當(dāng)前位置：垃圾滲濾液處理技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)時(shí)間
時(shí)間：2016年10月10日 信息來(lái)源：tcsh
垃圾滲濾液是城市生活垃圾衛(wèi)生填埋后產(chǎn)生的二次污染。在大氣降水和垃圾自身降解等作用下 ,直接或間接地污染地表徑流 ,以及污染地下水體 ,極大地影響了人們對(duì)自然水體的利用。為保護(hù)自然環(huán)境 ,切實(shí)保證人們正常的生產(chǎn)、生活 ,對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行有效、合理地污染治理成為一項(xiàng)勢(shì)在必行并且異常艱巨的任務(wù)。
1、垃圾滲濾液的性質(zhì)
垃圾滲濾液的產(chǎn)生受眾多因素影響 ,根據(jù)幾個(gè)主要的產(chǎn)生來(lái)源 (降水、地下水侵入、垃圾組成結(jié)構(gòu)、填埋場(chǎng)頂部的地表徑流和水分蒸發(fā)等 )分析 ,滲濾液不僅水量變化大 ,而且不呈周期性變化 ,由此引起了水質(zhì)的較大變化。污染物種類(lèi)繁多 ,滲濾液中可檢出幾十種有機(jī)污染物 ,包括單環(huán)芳烴類(lèi)、多環(huán)芳烴類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、烷烴及烯烴類(lèi)、醇及酚類(lèi)、酮類(lèi)、羧酸及酯類(lèi)、胺等 ,污染物濃度高 ,濃度變化范圍大。不僅如此 ,垃圾滲濾液水質(zhì)也會(huì)由垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)齡的不同 ,各有特點(diǎn) ,生物難降解有機(jī)物的比重呈直線上升趨勢(shì)。Chian和Scott等人對(duì)滲濾液水質(zhì)與垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)齡規(guī)律進(jìn)行了研究并得出結(jié)論 :場(chǎng)齡小于5a的垃圾滲濾液水質(zhì)特點(diǎn)是pH值較低 ,CODcr和BOD5濃度較高 ,且BOD5/CODcr的比值較高,同時(shí)各類(lèi)重金屬離子的濃度也較高;場(chǎng)齡大于5 a 以上的滲濾液的主要水質(zhì)特點(diǎn)是pH值接近中性, CODcr 和BOD5 濃度相對(duì)較低, 且BOD5/ CODcr 的比值較低,而NH3 - N濃度較高,重金屬離子濃度則開(kāi)始下降。
2、垃圾滲濾液處理工藝
垃圾滲濾液的處理方法主要包括物理化學(xué)法、生物法兩大類(lèi)。
2. 1 物理化學(xué)法
主要有化學(xué)沉淀、膜分離技術(shù)、化學(xué)氧化、光電催化氧化等多種方法。
2. 1. 1 化學(xué)沉淀法
以水玻璃、硫酸、硫酸鋁和廢鐵屑為原料制出的聚硅酸硫酸鋁鐵類(lèi)混凝劑(PSAFCA) 處理垃圾滲濾液, 結(jié)果表明: 沉淀處理后垃圾滲濾液CODcr 去除率達(dá)58%, 如果結(jié)合臭氧氧化滲濾液,CODcr 去除率可達(dá)70. 6%,BOD5 去除率達(dá)75. 4%,色度去除率為94%。A. A. Tatsi 等使用鐵系、鋁系混凝劑對(duì)不同場(chǎng)齡的垃圾滲濾液進(jìn)行了研究,研究表明, 在pH為10 的條件下, 投加2 g/ L 的鐵系混凝劑,垃圾滲濾液CODcr 去除率可達(dá)80%。
化學(xué)沉淀對(duì)于重金屬離子的去除是比較有效的, 但該法對(duì)于去除滲濾液中的其它有機(jī)污染物是不完全的, 處理后廢水的CODcr 值仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家有關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。為此,該法不能作為單一工藝來(lái)處理垃圾滲濾液, 同時(shí)沉淀物的后處理仍將帶來(lái)新的問(wèn)題。
2. 1. 2 膜分離技術(shù)
國(guó)外正逐漸采用新型的膜分離技術(shù)處理和凈化垃圾滲濾液, 其中反滲透(RO) 分離技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛,并取得了很好的效果。1977 年,Chian 和Krug 相繼肯定了反滲透技術(shù)處理滲濾液是較為有效方法之一。Hurd 等選用3 種低壓聚酰胺RO膜處理TrailRoad 垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的試驗(yàn)結(jié)果表明, 透過(guò)液的流量取決于操作壓力大小及TOC 的濃度,當(dāng)操作壓力小于1. 03 ×106 Pa 時(shí),透過(guò)液的流量為26 L/ (m2 •h) ～54 L/ (m2 •h) , TOC和Cl -的去除率> 96% ,NH3 - N的去除率> 88%。
