生活垃圾滲濾液處理技術研究進展
摘要:生活垃圾滲濾液是一種成分復雜且具有一定毒性的廢水,若處理不當,會對土壤、地下水及周邊環(huán)境造成污染,危害人體健康。目前生活垃圾滲濾液常采用的處理方法有物理化學法、生物處理法、高級氧化法及膜處理法等,實踐中通常根據滲濾液水質特征開發(fā)具有較低運行成本且處理效果較好的組合處理工藝。
關鍵詞:生活垃圾;滲濾液;處理工藝
生活垃圾滲濾液是指生活垃圾在堆放和填埋過程中由于壓實、發(fā)酵等物理、生物、化學作用,同時在降水和其他外部來水的滲流作用下產生的含有有機或無機成分的液體。生活垃圾滲濾液成分受填埋物構成、填埋時間等因素影響,是一種污染物濃度高、毒性大、成分復雜的廢水,若處理不當,不僅會對周邊土壤和地下水造成污染,還會對人體健康造成一定的危害。
生活垃圾滲濾液的產生方式主要有以下4種:一是垃圾自身所含水分;二是降水如降雨、降雪等及地表徑流下滲;三是垃圾填埋場地下水滲透;四是厭氧微生物分解垃圾所產生的水分。生活垃圾滲濾液具有以下特征:水質成分隨生活垃圾填埋年限變化較大,可生化性隨填埋年限增加而變差;含較高濃度的有機物和重金屬;營養(yǎng)比例失調,缺乏部分營養(yǎng)元素。
目前常采用的處理技術有物理化學法、生物處理法、高級氧化法及膜處理法等。物理化學法主要工藝包括吸附法、混凝/絮凝法等;生物處理法主要工藝包括好氧處理法、厭氧處理法等;高級氧化法主要工藝包括光化學氧化法、臭氧氧化法、Fenton氧化法等;膜處理法主要工藝包括納濾法、反滲透法等。
2.1 物理化學法
物理化學法只是將滲濾液中污染物進行簡單的分離,并未最終使之降解去除,一般將物理化學法作為滲濾液處理流程中的預處理環(huán)節(jié),去除滲濾液中的氨氮、高分子物質、重金屬等,較少出現(xiàn)單獨使用物理化學法進行滲濾液處理的情況。楊健等采用化學混凝法處理老齡期、BOD5/ COD比值較低、較難降解的垃圾滲濾液,使用混凝法作為前處理環(huán)節(jié),通過杯瓶混凝絮凝沉淀,并通過調節(jié)pH,先將垃圾滲濾液中的COD值降低,再通過循環(huán)式序批反應器(CSBR)進行后續(xù)處理。實驗證明,混合pH范圍在4~6,混合比1∶3,完整循環(huán)時間為12小時,整體去除效果最佳。龐會從等采用“MAP沉淀—水解酸化—生物接觸氧化—反滲透”工藝聯(lián)合處理垃圾滲濾液,實驗采用含有Mg2+和PO43-的藥劑與由NH3-N轉化形成的NH4
+發(fā)生反應,生成難溶的復合鹽MAP,去除垃圾滲濾液中的NH3-N。通過調節(jié)相關參數(shù),如pH、藥劑比例、攪拌速率、攪拌時間、反應器內停留時間等,確定最佳NH3-N處理條件,確保滲濾液滿足后續(xù)處理工藝技術要求。
2.2 生物處理法
生物處理法是處理垃圾滲濾液的基本方法。早期產生的垃圾滲濾液中BOD5/COD比值相對較高,可生化性較好,較適宜采用生物處理法進行降解,隨著垃圾埋齡的增加,滲濾液中的BOD5/COD比值逐漸降低,可生化性隨之降低,當垃圾滲濾液的BOD5/COD比值降到0.1時,可生化性能較差,不適宜直接進行生物處理。
