垃圾填埋場滲濾液處理研究進展

垃圾填埋場滲濾液處理研究進展

垃圾提取物是地下水的主要水源。提取物中含有大量有毒物質(zhì)，濃度高，對環(huán)境構(gòu)成威脅。尤其是滲濾液中含有高濃度氨氮，如果排放到水體中，會成為引起水體富營養(yǎng)化的重要原因之一，同時給其處理工藝的選擇帶來困難。1垃圾滲濾液的有機物污染特性垃圾滲濾液屬于高氨氮、難降解廢水，其性質(zhì)取決于垃圾的成分、填埋時間、氣候條件和填埋場設(shè)計等多種因素，具有的水質(zhì)特征如表1所示，一般來說，有以下特點：(1）有機物濃度高且污染物種類繁多。垃圾滲濾液中含有大量有機物，鄭曼英等人對廣州大田山垃圾填埋場垃圾滲濾液有機污染物的分析表明，滲濾液中可監(jiān)測到有機物77種，其中有可疑致癌物1種、輔致癌物5種，被列入我國環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”的有5種以上。（2）水質(zhì)、水量變化大。這是滲濾液的主要特點，滲濾液COD變化范圍一般為1200～54412mg·L-1。（3)NH3-N含量高，營養(yǎng)元素比例失調(diào)。滲濾液中NH3-N的含量一般在1000～3000mg·L-1，隨著填埋年數(shù)的增加而增加，所以NH3-N的去除一直是垃圾滲濾液處理的重點和難點。（4）重金屬離子含量高。滲濾液中含有十多種重金屬離子，主要包括Fe、Zn、Cd、Cr、Hg、Mn、Pb、Ni等。2垃圾滲濾液常用處理方法分析目前的滲濾液的處理方法可分為回灌法、物化法和生物法處理三大類。(1）回灌法。滲濾液的回灌處理是將垃圾填埋場產(chǎn)生的未經(jīng)處理的滲濾液部分或全部噴灌至填埋場的表面，利用土壤層和填埋層中微生物的凈化作用，以及土壤的物化吸附作用，使?jié)B濾液得到凈化的處理方法?；毓啻嬖谠S多問題，例如，進水懸浮物過高或者微生物過量繁殖容易造成土壤堵塞；垃圾層中因厭氧消化而出現(xiàn)的酸積累；對氨氮的去除效果不夠理想；表面噴灌時散發(fā)臭味。(2）物化法。目前采用的處理滲濾液的物化法主要有混凝、化學沉淀、活性炭吸附、反滲透膜、超濾、AOPs（即高級氧化過程，包括濕式氧化、光化學氧化、Fenton法氧化等）、蒸干法和吹脫等方法。物理方法運行費用高，去除氮的效果不好，不能完全的處理垃圾滲濾液。例如：反滲透膜、超濾技術(shù)的費用極高；活性炭吸附容易堵塞，運行費用高；混凝沉淀法的混凝劑費用較高，產(chǎn)生的污泥會對環(huán)境造成二次污染；吹脫法不僅處理費用高，而且沒有將水中的氨從真正意義上去除，只是轉(zhuǎn)化了存在的形式而已。(3）生物處理方法。生物處理法是目前為止，最為經(jīng)濟、實用的處理方法，尤其是在脫氮方面表現(xiàn)出了更突出的優(yōu)勢，可以徹底的將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)變成無毒無害的氮氣。生物法處理滲濾液是利用微生物將滲濾液中的有機污染物降解而達到凈化的目的。目前采用的處理滲濾液的生物法包括好氧生物法和厭氧生物法兩大類。好氧生物法主要有活性污泥法、生物接觸氧化、生物轉(zhuǎn)盤、生物活性炭流動床、氧化塘等。對有機污染物較高的去除率，處理成本也比較合適。