膜分離污染物的效果是顯而易見(jiàn)的, 經(jīng)分離后的出水能夠達(dá)到國(guó)家相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn), 該法能連續(xù)化操作, 機(jī)械化程度高, 易于管理, 水質(zhì)的不穩(wěn)定性對(duì)膜處理效果的影響較小。但該技術(shù)在國(guó)內(nèi)遲遲不能被用于實(shí)際工程, 究其原因?yàn)槟げ牧铣杀靖?且膜在處理這種受污染較嚴(yán)重的水體時(shí),膜極易被污染,較難清洗,難以再次利用。開(kāi)發(fā)一種成本低廉的膜產(chǎn)品以及相應(yīng)的膜清洗技術(shù)對(duì)該法的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值的提高具有深遠(yuǎn)意義。
2. 1. 3 化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法是利用強(qiáng)氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化成小分子的碳?xì)浠衔锘蛲耆V化成CO2和H2O ,H2O2 和O3 是較常用的兩種氧化劑。
以活性炭作催化劑、H2O2 作氧化劑處理垃圾滲濾液。結(jié)果表明,在H2O2/ CODcr = 1. 5 ,活性炭/ H2O2 = 0. 6 , pH值為2 的條件下反應(yīng)可以在180 min 內(nèi)結(jié)束,其中CODcr 及色度的去除率分別為82. 8 %和85. 5 %。國(guó)外也有人以Fenton’ s 試劑對(duì)處于成熟期的垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液的預(yù)處理效果進(jìn)行了研究。研究表明:CODcr 初始濃度為10540 mg/ L , 經(jīng)Fenton’ s 試劑預(yù)處理后, CODcr 的去除率達(dá)到60 % ,B/ C也由原來(lái)的0. 2 變?yōu)?. 5 , 大大提高了滲濾液的可生化性。
O3 的氧化能力比氯強(qiáng),能迅速而廣泛地氧化分解水中大部分有機(jī)物。但是O3極易分解,且它只能將大分子有機(jī)物質(zhì)氧化成小分子有機(jī)物質(zhì), 而不能將大分子有機(jī)物質(zhì)氧化成CO2和H2O。垃圾滲濾液中Cl -濃度較高, 如用H2O2和O3 化學(xué)氧化處理, 極有可能在氧化有機(jī)物的同時(shí), 產(chǎn)生具有較大毒性的氯代有機(jī)物, 非但不能徹底去除滲濾液中有機(jī)物污染,更大程度上加重了對(duì)水體的污染。
2. 1. 4 光、電催化氧化法
光催化氧化反應(yīng)是利用光催化半導(dǎo)體TiO2在紫外光照下, 使得TiO2 產(chǎn)生電子空穴, 在吸附H2O 后, 形成吸附態(tài)的•OH, •OH基團(tuán)是一種具有強(qiáng)氧化活性的自由基,它與有機(jī)物結(jié)合后,能夠很快發(fā)生氧化- 還原反應(yīng), 達(dá)到降解有機(jī)物的目的。電催化氧化反應(yīng)的基本原理也與光催化氧化反應(yīng)類(lèi)似,不同之處就是能量的來(lái)源是電能,并且能量的大小可以通過(guò)電流密度的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。
采用光催化氧化法對(duì)垃圾滲濾液深度處理的研究表明:投加一定量的TiO2 后,反應(yīng)時(shí)間控制在1. 5 ～2 h ,具有較好的處理效果,一般CODcr 去除率可達(dá)40 %～50 % ,脫色率可達(dá)70 %～80 %。國(guó)外采用TiO2 作光催化半導(dǎo)體處理垃圾滲濾液也有類(lèi)似的報(bào)道, 有人分別使用H2O2、O3 和紫外/ 可見(jiàn)光3 種光增強(qiáng)氧化法對(duì)滲濾液的作用,經(jīng)處理后,滲濾液CODcr 的去除率為40 %～50 % ,脫色率70 %～80 %。
采用電解氧化法對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行深度處理的研究結(jié)果表明, 電解氧化過(guò)程中,NH3 - N優(yōu)先于CODcr 被氧化去除, CODcr 去除率為90. 6 % ,NH3 - N的去除率為100 %。同樣,CossuR 以Ti/ PbO2 和Ti/ SnO2 作為陽(yáng)極材料, CODcr 值從1 200 mg/ L 降到150 mg/ L , 去除率達(dá)到87. 5 % ,NH3 - N基本能夠完全地被去除。
