垃圾渗滤液废水处理

垃圾渗滤液废水来源在垃圾的的卫生填埋过程中，由于压实、降水和微生物的分解等作用，会从垃圾层中渗出一定量的高浓度废液，与其填埋场内渗入的地表水和渗出的地下水、共同形成垃圾渗滤液。它的产生主要来源于三个方面：分别是大气降水和径流，垃圾中本身含有一定量的水分，而且也会因为有机物的分解产生一定量的水分，但垃圾渗滤液的主要来源还是降水，也就是说，特定场合的垃圾填埋场内渗滤液的量的多少主要与气候变化，水文条件和季节交替变化有关。 1. 垃圾渗沥液的特性 渗沥液成分取决于垃圾成分、填埋时间、气候条件、填埋场设计等多种因素。一般来说,垃圾渗沥液具有如下特性： 1）水质复杂，危害性大。张兰英等人采用G-MS-DS联用技术鉴定出垃圾渗沥液中有93种有机化合物，其中22种被列入我国和美国EPA环境优先控制污染物的黑名单中。此外，渗沥液中还含有10多种金属和植物营养素(氨氮等)，水质成分十分复杂。 2）CODCr和BOD5浓度高。特别是在垃圾填埋场运行初期，垃圾渗沥液中的CODCr最高达到90000mg/L，BOD5最高达到38000mg/L，和城市污水相比，浓度极高。显然这就要求其处理构筑物的有机负荷率高，水力停留时间长构筑物容积大。 3）金属含量高。垃圾渗沥液中含有10多种金属离子，其中铁2050mg/L，铅12.3mg/L，锌370mg/L，钾、钠2500mg/L，钙甚至高达4300mg/L。生物处理系统中如金属离子含量过高，对微生物有强烈抑制作用，长时间运行，会导致污泥中的无机物含量增加，影响系统正常运行，故须先调pH值使重金属离子沉淀。 4）氨氮含量高、含盐量高。氨氮浓度随填埋时间的增加而相应增加，最高可达1700mg/L，渗沥液中的氮多以氨氮形式存在，约占TKN40%~50%。如此高浓度的氨氮，使微生物营养元素比例严重失调，仅靠硝化细菌和反硝化细菌脱氮不仅不能去除，反而会影响处理系统的正常运行，因此，在渗沥液进入生化处理前常需用物化法脱氮，渗沥液中的盐主要为氯化物(100~4000mg/L)和磷酸盐(9~1600mg/L)，若在缺水地区需对渗沥液回收利用时，应对其脱盐处理。 5）色度深且有恶臭，需考虑脱色处理，臭味给运行操作带来困难。 6）微生物营养元素比例失调。垃圾渗沥液通常有机物和氨氮含量高，而磷元素较为缺乏，其C/P比较大，C/N比较小，NH3-N含量过高。加上碱度高，对厌氧消化不利。磷元素的缺乏也影响系统的稳定。因此，处理工艺中需在生化前进行脱氮处理，并往往需向系统投加磷等营养元素。 7）水质变化大。填埋时间是影响渗沥液水质的主要因素。渗沥液BOD/COD一般在0.4~0.75，采用生物处理可达到良好的去除效果。但随着填埋时间的增加，垃圾层日趋稳定，垃圾渗沥液中的有机物浓度降低，可生化性差的相对分子质量大的有机化合物占优势，其BOD/COD值甚至可低于0.1。这表明生物法处理垃圾渗沥液的效率随填埋龄的增加越来越低，后序处理构筑物负荷逐渐加大，可见在设计中应留有余地，渗沥液的水质受季节降雨影响而波动较大，其变化规律很难确定。渗沥液水质如此不稳定，这就要求其处理系统要有很强的抗冲击负荷能力。 2. 垃圾渗沥液的处理方法 由于垃圾填埋场运行初期，大部分垃圾尚未发酵熟化，同时新鲜垃圾携带的水分较多，所以垃圾渗滤液的COD较高，具有较好的可生化性能，可以采用生物法进行垃圾渗滤液的处理，如UASB厌氧工艺、ASBR厌氧工艺、SBR好氧工艺以及A2O工艺等厌氧-好氧组合工艺等。 但是由于垃圾渗沥液中氨氮浓度较高，C/N比较低，导致C、N、P等营养平衡的失调，严重影响了垃圾渗滤液的生化降解性能，所以要保证生物法处理工艺的正常运行，必须降低垃圾渗滤液中氨氮的含量，常用的脱氮工艺有曝气法、氨氮吹脱塔等。 随着垃圾填埋场的运行，已经填埋的垃圾逐渐发酵、熟化，可生物降解的物质被大量消耗，垃圾渗滤液的COD值下降，同时可生化性也降低，生化处理的适用性减弱，甚至不可行。对于“老化”的垃圾填埋场的渗滤液可以采用物理-化学的方法进行处理，如光催化、Fenton试剂高级氧化、膜分离等。 1）UASB厌氧处理工艺。在填埋场投入使用后的前几年内，产生的渗滤液有机污染物含量较高，并且大部分是一些易生物降解的挥发性脂肪酸，UASB厌氧工艺对这种前期渗滤液有较好的处理效果，对COD去除率可大于70%。 由于UASB的COD负荷可高达10kg·m-3d-1，反应过程中也无需能耗，因此与好氧工艺相比，可大大节约反应器的占地面积及动力消耗。但是，随着填埋年限的增加，填埋堆体中产甲烷的厌氧状态逐渐成熟，渗滤液在填埋堆体及调节池内长期滞留后，UASB的处理效果将变差。 2）SBR好氧处理工艺。 SBR处理工艺是一种通过时间控制，在一个单池内完成进水、厌氧搅拌、充氧曝气、沉淀、排水等过程的序批式反应器，具有较强抗冲击负荷能力，可根据渗滤液水质复杂多变的特点灵活地调整工艺参数，并且厌氧与好氧的交替进行，可以达到较好的脱氮除磷效果。广州市大田山垃圾填埋场曾采用过此种工艺，对渗滤液COD的去除率可高达90%以上。 3）氨吹脱工艺。 高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一，根据填埋场的填埋方式和垃圾成分的不同，渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千mg/L不等。