据统计,全国城市垃圾堆积占地5亿多平方米,年经济损失约300亿元,累计堆放70亿吨。由于没有处理设施或设施,大多数垃圾填埋场无法发挥作用,溢出的渗滤液排入河流和周围农田,雨季大量垃圾渗滤液周围的水被严重污染进入地下。当前我国垃圾渗滤液日均产量已达十万吨以上,达标处理迫在眉睫。
关键词:垃圾渗滤液;物化法、生化法、土地法
经过近十年的努力,中国已经建成了数百座垃圾渗滤液对改善自然环境起着重要作用。然而,在实际运行过程中,大多数渗滤液处理项目仍存在许多问题,如浓缩液问题,大多排入城市污水处理厂,给城市污水处理厂的运行带来安全风险。高昂的运营成本给地方财政带来了巨大的压力,二次污染问题尚未完全解决,妥善解决具有重要意义。
1 膜技术在渗滤液处理中的应用
经过多年的摸索和实践,膜技术在渗滤液处理方面的应用基本成熟。由于垃圾渗滤液成分复杂,微滤针对不同的处理目的(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)反渗透技术(RO)都得到了一定的应用。
1.微滤。微滤(MF)膜分离技术以压差为驱动力,其本质属于筛分过程,主要通过溶液中不同的粒径来实现分离。微滤膜孔径大,一般为0.02~1.2μm,截留特性通常直接用平均孔径表示。在压差的作用下,粒径小于膜孔的颗粒通过液通过微滤膜截留,从而实现不同粒径颗粒的分离。膜的截留方式主要包括:机械截留、吸附截留、架桥截留和网络内部截留。由于微滤膜的截留吸附特性,常用于去除悬浮物、大胶体和微生物。
2.超滤。超滤(UF)膜孔径为0.001~0.1μm之间。超滤膜能在一定压力下截留部分大分子有机物、胶体和颗粒,通常截留相对分子质量为1000~3万。杂质根据超滤膜孔径进行物理筛分,超滤去除处理液中的部分大分子物质、胶体和颗粒,达到分离、浓缩和净化的目的。
3.纳滤。纳滤(NF)它是一种特殊的膜分离技术,介于超滤和反渗透之间。纳滤膜在分离过程中有两个特点:一是NF膜孔径小,为0.001~0.01μm,对相对分子质量数百的小分子也有较好的分离效果,截留相对分子质量为200~1000;第二,膜表面对不同电荷和价格的阴离子有不同的电荷Donnan电位效应。根据纳滤膜的分离特性,不同价态离子具有不同的截留能力。高价金属离子的去除率高达98%,二价金属离子的去除率高达95%。基于纳滤膜分离技术的高渗透性和对有机物、金属盐和胶体颗粒的高截留性,纳滤技术已广泛应用于制药、化工、食品工业,特别是污水和渗滤液处理领域
2 渗滤液处理的主要工艺
1.物理化学处理。(1)吸附法。吸附剂主要用于去除渗滤液中难降解的有机物、金属离子和色度。活性炭是目前广泛使用的吸附材料。渗滤液采用序列间歇反应器处理,曝气率为1 L?min-1和接触时间5.5 h的条件下,PAC-SBR对COD、色度、NH3-N和TDS去除率分别为64.1%,71.2%,81.4%和1.33%。(2)微波法。微波法处理垃圾渗滤液也是国内外学者研究的热点。微波-活性炭-Fenton催化氧化预处理垃圾渗滤液。经微波功率300 W预处理条件下后,组合工艺对垃圾渗滤液中COD、氨氮、SS浊度去除率分别达到688.22%,78.08%,78.55%和99.02%的颜色从黑棕色去除为接近无色,BOD5/COD由0.21提高到0.45。(3)MAP沉淀法。磷酸铵镁沉淀法(MAP)它具有不受温度限制、反应时间短、工艺简单、无异味、无毒气体等优点,也能有效去除垃圾渗滤液此外,沉淀物中还含有氮、磷等肥效元素,可用于多种植物的复合肥。(4)超声波。其原理是利用超声波使溶液产生5 000 K高温以上的气泡和强氧化自由基使大多数有机物完全降解,特别适用于有毒、难降解的有机物。由于超声技术具有简单、高效、污染少的特点,最近引起了国内外研究人员的关注,并开始用于处理垃圾渗滤液。(5)混凝法。混凝沉淀法是将混凝剂加入废水中,使废水中的悬浮物和胶体聚集形成絮凝,然后分离。用FeCl3处理COD浓度为5 350 mg?L-1的垃圾渗滤液时,投加1.5 g?L-1氯化铁的COD80%的去除率。(6)膜分离技术。膜处理是以压差(又称膜压差)为驱动力的膜分离过程。当膜两侧施加一定的压差时,一些溶剂和小于膜孔径的组分可以通过膜,而颗粒、大分子和盐被膜截留,从而达到分离的目的。
