前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的垃圾渗滤液的水质特点主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)15-0053-02
一、矿化垃圾反应床工艺简介
(一)工艺概况
矿化垃圾生物反应床工艺是同济大学提出的一种适用于垃圾渗滤液废水处理的以废治废的低成本工艺。该工艺曾获得2007年教育部技术发明二等奖和2008年上海市科技进步一等奖。
该工艺的突出特点是抗冲击负荷性能优越和运行费用较低。矿化垃圾含有大量的高活性微生物种群,具有高效处理渗滤液的能力,不需要固液分离装置,即可达到较高的耐COD和NH3-N负荷冲击能力。COD和氨氮去除效果大,去除率分别能达到95.8%和99.4%。合理控制水力负荷和进水间隔时间是保持相对稳定的去除率关键。同时,由于矿化垃圾资源充足,无需曝气,投资和运行成本低,系统运行费用约为
3元/m3,一般仅占常规处理方法的10%~30%。
(二)机理
矿化垃圾生物反应床净化渗滤液的机理主要是配水期的截留、吸附及落干期的生物降解。在矿化垃圾里大部分可降解有机物已被去除,形成一些具有吸附和络合能力的腐殖质类物质,并留下了很多微小的孔道,这些微孔适合微生物的附着生长。与此同时,在厌氧、缺氧或微氧的条件下,经过含有重金属、高浓度盐类、高浓度氨氮和其他有毒有害物质的渗滤液冲刷或浸泡,生长于垃圾中的微生物经过驯化、选择和变异等作用,逐渐形成一个适应于这种环境的微生物群体。因此,相对于传统生物处理法中的微生物种群,矿化垃圾中的微生物种群对渗滤液具有更强的适应性和处理能力。矿化垃圾反应床就是利用矿化垃圾本身的吸附和络合性能,以及其中的微生物来处理渗滤液的。
二、工程设计实例
(一)工程概况
广西隆林生活垃圾渗滤液处理工程位于县城新州镇内,废水源自隆林生活垃圾填埋场,渗滤液处理工程规模为
60m3/d,占地面积约2400m2。考虑到该地区雨水季节时间长,渗滤液水质水量不稳定,变化幅度大以及无力承担高运行费等特点,选择“厌氧调节池-矿化垃圾反应床-NF-RO”作为渗滤液处理工艺。
(二)设计进出水水质
表2隆林县填埋场渗滤液进出水水质指标比较表
时间
项目 进水水质 出水水质
水质指标 设计值 水质指标 排放指标
CODCr (mg/L) 15000~25000 20000 96.7 ≤100
BOD5 (mg/L) 10000~15000 12000 29.1 ≤30
NH3-N (mg/L) 400~1500 800 23.1 ≤25
SS (mg/L) 1000~7000 5000 26 ≤40
(三)流程说明
图1渗滤液处理流程图
填埋场产生的渗滤液流进加盖调节池进行厌氧处理,可以有效降低进入矿化床的污染负荷,之后渗滤液进入矿化垃圾反应器进行处理。矿化垃圾反应床分为三级,在三级生化作用下,可有效降低原水中的有机物、悬浮物及氨氮的含量,为后段的物化处理提供保障,减少膜处理的压力,最后经纳滤和反渗透达标排放。
(四)反应床的设计
1.反应床的分级。本工程中矿化垃圾反应床一共分为3级,第一级面积约为800m2,第二级面积约为600m2,第三级面积约为600m2,床高3m。需要注意的是,由于垃圾渗滤液浓度较高,前处理负荷较大,一级反应床需要比后两级大1/3,以保证后续处理的正常运行。
2.反应床结构设计。(1)防渗层。防渗层的作用是阻止床内渗滤液流到床外,或阻止床外水渗入床内。设计防渗层结构与填埋场的单层水平防渗层类似,由下往上依次为750 mm左右的黏土层、2 mm厚的HDPE膜、600 g/m2的土工布。防渗材料在反应床平台进行锚固,保证不被扯拉下滑,该做法可以替代一般的混凝土结构防渗,大大降低工程的费用。(2)集水系统。集水系统由厚度300 mm左右的碎石或卵石平铺而成,中间设有集水盲管,在防渗层的坡度的作用下,渗滤液经处理后在集水管得到收集,进入下一级的处理。同时在集水管安装有底层垂直通风复氧管,保证多余气体的外排。(3)填料层。一定厚度的矿化垃圾细料,可有效过滤垃圾渗滤液的悬浮物颗粒,并为在反应床起主要生化反应作用的微生物提供生活场所。此外在填料层中间,安装有通风复氧系统的水平和垂直花管。复氧管与外部空气向联通,保证反应床局部的通气性,尽而实现反应床内部间歇厌氧好氧的反应过程。(4)配水系统的控制。国内矿化垃圾反应床布水方式上多采用移动式布水器布水,本工程设计采用旋转喷头取代穿孔管,能够更均匀的将渗滤液均匀分布在矿化床的各个角落,同时利用控制提升泵的停启,实现间歇布水方式,每三个小时布水器运行一次,一次运行布水30min。
同时为了保证反应床能够正常运行,设计提升泵增加筛网装置,滤去渗滤液中渗滤液中较大的杂质及颗粒物,有效防止旋转喷头堵塞的现象发生。
三、投资估算分析
表3垃圾渗滤液处理站工程投资表
序号 名称 工程投资(万元)
建筑工程 安装工程 其他费用 合 计
1 土石方开挖及回填 4.78 4.78
2 调节池 50.29 50.29
3 矿化垃圾反应床及大棚 147.29 147.29
4 NF+RO系统 177.04 177.04
7 给水系统 16.21 16.21
8 排水系统 3.16 3.16
9 绿化工程 2.53 2.53
10 通透式围墙工程 5.84 5.84
11 道路工程 2.72 2.72
合计 409.86
四、结论
1.就对渗滤液处理方法的选择而言,采用生物处理为主体的工艺的投资和运行费用相对较低。矿化垃圾反应床工艺以矿化垃圾为主体的生物处理工艺,无论是在工程投资,还是运行费用上都比较低,并且在填埋场的渗滤液处理中得到广泛应用,且效果良好。
2.矿化垃圾本身含有大量的高活性微生物种群,具有高效处理渗滤液的能力和抗冲击负荷能力,对于隆林及其他广西地区雨水季节时间长,渗滤液水质水量不稳定,变化幅度大等特点有很强的适应能力,该工艺的推广将有助于今后广西生活垃圾填埋场渗滤液处理工程的实施和合理化建设。
参考文献
[1]潘终胜,赵由才.矿化垃圾反应床处理渗滤液的工程应用[J].中国给水排水,2006,22(6).
[2]秦浙.填埋场矿化垃圾生物反应床在废水处理中的应用[J].环境科学与管理,2008,33(7).
[3]黄仁华.矿化垃圾生物反应床处理渗滤液的示范工程研究[J].环境卫生工程,2006,14(3).
[4]陶正望,夏立.矿化垃圾生物反应床处理垃圾渗滤液的效果[J].农业工程学报,2009,25(1).
[5]李晓斌.矿化垃圾生物反应床处理渗滤液技术研究[J].内蒙古环境科学,2008,(4).
[6]刘大超.矿化垃圾生物反应床处理垃圾渗滤液[J].金属矿山,2008,(381).
关键词:渗滤液;MBR+NF+RO工艺;技术对比
Abstract: Landfill leachate is a kind of high wastewater with concentration of organic, which is complex composited and rich in various of pollutants, it is difficult to meet the outflow requirement by ordinary sewage treatment process. Currently, domestic engineering usually used a series of combined process to ensure the water quality standards. The article combined with the actual situation of the engineering and technical comparison, and select the MBR (two A/O+ultrafiltration)+NF+RO process to treat the leachate, And a further analysis is given to clarify the characteristics and treatment effects of this process.
