垃圾渗滤液处理和资源化利用研究

2022-03-14 08:55:50
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垃圾渗滤液是垃圾处理过程中产生的高浓度有机废水,其中含有大量有毒有害物质,如果处理不当,将对生态环境造成严重破坏。垃圾渗滤液的资源化处理已经成为全球热议课题。腐殖酸等物质的提取与利用,不仅可以减少环境污染物,还能变废为宝,实现资源再利用。


垃圾渗滤液处理

1  概述

随着我国国民经济的稳健发展,人们生活水平不断增长,生活垃圾以及工业垃圾的产出量也不断在增加,“垃圾围城”已经成为制约城市发展的关键性因素。参考生态环境局发布的数据,自2009年开始,生活垃圾清运量呈逐渐增长趋势,在2017年已经高达两亿一千五百多吨,这给垃圾处理带来了新的挑战。就目前而言,我国的垃圾无害处置措施仍以卫生填埋、垃圾焚烧、垃圾堆肥为主。2015—2017年,我国城市生活垃圾无害处理量分别为18012.9万吨、19673.8万吨、21034.2万吨,3年间的填埋处理总量为35387.1万吨;焚烧处理总量为22017.2万吨,其他方式处理量为1316.6万吨。由此可见,我国城市垃圾處置主要采用的是卫生填埋。随着城市人口密度增加、土地资源紧张,填埋这种垃圾处理方式,在很多发达城市已经陷入发展瓶颈,如何更加有效地解决垃圾围城问题,是加速城市建设的关键所在。


卫生填埋处理方式占地面积大,且土地恢复实效长,不仅浪费土地资源,一旦处理不当,垃圾渗滤液等物质还会造成二次污染,对生态环境造成严重威胁。与一般生活废水不同,垃圾渗滤液的成分复杂,含有大量有毒有害物质。虽然,我国有些城市在垃圾渗滤液的处理上初见成效,但是这需要大量资金投入,具有一定难度。由于垃圾渗滤液,特别是城市垃圾,经过无害处理后,会存在大量腐殖酸类有机物,因此,渗滤液处置除了要考虑无害化之外,还应采用资源化处理工艺,尽可能提高垃圾渗滤液的社会效益以及经济效益。

垃圾渗滤液处理设备

2  垃圾渗滤液处理工艺


2.1 土地处理工艺


土地处理工艺,顾名思义,就是利用土壤的自我恢复能力,转换垃圾渗滤液中的碳氨物质以及有机物,并利用蒸发反应,减少垃圾渗滤液的产出量。该方式运行成本低,资金投入少,易于管理,且处理效果良好。但是,土地处理工艺通常作业于露天环境,气候变化直接会影响垃圾渗透液的处理效果。同时,长时间使用该方法,会造成土壤中的盐类以及重金属等物质出现饱和现象,对地下水的水质造成严重威胁。常用的土地处理工艺主要有回灌处理以及人工湿地处理两种。据不完全统计,英国大约有半数以上的垃圾填埋场都采用了渗滤液回灌的处理方式;我国的垃圾渗滤液处置也已经开始相关生产性应用。而人工湿地处理是近些年才出现的一种新型的渗滤液处理方式。国外研究发现,一块450m2的人工湿地,在进行渗滤液处理过程中,COD、BOD5、NH3-N、Fe的去除率可分别达到68%、46%、81%、80%。


采用土地处理工艺进行渗滤液处理,可以提高土壤养分含量,增加通气孔隙,但是该工艺无法对于渗滤液中的重金属以及有毒有害物质的作用不大。因此,土地处理工艺多用于城市污水处理,在垃圾渗滤液中的应用不是特别广泛。

