渗滤液

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垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等生物化学降解作用,同时在降水和地下水的渗流作用下产生了一种高浓度的有机或无机成份的液体,我们称之为垃圾渗滤液,也叫渗沥液。影响渗滤液产生的因素很多,主要有垃圾堆放填埋区域的降雨情况、垃圾的性质与成分、填埋场的防渗处理情况、场地的水文地质条件等。
中文名
渗滤液

渗滤液基本介绍

垃圾渗滤液水质复杂,含有多种有毒有害的无机物和有机物,渗滤液中还含有难以生物降解的、菲等非化芳香族化合物、氯化芳香族化物,磷酸醋,类化合物和苯胺类化合物等。
垃圾渗滤液中CODcr、BOD5浓度最高值可达数千至几万,和城市污水相比,浓度高得多,所以渗滤液不经过严格的处理、处置是不可以直接排入城市污水处理管道的。一般而言,CODcr、BOD5、BOD5/CODcr随填埋场的“年龄”增长而降低,碱度含量则升高。

渗滤液处理工艺

生物法处理渗滤液
生物法是渗滤液处理中最常用的一种方法,由于其运行费用相对较低、处理效率高,不会出现化学污泥等造成二次污染,因而被世界各国广泛采用。垃圾渗滤液处理工艺形式有传统活性污泥法、稳定塘、生物转盘、厌氧固定膜生物反应器等。
一种典型的渗滤液处理工艺是IBAF作为主要处理工艺,再与其他处理工艺相结合。选用厌氧生物滤池(IAF)和曝气生物滤池(IBAF)相结合作为生物处理工艺,厌氧生物滤池利用厌氧微生物的水解、发酵、酸化作用,大量降低COD,提高污水的B/C值,通过反硝化菌实现脱氮,还可降低污水处理的成本;厌氧生物滤池的出水进入曝气生物滤池进行好氧处理,通过好氧菌使有机物转变为二氧化碳和水,氨氮转变为硝酸根和亚硝酸根,微量重金属离子与微生物螯合而得以去除。生物处理所选用的微生物是高效专用微生物与复合酶制剂,该产品是采用基因工程的手段对自然微生物的强化与改性,提高微生物的活性及适应性,可有效的降解污水中的芳烃、酚、萘等难降解有机物

渗滤液活性污泥法

美国和德国几个垃圾填埋场采用活性污泥法处理渗滤液,其实际运行结果表明:通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷,可以获得令人满意的处理效果。如美国宾州的Fall Township污水处理厂,其垃圾渗滤液进水的CODcr为6000~21000mg/L,BOD5为3000~13000mg/L,氨氮为200~2000mg/L,曝气池的污泥为6000~12000mg/L,是一般污泥的质量浓度的3~6倍。在体积有机负荷为1.87kg[BOD5]/(m·d),F/M为0.15-0.31kg[BOD5]/kg[MLSS·d)时,BOD5的去除率为97%;在体积有机负荷为0.3kg[BOD5]/(m·d),F/M为0.03-0·05ks[BOD5]/(kg[MLSS]·d)时,BOD5的去除率为92%。

渗滤液稳定塘

国外早在80年代就有成功运用稳定塘技术处理渗滤液的生产性处理厂(HowardRobison,1992),英国在1983年建成的BrynPostey填埋场渗滤液处理厂,运用曝气氧化塘技术处理渗滤液。该氧化塘有效库容1000m,由高密度聚乙烯材料(HDPE膜)作防渗衬底,采用两台高效表面曝气机进行曝气,渗滤液最小水力停留时间10d,渗滤液处理量D-150m/d。此系统自1983年开始运行,渗滤液CODcr和BOD5最大分别达24000mg/L和10000mg/L,F/M为0.05~0.3kg[BOD5]/kg[MLSS]·d)时,CODcr去除率达97%。