Keyword: leachate;MBR+NF+RO process; technical comparison
中图分类号:R124文献标识码: A 文章编号:
1 项目概述
该生活垃圾卫生填埋场位于陕西省中北部某市,为山谷型填埋场。填埋场的建设规模为Ⅲ类,占地面积510亩,总库容量485万m3,日处理垃圾量为315t。其中,垃圾渗滤液设计规模为60m3/d,本工程渗滤液的有机污染物浓度相当高,设计进水为调节池出水,出水水质如表一所示:
表1 项目设计进水水质指标
2 工艺选择分析
根据要求,本项目建设的出水水质需要达到《生活垃圾填埋污染控制标准》
(GB16889-2008)中表2标准的要求。其水质指标如表二所示:
表1 项目设计出水水质要求
2.1 工艺比较
2.1.1 渗滤液处理工艺
由于渗滤液较高的污染物浓度和复杂的组成成分,单一的处理工艺不可能满足渗滤液处理的要求。目前,常用一系列的工艺组合对渗滤液进行处理采用保证系统处理出水水质的达标。
(1)完全膜分离技术
在实际的工程应用中,对垃圾渗滤液进行简单的预处理后完全通过膜系统对其进行污染物的浓缩分离,形成一部分的水质较好的清液,目前使用较多的主要有DTRO工艺。
但由于膜系统运行过程中的影响因素很多,包括进水的水质浓度、进水的温度、含盐量、运行管理的水平等,所以完全膜分离技术难以保证系统的稳定运行。尤其是在冬季水温较低的情况下,膜通量会下降很大,会影响系统的运行。
其次,由于膜系统进水浓度较高,其运行压力也非常的高,一般都在60bar以上,较高的会达到100bar以上;同时由于膜分离对氨氮等小分子物质难以取得较好的截留效果,所以完全膜分离技术的出水氨氮浓度要稳定达标还需要结合一些其他措施[2]。
(2)膜生物反应器+膜深度处理技术
在目前垃圾渗滤液处理行业中,膜生物反应器+膜深度处理技术已经成为一级排放标准下的主流工艺,目前运用较多的主要有MBR+NF/RO工艺。
MBR(包括生化系统和超滤膜系统)与纳滤系统、反渗透系统的不同工艺组合,可以使渗滤液处理出水水质达到一些较高的排放标准要求。MBR工艺通过超滤膜对生物菌体的完全截留保证生化系统能具有相当高的污泥浓度,实现水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,保证了各种世代周期较长的微生物能在系统内大量繁殖。这种数量巨大、生物相繁多的生物反应器可以保证对各种复杂水质成分污水的处理效果,同时具有较强的抗冲击负荷能力[3]。
对MBR+NF/RO和DTRO工艺进行技术比较,可以得出:
表3 工艺技术比选表
MBR+NF/RO工艺在整体的性能、实用性、普遍性方面比DTRO要高出许多。
2.2 渗滤液处理工艺的选择
根据比较和分析并结合渗滤液的水质特点,确定本工程选用膜生物反应器+膜深度处理的主体工艺。
(1) 生化工艺
根据不同污水的水质特点,MBR工艺中生化部分可以选择多种工艺形式。对处理对象以有机污染物为主而不存在氨氮去除任务的废水,常采用传统活性污泥法或生物接触氧化法作为生化处理工艺,对于污染物浓度高的废水还可以采用厌氧工艺进行前处理。
而对于垃圾渗滤液这种氨氮和总氮浓度较高的废水,必须采用硝化/反硝化为主的生物脱氮工艺。为保证在反硝化过程中能充分利用污水中原有有机碳源,再结合本工程渗滤液水质情况,确定采用前置反硝化+一段硝化(A/O)的生化工艺。
(2) 膜深度处理工艺
膜深度处理工艺主要是纳滤处理工艺、反渗透处理工艺及两者的组合,根据本工程的出水水质要求和系统整体清液回收率要求,本工程选择以纳滤与反渗透工艺组合。
3 工艺流程及特点
3.1 工艺流程图
设计采用膜生物反应器+纳滤+反渗透的主体工艺,其主要流程如下:
3.2 工艺特点
3.2.1 MBR生化反应器的应用
外置式膜生化反应器由于其污泥浓度高、泥龄长等特点,使膜生化反应器具有极强的生物脱氮能力和有机污染物的降解能力,且反应器容积较小,有效降低了占地面积和土建投资;
3.2.2 纳滤(NF)的运用
由于设计外置式膜生化反应器为两级脱氮,生物脱氮率超过99%,超滤出水总氮已经达标,因此设计采用纳滤(NF)对超滤出水进行深度处理,去除难生化降解的有机物。纳滤(NF)的清液产率可达85%[4]。采用纳滤(NF)系统作为深度处理工艺具有如下优点:
节约运行成本,由于反渗透(RO)操作压力一般在30-60bar,而纳滤(NF)的实际操作压力在3-10bar左右,纳滤(NF)所需的膜渗透驱动力要小得多,这意味着能耗较低,因此,纳滤(NF)的运行成本比反渗透(RO)低的多[5];
3.2.3 反渗透(RO)的使用
当生物脱氮不完全时,由于反渗透(RO)分离级别高,对一价盐离子均作截超越管线一级反硝化池 一级硝化池 管式超滤系统 纳滤系统 60m3/d MBR系统 袋式过滤器 60m3/d 60m3/d 板式换热器 冷却塔 射流曝气 43.2m3/d 图1 系统工艺流程图 出水储槽 54m3/d 达标排放 反渗透系统 43.2m3/d 污泥运至指定地点 污泥脱水 浓缩液储槽 6m3/d 填埋区浅层回灌 10.8m3/d 二级硝化池 二级反硝化池 射流曝气
留,反渗透(RO)作为保障总氮达标的第二道“防线”可保证出水总氮达标。
3.2 工艺处理效果
根据国内内实际工程经验,对各工艺段污染物去除效果如下:
表3 污染物处理情况
由上表可知,系统最终混合产品水将优于《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)的要求,稳定达标。
4 结语
①该系统可以不间断运行,超滤膜的使用寿命超过5年以上,反渗透膜的使用寿命在3年以上,NF系统的回收率不低于90%,反渗透系统的回收率不低于80%。工程费用合理,操作运行简单。因此,该工艺具有良好的环境效益和经济效益,适合在垃圾渗滤液中应用。
②渗滤液二次污染问题依然凸显,如何无害化渗滤液系统产生的泥饼是我们要深入思考的问题。
参考文献:
[1]黄春. R+NF+RO在垃圾渗滤液处理中的应用[J].低温建筑技术,2010(4).
[2]林,陆晓峰等.膜生物反应器中膜过滤特征及膜污染机理的研究[J].环境科学,2006(12).
[3]张金钟,潘爱军等.提高污水处理厂活性污泥抗冲击性[J].中国高新技术企业,2010(27).