但好氧處理只適用于處理垃圾填埋初期產(chǎn)生的可生化性較好的滲濾液，而且系統(tǒng)易受滲濾液水質(zhì)水量波動的沖擊，當滲濾液中氨氮、重金屬離子等污染物濃度較高時還必須進行預(yù)處理。處理滲濾液的厭氧生物處理通常采用UASB法、ABR法、ASBR法、厭氧混合床過濾系統(tǒng)、厭氧濾池等。厭氧生物處理垃圾滲濾液的優(yōu)點是能耗少、操作簡單，運行費用低廉；產(chǎn)生的剩余污泥量少；可降解一些難降解的有機物。在實際應(yīng)用中，當有機物濃度和氨氮濃度較高時，需后接好氧處理。綜上所述，由于物化法和回灌法的投資高，脫氮效果差，使其在節(jié)能降耗的應(yīng)用中有很大的局限性。而生物處理卻因為其節(jié)能降耗、高效的脫氮效果凸顯出了優(yōu)勢。其中SBR工藝是生物處理中最常用的，在垃圾滲濾液處理中也得到了廣泛的的應(yīng)用。3抗沖擊負荷能力SBR為單池序批式運行，底物濃度高，抗沖擊負荷能力強；通過對運行方式的適當調(diào)節(jié)，有利于脫氮除磷，SBR法的這些特點正適合處理垃圾滲濾液的需要。3.1垃圾滲濾液的cod、nh3-n、tn的去除效果曹占峰等SBR漸減曝氣工藝處理模擬城市生活垃圾填埋場新鮮滲濾液,出水COD濃度約為500mg·L-1,BOD5/COD降為0.14左右；COD去除率與容積負荷呈正比，并在容積負荷為5.0kgCOD·mg-1·d-1時達到最高，約95%。吳方同等人應(yīng)用SBR處理垃圾滲濾液取得較好的效果，COD、BOD、NH3-N、TN的去除率平均為86.1%、97.4%、94.5%和81.3%；同時串聯(lián)試驗也取得較好的效果，COD、NH3-N、TN的去除率平均為89.8%、97.6%、89.1%。3.1.1未進行ph調(diào)節(jié)或預(yù)處理目前利用ASBR處理城市垃圾滲濾液的研究較多。土耳其Harmandali市的一個垃圾填埋場的滲濾液的處理。研究結(jié)果表明，在未進行pH調(diào)節(jié)或任何預(yù)處理時能以較短的HRT處理高有機復(fù)合得新垃圾滲濾液，COD去除率在64%～85%，去除的COD83%轉(zhuǎn)化為甲烷，平均生物體產(chǎn)率為0.12VSS/gCOD。在最大有機負荷率2.8kgTOC·mg-1·d-1時，TOC的去除率達73.9%，試驗還表明，ASBR工藝相比其他工藝更適應(yīng)水量和水質(zhì)的變化，適于新垃圾填埋場滲濾液的處理。3.1.2nh4+-n的處理效果ASBR工藝除了具備SBR典型的特點外，還具有受溫度影響小，適應(yīng)范圍廣，污泥沉降性能好，活性高等優(yōu)點。鄭曉英等，處理北京六里屯衛(wèi)生填埋滲濾液，常溫下，ASBR-SBR工藝的NH4+-N的去除效果很好，NH4+-N的總?cè)コ首罡邽?3.5%，平均為80.9%。NH4+-N的去除主要在SBR中完成。ASBR的COD去除率為58.9%，BOD5去除率最高為66.0%，SBR的COD去除率為67.9%，BOD5去除率最高為89.05%。3.2化學-化學法+sbr工藝組合目前單純的采用SBR工藝處理垃圾滲濾，很大程度上不能滿足日益嚴格的污水排放標準，采用以SBR工藝為主，輔以化學工藝的物化法+SBR工藝的組合，是處理滲濾液的有效方法，也是發(fā)展的必然趨勢。3.2.1垃圾滲濾液再接混凝處理典型工藝流程為滲濾液→pH調(diào)節(jié)→氨吹脫→SBR反應(yīng)器→吸附混凝→出水。