光、電催化氧化反應(yīng)同樣也存在著運(yùn)行費(fèi)用高這一主要缺點(diǎn),有機(jī)物降解的快慢與•OH基團(tuán)產(chǎn)生的數(shù)量、快慢有直接的關(guān)系, 有資料表明, •OH基團(tuán)與有機(jī)物的反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng),其反應(yīng)速度與•OH基團(tuán)以及有機(jī)污染物的濃度都直接相關(guān),在工程處理中, 為達(dá)到一定的光、電催化氧化效果,提高•OH基團(tuán)的濃度,勢(shì)必加大電能的消耗,根據(jù)Cossu R 的電解實(shí)驗(yàn),電流的有效利用率僅為30 %。欲采用該方法處理滲濾液,其首要問(wèn)題是提高電流的利用效率, 所以選擇優(yōu)良的電極材料以及設(shè)計(jì)•OH基團(tuán)時(shí)空產(chǎn)率高的光、電催化反應(yīng)器已經(jīng)成為該法處理滲濾液的兩大主要研究方向。
2. 2 生物法
生物法處理垃圾滲濾液是較為常用的方法, 國(guó)內(nèi)幾大主要垃圾填埋場(chǎng)污水處理技術(shù)多采用生物技術(shù),包括好氧生物處理、厭氧生物處理和厭氧好氧相結(jié)合的處理方式。
2. 2. 1 好氧生物處理
好氧生物處理包括活性污泥法、曝氣氧化塘、生物膜法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)和生物滴濾池。其中活性污泥法是城市垃圾滲濾液好氧生物處理較為常用的方法。
國(guó)內(nèi)外活性污泥法污水處理廠的運(yùn)行結(jié)果表明,通過(guò)提高污泥濃度來(lái)降低污泥有機(jī)負(fù)荷,活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。采用低氧- 好氧兩段活性污泥法處理滲濾液, 研究結(jié)果表明進(jìn)水濃度CODcr 為6 446 mg/ L ,BOD5 為3 502 mg/ L ,經(jīng)處理后CODcr、BOD5 的去除率分別達(dá)到96. 5 %和99. 6 %。
好氧生物(活性污泥法) 處理垃圾滲濾液具有良好效果的報(bào)道已有多篇, 但能夠長(zhǎng)期運(yùn)行的工程實(shí)例卻少之又少。某垃圾填埋場(chǎng)采用的滲濾液處理系統(tǒng)就是典型的活性污泥法, 在垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行之初,其處理的確取得了良好的效果,但垃圾填埋場(chǎng)在運(yùn)行幾年后, 處理后的滲濾液越來(lái)越不能達(dá)到預(yù)期的效果, 水質(zhì)變化是該系統(tǒng)不能正常運(yùn)行相對(duì)直接的因素。
2. 2. 2 厭氧生物處理
目前, 國(guó)內(nèi)外使用厭氧生物處理較多的形式是上流式厭氧污泥床(UASB) 上流式厭氧過(guò)濾器啟動(dòng)期短,耐沖擊性好等特點(diǎn)。采用上流式厭氧過(guò)濾器對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理的結(jié)果表明,上流式厭氧過(guò)濾器處理垃圾滲濾液的效果良好, 在中溫(35～40 ℃) 消化時(shí)高濃度(3 000～8 000 mg/L) 進(jìn)水CODcr 的去除率達(dá)95 %左右, 常溫消化的CODcr 去除率也可達(dá)90 %左右; 反應(yīng)器的容積負(fù)荷可達(dá)5 kgCODcr/ (m3 •d) 以上。Kennedy , K. J . 運(yùn)用連續(xù)上流式厭氧污泥床處理技術(shù), CODcr 的去除率能夠達(dá)到77 %～91 %。有人也嘗試使用厭氧折流板反應(yīng)器(ABR) 處理城市污水與垃圾滲濾液混合廢水過(guò)程中的水解酸化作用及污泥特性進(jìn)行了研究。經(jīng)研究,ABR 可有效地改善混合廢水的可生化性。進(jìn)水BOD5/CODcr 為0. 2～0. 3 時(shí),出水BOD5/ CODcr 可提高至0. 4～0. 6。
厭氧生物處理技術(shù)適于處理溶解性有機(jī)物,在處理高濃度(BOD5 ≥2 000 mg/ L) 有機(jī)廢水方面取得了良好效果。在提高滲濾液可生化性方面,表現(xiàn)明顯的優(yōu)勢(shì), 但該法處理滲濾液后, CODcr 濃度依然比較高,故目前而言,該法一般不作為單獨(dú)使用的處理方式。
2. 2. 3 厭氧- 好氧生物氧化工藝