关键词:垃圾渗滤液;活性污泥法;SBR
渗滤液是液体在垃圾填埋场重力流动的产物,主要来源于降水和垃圾本身的内含水,由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质,包括物理、化学以及生物因素等,渗滤液的水质在一个比较大的范围内变动。一般说来,其PH值在4~ 9之间,COD在2000~ 62000mg/L的范围内,BOD5 在60~45000mg/L,重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致,由此可见垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水。
1、垃圾渗滤液的水质情况及水质分析
1.1渗滤液的水质情况
城市垃圾渗滤液的成分与当地居民的生活习惯、民俗等社会因素也有一定的关系,不同地域的垃圾渗滤液的成分各不相同。
1.2水质分析
从渗滤液的水质情况来看,绝大部分种类的渗滤液的BOD5/COD值大于0.3,属于可生化降解的有机废水。垃圾渗滤液的三大因素(有机物、氨氮、重金属离子浓度比较高)制约了微生物对其的处理。高浓度有机物经过厌氧水解产生挥发性脂肪酸,可能导致反应器内PH值下降到4~ 5以下。使微生物的酶体系失活,活性丧失。高浓度氨氮对微生物也是有毒性的,常规的微生物对氨氮的50%IC值为50mg/L左右。但是微生物经过驯化可以忍受较高浓度的氨氮而不失活,适当浓度的氨氮可以作为微生物的营养源。高浓度的重金属离子可以使微生物蛋白质凝结,使微生物的代谢停止。对垃圾渗滤液的处理工艺的设计主要是基于这三者的具体情况来考虑的。原水+ 淀粉溶液+ 营养组分+ 水的方式向反应器供水,最初垃圾渗滤液原水量在进水中的比重较小,约10%,辅以淀粉等有机养料促进细菌适应垃圾渗滤液的水质情况。由于废水中添加了部分高浓度的垃圾渗滤液,反应器内的微生物迅速陷于失活状态,水色带有较明显的黄褐色。当SBR反应器沉淀后的上清液的有机物浓度较低,COD去除率达到75~ 80%以上时,给反应器内的微生物进水,提供有机养料,有机物去除率稳定一段时间后,将垃圾渗滤液的比重提高5%,这样逐步提高垃圾渗滤液在进水中的比重,培养适应高浓度有机物和氨氮、重金属离子浓度的微生物。到12月初,反应器内微生物长势良好,在曝气8H,厌氧搅拌4H的运行工艺条件下,反应器的进、出水水质如下:典型工艺流程为渗滤液调节池水解酸化池SBR反应池加CaO调pH混凝沉淀池出水,SBR池出水加CaO调节pH后进行混凝沉淀处理。水解、酸化过程可使渗滤液中某些难以好氧降解的有机物在水解菌的作用下进行不同程度的降解。另外,水解酸化池还可避免厌氧过程中产生过多的NH3-N,加重后续生化处理的负担。SBR反应器广泛运用于中小水量的难降解有机物的处理。污水中有机污染物的去除主要是一个微生物生长的过程,微生物对养料、溶解氧、温度、PH值等有具体的要求,一旦偏离了这个范围,微生物的活性就会受到限制,生长停止,污水处理效果不好。SBR反应器是在常温、PH7。0以上的环境中下运行的,与实际情况比较符合,水中PH值低于6。5时,大多数微生物的活性比较低,所以将SBR反应器的酸碱性调到中性偏碱性。氨氮在厌氧罐内的降解效果不大,它主要依靠好氧生物工艺中的硝化细菌氧化为硝酸盐。在SBR反应器的操作工序的设置上,可以根据不同的有机物浓度和毒物的浓度选择不同的操作工序。如进水期区分为曝气进水和厌氧搅拌进水也即非限制曝气和限制曝气方式,还有半限制曝气方式,垃圾渗滤液一般属于有机物浓度和毒性物质较多的有机废水,可采用非限制曝气方式,再根据实际运行中的去除效果,调整曝气和搅拌工序的时间,在该实验中,以曝气8小时、厌氧搅拌4小时循环操作,出水CODCR、BOD5的水质能达到国家规定的排放标准。
1.3 SBR法短程硝化反硝化生物脱氮技术
短程硝化反硝化是当前生物脱氮研究领域内的新技术,关键是控制生化脱氮中硝化为亚硝酸型硝化,在反硝化中不经历传统的NO3-阶段,从而降低了氧的需求量和反硝化所需的外加碳源量,大大降低了运行费用,节省碳源。处理垃圾渗滤液形成短程硝化反硝化的条件有很多,其中温度、pH、游离氨FA、溶解氧、污泥龄等。较高FA是导致NO2--N累积的主要原因,而DO是重要的促进因素,在一定游离氨的范围内,通过调整溶解氧可以促进短程硝化和全程硝化之间的相互转化。此外,ALR、pH、碱度、温度通过直接或间接的影响游离氨的浓度,从而影响NO2--N累积率。污泥浓度也是实现短程硝化的重要因素,由于污泥絮体内存在FA梯度,较高的污泥浓度能减弱减弱FA对其的抑制作用。
1.4 同步硝化反硝化生物脱氮技术
同步硝化反硝化(SND)工艺和传统生物脱氮工艺相比具有节省反应器体积、缩短反应时间和不需要酸碱中和等优点,适合低COD/NH4+-N的垃圾渗滤液的脱氮处理。利用SND工艺,通过控制供氧量和调控营养配比,使垃圾渗滤液的高浓度氨氮经过NO2-途径同步硝化反硝化,达到高效、经济的除氮效果。在对深圳市下坪垃圾渗滤液进行试验和试运行当中,证实了SBR反应器中存在同步硝化反硝化反应。
1.5 氨氧化生物脱氮技术
厌氧氨氧化是在厌氧条件下,自养的厌氧氨氧化细菌以NH3为电子供体,以NO2-和NO3-为电子受体将NH3-N与NOx--N转化为N2等气态物质的过程。与传统脱氮工艺相比,厌氧氨氧化具有不需要氧气,不需要外加碳源,生物产量低,因而污泥量低等优点。SBR反应器自身的运行特点决定了其具有持留微生物能力强,可有效减少污泥流失,因此有利于世代期长的微生物生长。Dongene等人利用SHARON-Anammox工艺处理高氨氮浓度(1000~1500mg・L-1)废水,经过两年连续运行,SBR反应器中超过80%的NH4+-N转化为氮气。Siegrist等人利用SBR处理高氨氮浓度的垃圾渗滤液,获得了较高的氨氮去除率,并分析了氨氮去除的可能机理,得出垃圾渗滤液中的氨氮有高达70%通过厌氧氨氧化途径去除。
1.6 CANON工艺
CANON工艺原理是在亚硝酸盐和氨氮同时存在的条件下,通过控制溶解氧,利用自养型的ANAMMOX细菌将氨和亚硝酸盐同时去除,产物为氮气,另外还伴随产生少量硝酸盐。由于参与反应的微生物属于自养型微生物,因此CANON工艺不需要碳源。另外由于CANON工艺只需要硝化50%的氨氮,硝化步骤只需要控制到亚硝化阶段,因此可以节约碱度50%。CANON工艺在限氧条件下进行,因此可以节约供氧量,理论上可节约供氧62.5%。深圳市下坪固体废弃物填埋场渗滤液处理厂通过一年多的运行,发现溶解氧控制在1mg・L-1左右,进水氨氮90%。
关键词:生物除臭剂;垃圾渗滤液;嗅阈值
中图分类号:R124.3文献标识码:A文章编号:16749944(2013)04021703
1引言
恶臭作为大气污染公害之一,在全球范围内受到了各国广泛重视,国内外研究学者对恶臭治理技术进行了长期的研究与探索。在不同恶臭源中,垃圾填埋场恶臭处理是目前研究的难点和热点。垃圾填埋过程中所产生的种类繁多,成分复杂,垃圾渗滤液含有较高浓度的氨气、硫化氢、甲烷等多种成分的恶臭气体,对周边的环境造成极大的污染,严重影响人们的正常生活[1]。如何有效控制垃圾渗滤所产生的恶臭,关键是对垃圾渗滤液源头调节池的恶臭和污泥恶臭处理,然而目前还没有开发出能够广泛应用于垃圾渗滤液恶臭处理的技术[2]。因此,笔者根据垃圾渗滤液产生臭味的特点,采用新型复合微生物除臭剂从垃圾处理填埋和垃圾渗滤处理不同阶段投加使用,探索复合微生物菌剂对垃圾渗滤液臭味去除效果,以待提高生化处理垃圾渗滤液的效率和质量,为除臭剂推广使用和垃圾渗滤除臭工程治理提供理论依据。
2材料与方法
2.1实验材料
新型复合微生物除臭剂:来源于江苏碧程环保设备有限公司。
2.2实验方法
2.2.1实验室内检测
采集垃圾渗滤液于实验室密封容器内,新型生物除臭剂按垃圾渗滤液10%添加量加入到盛有新鲜垃圾渗滤液250mL的锥形瓶(500mL)中,于28℃,转速为180 r/min的恒温振荡培养3d,然后恒温静止培养2d,每12h测定垃圾渗滤液氨态氮的数值,测定方法采用HJ-537-2009《水质-氨氮的测定 蒸馏-中和滴定法》。同时,每天采用嗅阈值法测定恶臭嗅阈值。
垃圾渗滤液的嗅阈值的测定,采用美国颁布的《水质检测方法中的嗅阈值测定方法》 (2000年),即用无臭水稀释水样,直至闻出最低可辨别臭气的浓度(嗅阈浓度),用其表示臭气的阈限,水样稀释到刚好闻出臭味的稀释倍数成为嗅阈值[3]:
嗅阈值=水样体积(mL)+无臭水样体积(mL)水样体积(mL)。