氨吹脫具有運行穩(wěn)定，脫氮效率高（采用專用的化工填料時，吹脫效率可達90%以上）的特點?；炷A(yù)處理可有效降低難降解有機物的含量，并提高滲濾液的可生化性，垃圾滲濾液經(jīng)生化處理后再接混凝處理便可保證出水COD達到二級排放標準。胡勤海等人采用吹脫-SBR-吸附混凝法處理杭州市天子嶺垃圾填埋場滲濾液，效果較好，COD、NH3-N及色度平均去除率分別達91%、81%和95%。AhmetUygur,FikretKarg等采用混凝沉淀-吹脫-SBR工藝處理垃圾滲濾液，用石灰絮凝-氨吹脫作為預(yù)處理，采用五步處理（An/Ax/Ox/Ax/Ox）法，處理21h以后，出水COD去除率86%，氨氮去除率93%。3.2.2超聲波法處理老齡垃圾填埋場滲濾液典型工藝流程為滲濾液→超聲氣浮→SBR生化處理→加氯消毒→外排。垃圾滲濾液屬于高濃度、難降解的有機廢水，超聲適宜處理這種廢水，在額定的振蕩頻率下，廢水中部分有機物斷鏈開環(huán)，變?yōu)橐咨男》肿?，廢水的可生化性提高，易于被生化處理。因此，超聲波法作為預(yù)處理或深度處理，與生物法結(jié)合處理老齡垃圾填埋場滲濾液是一個較優(yōu)化的選擇。馬慧等人對某垃圾場滲濾液進行處理，原水氨氮濃度高，經(jīng)FBZ工段處理后，BOD5、COD、氨氮去除率分別為82.1%、68.9%、53.8%，其中，氨氮的去除率高于一般的脫氮工藝。EvelyneGonze等運用超聲波對老齡垃圾填埋場的滲濾液進行深度處理,在超聲波熱能為63GJ·m-2時，BOD5/COD值可達最高0.014，其COD去除率可達70%。EwaNeczaj等10]運用超聲波作為預(yù)處理工藝處理垃圾滲濾液，超聲處理加強了后續(xù)好氧硝化的作用，試驗表明，在振幅是12μm時，不斷的增加滲濾液的投加量，在5%～15%之間，氨氮的去除率一直維持在70%，COD的去除率在90%以上。3.2.3兩級sbr+活性炭吸附混凝劑實驗研究典型工藝流程為滲濾液→混凝沉淀→吸附→SBR1→SBR2→出水，PAFCS為混凝劑，爐渣為吸附劑，并由吸附池出水向SBR2補充碳源水?；炷綄θコ鴿B濾液中的有機物，重金屬離子以及懸浮物起到很大的作用。方士以杭州市某垃圾填埋場滲濾液（COD為1500～4500mg·L-1NH4+-N795～1550mg·L-1,pH8.0～9.0）作為研究對象，利用串聯(lián)運行的回流式兩級SBR+活性炭吸附混凝工藝進行了實驗研究，出水COD<300mg·L-1、氨氮<20mg·L-1、色度<20倍。張連凱等用赤泥制備復(fù)合混凝劑PAFCS（聚合硫酸氯化鋁鐵）并以爐渣作為吸附劑對垃圾滲濾液進行預(yù)處理，SS和色度的去除率分別為84%和92%，兩段SBR法對垃圾滲濾液進行生化處理，COD、BOD和氨氮的去除率分別為88%、94%和89%。3.2.4易降解、無毒害的物質(zhì)電催化氧化技術(shù)利用電極的直接氧化和間接氧化作用來氧化降解有機或無機物質(zhì)，使其氧化分解成為易降解、無毒害的物質(zhì)。王德義等采用催化電解氧化與SBR聯(lián)合工藝對垃圾滲濾液的處理進行實驗研究，出水各項指標的去除率分別為COD90%以上、NH3-N99%、TN95%以上、色度99%，重金屬離子含量低于0.001mg·L-1。