在城市垃圾衛(wèi)生填埋過程所產(chǎn)生的垃圾滲濾液, 已被公認(rèn)為是高風(fēng)險高污染的廢水, 對地下水和地表水具有極大的潛在危害性, 已成為目前環(huán)境領(lǐng)域研究的熱點。由于垃圾滲濾液具有水質(zhì)水量差異大、難降解污染物含量高、難降解等特點,使得其有效處理十分困難。
生活垃圾滲濾液處理工藝
目前滲濾液處理工藝之所以難以達(dá)到預(yù)期效果的重要因素之一就是滲濾液水質(zhì)的復(fù)雜性及易變性, 因此, 全面了解滲濾液的水質(zhì)特性, 才能為滲濾液的有效處理提供可靠的理論依據(jù)。本文分析了垃圾滲濾液水質(zhì)特性和處理技術(shù)。
滲濾液的成份變化很大,主要取決于填埋場的年齡、垃圾堆體的高度、填埋操作方式、覆蓋材料、防滲襯墊構(gòu)造、微生物環(huán)境以及填埋的垃圾的組成。其中,填埋齡對滲濾液水質(zhì)的影響十分顯著。
一、垃圾滲濾液水質(zhì)特性
1.填埋廠垃圾滲濾液水質(zhì)特性。
若按填埋場場齡劃分,一般填埋時間在1a 以下的為年輕滲濾液,1~5a的為中齡滲濾液,5a 以上的為老齡滲濾液。垃圾滲濾液的水質(zhì)一般具有以下特點:
(1)組成復(fù)雜,含有多種有機污染物、金屬和植物營養(yǎng)素;
(2)有機污染物濃度高,COD 和BOD 更高可達(dá)幾萬mg/L;
(3)金屬種類多,含10 多種金屬離子;
(4)氨氮高,變化范圍大;
(5)組成和濃度會發(fā)生季節(jié)性變化。
目前垃圾滲濾液的處理手段主要以生物法為主,其中年輕滲濾液中易生物降解的有機物含量較高,B/C 比較高,氨氮較低,適宜采用生物法處理。垃圾滲濾液色度很高,呈淡茶色或黃褐色。在生化處理時會產(chǎn)生大量生物泡沫,對處理系統(tǒng)正常運行產(chǎn)生一定影響。由于滲濾液中含有一些有機物很難被生物降解,因此,經(jīng)生化處理后,COD 濃度通常仍在500~2000mg/L 范圍內(nèi),也就是說,采用生物方法很難將COD 濃度降到最新排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的100mg/L以內(nèi)。
2.發(fā)電廠圾滲濾液水質(zhì)特性。
垃圾滲濾液中含有大量的有機物、氨氮、寄生蟲、有毒有害物及重金屬等,其成分非常復(fù)雜且水質(zhì)水量變化大。垃圾滲濾液污染控制的一個重要內(nèi)容就是對滲濾液水質(zhì)特征進(jìn)行分析、研究,這也是合理選擇垃圾滲濾液處理工藝流程的前提。
滲濾液中含有多種重金屬離子,如Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Fe、Hg、Mn、As 等[30]。有研究表明,鐵和鋅含量較高,鐵的濃度可達(dá)200 mg /L 左右,鋅的濃度可達(dá)130 mg /L 左右。我國對滲濾液中重金屬離子的專項研究很少,少量的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)差別也很大,這與垃圾的收集填埋不規(guī)范,垃圾中含有不同的工業(yè)廢物等因素有關(guān)。在生化處理時會產(chǎn)生大量生物泡沫,對處理系統(tǒng)正常運行產(chǎn)生一定影響。
二、處理技術(shù)
通常采用物化法、生物法以及不同種類方法的綜合處理垃圾滲濾液。生物法由于其處理成本低,目前已成為垃圾滲濾液處理的主體工藝。
1.物化法。
物化法處理垃圾滲濾液包括混凝沉淀、氨吹脫、吸附、膜分離和化學(xué)氧化法等。混凝沉淀主要是用Fe3 + 或Al3 + 作混凝劑去除有機物; 氨吹脫主要是去除垃圾滲濾液中的氨氮,但氨吹脫僅實現(xiàn)了污染物的轉(zhuǎn)移即氨氮只是從水中轉(zhuǎn)移到大氣中,而不是從根本上去除污染物。