2.2.2垃圾渗滤液周围恶臭气体检测和水质特征检测
浙江某垃圾渗滤液处理厂,垃圾渗滤液调节池是开放式的,有着强烈的恶臭气味,表1是该垃圾渗滤液的水质特征。新型生物除臭剂与垃圾渗滤液按照1∶500比例喷洒到垃圾渗滤液调节池,在调节池风口选择3个位置采集恶臭气体样品带回实验室检测。臭气采样方案依据GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》附录C和GB 14554-1993《恶臭污染物排放标准》执行,氨气浓度依据HJ534-2009《环境空气-氨的测定 次氯酸钠-水杨酸分光光度法》,硫化氢依据GB/T11742-1989《居民区大气中硫化氢卫生检验标准方法亚甲蓝分光光度法》[4]。
表1垃圾处理厂垃圾渗滤水质特征
COD/(mg·L-1)BOD/(mg·L-1)NH3N/(mg·L-1)颜色SS/(mg·L-1)pH值嗅阈值32361126680暗褐色5466.8625
3结果与分析
3.1实验室检测新型复合微生物除臭剂对垃圾渗滤液
处理效果垃圾渗滤液中NH3N含量较高,是产生臭味和影响垃圾渗滤液可生化性的重要原因[5]。因此,对垃圾渗滤液中NH3N的去除,是新型复合微生物除臭剂功效最为突出的特征。从垃圾渗滤液现场采集回来的渗滤液中添加10%复合微生物除臭剂,在实验室培养条件下,其NH3N变化趋势如图1所示。由图1可以看出在28℃培养条件下,培养初期垃圾渗滤液NH3N变化较慢,在12h之后,NH3N出现快速的下降,表明复合微生物制剂消耗部分NH3N转化为其他成分,后期对NH3N的降解趋势逐渐平缓,最后培养102h,垃圾渗滤液NH3N的最终含量为473.21mg/L,降解率为26.11%。
图1复合微生物除臭剂对垃圾渗滤液
氨态氮去除效果垃圾渗滤液中产生异味的物质种类较多,除了产生氨气,还有硫化氢、烃类等异味物质,嗅阈值较高是其主要的特点,也是评定垃圾处理厂的重要指标[6]。挑选实验室嗅觉敏感且实验前不吃异味食物的6个人测试,效果选择4个人以上闻不出异味而定。在实验室对垃圾渗滤液去除一个效果如图2所示。由图2可以看出,垃圾渗滤液初始嗅阈值为885,在初期培养阶段,嗅阈值降低很慢,主要由于细菌初期的生长阶段,在培养第1天后,菌剂中的优势菌种达到对数生长期,开始快速降解垃圾渗滤液中的氨态氮和有机质及其他异味物质,随着菌群的生长和营养物质的限制,嗅阈值的降低幅度逐渐减小,培养5d后,嗅阈值达到357,新型微生物除臭剂对垃圾渗滤液异味去除率达到59.67%。
图2新型微生物除臭剂对垃圾渗滤液异味去除效果2013年4月绿色科技第4期
李南华,等: 新型生物除臭剂对垃圾渗滤液除臭效果评估环境与安全
3.2现场测定新型生物除臭剂对垃圾渗滤液处理效果
垃圾渗滤液处理过程中,调节池恶臭是填埋场恶臭的最为主要的组成部分之一,其成分主要是厌氧微生物对有机质降解所产生的恶臭气体,而氨气和硫化氢是最为主要的部分,也是判断恶臭排放标准的主要指标[7]。通过把新型复合微生物除臭剂喷洒在调节池中,在不同时间段检测垃圾渗滤液调节池旁空气中氨气和硫化氢的标准,分别在调节池的下风口距离调节池10m处采集恶臭气体,选择3个采样点,计算出平均值,结果如图3所示。
图3新型微生物除臭剂对垃圾渗滤液主要恶臭
气体去除效实验检测得出在未使用新型生物除臭剂时,氨气的浓度为184.25mg/m3,硫化氢的浓度为15.24mg/m3,喷洒生物除臭剂2~8d,氨气和硫化氢得到充分的降解,随后降解速度逐渐减少,在使用15d后,调节池周围空气中氨气的质量浓度达到1.35mg/m3,硫化氢的质量浓度达到0.048mg/m3,符合国家恶臭污染物厂界标准值的二级标准(新扩改建)。
4结语
(1)研制的新型生物除臭剂在垃圾渗滤液调节池喷洒使用,提高了垃圾渗滤液中生物系统对氨态氮和有机质的降解,减少了氨气、硫化氢等恶臭气体的产生。
(2)垃圾渗滤液调节池旁空气中氨气和硫化氢的质量浓度与气温和水面蒸发量相关,所测的氨气和硫化氢的质量浓度受到气温和蒸发量的影响。
(3)在调节池的下风口测定空气中的氨气和硫化氢的质量浓度,氨气的质量浓度为1.35mg/m3,硫化氢的质量浓度为0.048mg/m3,符合GB14554-93《恶臭污染物排放标准》二级新改扩建标准,极大地改善了垃圾渗滤液处理厂的恶臭环境。
参考文献:
[1]罗永华,方向平,曹渭.微生物除臭剂消除垃圾压缩中恶臭的效果评估[J].微生物学杂志,2004,24(5):103~105.
[2]黄皇,黄长缨,谢冰.城市生活垃圾填埋场恶臭气体污染控制方法[J].环境卫生工程,2010,18(4):7~10.
[3]鲁艳英,金亮,王瑾,等.EM菌组成鉴定及其消除垃圾渗滤液恶臭研究[J]. 环境科学与技术,2009,32(8):62~63.
[4]王艳秋,付双立,韩东辉.六里屯垃圾填埋场调节池生物滤池除臭工程研究[J].绿色科技,2011(9):111~112.
[5]纪华,夏立江,王进安.垃圾填埋场硫化氢恶臭污染变化的成因研究[J].生态环境,2004,13(2):173~176.
关键词:城市生活垃圾;垃圾渗滤液;污染控制技术;可生化性;生物处理;物化处理
中图分类号:X705 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2009)12-0040-02
一、城市生活垃圾渗滤液的水质特征
(一)影响垃圾渗滤液水质的因素
渗滤液成分复杂,污染物浓度高且无变化规律。渗滤液的水质、水量随着垃圾组分、当地气候、水文地质、填埋时间和填埋方式等因素的影响而有显著不同。由于影响因素多,造成不同填埋场、不同填埋时期的渗滤液水质和水量的变化幅度很大。
(二)垃圾渗滤液的主要水质特性
1 垃圾渗滤液中有机物种类多。垃圾渗滤液中有机物又可分为3类,即低分子量的脂肪酸类、中等分子量的富里酸类物质和腐殖质类高分子量碳水化合物。渗滤液中除含有常规的污染物质外,还含有包括某些致癌、促癌和辅促致癌物质。尤其是当生活垃圾与部分工业垃圾混合时,成分更为复杂。郑曼英等对广州大田山垃圾填埋场进行了取样分析结果表明,从垃圾渗滤液中检出的主要有机污染物77种。其中被列入我国环境优先污染物“黑名单”的有5种。
2 CODCr和BOD5浓度高。垃圾渗滤液的污染物浓度高,变化范围大,这是其它污水无法比拟的,从而给垃圾渗滤液的处理和工艺选择带来了很大的难度。垃圾渗滤液中CODcr最高可达80000mg/L,BOD5最高可达35000mg/L。一般而言,CODCr,BOD5,BOD5/CODcr将随填埋场的年龄增长而降低,碱度含量则逐渐升高。
3 金属含量高。垃圾渗滤液含有铜、锌、铁、铅等10多种金属离子,由于国内城市垃圾不像国外那样经过严格筛选,所以国内垃圾渗滤液中金属离子浓度大大高于世界发达国家。渗滤液中铁的浓度可高达2050mg/L,铅的浓度可达12.3mg/L,锌的浓度可达130mg/L,钙的浓度甚至高达4300mg/L。浙江大学沈东升等的研究表明,当废电器拆解垃圾与生活垃圾一起填埋时,其渗滤液中的cu、zn、Pb、Ni和Hg等重金属离子的浓度可分别达到3、11.5、1.7、1.6mg/L和65μg/L。
4 微生物营养元素比例失调,氨氮含量高。在不同年龄的垃圾渗滤液中,碳、氮两种元素的比例(C/N比)有较大的差异,常常出现比例失调的情况。随着堆放年限的增加,垃圾渗滤液中氨氮浓度会逐渐升高。一般来说,对于生物处理,垃圾渗滤液中的磷元素总是缺乏的,例如在北美的几个垃圾填埋场的BOD5/TP都大于300,此值与微生物生长所需要的碳磷比(100:1)相去甚远。同时,BOD5/CODcr比值变化大,给生化处理带来一定的难度。
5 水质变化复杂。垃圾渗滤液的成分和产量随季节、时间等变化情况较复杂。其变化特性为:(1)产生量呈季节性变化,雨季明显大于旱季;(2)污染物组成及其浓度呈季节性变化。平原地区填埋场干冷季节渗滤液中的污染物组成和浓度较低;(3)污染物组成及其浓度随填埋年限的延长而变化。填埋层各部分物化和生物学特征及其活动方式都不同,“年轻”填埋场的渗滤液pH值较低,BOD5、CODCr、VFA、金属离子浓度和BOD5/CODCr较高,“中年老”填埋场的渗滤液pH值中性偏碱,BOD5、CODCr、VFA浓度和BOD5/CODCr较低,金属离子浓度下降,但氨氮浓度较高。
二、垃圾填埋渗滤液的现行污染控制技术及其研究进展
(一)垃圾渗滤液的生物处理