3.2.5去除污水中的有機物典型工藝流程為滲濾液→化學混凝→電芬頓→SBR→出水。Fenton法能夠產(chǎn)生氧化性極強的·OH自由基，分解難降解的有機物，提高廢水的可生化降解性，并且費用低廉、操作簡便。張暉等采用化學混凝-電芬頓處理晚期垃圾滲濾液，在去除難降解有機物和無機物方面效率很高，隨后的SBR深度處理。COD去除率為85%，色度去除率達到99%。熊忠等在用混凝-Fenton-SBR法處理垃圾滲濾液效果也很好，COD、BOD的去除率分別穩(wěn)定在80%、94%左右。4其他生物處理技術(shù)與sdr的融合技術(shù)4.1sbr反應(yīng)器的應(yīng)用典型工藝流程為滲濾液→調(diào)節(jié)池→水解酸化池→SBR反應(yīng)池→加CaO調(diào)pH→混凝沉淀池→出水，SBR池出水加CaO調(diào)節(jié)pH后進行混凝沉淀處理。水解、酸化過程可使?jié)B濾液中某些難以好氧降解的有機物在水解菌的作用下進行不同程度的降解。另外，水解酸化池還可避免厭氧過程中產(chǎn)生過多的NH3-N，加重后續(xù)生化處理的負擔。SBR反應(yīng)器廣泛運用于中小水量的難降解有機物的處理。程潔紅等采用厭氧-SBR-混凝沉淀耦合工藝處理垃圾滲濾液進行處理，出水COD148.4mg·L-1、NH3-N12.2mg·L-1,COD總?cè)コ蔬_到91.2%，NH3-N去除率達到90.4%，具有較好的去除有機物和氨氮效果。4.2吹脫厭氧工藝典型工藝流程為滲濾液→儲水池→氨水吹脫→厭氧生物濾池→SBR池→排水。本處理工藝應(yīng)具有處理效果好、耐沖擊負荷能力強的特點。先采用氨吹脫以去除高濃度的氨氮，滿足后續(xù)的生化需要，再利用厭氧、好氧工藝去除水中的有機物及剩余氨氮。黃琪等采用吹脫→厭氧UBF→A-SBR工藝處理垃圾滲濾液是行之有效的，其中COD、BOD5、NH3-N和TN去除率分別達到95%、99%、99.5%和97%。整個工藝具有較強的耐沖擊負荷能力，當進水COD質(zhì)量濃度為10～15g·L-1、BOD5質(zhì)量濃度為3～5g·L-1時，出水各項指標一直比較穩(wěn)定。4.3預(yù)處理、生化與環(huán)保典型工藝流程為滲濾液→混凝氣浮→UASB→水解酸化→SBR池→吸附→排水。垃圾滲濾液COD濃度高，UASB厭氧反應(yīng)器是一種高效的厭氧反應(yīng)裝置，采用UASB工藝可大幅度降解COD。姜蔚等采用混凝氣浮，活性炭吸附對垃圾滲濾液進行預(yù)處理，然后采用UASB+水解酸化+SBR聯(lián)合工藝的生化處理，采用SBR工藝，經(jīng)厭氧處理BOD5降解較多，在SBR工藝前增加水解酸化，可調(diào)整BOD5/COD的比值，提高廢水的可生化性。SBR對COD的去除率達到78.2%，總的COD去除率達到99.1%，氨氮去除率達到96.6%。袁志宇等采用氨吹脫+UASB+SBR工藝，COD為5000～6000mg·L-1、NH3-N為600～1400mg·L-1，出水COD去除率80%以上，NH3-N去除率95%以上。4.4滲濾液水質(zhì)及進水水質(zhì)典型工藝流程為滲濾液→調(diào)解池→UASBF→中間水槽→SBR池→混凝沉淀池→外派排。上流厭氧污泥過濾反應(yīng)器（UASBF）同時具有厭氧污泥床和厭氧過濾床的優(yōu)點，污泥截流能力及抗沖擊負荷能力強，污泥濃度高。