随着填埋时间的延长，垃圾中的有机氮转化为无机氮，渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。 与城市污水相比，垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用，另一方面，由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调，生物脱氮难以进行，导致最终出水难以达标排放。 因此，在高氨氮浓度渗滤液处理工艺流程中，一般采用先氨吹脱，再进行生物处理的工艺流程。目前氨吹脱的主要形式有曝气池、吹脱塔和精馏塔。国内用得最多的是前两种形式，曝气池吹脱法由于气液接触面积小，吹脱效率低，不适用于高氨氮渗滤液的处理，采用吹脱塔的吹脱法虽然具有较高的去除效率，但具有投资运行成本高，脱氨尾气难以治理的缺点。以深圳下坪为例，氨吹脱部分的建设投资占总投资的30%左右，运行成本占总处理成本的70%以上。这主要是由于在运行过程中，吹脱前必须将渗滤液pH 调至11 左右,吹脱后为了满足生化的需要，需将pH回调至中性，因此在运行过程中需加大量的酸碱调整pH，为了提供一定的气液接触面积，还需要风机提供足够的风量以满足一定的气液比，造成了渗滤液处理成本的偏高。 4）膜法深度处理工艺。 膜法深度处理工艺中的反渗透处理工艺在国外渗滤液处理厂中应用较多，由于投资和运营成本的关系，国内仅有广州兴丰垃圾填埋场渗滤液处理厂采用此工艺，反渗透组件为螺旋卷式膜，现已投入运行，浓缩液产生量为进水量的20%，最大回收率可达80%。由于反渗透膜可以阻挡溶解盐、无机分子及分子量大于100的有机物通过，经过此工艺深度处理后，出水可达到国家《生活垃圾填埋场污染控制标准》中的渗滤液排放一级标准，但是，每吨渗滤液的处理成本将会增加。 5）光催化技术。 光催化法是近年发展起来的一种污(废)水处理新技术。在紫外光的照射下一些半导体材料的阶带电子会被激发到导带，从而产生具有很强反应活性的电子—空穴对，当它迁移到半导体表面后，在氧化剂或还原剂的作用下参与氧化还原反应，从而起到降解污染物的作用。 黄本生等人将ZnO/TiO2复合半导体催化剂用于垃圾渗滤液的深度处理，出水水质达到了国家排放标准。弓晓峰等人在利用紫外光氧化法深度处理垃圾渗滤液的研究中发现，当pH=3时对COD的去除率最高，也即在酸性条件下Fenton试剂光照处理渗滤液的效果最好。多相光催化法是近年来日益受到重视的污水治理新技术之一，将其用于垃圾渗滤液的深度处理有利于进一步提高出水水质。 6）电解处理技术。 电解法处理废水的实质就是利用电解作用把水中的污染物去除，或把有毒物质变成无毒或低毒的物质。王敏等人在对垃圾渗滤液的SBR法处理出水进行电解氧化试验时发现，减小pH值、增大单位体积渗滤液所需的电极面积均有利于COD和NH3-N的去除，在一定范围内，提高电流密度有利于COD、NH3-N和色度的去除。李小明等人在应用电解氧化法处理垃圾渗滤液的研究中找到了适宜的电解氧化条件：pH值为4，Cl-浓度为5000mg/L，电流密度为10A/dm2，SPR三元电极为阳极，电解时间为4h。在此条件下，对COD的去除率为90.6%，对NH3-N的去除率为100%。 7）Fenton处理技术。 Fenton试剂常用于废水的深度处理，属于高级氧化处理技术的一种。熊忠等人在用混凝-Fenton-SBR法处理垃圾渗滤液的试验中得到：混凝反应的最佳条件为pH=5、PAC投量为300mg/L，Fenton反应的最佳条件为pH=3、H2O2/COD=3.0、H2O2/Fe2+=10。此时对COD、BOD的去除率分别稳定在80%、94%左右。 8）回灌处理技术。 采用渗滤液回灌技术不仅能降低渗滤液中的COD浓度，加快垃圾中有机质的降解，提高垃圾的溶解速度，而且有利于减少垃圾中有机质的含量，同时不影响COD浓度的稳定。 徐迪民等详细研究了垃圾填埋场渗滤液回灌的影响因素，发现在试验所用的亚粘土中加入一定比例的细砂可改善覆土层的透水性和透气性，当进水负荷为6.6～115g/(m2·d)时对COD的去除率可达98%左右。 何厚波等人发现，对回灌渗滤液中有机物的去除效果随垃圾堆体高度的增加而增加，并且进入垃圾堆体的有机负荷不能无限制的增加，否则会毁坏渗滤液回灌系统。 9）渗滤液蒸发处理。 蒸发是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，由2部分组成：加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。垃圾渗滤液蒸发处理时，水从渗滤液中沸出，污染物残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱，因此会保留在浓缩液中，只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸气，最终存在于冷凝液中。蒸发处理工艺可把渗滤液浓缩到不足原液体积2%～10%。填埋气体是垃圾填埋场另一主要二次污染，对于现代化卫生填埋场，填埋气体可以足够供给渗滤液蒸发所需的能量，此时，蒸发处理是经济低廉的，它也就成为惟一可同时有效控制渗滤液和填埋气体的工艺。与常规