水處理工藝：垃圾滲濾液水質(zhì)特性和處理技術(shù)研究
文章作者: 宏森環(huán)保
眾所周知，在城市垃圾衛(wèi)生填埋過(guò)程所產(chǎn)生的垃圾滲濾液, 已被公認(rèn)為是高風(fēng)險(xiǎn)高污染的廢水, 對(duì)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(diǎn)。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(diǎn),使得其有效處理十分困難。
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(chǎng)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(duì)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(chǎng)垃圾滲濾液水質(zhì)特性
若按填埋場(chǎng)場(chǎng)齡劃分，一般填埋時(shí)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(diǎn)：
(1)組成復(fù)雜，含有多種有機(jī)污染物、金屬和植物營(yíng)養(yǎng)素;
(2)有機(jī)污染物濃度高，COD 和BOD 最高可達(dá)幾萬(wàn)mg/L;
(3)金屬種類(lèi)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(huì)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(jī)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(shí)會(huì)產(chǎn)生大量生物泡沫，對(duì)處理系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生一定影響。由于滲濾液中含有一些有機(jī)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(shuō)，采用生物方法很難將COD 濃度降到國(guó)家最新排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的100mg/L以?xún)?nèi)。
2.發(fā)電廠(chǎng)圾滲濾液水質(zhì)特性
垃圾滲濾液中含有大量的有機(jī)物、氨氮、寄生蟲(chóng)、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(gè)重要內(nèi)容就是對(duì)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。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(guó)對(duì)滲濾液中重金屬離子的專(zhuān)項(xiàng)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(shí)會(huì)產(chǎn)生大量生物泡沫，對(duì)處理系統(tǒng)正常運(yùn)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(lèi)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(jī)物; 氨吹脫主要是去除垃圾滲濾液中的氨氮，但氨吹脫僅實(shí)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(duì)北京安定垃圾填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)行預(yù)處理的研究結(jié)果表明，該方法對(duì)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(yùn)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(duì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。特別是對(duì)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(duì)COD 去除率可達(dá)50%～87%)，但物化法一個(gè)普遍的缺點(diǎn)就是運(yùn)行費(fèi)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(pán)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(duì)營(yíng)養(yǎng)物要求低，產(chǎn)生可利用的能源-沼氣等優(yōu)點(diǎn)。但厭氧法啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)( 通常需2～4個(gè)月) ，對(duì)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(dòng)時(shí)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(chǎng)，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(fèi)用上是適宜的，而B(niǎo)OD5≥1000mg/L 時(shí)，采用厭氧法適宜。
鑒于垃圾滲濾液的BOD5通常都大于1 000mg /L，因此，處理垃圾滲濾液首先要采用厭氧法。單獨(dú)使用厭氧法或好氧法對(duì)于處理垃圾滲濾液而言都是不合時(shí)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(jī)碳源，對(duì)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(shí)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(huì)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(shí)間、空間上差異性較大, 但垃圾填埋時(shí)間對(duì)滲濾液水質(zhì)影響顯著, 其主要污染物有機(jī)物與氨氮的變化呈現(xiàn)一定規(guī)律, 即與垃圾填埋場(chǎng)的狀態(tài)密切相關(guān), 多數(shù)填埋場(chǎng)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(duì)不同時(shí)期滲濾液水質(zhì)來(lái)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(duì)長(zhǎng)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(píng)價(jià)此時(shí)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(xiǎn)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。在垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)后, 如何合理評(píng)價(jià)填埋場(chǎng)進(jìn)入穩(wěn)定階段且滲濾液具備無(wú)害化特征仍對(duì)垃圾最終處置具有指導(dǎo)意義。