用混凝與吸附聯(lián)合的方法對北京安定垃圾填埋場滲濾液進(jìn)行預(yù)處理的研究結(jié)果表明,該方法對廢水COD 的去除率穩(wěn)定在70%左右,且受水質(zhì)變化的影響不大。膜分離法通常是運用反滲透(RO) 技術(shù),但其處理成本通常較高。化學(xué)氧化法有濕式氧化或催化氧化、Fenton、電化學(xué)法等多種方法。
與生物法相比,物化法具有不受進(jìn)水水質(zhì)水量影響,處理工藝能承受較大的沖擊負(fù)荷,出水水質(zhì)相對穩(wěn)定等優(yōu)點。特別是對BOD5 /COD 比值較低( 0.07~0.20) 的較難生物降解的成分有較好的處理效果( 對COD 去除率可達(dá)50%~87%),但物化法一個普遍的缺點就是運行費用十分昂貴。因此,物化法處理垃圾滲濾液如果要廣泛推廣,就必須突破處理成本高的瓶頸,積極探究經(jīng)濟(jì)高效的處理工藝。
2.生物法。
由于生物法經(jīng)濟(jì)高效,因此生物法仍是處理垃圾滲濾液的主體工藝。生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及厭氧-好氧組合工藝。好氧處理主要有活性污泥法、生物膜法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘和生物轉(zhuǎn)盤等等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘等。
厭氧法相比于好氧法具有能耗小,污泥產(chǎn)生量少,對營養(yǎng)物要求低,產(chǎn)生可利用的能源-沼氣等優(yōu)點。但厭氧法啟動時間較長( 通常需2~4個月) ,對BOD5的去除率在60%~90%,凈化出水的水質(zhì)不能達(dá)到很高的水平。其出水水質(zhì)比好氧法略差。好氧法出水水質(zhì)好,啟動時間短( 通常需2~4周)。
但好氧法需消耗大量的能源,在污水處理廠,很大的一塊處理成本就是用于曝氣池的電耗上。因此,按目前的技術(shù)水平,一般認(rèn)為BOD5<1000mg /L,采用好氧法在費用上是適宜的,而BOD5≥1000mg/L 時,采用厭氧法適宜。
鑒于垃圾滲濾液的BOD5通常都大于1000mg /L,因此,處理垃圾滲濾液首先要采用厭氧法。單獨使用厭氧法或好氧法對于處理垃圾滲濾液而言都是不合時宜的。所以,垃圾滲濾液的處理更多的采用厭氧-好氧組合工藝。厭氧氨氧化工藝不但節(jié)省了曝氣量,還不需要外加有機碳源,對C /N 低的晚期垃圾滲濾液處理有著不可替代的優(yōu)越性。因此,若能實現(xiàn)短程硝化和厭氧氨化聯(lián)合技術(shù)處理垃圾滲濾液,將會大大降低處理垃圾滲濾液的成本,大大提高垃圾滲濾液的處理效果。
垃圾滲濾液做為地表水與地下水的潛在污染源, 其有效處理受到日益關(guān)注。垃圾滲濾液水質(zhì)雖然在時間、空間上差異性較大, 但垃圾填埋時間對滲濾液水質(zhì)影響顯著, 其主要污染物有機物與氨氮的變化呈現(xiàn)一定規(guī)律, 即與垃圾填埋場的狀態(tài)密切相關(guān), 多數(shù)填埋場滲濾液符合厭氧產(chǎn)酸階段與產(chǎn)甲烷階段的出水特征。
在滲濾液處理中應(yīng)針對不同時期滲濾液水質(zhì)來選取合理的處理工藝。滲濾液的有效處理需要多種處理技術(shù)的聯(lián)用, 針對長期填埋形成老齡滲濾液中的腐殖質(zhì), 直接進(jìn)行合理利用效益顯著, 但需合理評價此時滲濾液水質(zhì), 主要包括滲濾液的常規(guī)理化指標(biāo)以及毒性與危險物質(zhì)對環(huán)境的影響。在垃圾填埋場封場后, 如何合理評價填埋場進(jìn)入穩(wěn)定階段且滲濾液具備無害化特征仍對垃圾最終處置具有指導(dǎo)意義。