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            污水處理 | 垃圾滲濾液污水處理技術研究

            垃圾滲濾液是垃圾填埋處理過程中產生的高濃度有機廢水,由于含有的污染物質濃度高、成分復雜、水質水量變化大,一直是污水處理領域的世界性難題。對垃圾滲濾液的生化處理技術和物化處理技術進行了敘述,系統介紹了垃圾滲濾液現有處理技術的研究進展。

            關鍵詞:垃圾滲濾液;生物處理;物化處理
            城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設計、運行和管理中非常棘手的問題。滲濾液是液體在填埋場重力流動的產物,主要來源于降水和垃圾本身的內含水。由于液體在流動過程中有許多因素可能影響到滲濾液的性質,包括物理因素、化學因素以及生物因素等,所以滲濾液的性質在一個相當大的范圍內變動。
            一般來說,其pH值在4~9之間,COD在2000~62000mg/L的范圍內,BOD5從60~45000mg/L,重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度基本一致。城市垃圾填埋場滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水,若不加處理而直接排入環境,會造成嚴重的環境污染。以保護環境為目的,對滲濾液進行處理是必不可少的。
            1.垃圾滲濾液處理技術
            綜合分析當前世界各城市垃圾填埋場處理所使用垃圾滲濾液工藝技術,其主要可分為場外綜合處理與場內單獨處理兩大類
            在工藝技術手段不成熟的初期階段主要使用的就是場外綜合處理,相對而言這種技術手段最為簡單。但是由于種種條件限制,如隨著環保理念的日益深入人心,對環保的要求也越來越高,新建垃圾填埋場的距離離市中心也越來越遠,且垃圾滲濾液所具有的高危害性、高污染性等特質也不適宜與普通生活污水同步處理。
            這樣一來,為了環保和降低對污水處理廠的處理難度,垃圾滲濾液逐漸朝專業化發展,而不僅僅附屬于污水理廠。進而當前的垃圾滲濾液形成了自成一體的工藝技術體系,多采用場內單獨處理。當前所說的垃圾滲濾液處理技術也逐漸專指場內單獨處理技術。場內單獨處理技術主要有生物法、物化法及土地處理法三大類及這些方法的綜合使用。
            1.1 生物處理法
            生物處理工藝技術當前是最為廣泛使用的垃圾滲濾液處理方法之一。生物處理工藝技術根據供氧的情況又可分為好氧生物處理、厭氧生物處理、好氧-厭氧結合生物處理技術等三類。
            好氧處理工藝技術主要有活性污泥法、生物轉盤法和SBR好氧處理工藝等。進入21世紀后,厭氧處理工藝得到突飛猛進的發展,而且隨著垃圾滲濾液的所含污染物中高濃度有機廢水的含量逐漸增高,也隨之出現了一些新的工藝技術。
            垃圾滲濾液處理工藝技術在增大有機污染物負荷、快速高效等方面有了長足的進步與發展。
            生物處理工技術在使用過程中具有處理效率高、不會出現化學污泥造成二次污染及處理費用較低的優點。生物處理法的具體技術工藝形式有傳統活性污泥法、穩定塘法、生物轉盤法、SBR好氧處理工藝、UASB厭氧處理工藝、厭氧固定膜生物反應器法等。
            其中穩定塘法處理手段屬于好氧-厭氧結合生物處理技術的一種,這種方法的工藝技術較為簡單,而且具有管理難度低和需要資金少的優點被最為廣泛使用,但是使用穩定塘工藝技術處理垃圾滲濾液需要占用較大的面積,且處理周期與污水停留時間較長,并且對大粒徑有機分子污染物處理效果欠佳,此外還有隨著外部天氣環境的變化這種方法的凈化能力也呈現不穩定狀態起伏較大。
            對于垃圾填埋場前期產生的垃圾滲濾液而言,厭氧工藝具有去除率高達70%以上的優良效果。且由于厭氧工藝處理時在反應過程中無需能耗,因此與好氧工藝相比可大大節約反應器的占地面積及動力消耗。其缺點是隨著填埋年限的增加,填埋堆體中產甲烷的厭氧狀態逐漸成熟,滲濾液在填埋堆體及調節池內長期滯留后的處理效果將變差。而且此法雖然動力消耗低、污泥量少但污水停留時間長、污染物的去除率相對較低、對溫度的變化比較敏感。
            雖然厭氧工藝具有去除率高的顯著優點,但是該工藝不利的一面是在處理工程中會產生大量的甲烷氣體。如果僅僅處理的話是會產生多余的費用。但是若是從環保的循環利用的角度出發,將所產生的甲烷氣體用于垃圾滲濾液的處理過程中反倒會促使處理成本的進一步降低。就此而言,利用厭氧與好氧相結合的辦法處理垃圾滲濾液尤其是對高濃度有機物的液體而言,不但能夠利用厭氧工藝效率高的優點還能同時結合好氧工藝的費用低的優點,可謂是互補的相得益彰。
            1.2 物化處理法
            通常而言,人們普遍將利用物理與化學反應的方法對垃圾滲濾液中的可吸附有機物及不可溶組分進行去除稱之為物化處理法。物化處理法可以將滲濾液中的難以進行生物降解的有機物進行轉換,其轉換成為較容易進行生物降解的有機物,這樣一來,原本的難以進行生物降解的有機物將會變得容易消除。