1 好氧生物处理。好氧法是常用的废水生物处理方法之一。好氧生物处理中的活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等都有用于垃圾填埋渗滤液处理的报道。好氧处理法也可有效地降低BOD、COD和氨氮浓度,还可以去除一些如铁、锰等金属。好氧处理中又以延时曝气法用得最多,还有曝气塘和氧化沟及生物转盘等。
2 厌氧生物处理。厌氧处理方法包括上流式厌氧污泥床(UASB),厌氧生物滤池(AF),厌氧接触法,混合反应器及厌氧塘等。厌氧处理有许多优点,最主要的是能耗少,操作简单。因此,投资及运行费用低廉,而且由于产生的污泥量小,故所需的营养物质也少。英国P.S Ball等对垃圾填埋渗滤液的低耗处理进行了研究,在室温20℃~25℃时,厌氧处理表明,95%以上的可溶性BOD被去除,基本上去除了所有的铁,90%以上的氮被转化为游离态氨。但是,广州市大田山垃圾场渗出液采用该工艺处理时,却几乎没什么效果。有报道,加拿大Hahflax Highway 101填埋场浸出液平均COD为12850mg/L,BOD5/CODCr为0.7,pH为5.6。采用厌氧滤池,在pH值调至7.8,负荷为4kgCOD/m3.d时,COD去除率可达90%以上,并发现如果负荷增加,去除率急剧下降。
3 厌氧一好氧联合处理。由于垃圾填埋渗滤液是有毒、有害的高浓度有机废水,单独采用好氧处理或厌氧处理往往难放要求。在现行的渗滤液处理工艺中,大多采用厌氧―好氧组合处理系统。实践证明,采用厌氧一好氧处理工艺既经济合理,处理效率也高,不仅可以较有效地去除COD和BOD,还可较好地去除氮和磷等。生物脱氮除磷常采用这一组合工艺。
4 氧化塘处理。氧化塘(又称生物塘或稳定塘)多见于渗滤液的处理中。氧化塘处理具有投资小、运行费用低、操作方便等优点,因而被广泛用于废水处理,在垃圾填埋渗滤液的处理中更常见。与活性污泥法相比,氧化塘体积大,有机负荷一般不高,故多用于渗滤液的最后处理工序,以保证出水水质达标。氧化塘可以是好氧塘,也可以是厌氧塘或兼性塘。
(二)垃圾渗滤液的物化处理法
1 混凝沉淀。混凝沉淀可以大幅度去除渗滤液中的SS及色度等,常用的混凝剂包括A12(S04)3、Fe3O4和FeCl3等。对于垃圾渗滤液而言,铁盐的处理效果要比铝盐具有优越性。有研究表明,对于BOD5/COD值较高的“年轻”填埋场的渗滤液而言,混凝对COD和TOC的去除率较低,通常只有10%~25%;而对于BOD5/COD值较低的“老年”填埋场的或者经过生物处理的渗滤液而言,混凝对COD和TOC的去除率则可以达到50%~65%。
2 化学沉淀。化学沉淀主要用于去除垃圾渗滤液的色度、重金属离子和浊度等,常用的化学药剂为ca(OH)2,对于垃圾渗滤液而言,其投加量通常控制在1~15g/L之间,对COD可 以去除20%~40%,对重金属离子可去除90%~99%,对色度、浊度及SS等可以去除20%~40%。化学沉淀也可用于去除垃圾渗滤液中的氨氮,生成磷酸铵镁复合肥,但此项研究仍处于小试阶段。
3 吸附。吸附可以去除渗滤液中的COD和氨氮,常用的吸附剂有颗粒活性炭和粉末活性炭,此外还有粉煤灰、高岭土、泥炭、焦炭、膨润土、蛭石、伊利石和活性铝等。当采用活性炭用于渗滤液的处理时,对COD和氨氮的去除率可以达到50%~70%。
4 吹脱。吹脱主要用于去除垃圾渗滤液中的高浓度的氨氮,以保证后续生物处理的正常运行。吹脱出的NH3需经过回收处理,以防对空气造成污染。
5 膜分离。膜分离主要用于渗滤液的深度处理,包括微孔膜、超滤膜和反渗透膜等,其对渗滤液中COD和ss的去除率均可以达到95%左右。对于此类工艺来讲,由于费用昂贵,限制了它在实际工程中的推广使用。
(三)垃圾渗滤液的土地处理法
渗滤液的土地处理主要是通过土壤颗粒的过滤、离子交换、吸附和沉淀等作用去除渗滤液中的悬浮固体颗粒物和溶解成分。通过土壤的微生物作用使渗滤液中的有机物和氨发生转化,通过蒸发作用减少渗滤液的发生量。渗滤液的土地处理包括:慢速渗滤系统、快速渗滤系统、表面漫流、湿地系统、地下渗滤以及人工土地渗滤等多种土地处理系统。土地处理投资省、运行费用低,但受气候条件和地域限制一般只应用于干旱地区。
(四)垃圾渗滤液的其他新处理技术
1 回灌一常规处理一膜分离结合的处理技术。这种处理技术将常规处理技术、高新膜分离技术和回灌技术有机地结合起来,优势互补,解决了处理出水水质达标的难题,加速了垃圾填埋的稳定化进程。
2 超声降解水体中有机污染物技术。超声降解水体中有机污染物技术主要是利用频率在15 kHz以上的声波在溶液中以一种球面波的形式传递,超声波在辐照溶液过程中会引起许多化学变化,称为超声空化。超声空化是液体中的一种极其复杂的现象,液体中的微小水泡在超声波的作用下被激化,表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程,能够将废水中有毒的有机物转变为C02、H2O、无机离子或比原有机物毒性弱的有机分子;具有少污染或无污染、设备简单、操作方便和高效等优点,同时伴有杀菌消毒功效,是一种很有应用潜力的水处理新技术。
3 充氧气机的立用技术。用于水体治理的新型环保产品一美国爱尔充氧气机,在渗滤液处理中亦可以得到有效的应用。它大大地提高了污水中的曝气效果,使好氧微生物在充足的氧量下,分解其中的有机污染物,增强降解的效果从而提高出水水质。
三、结语
【关键词】 填埋场 渗滤液 处理方法
1 渗滤液的产生
垃圾处理厂填埋是我国目前垃圾处理的基本方法之一。但是垃圾填埋场中渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。渗滤液是填埋场中液体重力流动的产物,主要来源于雨水和垃圾内的水分。渗滤液的成分个体差异很大,主要取决于填埋场的运行时间、地表深度、生物环境及垃圾成分。另外,当地降雨情况、填埋场的地质情况及覆土层的性质等因素影响渗滤液产生多少。渗滤液产生有三个部分:一是外部水分渗入垃圾中,主要是降水、地表水和地下水;二是垃圾自身的水分;三是垃圾中有机微生物分解产生的水。由于影响渗滤液成分的因素包括物理因素,化学因素以及生物因素,所以渗滤液个体差异较大,没有共同性,本身有复杂性和污染性。如不加以处理而直接排放进环境,会造成严重的环境污染。以保护环境为目的,对渗滤液的处理是必不可少的。
2 渗滤液的特性
渗滤液具有不同于其他污水的特点,比较难处理,主要有以下特点:
(1)渗滤液组成成分比较复杂,含有多种有毒有害的物质。其中有机污染物多达77种(其中促癌物、辅致癌物5种),还含有难以生物降解的酚类化合物和苯胺类化合物等各种危险有机物。(2)垃圾渗滤液中化学需氧量、五日生化需氧量浓度可达到每升数千到几万毫克,和一般污水相比,浓度大的惊人。(3)垃圾渗滤液中含有十多种金属离子,其中铁的浓度可高达2050mg/L,铅的浓度可高达12.3mg/L,锌的浓度可高达130mg/L,钙的浓度可高达4200mg/L。(4)氨氮含量很高,且随填埋场的运行时间增加而升高,最高浓度可以达到每升数千到数万毫克,严重抑制和降低了生物处理中微生物的活性。(5)营养元素的比例失调。由于氨氮含量高,C/N的比值经常出现失调的情况:且磷元素缺乏,一般BOD5/TP大于300,比值与微生物所需要的碳磷比(100:1)相差很远。这些性质给垃圾渗滤液的处理带来了一定难度。
3 渗滤液的影响与危害
渗滤液的组成成份十分复杂,而且如果渗透土壤,就会给周围的地下水带来严重污染,从而影响人类健康。据监测,通常在距离垃圾填埋场最近的地下水中有害物质的含量和种类最多,而且一千米外仍然含有有机污染物。另外,渗滤液还有渗透持续时间长、污染物浓度高、个体差异大等特征,给治理工作带来很大困难。地下水源和周围土壤一旦被污染,想通过人为净化补救,基本上很难实现,费用也极其昂贵,从而会给环境和人民健康带来不可估计的损失。
4 渗滤液的处理方法
垃圾渗滤液的处理是城市垃圾填埋场正常运行的必不可少的环节之一。很多不同的处理方法都在研究讨论中,但是现在垃圾渗滤液处理的方法主要是生物处理、物化处理和土地处理。
4.1 生物处理
垃圾渗滤液的生物处理可分为厌氧和好氧处理2种,主要是利用微生物的分解作用、硝化和反硝化作用来去除渗滤液中的有机物和氨氮。
(1)厌氧生物处理技术:厌氧生物处理的运用已有近百年的历史。但直到近20年来,随着微生物学、生物化学等学科的发展和工程实践经验的积累,不断开发出新的厌氧处理工艺,克服了传统工艺的水力停留时间长、有机负荷低等缺点,使它在处理高浓度的有机废水方面取得了良好的效果,而且对水质、水量的变化具有很强的适应能力。它构造简单,设有气、水、液三相分离器。且不需要搅拌和水力回流、污泥回流等机械设备,耗能和建造费用少,维护管理容易。