渗滤液生物转盘

生物转盘是所谓固定生长系统生物膜法中的一种,运用于常规的污水处理中可有效地解决活性污泥法的污泥膨胀问题,并且由于膜上生物量大,生物相丰富,既有表层的好氧微生物,又有内层的厌氧微生物,因而具有抗水量、水质冲击负荷的优点,同时生物膜上还能生长世代时间较长的硝化菌等。
Pitea渗滤液处理厂即采用生物转盘处理垃圾渗滤液,设计规模500m/d,设计转盘表面积3000m,平均设计负荷4.8g[NH3-N/(m·d)。该厂利用填埋场气体加热使进人生物转盘的渗滤液温度保持在20℃左右,取得了良好的处理效果。

渗滤液厌氧氧化处理

厌氧生物处理可采用厌氧生物滤池,厌氧接触法,上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧消化等,实践证明厌氧处理时高质量浓度BOD5>2000mg/L有机废水的处理是有效的,但单独采用厌氧生物处理渗滤液的情况很少见。

渗滤液各种生物法比较

生物法中,好氧工艺的活性污泥法和生物转盘的处理效果最好,停留时间较短(6~24h)、运行经验丰富,但工程投资大。运行管理费用高;相对来说稳定塘工艺比较简单,投资省,管理方便,但停留时间长(10~30d)、占地面积大且净化能力随季节变化较大。厌氧处理工艺发展很快,特别适合于高浓度的有机废水,它的缺点是停留时间长,污染物的去除率相对较低,对温度的变化比较敏感,但通过研究表明厌氧系统产生的气体可以满足系统的能量需要,若将这部分能量加以合理利用,将能够保证厌氧工艺有稳定的处理效果,还能降低处理费用。因而对于高浓度有机物的垃圾渗滤液,采用厌氧和好氧工艺的组合处理,无论是对于提高处理效率,还是降低运行费用都是有意义的。
物化法过去只用在处理填埋时间较长的单元中排出的渗滤液,而今随着渗滤液控制排放标准的日益严格,物化法也用来处理新鲜的渗滤液,且是渗滤液后处理工艺中最常用的方法之一。物化法包括絮凝沉淀、活性炭吸附、膜分离和化学氧化法等。

渗滤液絮凝沉淀

实验证明;生物处理后的渗滤液进行絮凝沉淀时(利用铁盐或铝盐作絮凝剂),即使在BOD5很低(<25mg/L)的情况下,CODcr的去除率仍可以达到50%,反应过程中最佳的pH值对于铁盐和铝盐分别为4.5~4.8和5.0~5.5,最小的加药量在250-500g/m之间。
絮凝沉淀工艺的不足之处是会产生大量的化学污泥;出水的pH值较低,含盐量高;氨氮的去除率较低等。所以絮凝沉淀工艺即使有可观的处理效率,在选用时还是要慎重考虑。

渗滤液反渗透

反渗透经常用于渗滤液的后处理中,因其能够去除中等分子量的溶解性有机物,国内早期利用醋酸纤维膜进行的试验表明,CODcr的去除率可以超过80%,虽然在运行过程中有膜污染的问题,但反渗透工艺作为后处理工艺设在生物预处理后或物化法之后,负责去除低分子量的有机物、胶体和悬浮物,可以提高处理效率和膜的使用寿命[5]。根据Ehrig在1989年的研究,一级反渗透工艺可使CODcr、BOD5和有机卤代物(AOX)的去除率达到80%,但是氨氮和氯离子的去除率要达到较高水平则至少需要二级反渗透工艺。

渗滤液活性炭吸附

活性炭吸附工艺适用于处理填埋时间长的或经过生物预处理后的渗滤液,它能去除中等分子量的有机物质。20世纪70年代在欧洲的实验室研究表明,CODcr的去除率为50%-60%,若用石灰石作预处理,去除率可高达80%,而活性炭处理了140床后去除效率将明显下降。在生产性试验中,由于渗滤液水质水量多变等原因,出现了去除效率下降和活性炭被大量污染的现象。
活性炭的投加量与去除的CODcr量的线性关系当活性炭的投加量为800~1200g/m时,每克活性炭吸附3.0-3.2mgCODcr。活性炭吸附工艺的主要问题是高额的费用。尽管如此,首先进行生物预处理,再将该工艺与絮凝沉淀工艺相结合时,能保证出水的CODCr和AOX较低。