厭氧處理法主要工藝有升流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)、厭氧生物濾池等。厭氧處理法適宜處理濃度較高滲濾液,具有能耗低、污泥產生量少等特點。好氧處理法主要工藝有序批式活性污泥法(SBR)、周期循環(huán)式活性污泥法(CASS)等。好氧法處理垃圾滲濾液具有耗能高、污泥產生量多等特點。通常厭氧—好氧兩者聯(lián)合使用處理滲濾液,在厭氧階段,厭氧微生物將大分子、難降解、長鏈環(huán)狀等有機物轉化為小分子有機物,提高BOD5/COD比值,提高滲濾液的可生化性能,在好氧階段,好氧微生物氧化分解有機物,同時有機氮可經氨化作用和硝化作用轉化為硝態(tài)氨,硝態(tài)氨通過污泥回流進入缺氧段,可達到脫氮的效果。
2.3 高級氧化法
高級氧化法是通過運用電、光、氧化劑等反應生成具有強氧化能力的(如·OH),再通過自由基與有機化合物之間的一系列化學反應,使溶液中大分子難降解有機物氧化成小分子物質,甚至直接降解為二氧化碳和水,接近完全礦化。根據產生自由基的方式和反應條件的不同,可將其分為光化學氧化、臭氧氧化、Fenton氧化等,其中Fenton氧化法是較適用于垃圾滲濾液處理的方法。Fenton氧化法是在酸性條件下,向水溶液中添加二價鐵和過氧化氫以產生高活性的非選擇性的氧化劑,可快速處理難降解的有機物,同時生成的氫氧化鐵膠體具有絮凝、吸附沉淀功能。
2.4 膜處理法
膜處理技術適用于對滲濾液生化出水進行深度處理。目前常用的工藝為膜生物反應器+納濾(NF)/反滲透(RO),可較好處理滲濾液。邵立明等采用膜生物反應器+納濾組合工藝處理較長填埋時間下產生的難處理垃圾滲濾液,研究表明,膜生物反應器的外置超濾單元對有機物處理具有較高貢獻率(超過90%),納濾單元能有效去除滲濾液中的鹽分、重金屬離子以及高芳香性的腐殖質。Wang等研究認為膜生物反應器+納濾組合工藝對新鮮滲濾液總氮和COD的去除率分別為90.4%和99.9%;Chen等研究發(fā)現(xiàn)膜生物反應器+反滲透組合工藝對新鮮滲濾液和長填齡滲濾液混合污水的總氮和COD去除率均可達到 99%以上。使用膜生物反應器(MBR)+膜處理組合工藝可實現(xiàn)滲濾液水質穩(wěn)定達標,但同時會產生大量更難處理的濃縮液,這成為制約膜技術廣泛推廣的難點。
當前,隨著生活垃圾填埋量的不斷增長,人們環(huán)保意識不斷加強,垃圾滲濾液處理系統(tǒng)建設要求及相關處理標準日益完善,垃圾滲濾液處理技術呈現(xiàn)較快發(fā)展趨勢。但是,因為垃圾滲濾液水質成分較為復雜,且隨填埋種類、填埋時間的變化,表現(xiàn)出較大差異性,在實際處理過程中,某種處理工藝僅針對特定的滲濾液具有較好的去除效果。因此,需要進一步研究不同處理工藝,對不同成分的滲濾液的去除效果,以便根據滲濾液水質特征開發(fā)更加高效的組合工藝。同時伴隨著滲濾液的處理,會相應產生污泥、沼氣、濃縮液等,因此在開展?jié)B濾液處理技術研究時,應以整體的角度統(tǒng)籌考慮污泥、沼氣、濃縮液以及垃圾處理系統(tǒng)的全過程,基于此,開發(fā)出運行成本低廉、工藝穩(wěn)定的垃圾滲濾液處理工藝。
作者簡介:呂洪濤(1982-),男,碩士研究生,高級工程師。研究方向:固體廢物污染環(huán)境防治管理與研究。