國(guó)內(nèi)許多垃圾填埋場(chǎng)廢水處理采用厭氧- 好氧相結(jié)合的生物氧化處理工藝。對(duì)高濃度的垃圾滲濾液采用該法經(jīng)濟(jì)合理,處理效率高,厭氧工藝能夠彌補(bǔ)好氧處理較難處理生化性較差這一特點(diǎn), 而好氧工藝同時(shí)也能滿足厭氧工藝需后續(xù)處理的工藝要求。
2. 3 對(duì)去除氨氮的研究
垃圾滲濾液之所以難處理, 不僅因?yàn)樗豢缮缘挠袡C(jī)物濃度高, 而且高濃度NH3 - N(包括NH4+ - N) 的去除也同樣成為一個(gè)比較棘手的問(wèn)題。為此,滲濾液脫除NH3 - N的研究也已成為目前垃圾滲濾液治理研究的另一方向。水體中過(guò)剩NH3 - N 的污染, 是加速水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程的主要因素之一。高濃度游離NH3 - N 對(duì)微生物具有一定的毒性, 同時(shí)也會(huì)影響微生物正常的生理代謝, 抑制微生物對(duì)有機(jī)物的進(jìn)一步降解, 所以, 滲濾液中的有機(jī)物在進(jìn)行生物處理前, 對(duì)NH3 - N的預(yù)處理就顯得尤為重要了。
氨吹脫法是去除滲濾液中氨氮較為普遍應(yīng)用的方法之一。有人采用規(guī)整填料塔吹脫去除垃圾滲濾液中的氨氮,對(duì)于氨氮濃度高達(dá)1 500～2 500 mg/ L的滲濾液取得較好的處理效果。在溫度為25 ℃,pH值為10. 5～11. 0 ,氨吹脫效率達(dá)95%以上。
物理化學(xué)方法處理NH3 - N 的效果是顯而易見(jiàn)的, 但氨吹脫以及化學(xué)沉淀等工藝都要求在滲濾液中投加新的物質(zhì),增加了水質(zhì)的堿度,增加了滲濾液中其它離子的數(shù)量, 這也為后續(xù)的生物處理產(chǎn)生了新的難題。氨的吹脫并不能從本質(zhì)上真正變?yōu)閷?duì)周?chē)h(huán)境無(wú)污染的物質(zhì), 它只是將液相的氨經(jīng)吹脫后轉(zhuǎn)移至大氣環(huán)境之中, 屬于污染物的二次轉(zhuǎn)移。生物法硝化- 反硝化技術(shù)就解決了這些問(wèn)題,傳統(tǒng)生物脫氮理論認(rèn)為,生物脫氮是通過(guò)好氧條件下的硝化作用以及厭氧(缺氧) 條件下的反硝化過(guò)程。有人使用EM菌群在靜態(tài)條件下,研究了EM菌群對(duì)高濃度NH3 - N 轉(zhuǎn)化效果, 經(jīng)23 d 處理后, NH3 - N的去除率達(dá)到46 % , 從675mg/ L 降至357 mg/ L。目前,有人也發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌能夠同時(shí)吸收氧氣和硝酸鹽氮, 反硝化作用在好氧條件下也成為了可能。生物法脫氨同時(shí)也普遍存在著去除率不高的缺陷。
3、垃圾滲濾液處理發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)垃圾滲濾液的處理,各研究人員眾說(shuō)紛紜,對(duì)于不同水質(zhì)的滲濾液,采用不同處理工藝,均取得了良好的效果。各垃圾填埋場(chǎng)因所處地區(qū)氣候(降水) 、水文特點(diǎn), 也與填埋場(chǎng)運(yùn)行時(shí)間密切相關(guān),滲濾液水質(zhì)是連續(xù)變化的,所以對(duì)滲濾液的處理,不僅要考慮工藝方法對(duì)滲濾液的處理效果,而且更要考慮該工藝方法對(duì)水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性。物化法控制條件靈活、調(diào)整參數(shù)方便可靠,而生物法則對(duì)連續(xù)變化的滲濾液水質(zhì)具有較好的適應(yīng)性,結(jié)合兩者各自特點(diǎn),取之所長(zhǎng),補(bǔ)之所短。
采用UASB - AMT工藝(上流式厭氧污泥床- 高濃度難降解廢水工藝) 處理垃圾滲濾液,CODcr、BOD5 去除率達(dá)到了93%和97%。運(yùn)用電催化系統(tǒng)- 電生物炭接觸氧化床處理技術(shù)進(jìn)行中試, 當(dāng)垃圾滲濾液廢水中的CODcr 和NH3 - N濃度分別在3 000～ 5 000 mg/ L 以及1 100～1 780 mg/ L 范圍時(shí), CODcr 和NH3 - N的去除率均可超過(guò)90%。
兩處理方式配合使用現(xiàn)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外滲濾液處理的主流,利用簡(jiǎn)單的處理設(shè)施(大容積污水調(diào)節(jié)池、沉淀池) 在中短期內(nèi)控制好滲濾液進(jìn)入污水處理主設(shè)備的水質(zhì)、水量,使得設(shè)施能夠正常運(yùn)行。鑒于國(guó)內(nèi)許多垃圾填埋場(chǎng)采用生物處理技術(shù),但隨時(shí)間的變化,原本運(yùn)行良好的污水處理設(shè)施,現(xiàn)在滲濾液處理效果越來(lái)越不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn),為此采用物化法與原來(lái)生物技術(shù)的聯(lián)合處理技術(shù),避免了設(shè)施的重建,節(jié)約了費(fèi)用。