渗滤液化学氧化

化学氧化工艺可以有效消除污染物,而不会产生絮凝沉淀工艺中形成的污染物被浓缩的化学污泥。该工艺常用于废水的消毒处理,而很少用于有机物的氧化,主要是由于投加药剂量很高而带来的经济问题。对于渗滤液中一些难控制的有机污染物,化学氧化工艺可以考虑使用。
常用的化学氧化剂有氯气、次氯酸钙、高锰酸钾和臭氧等。用次氯酸钙作氧化剂时CODcr的去除率不超过50%;用臭氧作氧化剂时,没有剩余污泥的问题,CODcr的去除率也不超过50%,对于含有大量的有机酸的酸性渗滤液使用臭氧作氧化剂不是很有效的,因为有机酸是耐臭氧的,相应就需要很高的投加剂量和较长的接触时间。过氧化氢作氧化剂时因为可以去除硫化氢而主要用来除臭气,加药量一般每一份溶解性的硫要投加1.5~3.0份的过氧化氢。用化学氧化法处理渗滤液的研究还处在实验室阶段,主要的问题是处理费用太高,但对于垃圾填埋场封场后所产生的小水量、低含量的难降解渗滤液处理还是有一定意义的。

渗滤液土地法

用土地法处理渗滤液的主要形式是渗滤液回灌和土壤植物处理系统。
在英国进行的渗滤液回灌生产性试验中发现,渗滤液回灌不仅因为蒸发的作用而可以减少渗滤液的水量,而且还能大幅度降低渗滤液中有机物的含量。
土壤植物处理系统(S-P系统)不仅利用土壤或陈垃圾的物化及生化作用,而且还利用了植物根系对微生物的强化和植物修复技术。1985-1986年在瑞典建立了大规模现场S-P系统进行试验,该系统占用了总面积为22公顷的填埋场中的4公顷,其中1.2公顷种植了柳树,另外2.8公顷种植了各种草本植物。试验区域为填埋场边缘的3个坡地,种植了30000棵柳树。在试验的最初3年中,灌入试验区域的渗滤液共计3290mm,测得年平均的蒸发量为340mm,为降水量的46%,而在试验前相应区域的年平均蒸发量为140mm,为年降水量的19%,蒸发量增加了二到三倍。该系统不光有减量的功能,还能够降低渗滤液的浓度,例如氨氮浓度平均下降了60%,从6.93mmol/L下降到了2.96mmol/L,可以肯定随着柳树的生长和根系的发展,处理效果还可能进一步地提高。