(2)好氧生物处理技术:好氧生物技术在垃圾渗滤液处理中运用广泛,其主要有:活性污泥法、生物膜法、生物氧化塘、好氧膜生物反应器等处理方法。生物膜法和活性污泥法是在本世纪发展起来并得到广泛运用的污水处理工艺。垃圾渗滤液作为高浓度的有机废水,生物膜法和活性污泥法在其处理当中运用比较广泛。活性污泥法因其费用低、效率高而在垃圾渗滤液的处理中得到广泛的应用。这些方法对降低垃圾渗滤液中的BOD5、CODcr和氨氮有一定的效果,还可以去除另一些污染物如铁、锰等金属离子。生物膜法具有耐水量冲击的优点,可用于复杂的水质,而且生物膜上能够生长世代较多的微生物,如硝化菌之类。我国也进行了低氧一好氧两段活性污泥处理垃圾渗滤液的研究,杭州天子岭填埋场采用该法处理渗滤液,但效果不稳定。
4.2 土地处理
土地处理是人类最早采用的污水处理方法。渗滤液的土地处理包括慢速渗滤系统(SR)、快速渗滤系统(RI)、表面漫流(OF)、湿地系统(WL)、地下渗滤土地处理系统(UG)以及人工快速渗滤处理系统(ARI)等多种土地处理系统。土地处理主要通过土壤颗粒的过滤,离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮颗粒和溶解成分。通过十壤中的微生物作用,使渗滤液中的有机物和氮发生转化,通过蒸发作用减少渗滤液量。目前用于渗滤液处理的土地法主要是回灌和人工湿地。
但是土地处理系统多用于城市污水处理,在垃圾渗滤液的处理中也有人作过研究,认为施浇垃圾渗滤液后土壤的养分含量提高,通气空隙增多,土壤的肥力明显提高,但是对于重金属和有毒有害物、质浓度高的垃圾渗滤液不大适合。英国也有运用回灌法处理渗滤液的例子,但是被认为是一种非彻底的渗滤液处理方法。
4.3 物化处理
物化法和生物处理相比,物化法不受水质水量的影响,出水水质比较稳定,尤其对BOD5/CODcr比值较低,难以生物处理的垃圾渗滤液,有较好的处理效果。物化处理一般作为垃圾渗滤液处理中的预处理和深度处理,前期的物化预处理可以去除大部分垃圾渗滤液中的有毒金属离子和悬浮物。物化处理还能去除一些很难生物降解的有机物(腐植酸、富烯酸和卤代烃类化合物)。所以物化处理方法又常放在垃圾渗滤液的深度处理中。
关键字:垃圾渗滤液;生物处理技术; 厌氧-好氧组合法
中图分类号:R124文献标识码: A
一.目前垃圾渗滤液生物处理技术的研究现状
1.渗滤液的来源,组成及特点
垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水。它主要来源于降水,地下水的反渗,细胞生物反应产生的水,以及垃圾自身的水分和垃圾在进行填埋后,由微生物的厌氧分解产生的水分。
垃圾渗滤液水质复杂,目前被确认的有机污染物有150多种,其中致癌物以及辅助致癌物达5种。还有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物,磷酸酯,酚类化合物和苯胺类化合物等。其中浓度最高的化合物比城市污水的浓度还要高出很多,比如BOD、COD。此外,垃圾渗滤液还含有十多种金属离子,其中有些浓度很高,这个会严重影响生物处理过程的进程,并对其产生抑制作用。总之,当这些污染物达到一定的规模时,影响的不仅是环境,更重要的是会严重影响居民的生活和身体健康。
影响垃圾渗滤液的因素很多,其中包括水分供给情况、垃圾性质、填埋场表面情况、填埋场底部情况等。正所谓有因必有果,其带来的影响也是多种多样的,比如水质波动大、成分复杂、金属离子含量高、污染物浓度高、持续时间长、流量小且不均匀。它的成分很复杂,一般来说,降雨量对其有更深的影响,降雨量越大,垃圾渗滤液也越大,且随着季节、气象等因素的变化而变化。
2.研究现状
目前的垃圾渗滤液生物处理技术主要有好氧处理,厌氧处理,和好氧厌氧结合处理三种方法。
好氧处理
好氧处理工艺是利用微生物在好氧条件下的代谢作用,以废水中的有机物作为原料进行新陈代谢,合成生命物质,同时将污染物进行降解或还原的过程。好氧处理的处理方法主要有活性污泥、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘法、MBR及SBR处理工艺等。目前最新的活性污泥法是低氧-好氧活性污泥法及间歇式活性污泥法,它们是经过改进的活性污泥法,具有高校性,低费时的特点。众多的垃圾处理数据表明,活性污泥法是最有效的垃圾渗滤液处理方法,体积小,有机负荷高。相比之下,曝气稳定塘这种垃圾渗滤液的处理方法占地面积大,体积大,且有机负荷低,降解进度较慢,但是由于其工程简单,在土地资源丰富,土地价格低的地区,比如青藏高原,云贵高原,曝气稳定塘不失为一种最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。国外早在80年代就有人运用稳定塘技术建立处理厂,并成功处理了垃圾渗滤液。实践表明,如果非得选择一种最好,最实用的处理办法,活性污泥法仍为上选。
厌氧处理
厌氧生物处理有许多优点,最主要的是能耗少,操作简单,运行费用低等。因此也是垃圾处理者比较喜爱的垃圾渗滤液处理方法。厌氧生物处理的运用可谓历史悠久了,至少也有几百年的历史。近年来随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的不断发展,使垃圾渗滤液生物处理技术在理论和实践上有了迅猛发展,大量新的厌氧处理工艺相继出现,它们相比于传统工艺的处理方法,具有水力停留时间短,有机负荷高等特点,特别是在处理高浓度(BOD5≥2000mg/L)有机废水方面取得了良好效果。如其BOD5/P只需为4000∶1,虽然渗滤液中P的含量通常少于1mg/L,但仍能满足微生物对P的要求。用普通的厌氧硝化,35℃、负荷为1kgCOD/(m3・d)、停留时间10d,渗滤液中COD去除率可达90%。
厌氧与好氧相结合的处理技术
其一,厌氧―好氧生物氧化工艺。
经各种工艺组合的试验得出如下结论:对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧-好氧处理工艺既经济合理,处理效率又高,COD和BOD5去除率分别达86.8%和97.2%。
其二,厌氧-氧化沟-兼性塘工艺。
当进水COD较高时,出水水质良好;一旦COD降低,特别是冬季低温少雨,COD降低到不利于生化处理时,就会导致出水水质中各种水质成分含量均偏高,从而难以达到标准要求。若是启用絮凝沉淀系统,效果能好一点,但是仍达不到理想状态。
其三,厌氧―气浮―好氧工艺。
将上流式厌氧污泥床反应器和生物接触氧化法相结合的处理工艺,前半段上流式厌氧污泥床反应器为厌氧装置,后半段生物接触氧化法为好氧装置。在厌氧段完成处理后再加入气浮工艺,就可处理渗滤液变化幅度大的问题,从而提高渗滤液处理能力。
其他生物处理技术
生物炭处理技术:A.Imai等采用生物活性炭流动床(BACFB)技术处理垃圾渗滤液。当HRT为96h,COD去除率将达到58%,活性炭可吸附部分小分子有机物和微生物的代谢产物。这种方法可去除70%的腐殖质。
土地处理法:此法处理渗滤液是将渗滤液收集起来,通过喷灌使之回流到填埋场。循环填埋场的渗滤液由于增加垃圾湿度,从而提高了生物活性,加速甲烷生产和废物分解,从而达到处理渗滤液的目的。
硝化和反硝化处理:生活垃圾填埋场的渗滤液中,含有高浓度的有机污染物和氨氮。为使有机物和氨氮同时去除,垃圾填埋场在填埋垃圾时可采用混凝剂用铁盐和高分子聚合物的反硝化-硝化的工艺。
二、存在的问题
随着科技的进步,各个学科取得突破性进展,各种垃圾渗滤液处理技术取得良好效果,但仍然存在很多的问题。比如说好氧工艺的活性污泥法和生物转盘工程投资大、运行管理费用高,处理效果受温度影响较大;厌氧处理技术特别适合高浓度的有机废水,但它的停留时间长,且对温度的要求高,去污率很低;厌氧-好氧工艺生物处理渗滤液较好,但渗滤液处理厂的修建投资大,运行管理费用高,而且随着填埋场的关闭,最终使水处理设施报废。所以,要使垃圾渗滤液生物处理技术应用前景广阔,许多问题还有待深入研究。
因为垃圾渗滤液的水质不稳定,如果我们在处理时只采用那些单纯使用生物处理技术,那么对于解决技术达标问题是很难的。所以我们应该在技术上、经济上寻找可行的工艺方案,可以将不同的工艺搭配协调使用。
