。
        例如北京阿苏卫渗滤液处理厂选择“厌氧+氧化沟+沉淀池”的处理工艺,要求出水达到GB16889-1997二级标准,但是由于渗滤液水质水量随时间变化大,尤其随着填埋场时间的增长,可生化性低,导致出水不能稳定达标;昆山市第三垃圾填埋场渗滤液处理采用的是“厌氧+生物接触氧化”工艺,运行过程中进水水质远低于设计值,结果造成厌氧效果大幅下降,整个系统出水无法达标。
        另外,早期渗滤液生化处理工艺选择沉淀池进行泥水分离,但是由于高污泥浓度的污水在沉淀池中的沉降性差,抗污泥膨胀的能力差,从而造成生化池中的污泥浓度偏低,出水水质不稳定。
        2.2膜生物反应器(MBR)应用
        针对早期生化法在渗滤液处理上的不足,MBR系统在设计生化反应部分时充分考虑渗滤液的水质特性,以反硝化池和硝化池为主,在停留时间、池体深度以及曝气量方面,充分满足渗滤液中有机物降解的需要。
        膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用引起了我国学者的极大关注。膜生物法(MBR)是近些年发展起来的一种集膜过滤和生物处理于一体的新型、高效的处理技术,在处理高浓度难降解有机物废水方面有着广泛的应用前景。在MF和UF基础上研发的MBR系统已经广泛应用于生化反应末端的泥水分离过程,利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反应器中,实现水力停留时间和污泥龄的完全分离,使生化反应器内的污泥浓度从3-5g/L提高到10-20g/L,从而提高了反应器的容积负荷,使反应器容积减小,大大提高了生化系统的运行效果。
        据相关实例数据表明,MBR系统对COD的去除率在90%以上,NH3-N在95%以上。任鹤云等采用MBR法处理渗滤液,生化部分采用硝化/反硝化工艺,膜部分采用的超滤+纳滤膜,出水COD小于60mg/L,SS小于50mg/L,氨氮小于18.8mg/L重金属等未检出;康建雄等应用UASB-A/O-膜工艺处理垃圾渗滤液取得良好效果,CODcr,BOD5和氨氮的去除率分别达97.3%、98.6%和92.8%,出水水质优于国家排放标准。
        2.3膜处理技术
        膜处理技术包括微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)等,常用于二级处理后的深度处理,多以微滤(MF)、超滤(UF)代替沉淀、过滤、吸附、除菌等常规深度处理中的预处理,以纳滤(NF)、反渗透(RO)进行水的软化和脱盐。在垃圾渗滤液处理系统中,由于渗滤液的生化性较差,单独依靠生化反应和MBR系统并不能完全实现水质达标排放,因此MBR的出水需要进一步深度处理。根据目前的处理技术,MBR出水还可通过NF或RO系统进一步处理,RO和NF都能去除细菌、微生物、溶解盐等,但RO效果更好。一般RO和NF之前的进水都必须进行预处理,对SS及浊度都有明确的要求,一般SS≤1mg/L,浊度≤5NTU,pH控制在中性左右。对RO、NF影响比较大的环境因素除进水水质外,还有压力、温度等,这些因素是可控的,因此系统运行的稳定性有了一定保证。
        研究表明,MBR-NF工艺经过4个多月的运行,运行稳定,在进水CODcr远高于设计值的情况下,出水状况仍然良好,满足设计要求。
        2.4组合工艺流程
        目前由于环境污染的不断加重,国家从加强环保的角度出发,颁布了《生活垃圾填埋场污染控制标准排放标准》(GB16889-2008),其中出水总氮成为一个重要的指标(非敏感地区40mg/L,敏感地区20mg/L)。为了满足新的垃圾渗滤液排放标准中对总氮的要求,原有MBR工艺进一步优化,增加一个二级硝化反硝化环节,如图1所示,MBR工艺优化为A/O/O+A/O+外置超滤膜(UF)可以保证出水总氮达标排放。
        综上所述,渗滤液处理的工艺以“生物法+膜处理”为主,该工艺技术处理渗滤液可以达到2008年《生活垃圾填埋场污染控制标准排放标准》的排放要求。其中,生化处理过程可以有效地降解、消除污染物,膜分离处理过程可以有效地分离去除不可生化降解的残余污染物。
        03结论和建议
        垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,其处理技术各有利弊,单独采用任何一种处理技术很难使渗滤液达标排放。因此,必须将处理工艺由单一化向多元化发展,通过组合工艺充分发挥各工艺的优势,以达到满意的处理效果。“生物法+膜处理”工艺技术处理渗滤液可以达到2008年《生活垃圾填埋场污染控制标准排放标准》的排放要求,但在垃圾渗滤液的处理过程中仍存在一些问题。
        3.1老龄化填埋场渗滤液可生化性差
        渗滤液的可生化性差,新生渗滤液用生化法处理是可行的,但是随着填埋场时间的延长,渗滤液的可生化性降低,尤其是在填埋后期,可生化性很差,B/C不足0.1,生化法使用受到限制。应根据填埋场所处阶段来选择合适的工艺进行渗滤液处理。
        3.2浓缩液处理
        膜分离过程可以有效地分离去除不可生化降解的残余污染物,但同时会产生浓缩液,浓缩液的最终处理也是目前水处理行业中一个亟待解决的问题。目前浓缩液的处理方法主要有回灌法、蒸发法、高级氧化+混凝沉降组合法、活性碳吸附和离子交换法等,但是回灌法势必造成盐的累积;蒸发法能耗相当大,而且蒸发器要有很强的抗腐蚀能力;高级氧化+混凝沉降法对有机物有很好的去除效果,但是对总氮去除效果不明显;活性碳吸附和离子交换法用来处理浓缩液很容易达到饱和容量,再生困难,运行费用昂贵。
        渗滤液水质如果可生化性好的话,优先选择生化法,但是渗滤液中含有大量难降解的物质和毒性物质,生化出水仍需要深度处理,膜技术的应用解决了深度处理的问题,但是膜处理也存在膜污染和浓缩液处理的问题,如何通过技术改进和工艺组合降低运行成本和减少膜污染是今后研究的方向。

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