垃圾渗滤液处理工艺

2.2 生物处理工艺


生物处理工艺就是要通过微生物的降解作用去除废水污染物的方式。生物处理工艺又称为废水生化法,可分为需氧与厌氧两种处理方法。生物处理工艺具有高效除污、沉降性好、成本低等优势,有利于脱水处理措施的开展,从而降低水泥含水率以及污泥体积等参数。但是,生物处理方法的实践管理难度系数高,比较容易出现污泥上浮、污泥膨胀等问题,会对垃圾渗滤液的处置效果造成不良影响。与此同时,水质、水温等直接决定微生物的成长情况,因此,生物处理工艺对于应用环境的要求较高。


2.3 物化处理工艺


物化处理工艺,从狭义角度,是指通过物理或者化学方式进行废水处理,即利用非微生物处理废水,主要作用于垃圾渗透液的预处理或者后处理阶段。相比生物处理工艺,物化处理对于水质以及污水量的要求不是那么严格,但是成本高昂,其投资费用大约为生物处理的5~20倍,而运行成本则要高促3~10倍左右。应用较为广泛的物化处理工艺主要有混凝处理方法、膜分离法、高级氧化法以及吸附法等。经由上述处理,垃圾渗滤液的可生化性得到大幅度提升,甚至能够达到废水合标排放的标准。经试验表明,采用氯化铁净水原理,经由混凝沉淀—过滤—吹脱工艺进行垃圾渗滤液的预处理或者深入处理,理想条件下,废水中的氨氮去除率可提高到91%以上。之后,将其作为补充碳源,按照1:200的比例,与城市生活污水混合。经测试,污水的COD/吨P值提高了67.5%,COD/吨N值也提高了54.2%。可见,经物化处理之后的垃圾渗滤液,基本上可以满足城市污水处理补充碳源的需求。

垃圾渗滤液

3  垃圾渗滤液资源化利用现状


3.1 垃圾渗滤液在新能源领域的应用


垃圾渗滤液中含有丰富的有机物质,使其能够在新能源领域获得广泛的应用。通过对垃圾渗滤液实施厌氧生物处理,垃圾渗滤液中的有机物通过代谢生成高质量沼气。沼气作为一种重要的清洁燃料,既能够提供大量能源,又有利于环境保护。在提倡可持续发展的社会背景下,垃圾渗滤液在新能源领域有着非常广阔的发展前景。


3.2 垃圾渗滤液在农业领域的应用


垃圾渗滤液中还含有丰富的氮氧化物,利用先进的科学工艺对碳氧化物进行提取,可以制成农业生产所需的肥料。具体处理方式如下:利用混凝法分离垃圾渗滤液中的水分与氮氧化物,通过浓缩制成化肥,可以为农作物的生长提供充足的养分。此外,运用生物膜分离工艺对垃圾渗滤液进行过滤,经过沉淀制成浓缩液,也能够为农作物生长提供养料。沉淀后产生的上清液经高级氧化处理可达到排放标准。通过对垃圾渗滤液中氮氧化物的分离,一方面可以促进农业的科学发展,另一方面也在一定程度上解决了垃圾渗滤液的排放问题。


3.3 垃圾渗滤液在工业领域的应用


除新能源领域与农业领域外,垃圾渗滤液还可以应用于工业领域。垃圾渗滤液中含有丰富的有机物质,从中提取有用物质制成工业产品,可以广泛应用于工业领域。运用氮吹法,可以提取垃圾渗滤液中的氨氧化合物,制成化工晶体。这在大幅度降低处理垃圾渗滤液的成本的同时,还可对氨氮化合物的处理减负,真正将垃圾渗滤液变废为宝,使之成为一种资源,并创造可观的经济效益。


4  结语


综上所述,国际上对于垃圾渗滤液处置的研究已经较为成熟,但是国内对于资源利用相关研究的起步较晚。垃圾渗透液的成分复杂,且含有大量有机物以及有毒有害物质,一旦处理不当,后果不堪设想。与此同时,垃圾渗滤液中还具有大量的氮氧化物。因此,垃圾渗滤液处置不应只停留在无害化处理的层面,还应引入资源化利用的理念,提取渗滤液中的有用物质,变废为宝,实现资源再利用。


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