此外可以从开源的角度去研究,这也是最有效的一种办法,我们可以开展减少渗滤液产生量填埋技术的研究,在工业制造上尽量采用无毒的材料,加之先进的生产工艺,减少渗滤液的产生量。
结语:
实践证明, 厌氧法具有有机负荷高、低耗能、低污泥产率、且对无机营养元素含量要求较低等特点,它比较适合用来处理有机物浓度高、磷含量低、可生化性差的垃圾渗滤液。它可以用来处理大量的有机污染物,因此, 厌氧法可以作为垃圾渗滤液的核心处理单元。
与厌氧法相比, 好氧处理耗能高, 且 COD 浓度越高, 好氧法耗能越多; 好氧处理可以将大量的有机物转化成污泥, 但它也有自己的缺点和局限性,那就是的污泥处理和处置的费用远高于低耗能的厌氧法; 而且好氧处理因为处理时污泥的生长量大,相对应的对无机营养元素的需求高,因此处理含磷浓度较低的垃圾渗滤液时需要投加必要的磷, 这样也就增加了运行费用。
综上所述,将好氧处理和厌氧处理结合无疑是最好的垃圾渗滤液处理方法。它既经济合理, 处理效率又高。此外,要进一步提高科学技术的发展以及其在垃圾处理上的应用,变废为宝,为环保做贡献,也为资源利用做贡献。
参考文献:
[ 1] 刘可.城市垃圾渗滤液的特性分析及厌氧处理试验研究.硕
西安建筑科技大学.2006.
[2] 蒋海涛.周恭明.高延耀.城市垃圾填埋场垃圾渗滤液的性质特
关键词:西北地区 填埋场 渗滤液 升级改造 新标准
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)06(c)-0134-03
1 项目背景
该文涉及的生活垃圾填埋场位于我国西北地区,属于山谷型填埋场,东、西侧为山体,地势南高北低,在北侧山体出口地势较低处建有垃圾截污坝,坝下向北建有100 m3/d渗滤液处理站。该填埋场建于2003年,总占地面积110 hm2,总库容3 000万 m3,设计使用年限30年,日填埋垃圾2 000 t。
100 m3/d渗滤液处理站建于2007年,采用“厌氧+MBR+超滤”的二级膜渗透技术,排放标准执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-1997)中的二级标准,即COD≤300 mg/L、BOD5≤150 mg/L、NH3-N≤25 mg/L,处理后出水回喷填埋场。由于对渗滤液产生量估算过于保守,填埋场渗滤液实际产生量远大于处理站设计处理能力,受过量渗滤液的冲击,各处理单元处理效率普遍下降,污水处理效果不稳定,长期超标排放。
2008年4月,国家颁布了新的《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008),对渗滤液排放限值大幅提高并新增了TN指标,即COD≤100 mg/L、BOD5≤30 mg/L、NH3-N≤25 mg/L、TN≤40 mg/L[1]。原100 m3/d渗滤液处理站处理规模过小且出水水质无法达到新标准,受北方天气条件制约,年运行时间仅153d,出水采用回喷工艺,不利于渗滤液的及时处理,迫切需要对渗滤液处理工程进行升级改造并确保冬季运行,加快对场内积存渗滤液的处置。
2 工程概况
2.1 渗滤液水质特点
该填埋场采用厌氧卫生填埋方式,渗滤液产生量约470~520 m3/d,渗滤液水质呈现出成熟期填埋场特点,主要特征为:①填埋场处于产甲烷阶段,COD和BOD浓度均显著下降,但B/C比下降更为明显,可生化性变差,较难处理;②NH3-N浓度上升,C/N比相对不协调,色深,色度在200~4 000,恶臭显著;③成分复杂,含有As、Hg等重金属有毒有害物质;④渗滤液水质、水量季节性波动较大[2]。渗滤液原水水质及出水标准限值见表1。
2.2 渗滤液处理工艺比选
根据垃圾填埋场渗滤液产生量大、有毒有害物质浓度高的特点,对目前国内渗滤液的处理方法(包括生物法、物理法、组合处理方法以及深度处理技术等)进行比较,见表2。
由表2可以看出,单纯采用生物法无法确保处理效果。目前国内主流的处理工艺是由生物法和物理法组成膜生物反应器,然后再采用纳滤、反渗透等深度处理技术,确保出水达标。
2.3 工程内容
该填埋场渗滤液处理改扩建工程新建一座600 m3/d处理站,配套建设15000 m3地下调节池、7500 m3地下均衡池并加盖;原有100 m3/d渗滤液处理站的露天曝气池、调节池改造为事故池并加盖,防治恶臭污染;新建一座燃气锅炉房对处理站冬季供暖,延长运行时间至360 d/a;配套完善排水管线7.0 km,使出水进入城市二级污水处理厂处置,不再回喷垃圾场。
3 处理工艺
3.1 工艺确定
通过工艺比选,确定采用好氧生化(A/O)+物化(超滤)+深度处理(纳滤/反渗透)的渗滤液处理工艺,具体为:均衡池+外置式MBR(二级硝化)+纳滤,见图1。
3.2 工艺概述
渗滤液由调节池提升至均衡池,再进入后续MBR系统。为保护后续的膜处理单元,在布水系统前设有过滤级别为400~800mm的袋式过滤器,以防止小颗粒固体物进入后续的处理单元,外置式膜生物反应器由一级反硝化、硝化初级脱氮系统,二级反硝化、硝化深度脱氮系统和外置式超滤单元组成。
通过膜生物反应器(两级脱氮)处理后的超滤出水中BOD、NH3-N、重金属已达到排放标准,NH3-N去除效率超过99%。但是难生化降解的有机物形成的COD和色度仍然超标,出水没有悬浮物,满足深度膜处理纳滤膜的进水水质要求,再采用纳滤对出水进行深度处理,去除难生化降解的有机物,可以确保出水中COD达标排放。
3.3 各处理单元作用
3.3.1 均衡池
调节池的主要功能为调节水量,该工程建设水质均衡池,使新、老渗滤液在均衡池中进行调配以获得合适的碳氮比,极大地保证了渗滤液系统原水进水水质的稳定性,使进水的可生化性和碳氮比稳定在较好水平,有利于生物脱氮,并减少外加碳源的投加量,从而降低运行成本。
3.3.2 外置式膜生物反应器
“反硝化(A)-硝化(O)-超滤(NF)”称为膜生物反应器(MBR)[3]。该工程MBR由一级反硝化、一级硝化、二级反硝化、二级硝化和超滤系统组成。硝化池采用射流鼓风曝气,大部分有机物通过高活性的好氧微生物作用在硝化池内得到降解,同时氨氮在硝化微生物作用下氧化为硝酸盐。硝化池至前置反硝化池设有混合液回流(硝氮回流),硝氮回流至反硝化池内在缺氧环境中还原成氮气排出,达到生物脱氮目的。
考虑到出水中TN排放限值为40 mg/L,建设二级硝化和二级反硝化,当前置反硝化和一级硝化脱氮不完全时,在二级反硝化和二级硝化反应器中进行深度脱氮反应,通过控制硝化和反硝化反应的完全程度来控制出水中的TN。
硝化系统出水由超滤进水泵分配至超滤环路。超滤膜内表面为高分子有机聚合物的管式错流式超滤膜。超滤每条环路设一台循环泵,在沿膜管内壁形成紊流,产生较大的过滤通量,避免堵塞。
3.3.3 纳滤
MBR膜生物反应器出水中NH3-N、总金属离子、SS等指标已达到排放标准,但部分难降解有机物尚不能去除,采用纳滤可以进一步分离难降解的大分子有机物,进一步深度处理。
3.3.4 污泥处理系统
该工程生化剩余污泥和纳滤浓缩液混合后进入污泥池,由板框压滤机进料泵引入板框压滤机进行脱水,脱水产生的干泥运至填埋场,板框压滤机上清液回入生化池。
4 工程运行情况
4.1 水质达标情况
经过几个月的调试运行,处理系统能够稳定运行,出水水质良好。环境监测部门对该工程进行环保竣工验收监测给出的监测结果为:处理后出水中COD 12~19 mg/L,BOD
4.2 主要污染物处理效率
根据环境监测部门对该工程进行环保竣工验收监测给出的监测结果,核算该工程对渗滤液主要污染物的处理效率分别为:COD 99.7%,BOD≥99.9%,NH3-N≥99.9%,TN 99.6%,TP 99.9%。
5 结语
(1)经过渗滤液处理站改扩建,新建的600 m3/d渗滤液处理站采用先进处理工艺使出水能够满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的标准限值,符合渗滤液无害化处理要求,出水不再回喷,经排水管线输送至城市二级污水处理厂处置,符合渗滤液减量化处理要求。
(2)原有100 m3/d渗滤液处理站的调节池、曝气池通过加盖减少恶臭污染,同时新建燃气锅炉对处理站各处理单元供暖,确保工程实现全年360d运行,加速处理渗滤液。
(3)针对国内其他生活垃圾填埋场的渗滤液处理中超滤膜易堵塞问题,该工程采用外置式膜生物反应器,通过制造紊流避免污泥堵塞超滤膜,是对目前主流处理工艺的大胆创新,效果显著。
参考文献
[1] .生活垃圾填埋场渗滤液升级改造项目案例分析[J].中国西部科技,2013,12(12):9-10.