1、垃圾滲濾液的性質(zhì)
垃圾滲濾液的產(chǎn)生受眾多因素影響 ,根據(jù)幾個(gè)主要的產(chǎn)生來(lái)源 (降水、地下水侵入、垃圾組成結(jié)構(gòu)、填埋場(chǎng)頂部的地表徑流和水分蒸發(fā)等 )分析 ,滲濾液不僅水量變化大 ,而且不呈周期性變化 ,由此引起了水質(zhì)的較大變化。污染物種類(lèi)繁多 ,滲濾液中可檢出幾十種有機(jī)污染物 ,包括單環(huán)芳烴類(lèi)、多環(huán)芳烴類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、烷烴及烯烴類(lèi)、醇及酚類(lèi)、酮類(lèi)、羧酸及酯類(lèi)、胺等 ,污染物濃度高 ,濃度變化范圍大。不僅如此 ,垃圾滲濾液水質(zhì)也會(huì)由垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)齡的不同 ,各有特點(diǎn) ,生物難降解有機(jī)物的比重呈直線上升趨勢(shì)。Chian和Scott等人對(duì)滲濾液水質(zhì)與垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)齡規(guī)律進(jìn)行了研究并得出結(jié)論 :場(chǎng)齡小于5a的垃圾滲濾液水質(zhì)特點(diǎn)是pH值較低 ,CODcr和BOD5濃度較高 ,且BOD5/CODcr的比值較高,同時(shí)各類(lèi)重金屬離子的濃度也較高;場(chǎng)齡大于5 a 以上的滲濾液的主要水質(zhì)特點(diǎn)是pH值接近中性, CODcr 和BOD5 濃度相對(duì)較低, 且BOD5/ CODcr 的比值較低,而NH3 - N濃度較高,重金屬離子濃度則開(kāi)始下降。
2、垃圾滲濾液處理工藝
垃圾滲濾液的處理方法主要包括物理化學(xué)法、生物法兩大類(lèi)。
2. 1 物理化學(xué)法
主要有化學(xué)沉淀、膜分離技術(shù)、化學(xué)氧化、光電催化氧化等多種方法。
2. 1. 1 化學(xué)沉淀法
以水玻璃、硫酸、硫酸鋁和廢鐵屑為原料制出的聚硅酸硫酸鋁鐵類(lèi)混凝劑(PSAFCA) 處理垃圾滲濾液, 結(jié)果表明: 沉淀處理后垃圾滲濾液CODcr 去除率達(dá)58%, 如果結(jié)合臭氧氧化滲濾液,CODcr 去除率可達(dá)70. 6%,BOD5 去除率達(dá)75. 4%,色度去除率為94%。A. A. Tatsi 等使用鐵系、鋁系混凝劑對(duì)不同場(chǎng)齡的垃圾滲濾液進(jìn)行了研究,研究表明, 在pH為10 的條件下, 投加2 g/ L 的鐵系混凝劑,垃圾滲濾液CODcr 去除率可達(dá)80%。
化學(xué)沉淀對(duì)于重金屬離子的去除是比較有效的, 但該法對(duì)于去除滲濾液中的其它有機(jī)污染物是不完全的, 處理后廢水的CODcr 值仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家有關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。為此,該法不能作為單一工藝來(lái)處理垃圾滲濾液, 同時(shí)沉淀物的后處理仍將帶來(lái)新的問(wèn)題。
2. 1. 2 膜分離技術(shù)
國(guó)外正逐漸采用新型的膜分離技術(shù)處理和凈化垃圾滲濾液, 其中反滲透(RO) 分離技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛,并取得了很好的效果。1977 年,Chian 和Krug 相繼肯定了反滲透技術(shù)處理滲濾液是較為有效方法之一。Hurd 等選用3 種低壓聚酰胺RO膜處理TrailRoad 垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的試驗(yàn)結(jié)果表明, 透過(guò)液的流量取決于操作壓力大小及TOC 的濃度,當(dāng)操作壓力小于1. 03 ×106 Pa 時(shí),透過(guò)液的流量為26 L/ (m2 •h) ～54 L/ (m2 •h) , TOC和Cl -的去除率> 96% ,NH3 - N的去除率> 88%。
