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生活垃圾渗滤液处理技术研究进展

2022-07-18吕洪涛

新农业 2022年13期
关键词:生活垃圾处理工艺

摘要:生活垃圾渗滤液是一种成分复杂且具有一定毒性的废水,若处理不当,会对土壤、地下水及周边环境造成污染,危害人体健康。目前生活垃圾渗滤液常采用的处理方法有物理化学法、生物处理法、高级氧化法及膜处理法等,实践中通常根据渗滤液水质特征开发具有较低运行成本且处理效果较好的组合处理工艺。

关键词:生活垃圾;渗滤液;处理工艺

生活垃圾渗滤液是指生活垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等物理、生物、化学作用,同时在降水和其他外部来水的渗流作用下产生的含有有机或无机成分的液体。生活垃圾渗滤液成分受填埋物构成、填埋时间等因素影响,是一种污染物浓度高、毒性大、成分复杂的废水,若处理不当,不仅会对周边土壤和地下水造成污染,还会对人体健康造成一定的危害。

生活垃圾渗滤液的产生方式主要有以下4种:一是垃圾自身所含水分;二是降水如降雨、降雪等及地表径流下渗;三是垃圾填埋场地下水渗透;四是厌氧微生物分解垃圾所产生的水分。生活垃圾渗滤液具有以下特征:水质成分随生活垃圾填埋年限变化较大,可生化性随填埋年限增加而变差;含较高浓度的有机物和重金属;营养比例失调,缺乏部分营养元素。

目前常采用的处理技术有物理化学法、生物处理法、高级氧化法及膜处理法等。物理化学法主要工艺包括吸附法、混凝/絮凝法等;生物处理法主要工艺包括好氧处理法、厌氧处理法等;高级氧化法主要工艺包括光化学氧化法、臭氧氧化法、Fenton氧化法等;膜处理法主要工艺包括纳滤法、反渗透法等。

2.1 物理化学法

物理化学法只是将渗滤液中污染物进行简单的分离,并未最终使之降解去除,一般将物理化学法作为渗滤液处理流程中的预处理环节,去除渗滤液中的氨氮、高分子物质、重金属等,较少出现单独使用物理化学法进行渗滤液处理的情况。杨健等采用化学混凝法处理老龄期、BOD5/ COD比值较低、较难降解的垃圾渗滤液,使用混凝法作为前处理环节,通过杯瓶混凝絮凝沉淀,并通过调节pH,先将垃圾渗滤液中的COD值降低,再通过循环式序批反应器(CSBR)进行后续处理。实验证明,混合pH范围在4~6,混合比1∶3,完整循环时间为12小时,整体去除效果最佳。庞会从等采用“MAP沉淀—水解酸化—生物接触氧化—反渗透”工艺联合处理垃圾渗滤液,实验采用含有Mg2+和PO43-的药剂与由NH3-N转化形成的NH4

+发生反应,生成难溶的复合盐MAP,去除垃圾渗滤液中的NH3-N。通过调节相关参数,如pH、药剂比例、搅拌速率、搅拌时间、反应器内停留时间等,确定最佳NH3-N处理条件,确保渗滤液满足后续处理工艺技术要求。

2.2 生物处理法

生物处理法是处理垃圾渗滤液的基本方法。早期产生的垃圾渗滤液中BOD5/COD比值相对较高,可生化性较好,较适宜采用生物处理法进行降解,随着垃圾埋龄的增加,渗滤液中的BOD5/COD比值逐渐降低,可生化性随之降低,當垃圾渗滤液的BOD5/COD比值降到0.1时,可生化性能较差,不适宜直接进行生物处理。

厌氧处理法主要工艺有升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)、厌氧生物滤池等。厌氧处理法适宜处理浓度较高渗滤液,具有能耗低、污泥产生量少等特点。好氧处理法主要工艺有序批式活性污泥法(SBR)、周期循环式活性污泥法(CASS)等。好氧法处理垃圾渗滤液具有耗能高、污泥产生量多等特点。通常厌氧—好氧两者联合使用处理渗滤液,在厌氧阶段,厌氧微生物将大分子、难降解、长链环状等有机物转化为小分子有机物,提高BOD5/COD比值,提高渗滤液的可生化性能,在好氧阶段,好氧微生物氧化分解有机物,同时有机氮可经氨化作用和硝化作用转化为硝态氨,硝态氨通过污泥回流进入缺氧段,可达到脱氮的效果。

2.3 高级氧化法

高级氧化法是通过运用电、光、氧化剂等反应生成具有强氧化能力的(如·OH),再通过自由基与有机化合物之间的一系列化学反应,使溶液中大分子难降解有机物氧化成小分子物质,甚至直接降解为二氧化碳和水,接近完全矿化。根据产生自由基的方式和反应条件的不同,可将其分为光化学氧化、臭氧氧化、Fenton氧化等,其中Fenton氧化法是较适用于垃圾渗滤液处理的方法。Fenton氧化法是在酸性条件下,向水溶液中添加二价铁和过氧化氢以产生高活性的非选择性的氧化剂,可快速处理难降解的有机物,同时生成的氢氧化铁胶体具有絮凝、吸附沉淀功能。

2.4 膜处理法

膜处理技术适用于对渗滤液生化出水进行深度处理。目前常用的工艺为膜生物反应器+纳滤(NF)/反渗透(RO),可较好处理渗滤液。邵立明等采用膜生物反应器+纳滤组合工艺处理较长填埋时间下产生的难处理垃圾渗滤液,研究表明,膜生物反应器的外置超滤单元对有机物处理具有较高贡献率(超过90%),纳滤单元能有效去除渗滤液中的盐分、重金属离子以及高芳香性的腐殖质。Wang等研究认为膜生物反应器+纳滤组合工艺对新鲜渗滤液总氮和COD的去除率分别为90.4%和99.9%;Chen等研究发现膜生物反应器+反渗透组合工艺对新鲜渗滤液和长填龄渗滤液混合污水的总氮和COD去除率均可达到 99%以上。使用膜生物反应器(MBR)+膜处理组合工艺可实现渗滤液水质稳定达标,但同时会产生大量更难处理的浓缩液,这成为制约膜技术广泛推广的难点。

当前,随着生活垃圾填埋量的不断增长,人们环保意识不断加强,垃圾渗滤液处理系统建设要求及相关处理标准日益完善,垃圾渗滤液处理技术呈现较快发展趋势。但是,因为垃圾渗滤液水质成分较为复杂,且随填埋种类、填埋时间的变化,表现出较大差异性,在实际处理过程中,某种处理工艺仅针对特定的渗滤液具有较好的去除效果。因此,需要进一步研究不同处理工艺,对不同成分的渗滤液的去除效果,以便根据渗滤液水质特征开发更加高效的组合工艺。同时伴随着渗滤液的处理,会相应产生污泥、沼气、浓缩液等,因此在开展渗滤液处理技术研究时,应以整体的角度统筹考虑污泥、沼气、浓缩液以及垃圾处理系统的全过程,基于此,开发出运行成本低廉、工艺稳定的垃圾渗滤液处理工艺。

作者简介:吕洪涛(1982-),男,硕士研究生,高级工程师。研究方向:固体废物污染环境防治管理与研究。

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