关键词:生活垃圾;渗滤液;处理
中图分类号:R124.3 文献标识码:A
一、垃圾渗滤液及其污染特性
一般来说渗滤液有以下特点:
1.1 水质复杂,危害性大。有研究表明垃圾渗滤液中主要有机污染物可信度在60%以上的有34种。其中,烷烯烃6种,羧酸类19种,酯类5种,醇、酚类10种,醛、酮类10种,酰胺类7种,芳烃类1种,其他5种。其中已被确认为致癌物1种,促癌物、辅致癌物4种,致突变物1种,被列入我国环境优先污染物“黑名单”的有6种。
1.2 CODcr和BOD5浓度高。渗滤液中CODcr和BOD5最高分别可达90000 mg/L、38000mg/L甚至更高。
1.3 氨氮含量高,并且随填埋时间的延长而升高,最高可达1700mg/L。
1.4 水质变化大。根据填埋场的年龄,垃圾渗滤液分为两类:一类是填埋时间在5年以下的年轻渗滤液,其特点是CODcr、BOD5浓度高,可生化性强;另一类是填埋时间在5年以上的年老渗滤液其pH值接近中性,CODcr和BOD5浓度有所降低,氨氮浓度增加。
1.5 金属含量较高。垃圾渗滤液中含有十多种金属离子,其中铁和锌在酸性发酵阶段较高
1.6 渗滤液中的微生物营养元素比例失调,主要是C、N、P的比例失调。一般的垃圾渗滤液中的BOD5:P大都大于300。
二、渗滤液处理工艺的现状
城市垃圾填埋场渗滤液的处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。一般来说,其pH值在4~9之间,COD在2000~62000mg/L的范围内,BOD5从60~45000mg/L。垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。
2.1 好氧处理
用活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘等好氧法处理渗滤液都有成功的经验,好氧处理可有效地降低BOD5、COD和氨氮,还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。
2.1.1 活性污泥法
2.1.1.1 传统活性污泥法
活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。例如美国宾州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。曝气池的污泥浓度(MLVSS)为6000~12000mg/L,是一般污泥浓度的3~6倍。在体积有机负荷为1.87kgBOD5/(m3・d)时,F/M为0.15~0.31kgBOD5/(kgMLSS・d),BOD5 的去除率为97%;在体积有机负荷为0.3kgBOD5/(m3・d)时,F/M为0.03~0.05kg BOD5/(kgMLSS・d),BOD5的去除率为92%。
2.1.1.2 低氧好氧活性污泥法
低氧好氧活性污泥法及SBR法等改进型活性污泥流程,因其具有能维持较高运转负荷,耗时短等特点,比常规活性污泥法更有效。同济大学徐迪民等用低氧好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液,试验证明:在控制运行条件下,垃圾填埋场渗滤液通过低氧好氧活性污泥法处理,效果卓越。最终出水的平均CODCr、BOD5、SS分别从原来的6466mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相应降低到CODCr<300mg/L、BOD5<50mg/L(平均为13.3mg/L)以及SS<100mg/L(平均为27.8mg/L)。总去除率分别为CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
处理后的出水若进一步用碱式氯化铝进行化学混凝处理,可使出水的CODCr下降到100mg/L以下。
2.1.1.3 物化活性污泥复合处理系统
由于渗滤水中难以降解的高分子化合物所占的比例高,存在的重金属产生的抑制作用,所以常用生物法和物理化学法相结合的复合系统来处理垃圾渗滤液。对于BOD51500m g/L、Cl-800mg/L、硬度(以CaCO3计)800mg/L、总铁600mg/L、有机氮100mg/L、TSS 300mg/L、 SO2-4300mg/L的渗滤液,有学者采用该方法进行处理,发现效果很好,其BOD5 、COD、NH3-N、Fe的去除率分别达99%、95%、90%、99.2%。
2.1.2 曝气稳定塘
与活性污泥法相比,曝气稳定塘体积大,有机负荷低,尽管降解进度较慢,但由于其工程简单,在土地不贵的地区,是最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。
2.1.3 生物膜法
与活性污泥法相比,生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点,而且生物膜上能生长世代时间较长的微生物,如硝化菌之类。加拿大British Columbia大学的C.Peddie和J.Atwater用直径0.9m的生物转盘处理CODCr<1 000mg/L,NH3-N<50m g/L的弱性渗滤液,其出水BOD5<25mg/L,当温度回升,微生物的硝化能力随即恢复。2.2 厌氧生物处理
厌氧生物处理的有目的运用已有近百年的历史。但直到近20年来,随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的积累,不断开发出新的厌氧处理工艺,克服了传统工艺的水力停留时间长,有机负荷低等特点,使它在理论和实践上有了很大进步,在处理高浓度(BOD5 ≥2000mg/L)有机废水方面取得了良好效果。
2.2.1 厌氧生物滤池
厌氧滤池适于处理溶解性有机物,加拿大Halifax Highway101填埋场渗滤液平均COD为12850mg/L、BOD5/COD为0.7,pH为5.6。将此渗滤液先经石灰水调节至pH=7.8,沉淀1h后进厌氧滤池(此工序还起到去除Zn等重金属的作用),当负荷为4kgCOD/(m3・d)时,COD去除率可达92%以上;当负荷再增加时,其去除率急剧下降。
2.2.2 上向流式厌氧污泥床
英国的水研究中心报道用上向流式厌氧污泥床(UASB)处理COD>10000mg/L的渗滤液,当负荷为3.6~19.7kgCOD/(m3・d),平均泥龄为1.0~4.3d,温度为30℃时COD和BOD5的去除率各为82%和85%,它们的负荷比厌氧滤池要大得多。
2.3 厌氧与好氧的结合方式
虽然实践已经证明厌氧生物法对高浓度有机废水处理的有效性,但单独采用厌氧法处理渗滤液也很少见。对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧�好氧处理工艺既经济合理,处理效率又高。
三、 结论和建议
通过上述几种处理方法及处理工艺的分析比较可得以下结论:
(1)在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时,必须详细测定垃圾渗滤液的各种成分,以便采取相应的对策。
(2)在有条件的地方修筑生物塘,同时采用水生植物系统处理渗滤液,不仅投资省,而且运行费用低。