渗滤液处理技术

回灌技术
渗滤液回灌是将收集后的渗滤液再次回灌入填埋场,利用填埋场堆体内的微生物对渗滤液进行处理的一种技术,它是渗滤液管理的一种有效方法。由于垃圾堆体内存在大量的孔隙,因此垃圾堆体具有较强的额外贮水能力,并且该贮水能力随垃圾堆体填埋高度的增加而增加。有关研究表明:当所填埋生活垃圾的饱和度为50%,填埋高度为50m时,每公顷生活垃圾填埋场额外贮水能力为125×10m。
许多研究表明,通过渗滤液回灌增加填埋场堆体内的湿度,不仅可以改善渗滤液的水质,降低渗滤液中BOD、COD及重金属的浓度,而且可以加速填埋堆体的稳定,使填埋场稳定期缩短至2~3a,并增加填埋场的甲烷产气率。
表面水塘回灌法
表面水塘回灌法就是在生活垃圾填埋场的表面开挖基坑,内置级配碎石,渗滤液回灌到水塘内,然后渗透到填埋堆体内,通常塘的直径大约为5m,深度约为1.5m。此种回灌方法在美国佛罗里达州有较成功的应用实例。广州的李坑生活垃圾填埋场在运营管理时也采用了这种回灌方式,在渗滤液减量及改善水质方面取得了较好的效果。
渗滤液的表面水塘回灌法同样也会带来环境问题,如气味、苍蝇等,并且由于水塘的位置相对较为固定,其开挖深度较浅,在一定程度上影响了渗滤液的回灌频率与容量。
垂直竖井回灌法
垂直竖井回灌法是渗滤液回灌比较常用的方法之一,为了避免短流,回灌井的底部是不透水的。由于垂直回灌法回灌点相对比较固定,在设计时,回灌井的间距应适当,若回灌井的距离太密,则影响填埋场垃圾的堆放与压实,但太疏,则未充分利用填埋场的贮水能力,导致填埋场湿度不均匀。在国外,每个回灌井的服务范围通常为1600~8000m。由于垃圾填埋场初期的沉降比较厉害,在沉降过程中可能会破坏垂直回灌井的整体性,并且,如果竖井的基础是支撑在膜上面的,则有可能导致膜的破损。
水平回灌法
处理垃圾渗滤液 处理垃圾渗滤液
水平回灌法是在垃圾面一定深度下开挖盲沟,内置穿孔的HDPE管,盲沟内填充砾石或废弃的轮胎碎片,由于水平管网覆盖面积大,该系统比其他回灌方式引入填埋场的渗滤液量大,但是也不能过度使用。有报道表明,水平回灌系统的过度使用会导致渗滤液收集系统收集量的加大,并且渗滤液的浓度峰值也将会增加。由于该系统是敷设在垃圾面底下的,无论是正在使用的填埋场还是封场后的填埋场,均可采用此系统进行渗滤液回灌。

渗滤液影响因素

渗滤液回灌可以改善渗滤液的水质情况,并加速填埋堆体的稳定。为了使渗滤液回灌获得较好的效果,应尽量使填埋堆体内湿度均匀,避免短流现象、局部饱和及顶部、边坡穿透现象的发生。在此,本文将就渗滤液回灌效果的影响因素进行论述分析,并提出操作建议。
垃圾堆体特性
处理垃圾渗滤液 处理垃圾渗滤液
垃圾堆体各向同性就是指在各个方向上,垃圾具有相同的渗透性。渗滤液回灌时,垃圾堆体各向同性可使其持水均匀,达到比较好的渗滤液回灌效果。但实际上,由于大部分城市采用由环卫工人上门收集袋装垃圾的收集形式,而且,盛装垃圾的塑料袋很少采用可生物降解的垃圾袋,因此,大大影响了生活垃圾各向同性的性能,在渗滤液回灌的过程中,容易导致渗滤液的短流或渗滤液在垃圾堆体内的聚集,而不能均匀分布在垃圾堆体内,达不到充分利用填埋场内的生物群体降解渗滤液的目的。
在生活垃圾填埋前,进行垃圾破碎是达到垃圾堆体各向同性的一种比较有效的方法,但是在许多城市,由于日产垃圾量较大,填埋前对袋装垃圾进行破碎不太可行,因此向居民宣传使用可快速生物降解的环保垃圾袋是非常有必要的。
处理垃圾渗滤液 处理垃圾渗滤液
垃圾在填埋时,先由推土机将垃圾均匀推开,然后由压实机来回压实,到达一定的压实度后再堆填另一层垃圾。在一定程度上,垃圾的压实度也影响渗滤液的回灌效果。有研究表明[6],随着垃圾竖向渗透性的减少,渗滤液的横向扩散度将增加,这主要是在实际施工作业时,由于边坡比较难压实,垃圾堆体的纵向压实度通常都大于横向压实度,即横向渗透性大于纵向渗透性,因此很容易造成渗滤液的横向边坡穿透。在敷设渗滤液回灌系统时,为了避免因纵、横向压实度不均匀而造成的边坡穿透,建议渗滤液的回灌系统的安装位置至少应距边坡6m远。
中间覆盖层
当填埋单元轮换,前一个垃圾作业面上较长时间不再填垃圾时,会在其表面敷盖一层渗透性较低的中间覆盖层,以减少雨水渗入形成渗滤液,该单元继续填埋时,若是采用粘土作中间覆盖层,通常这一中间覆盖层将保留在垃圾堆体内。
处理垃圾渗滤液 处理垃圾渗滤液
当对垃圾填埋场进行渗滤液回灌处理时,应考虑这一低渗透性的中间覆盖层对渗滤液回灌效果所带来的负面影响。由于低渗透性的中间覆盖层的存在,渗滤液回灌入填埋场内时,会有部分的渗滤液滞留于中间覆盖层上,而不会沿垂直方向渗透,堆体内的湿度将会分布不均匀,当过饱和后,回灌的渗滤液会沿着渗透性较大的水平方向渗透,从而可能出现边坡穿透的现象。为了避免这种现象的发生,建议在渗滤液回灌的填埋场内,中间覆盖层采用可重复使用的人工覆盖层,或继续填埋时将中间覆盖层去除,这不仅可增加填埋容积,而且可改善渗滤液的回灌效果。