膜分離污染物的效果是顯而易見(jiàn)的, 經(jīng)分離后的出水能夠達(dá)到國(guó)家相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn), 該法能連續(xù)化操作, 機(jī)械化程度高, 易于管理, 水質(zhì)的不穩(wěn)定性對(duì)膜處理效果的影響較小。但該技術(shù)在國(guó)內(nèi)遲遲不能被用于實(shí)際工程, 究其原因?yàn)槟げ牧铣杀靖?且膜在處理這種受污染較嚴(yán)重的水體時(shí),膜極易被污染,較難清洗,難以再次利用。開(kāi)發(fā)一種成本低廉的膜產(chǎn)品以及相應(yīng)的膜清洗技術(shù)對(duì)該法的實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值的提高具有深遠(yuǎn)意義。
2. 1. 3 化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法是利用強(qiáng)氧化劑將廢水中的有機(jī)物氧化成小分子的碳?xì)浠衔锘蛲耆V化成CO2和H2O ,H2O2 和O3 是較常用的兩種氧化劑。
以活性炭作催化劑、H2O2 作氧化劑處理垃圾滲濾液。結(jié)果表明,在H2O2/ CODcr = 1. 5 ,活性炭/ H2O2 = 0. 6 , pH值為2 的條件下反應(yīng)可以在180 min 內(nèi)結(jié)束,其中CODcr 及色度的去除率分別為82. 8 %和85. 5 %。國(guó)外也有人以Fenton’ s 試劑對(duì)處于成熟期的垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液的預(yù)處理效果進(jìn)行了研究。研究表明:CODcr 初始濃度為10540 mg/ L , 經(jīng)Fenton’ s 試劑預(yù)處理后, CODcr 的去除率達(dá)到60 % ,B/ C也由原來(lái)的0. 2 變?yōu)?. 5 , 大大提高了滲濾液的可生化性。
O3 的氧化能力比氯強(qiáng),能迅速而廣泛地氧化分解水中大部分有機(jī)物。但是O3極易分解,且它只能將大分子有機(jī)物質(zhì)氧化成小分子有機(jī)物質(zhì), 而不能將大分子有機(jī)物質(zhì)氧化成CO2和H2O。垃圾滲濾液中Cl -濃度較高, 如用H2O2和O3 化學(xué)氧化處理, 極有可能在氧化有機(jī)物的同時(shí), 產(chǎn)生具有較大毒性的氯代有機(jī)物, 非但不能徹底去除滲濾液中有機(jī)物污染,更大程度上加重了對(duì)水體的污染。
2. 1. 4 光、電催化氧化法
光催化氧化反應(yīng)是利用光催化半導(dǎo)體TiO2在紫外光照下, 使得TiO2 產(chǎn)生電子空穴, 在吸附H2O 后, 形成吸附態(tài)的•OH, •OH基團(tuán)是一種具有強(qiáng)氧化活性的自由基,它與有機(jī)物結(jié)合后,能夠很快發(fā)生氧化- 還原反應(yīng), 達(dá)到降解有機(jī)物的目的。電催化氧化反應(yīng)的基本原理也與光催化氧化反應(yīng)類(lèi)似,不同之處就是能量的來(lái)源是電能,并且能量的大小可以通過(guò)電流密度的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。
采用光催化氧化法對(duì)垃圾滲濾液深度處理的研究表明:投加一定量的TiO2 后,反應(yīng)時(shí)間控制在1. 5 ～2 h ,具有較好的處理效果,一般CODcr 去除率可達(dá)40 %～50 % ,脫色率可達(dá)70 %～80 %。國(guó)外采用TiO2 作光催化半導(dǎo)體處理垃圾滲濾液也有類(lèi)似的報(bào)道, 有人分別使用H2O2、O3 和紫外/ 可見(jiàn)光3 種光增強(qiáng)氧化法對(duì)滲濾液的作用,經(jīng)處理后,滲濾液CODcr 的去除率為40 %～50 % ,脫色率70 %～80 %。
采用電解氧化法對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行深度處理的研究結(jié)果表明, 電解氧化過(guò)程中,NH3 - N優(yōu)先于CODcr 被氧化去除, CODcr 去除率為90. 6 % ,NH3 - N的去除率為100 %。同樣,CossuR 以Ti/ PbO2 和Ti/ SnO2 作為陽(yáng)極材料, CODcr 值從1 200 mg/ L 降到150 mg/ L , 去除率達(dá)到87. 5 % ,NH3 - N基本能夠完全地被去除。