2.生物处理法。生物处理具有处理效果好、运行成木低的优点,是渗滤液处理中最常用的方法,包括好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧-好氧联合处理。(1)好氧处理。有效减少渗滤液的好氧生物处理BOD、COD和氨氮。采用IBAF(固定微生物曝气生物滤池)处理渗滤液,COD氨氮去除率分别达到988.3%和99.9%。(2)厌氧处理。厌氧生物处理具有有机负荷高、能耗低、抗毒性高、污泥产量低等优点。适用于处理磷含量低、有机物含量高的渗滤液。用UASB-MBR渗滤液的工艺处理研究发现,COD和TNK可生物降解的有机物去除率大于90%,BOD5含量超过8 000mg?L-渗滤液,经UASB-MBR工艺处理减少到50 mg?L-1。
(3)厌氧-好氧生物处理的结合。有机物单独氧化不彻底,氨氮难以去除。因此,一般采用厌氧-好氧组合工艺,提高处理效率。使用UASB-好氧池处理渗滤液(升流式厌氧污泥床)UASB)。原渗滤液COD为45 000~90 000 mg?L-1,经过处理,厌氧池、好氧池和总系统中COD去除率分别为57%~87%,35%~70%和66%~94%。
3.土地法。土地处理法很少用于渗滤液的处理,主要是因为它容易污染土壤和地下水。目前用于垃圾渗滤液回灌法和人工湿地法主要用于处理土地法。(1)回灌法。垃圾渗滤液回灌可提高填埋场垃圾的含水量,增强微生物活性,增加沼气产量,加速有机物分解和污染物溶解。
城市生活填埋场渗滤液采用回灌技术处理,结果表明,渗滤液的回灌对渗滤液进行了处理CODcr和NH4 -N都有一定的去除效果。同时,在垃圾填埋层和覆盖层的作用下,回灌对色度有较好的处理效果。(2)人工湿地法。用地下流动式的畦畔莎草人工湿地处理渗滤液,典型物质去除效果显着。用人工湿地处理含氮和细菌含量高的渗滤液。结果表明,温度为30℃水力停留时间为8 d的条件下,BOD5,TN、大肠杆菌和Cd去除率分别为91%、46%、99%和99%.7%。
3 渗滤液处理的发展方向
1.提高渗滤液处理率。我国大部分城镇已在我国大部分城镇建成,但由于各种原因,相当一部分渗滤液处理设施的处理能力达不到设计规模,部分城市根本没有渗滤液处理设施。这些未经处理的渗滤液进入城市污水处理厂,增加了污水处理厂的负荷,甚至导致污水处理厂出水水质达不到排放标准。从保护环境的角度来看,今后应继续加强渗滤液处理设施的建设,提高渗滤液处理率,确保所有渗滤液处理后达标排放。
2.节能。目前,我国渗滤液处理技术最大的缺点是能耗高,功耗高,运行成本高。一方面,它给地方财政带来了巨大的压力,另一方面,它不符合我国的节能减排政策。节能是未来渗滤液处理发展的重点。
3.开发新工艺。相比于其他行业污水处理,应用于垃圾渗滤液成熟可靠的处理工艺较少,目前普遍认可的只有生化处理 其他工艺,如芽孢杆菌-高效生物处理 催化氧化工艺和高效蒸发处理工艺也有应用,但工程实例较少。
垃圾渗滤液处理工艺应简单、多样化、低成本,并适应各种外部条件的变化。进一步改进垃圾渗滤液处理相关标准和规范。提高渗滤液处理国产化设备的份额。继续探索解决浓缩液难以处理的问题。