渗滤液处理工程

处理工程的规模为200m3/d,渗滤液经过收集管进入调节池,调节池是利用原建成的容积约8400m3废水池,渗滤液现汇集于此,经过长时间的停留,发生厌氧水解。为避免调节池敞口散发臭气,池面用HDPE覆盖,与空气隔热。热后用污水泵以9.8m3/h的流量将污水抽送到生化池。生化池包括反硝化池和硝化池,在硝化池中,通过高活性的好养微生物作用,降解大部分有机物,并使氨氮和有机氮氧化为硝酸盐亚硝酸盐,回流到反硝化池,在缺氧环境中还原成氮气排出,达到脱氮的目的。硝化和反硝化的布置采用前置反硝化形式。渗滤液进入1座容积为175m3的反硝化池,而后进入2座容积为270m3的硝化池。硝化后以6~9倍的回流量回至反硝化池脱氮。经过生物反应后的混合液通过超滤膜分离净化水饿菌体,污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度达到20g/L。经过不断驯化形成的微生物菌群,对渗滤液中难生物降解的有机物也能逐步降解。该填埋场渗滤液BOD/COD≈0.5,可生化性较好,COD设计去除率90%。渗滤液中的氮源,部分被生物合成,其它在硝化池内氧化为硝酸盐和亚硝酸盐,并在反硝化中还原为氮气而去除,NH3-N设计去除率为99%。
生化池采用高效内循环射流曝气系统,利用率高达30%。MBR的剩余污泥量很小,排泥量20m3/d左右,可去填埋场处置。与传统生化处理工艺相比,混合流通过超滤系统进行固液分离,将粒径大于0.02μm的颗粒、悬浮物等截留在系统内,超滤出水清澈。有单独循环泵以产生较大的过滤通量,避免膜管堵塞。超滤最大压力为0.6MPa,膜管由清洗泵冲洗,清洗后的清洗水在膜环路中循环回到清晰槽,直到充分清洗,每3个月加化学药剂清洗一次。
处理垃圾渗滤液 处理垃圾渗滤液
为了达到更好的出水水质,超滤出水后可再进入纳滤系统,截留那些不易降解的大分子有机物,使出水COD降到120mg/L,以下或更低的水平,出水稳定达标。处理过程中的纳滤系统采用特殊纳滤膜和工艺设计,可使盐随净化水排出,不会出现盐富集现象。纳滤净化水回收率85%,最大压力为3.5MPa。
纳滤产生浓缩液量为1.5m3/h,将采用混凝沉淀进一步处理。采用具有混凝和吸附作用的复合型混凝剂,COD去除率可达70%以上,产生污泥5m3/d,回填埋场处置。上清液回调节池,通过调节池的长时间水解酸化作用,可改善其生化处理性能,不会产生有机物的富集现象。采用该工艺处理某填埋场渗滤液,适应性强,能确保不同季节不同水质条件下,出岁稳定达标。特别是该工艺具有一定的超前性,既适合渗滤液可生化性较好的情况。大量工程实例表明,即使对于BOD/COD小于0.2的老填埋场渗滤液,MBR与纳滤处理也能使出水COD、BOD和NH3-N达标。
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