光、電催化氧化反應(yīng)同樣也存在著運(yùn)行費(fèi)用高這一主要缺點(diǎn),有機(jī)物降解的快慢與•OH基團(tuán)產(chǎn)生的數(shù)量、快慢有直接的關(guān)系, 有資料表明, •OH基團(tuán)與有機(jī)物的反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng),其反應(yīng)速度與•OH基團(tuán)以及有機(jī)污染物的濃度都直接相關(guān),在工程處理中, 為達(dá)到一定的光、電催化氧化效果,提高•OH基團(tuán)的濃度,勢(shì)必加大電能的消耗,根據(jù)Cossu R 的電解實(shí)驗(yàn),電流的有效利用率僅為30 %。欲采用該方法處理滲濾液,其首要問(wèn)題是提高電流的利用效率, 所以選擇優(yōu)良的電極材料以及設(shè)計(jì)•OH基團(tuán)時(shí)空產(chǎn)率高的光、電催化反應(yīng)器已經(jīng)成為該法處理滲濾液的兩大主要研究方向。
2. 2 生物法
生物法處理垃圾滲濾液是較為常用的方法, 國(guó)內(nèi)幾大主要垃圾填埋場(chǎng)污水處理技術(shù)多采用生物技術(shù),包括好氧生物處理、厭氧生物處理和厭氧好氧相結(jié)合的處理方式。
2. 2. 1 好氧生物處理
好氧生物處理包括活性污泥法、曝氣氧化塘、生物膜法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)和生物滴濾池。其中活性污泥法是城市垃圾滲濾液好氧生物處理較為常用的方法。
國(guó)內(nèi)外活性污泥法污水處理廠的運(yùn)行結(jié)果表明,通過(guò)提高污泥濃度來(lái)降低污泥有機(jī)負(fù)荷,活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。采用低氧- 好氧兩段活性污泥法處理滲濾液, 研究結(jié)果表明進(jìn)水濃度CODcr 為6 446 mg/ L ,BOD5 為3 502 mg/ L ,經(jīng)處理后CODcr、BOD5 的去除率分別達(dá)到96. 5 %和99. 6 %。
好氧生物(活性污泥法) 處理垃圾滲濾液具有良好效果的報(bào)道已有多篇, 但能夠長(zhǎng)期運(yùn)行的工程實(shí)例卻少之又少。某垃圾填埋場(chǎng)采用的滲濾液處理系統(tǒng)就是典型的活性污泥法, 在垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行之初,其處理的確取得了良好的效果,但垃圾填埋場(chǎng)在運(yùn)行幾年后, 處理后的滲濾液越來(lái)越不能達(dá)到預(yù)期的效果, 水質(zhì)變化是該系統(tǒng)不能正常運(yùn)行相對(duì)直接的因素。
2. 2. 2 厭氧生物處理
目前, 國(guó)內(nèi)外使用厭氧生物處理較多的形式是上流式厭氧污泥床(UASB) 上流式厭氧過(guò)濾器啟動(dòng)期短,耐沖擊性好等特點(diǎn)。采用上流式厭氧過(guò)濾器對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理的結(jié)果表明,上流式厭氧過(guò)濾器處理垃圾滲濾液的效果良好, 在中溫(35～40 ℃) 消化時(shí)高濃度(3 000～8 000 mg/L) 進(jìn)水CODcr 的去除率達(dá)95 %左右, 常溫消化的CODcr 去除率也可達(dá)90 %左右; 反應(yīng)器的容積負(fù)荷可達(dá)5 kgCODcr/ (m3 •d) 以上。Kennedy , K. J . 運(yùn)用連續(xù)上流式厭氧污泥床處理技術(shù), CODcr 的去除率能夠達(dá)到77 %～91 %。有人也嘗試使用厭氧折流板反應(yīng)器(ABR) 處理城市污水與垃圾滲濾液混合廢水過(guò)程中的水解酸化作用及污泥特性進(jìn)行了研究。經(jīng)研究,ABR 可有效地改善混合廢水的可生化性。進(jìn)水BOD5/CODcr 為0. 2～0. 3 時(shí),出水BOD5/ CODcr 可提高至0. 4～0. 6。
厭氧生物處理技術(shù)適于處理溶解性有機(jī)物,在處理高濃度(BOD5 ≥2 000 mg/ L) 有機(jī)廢水方面取得了良好效果。在提高滲濾液可生化性方面,表現(xiàn)明顯的優(yōu)勢(shì), 但該法處理滲濾液后, CODcr 濃度依然比較高,故目前而言,該法一般不作為單獨(dú)使用的處理方式。
2. 2. 3 厭氧- 好氧生物氧化工藝
國(guó)內(nèi)許多垃圾填埋場(chǎng)廢水處理采用厭氧- 好氧相結(jié)合的生物氧化處理工藝。對(duì)高濃度的垃圾滲濾液采用該法經(jīng)濟(jì)合理,處理效率高,厭氧工藝能夠彌補(bǔ)好氧處理較難處理生化性較差這一特點(diǎn), 而好氧工藝同時(shí)也能滿足厭氧工藝需后續(xù)處理的工藝要求。
2. 3 對(duì)去除氨氮的研究