其功能不僅在于去除滲濾液中的有機物，而且還可以通過水解酸化作用將難降有機物轉(zhuǎn)化為易降解有機物，提高后續(xù)處理裝置對有機物的去除效率。鞍山垃圾填埋場的滲濾液的進水水質(zhì)為：COD(1～1.5）×104mg·L-1,NH3-N800～1500mg·L-1,SS2000～4000mg·L-1。整個系統(tǒng)COD的去除率為94%～98%，對NH3-N的去除率>99%，出水水質(zhì)符合生活垃圾填埋污染控制標準中的垃圾滲濾液二級排放標準要求。5垃圾滲濾液聯(lián)合工藝處理案例在實驗室試驗中在實際工程中也有很多SBR與其他工藝聯(lián)合處理垃圾滲濾液，成功的實例（見表2），采用SBR的聯(lián)合工藝處理的垃圾滲濾液出水，均達到了國家滲濾液排放的二級標準(GB1688921997)。6sdr法解決了垃圾過濾中生物脫氮的新技術(shù)的發(fā)展趨勢6.1垃圾滲濾液形成碳源的影響因素短程硝化反硝化是當前生物脫氮研究領(lǐng)域內(nèi)的新技術(shù)，關(guān)鍵是控制生化脫氮中硝化為亞硝酸型硝化，在反硝化中不經(jīng)歷傳統(tǒng)的NO3-階段，從而降低了氧的需求量和反硝化所需的外加碳源量，大大降低了運行費用，節(jié)省碳源。處理垃圾滲濾液形成短程硝化反硝化的條件有很多，其中溫度、pH、游離氨FA、溶解氧、污泥齡等。較高FA是導(dǎo)致NO2--N累積的主要原因，而DO是重要的促進因素，在一定游離氨的范圍內(nèi)，通過調(diào)整溶解氧可以促進短程硝化和全程硝化之間的相互轉(zhuǎn)化。此外，ALR、pH、堿度、溫度通過直接或間接的影響游離氨的濃度，從而影響NO2--N累積率。污泥濃度也是實現(xiàn)短程硝化的重要因素，由于污泥絮體內(nèi)存在FA梯度，較高的污泥濃度能減弱減弱FA對其的抑制作用。6.2堿中和等3個月的脫氮處理同步硝化反硝化（SND）工藝和傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比具有節(jié)省反應(yīng)器體積、縮短反應(yīng)時間和不需要酸堿中和等優(yōu)點，適合低COD/NH4+-N的垃圾滲濾液的脫氮處理。利用SND工藝，通過控制供氧量和調(diào)控營養(yǎng)配比，使垃圾滲濾液的高濃度氨氮經(jīng)過NO2-途徑同步硝化反硝化，達到高效、經(jīng)濟的除氮效果。在對深圳市下坪垃圾滲濾液進行試驗和試運行當中，證實了SBR反應(yīng)器中存在同步硝化反硝化反應(yīng)。6.3sbr反應(yīng)器厭氧氨氧化是在厭氧條件下，自養(yǎng)的厭氧氨氧化細菌以NH3為電子供體，以NO2-和NO3-為電子受體將NH3-N與NOx--N轉(zhuǎn)化為N2等氣態(tài)物質(zhì)的過程。與傳統(tǒng)脫氮工藝相比，厭氧氨氧化具有不需要氧氣，不需要外加碳源，生物產(chǎn)量低，因而污泥量低等優(yōu)點。SBR反應(yīng)器自身的運行特點決定了其具有持留微生物能力強，可有效減少污泥流失，因此有利于世代期長的微生物生長。Dongene等人利用SHARON-Anammox工藝處理高氨氮濃度（1000～1500mg·L-1）廢水，經(jīng)過兩年連續(xù)運行，SBR反應(yīng)器中超過80%的NH4+-