            物化處理法中較為常用的方法主要有化學氧化法和絮凝沉淀法等技術方法,這些方法具有對液體及液量變化的較強的適應能力。這一能力對于具有較長年限的陳年填埋的垃圾所排出的垃圾滲濾液具有相對較強的適應性,尤其是用臭氧進行氧化預處理后,陳年垃圾所排出的垃圾滲濾液的可生化性將會有極其顯著的提高與變化。
            絮凝沉淀處理法:實驗證明經過生物處理后的垃圾滲濾液進行絮凝沉淀時,即使在有機物濃度很低時的去除率仍可以達到,但它的不足之處在于利用該工藝對垃圾滲濾液進行處理時出水多呈現酸性或趨向酸性,產生的污泥量也偏大,且該工藝處理后的滲濾液含鹽量高、氨氮的去除率也比較低。所以絮凝沉淀工藝在選用時應該考慮其局限性,而不能僅僅考慮其具有較高的效率。活性炭吸附處理法:活性炭吸附工藝能去除中等分子量的有機物質,這一特性使得該項工藝適用于處理填埋時間長的或經過生物預處理后的垃圾滲濾液。
            生物法工藝技術手段處理垃圾滲濾液具有管理與運營簡單和成本低的優點。但其缺點也很明顯,尤其是在垃圾滲濾液的水質與水量發生較大變化的時候,生物法工藝技術手段總是難以適應且調整難度大。生物法工藝技術手段中的微生物在垃圾滲濾液的重金屬濃度增加和氨氮含量提高時其活性會被顯著抑制。而綜合使用物化-生物法則可以有效的避免這一問題,但隨之帶來的水處理成本急劇上升等問題則對垃圾填埋場的運營產生重大沖擊。因此,需要有效的對這種綜合應用進行改良與優化,使垃圾滲濾液處理工藝既能夠提高效率又能夠有效控制成本。
            2.垃圾滲濾液的處理技術
            2.1 混凝—化學沉淀處理技術
            垃圾滲濾液的混凝處理是通過外加混凝劑使滲濾液中不能直接通過重力去除的微小污染物質和混凝劑一起聚結成較大的顆粒,這些顆粒可以在重力的作用下迅速沉降,分離出滲濾液,從而減少滲濾液中的污染物質。化學沉淀法是向滲濾液中加入某種化學藥劑,使滲濾液中的污染物質和化學藥劑發生反應生成沉淀物,從而去除滲濾液中污染物質的滲濾液處理方法。
            2.2 低氧-好氧活性污泥法
            低氧-好氧活性污泥法及SBR法等改進型活性污泥流程,因其具有能維持較高運轉負荷,耗時短等特點,比常規活性污泥法更有效。同濟大學徐迪民等用低氧-好氧活性污泥法處理垃圾填埋場滲濾液,試驗證明:在控制運行條件下,垃圾填埋場滲濾液通過低氧-好氧活性污泥法處理,效果卓越。最終出水的平均CODCr、BOD5、SS分別從原來的6466mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相應降低到CODCr<300mg/L、BOD5<50mg/L(平均為13.3mg/L)以及SS<100mg/L(平均為27.8mg/L)。總去除率分別為CODCr96.4%、BOD599.6%、SS83.4%
            2.3 膜處理技術
            膜處理技術是水處理技術中的一種常用技術,該技術主要是使污水在一定的壓力下流過隔膜,在此過程中,由于水分子量較小,可以通過隔膜,而水中的污染物質分子量大于隔膜孔徑,被隔膜所截留,從而分離出水中的污染物質,達到凈化污水的目的。根據膜孔徑的不同,水處理中常用的膜分為超濾膜、納濾膜和反滲透膜等。當前應用于垃圾滲濾液處理的膜主要為反滲透膜和超濾膜。
            2.4 高級氧化處理技術
            垃圾滲濾液的高級氧化處理技術包括氧化劑氧化、電解氧化和光催化氧化技術。氧化劑氧化是通過向垃圾滲濾液中加入強氧化劑,利用強氧化劑將滲濾液中的有機物氧化成小分子的碳氫化合物或完全礦化成二氧化碳和水,從而達到去除滲濾液中污染物目的的處理技術。電解氧化是使滲濾液中的污染物質在電極上直接發生電化學反應轉化為二氧化碳和水或在電化學轉化過程中產生短壽命的?OH等自由基,通過自由基降解污染物質的滲濾液處理技術,滲濾液的電解氧化過程為不可逆過程。光催化是通過
            TiO2做催化劑,利用光照提高?OH的產率,使滲濾液中污染物質更多更快被氧化分解的處理技術。垃圾滲濾液處理中常用的氧化劑是H2O2和O3。
            結論
            當前我國的垃圾滲濾液處理以生物處理技術為主,而國外的垃圾滲濾液處理以物理化學處理技術的研究和應用為主。而對于垃圾滲濾液這種高濃度、成分復雜的廢水來說,僅靠生物技術無法將其處理達標排放,特別對于“老齡”垃圾滲濾液來說,生物處理基本沒有任何效果。實際上,我國大部分垃圾衛生填埋場的滲濾液處理并未達到我國制定的標準就排放了,這種情況造成了嚴重的地下水污染。而就滲濾液的物化處理技術來說,混凝沉淀可去除滲濾液中大部分的懸浮物和高分子有機物,但產生的化學污泥難于處理。
            活性炭吸附僅對滲濾液中分子量小于1000的物質有吸附去除能力,且吸附處理的費用很高。膜處理技術一次性投資和運行費用均極高,除我國少數小規模且出水水質要求高的滲濾液處理外,不適合我國大部分垃圾填埋場的滲濾液處理。電化學氧化和光催化氧化技術不僅處理成本高,不能滿足大規模處理的要求,而且反應裝置極難在實際工程應用中實現。相比之下,滲濾液的化學催化氧化技術盡管存在常用氧化劑(臭氧和過氧化氫)價格較高的問題,但可以通過合成新型催化劑減少氧化劑的使用量和提高氧化劑的利用率,從而降低滲濾液處理成本。






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