垃圾滲濾液之所以難處理, 不僅因?yàn)樗豢缮缘挠袡C(jī)物濃度高, 而且高濃度NH3 - N(包括NH4+ - N) 的去除也同樣成為一個(gè)比較棘手的問(wèn)題。為此,滲濾液脫除NH3 - N的研究也已成為目前垃圾滲濾液治理研究的另一方向。水體中過(guò)剩NH3 - N 的污染, 是加速水體富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程的主要因素之一。高濃度游離NH3 - N 對(duì)微生物具有一定的毒性, 同時(shí)也會(huì)影響微生物正常的生理代謝, 抑制微生物對(duì)有機(jī)物的進(jìn)一步降解, 所以, 滲濾液中的有機(jī)物在進(jìn)行生物處理前, 對(duì)NH3 - N的預(yù)處理就顯得尤為重要了。
氨吹脫法是去除滲濾液中氨氮較為普遍應(yīng)用的方法之一。有人采用規(guī)整填料塔吹脫去除垃圾滲濾液中的氨氮,對(duì)于氨氮濃度高達(dá)1 500～2 500 mg/ L的滲濾液取得較好的處理效果。在溫度為25 ℃,pH值為10. 5～11. 0 ,氨吹脫效率達(dá)95%以上。
物理化學(xué)方法處理NH3 - N 的效果是顯而易見(jiàn)的, 但氨吹脫以及化學(xué)沉淀等工藝都要求在滲濾液中投加新的物質(zhì),增加了水質(zhì)的堿度,增加了滲濾液中其它離子的數(shù)量, 這也為后續(xù)的生物處理產(chǎn)生了新的難題。氨的吹脫并不能從本質(zhì)上真正變?yōu)閷?duì)周?chē)h(huán)境無(wú)污染的物質(zhì), 它只是將液相的氨經(jīng)吹脫后轉(zhuǎn)移至大氣環(huán)境之中, 屬于污染物的二次轉(zhuǎn)移。生物法硝化- 反硝化技術(shù)就解決了這些問(wèn)題,傳統(tǒng)生物脫氮理論認(rèn)為,生物脫氮是通過(guò)好氧條件下的硝化作用以及厭氧(缺氧) 條件下的反硝化過(guò)程。有人使用EM菌群在靜態(tài)條件下,研究了EM菌群對(duì)高濃度NH3 - N 轉(zhuǎn)化效果, 經(jīng)23 d 處理后, NH3 - N的去除率達(dá)到46 % , 從675mg/ L 降至357 mg/ L。目前,有人也發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌能夠同時(shí)吸收氧氣和硝酸鹽氮, 反硝化作用在好氧條件下也成為了可能。生物法脫氨同時(shí)也普遍存在著去除率不高的缺陷。
3、垃圾滲濾液處理發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)垃圾滲濾液的處理,各研究人員眾說(shuō)紛紜,對(duì)于不同水質(zhì)的滲濾液,采用不同處理工藝,均取得了良好的效果。各垃圾填埋場(chǎng)因所處地區(qū)氣候(降水) 、水文特點(diǎn), 也與填埋場(chǎng)運(yùn)行時(shí)間密切相關(guān),滲濾液水質(zhì)是連續(xù)變化的,所以對(duì)滲濾液的處理,不僅要考慮工藝方法對(duì)滲濾液的處理效果,而且更要考慮該工藝方法對(duì)水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性。物化法控制條件靈活、調(diào)整參數(shù)方便可靠,而生物法則對(duì)連續(xù)變化的滲濾液水質(zhì)具有較好的適應(yīng)性,結(jié)合兩者各自特點(diǎn),取之所長(zhǎng),補(bǔ)之所短。
采用UASB - AMT工藝(上流式厭氧污泥床- 高濃度難降解廢水工藝) 處理垃圾滲濾液,CODcr、BOD5 去除率達(dá)到了93%和97%。運(yùn)用電催化系統(tǒng)- 電生物炭接觸氧化床處理技術(shù)進(jìn)行中試, 當(dāng)垃圾滲濾液廢水中的CODcr 和NH3 - N濃度分別在3 000～ 5 000 mg/ L 以及1 100～1 780 mg/ L 范圍時(shí), CODcr 和NH3 - N的去除率均可超過(guò)90%。
兩處理方式配合使用現(xiàn)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外滲濾液處理的主流,利用簡(jiǎn)單的處理設(shè)施(大容積污水調(diào)節(jié)池、沉淀池) 在中短期內(nèi)控制好滲濾液進(jìn)入污水處理主設(shè)備的水質(zhì)、水量,使得設(shè)施能夠正常運(yùn)行。鑒于國(guó)內(nèi)許多垃圾填埋場(chǎng)采用生物處理技術(shù),但隨時(shí)間的變化,原本運(yùn)行良好的污水處理設(shè)施,現(xiàn)在滲濾液處理效果越來(lái)越不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn),為此采用物化法與原來(lái)生物技術(shù)的聯(lián)合處理技術(shù),避免了設(shè)施的重建,節(jié)約了費(fèi)用。
