垃圾处理渗滤液

DYL036 光催化渗漏液间歇式实验装置（一级实验处理）

DYL037 光催化渗漏液间歇式实验装置（二级实验处理）

DYL046 电解法渗漏液膜反应实验装置

DYL051 厌氧反应加膜生物反应实验装置

DYG181 UNITANK生物污水处理模拟实验装置

DYG191 焦化废水生化处理实验装置

DYG206 污水处理厂平面布置模型

垃圾渗滤液的产生受众多因素影响 ,根据几个主要的产生

来源 (降水、地下水侵入、垃圾组成结构、填埋场顶部的地表径流和水分蒸发等 )分析 ,渗滤液不仅水量变化大 ,而

且不呈周期性变化 ,由此引起了水质的较大变化。污染物种类繁多 ,渗滤液中可检出几十种有机污染物 ,包括单环芳

烃类、多环芳烃类、杂环类、烷烃及烯烃类、醇及酚类、酮类、羧酸及酯类、胺等 ,污染物浓度高 ,浓度变化范围大。不仅如此 ,垃圾渗滤液水质也会由垃圾填埋场场龄的不同 ,各有特点 ,生物难降解有机物的比重呈直线上升趋势。Chian和Scott等人对渗滤液水质与垃圾填埋场场龄规律进行了研究并得出结论 :场龄小于5a的垃圾渗滤液水质特点是pH值较低 ,CODcr和BOD5浓度较高 ,且BOD5/CODcr的比值较高,且BOD5/ CODcr 的比值较高,同时各类重金属离子的浓度也较高;场龄大于5 a 以上的渗滤液的主要水质特点是pH值接近中性, CODcr 和BOD5 浓度相对较低, 且BOD5/ CODcr 的比值较低,而NH3 - N浓度较高,重金属离子浓度则开始下降。

2 垃圾渗滤液处理工艺

垃圾渗滤液的处理方法主要包括物理化学法、生物法两大类。

2. 1 物理化学法

主要有化学沉淀、膜分离技术、化学氧化、光电催化氧化等多种方法。

2. 1. 1 化学沉淀法

以水玻璃、硫酸、硫酸铝和废铁屑为原料研制出的聚硅酸硫酸铝铁类混凝剂(PSAFCA) 处理垃圾渗滤液, 结果表明: 沉淀处理后垃圾渗滤液CODcr 去除率达58%, 如果结合臭氧氧化渗滤液,CODcr 去除率可达70. 6%,BOD5 去除率达75. 4%,色度去除率为94%。A. A. Tatsi 等使用铁系、铝系混凝剂对不同场龄的垃圾渗滤液进行了研究,研究表明, 在pH为10 的条件下, 投加2 g/ L 的铁系混凝剂,垃圾渗滤液CODcr 去除率可达80%。

化学沉淀对于重金属离子的去除是比较有效的, 但该法对

于去除渗滤液中的其它有机污染物是不*的, 处理后废

水的CODcr 值仍然远远高于国家有关的排放标准。为此,该法不能作为单一工艺来处理垃圾渗滤液, 同时沉淀物的后处理仍将带来新的问题。

2. 1. 2 膜分离技术

国外正逐渐采用新型的膜分离技术处理和净化垃圾渗滤液, 其中反渗透(RO) 分离技术的应用广泛,并取得了很好的效果。1977 年,Chian 和Krug 相继肯定了反渗透技术处理渗滤液是有效方法之一。Hurd 等选用3 种低压聚酰胺RO膜处理TrailRoad 垃圾填埋场渗滤液的试验结果表明, 透过液的流量取决于操作压力大小及TOC 的浓度,当操作压力小于1. 03 ×106 Pa 时,透过液的流量为26 L/ (m2 ?h) ～54 L/ (m2 ?h) , TOC和Cl -的去除率> 96% ,NH3 - N 的去除率> 88%。

膜分离污染物的效果是显而易见的, 经分离后的出水能够达到国家相应的排放标准, 该法能连续化操作, 机械化程度高, 易于管理, 水质的不稳定性对膜处理效果的影响较小。但该技术在国内迟迟不能被用于实际工程, 究其原因为膜材料成本高,且膜在处理这种受污染较严重的水体时,膜极易被污染,较难清洗,难以再次利用。开发一种成本低廉的膜产品以及相应的膜清洗技术对该法的实际工程应用价值的提高具有深远意义。

2. 1. 3 化学氧化法

化学氧化法是利用强氧化剂将废水中的有机物氧化成小分子的碳氢化合物或*矿化成CO2和H2O ,H2O2 和O3 是常用的两种氧化剂。

以活性炭作催化剂、H2O2 作氧化剂处理垃圾渗滤液。结果表明,在H2O2/ CODcr = 1. 5 ,活性炭/ H2O2 = 0. 6 , pH 值为2 的条件下反应可以在180 min 内结束,其中CODcr 及色度的去除率分别为82. 8 %和85. 5 %。国外也有人以Fenton’ s 试剂对处于成熟期的垃圾填埋场的渗滤液的预处理效果进行了研究。研究表明:CODcr 初始浓度为10540 mg/ L , 经Fenton’ s 试剂预处理后, CODcr 的去除率达到60 % ,B/ C也由原来的0. 2 变为0. 5 , 大大提高了渗滤液的可生化性。

O3 的氧化能力比氯强,能迅速而广泛地氧化分解水中大部分有机物。但是O3极易分解,且它只能将大分子有机物质氧化成小分子有机物质, 而不能将大分子有机物质氧化成CO2和H2O。垃圾渗滤液中Cl -浓度较高, 如用H2O2和O3 化学氧化处理, 极有可能在氧化有机物的同时, 产生具有较大毒性的氯代有机物, 非但不能*去除渗滤液中有机物污染,更大程度上加重了对水体的污染。

2. 1. 4 光、电催化氧化法

光催化氧化反应是利用光催化半导体TiO2在紫外光照下, 使得TiO2 产生电子空穴, 在吸附H2O 后, 形成吸附态的?OH, ?OH基团是一种具有强氧化活性的自由基,它与有机物

结合后,能够很快发生氧化- 还原反应, 达到降解有机物的目的。电催化氧化反应的基本原理也与光催化氧化反应类似,不同之处就是能量的来源是电能,并且能量的大小可以通过电流密度的调节实现。

采用光催化氧化法对垃圾渗滤液的深度处理做了实验研究。研究表明:投加一定量的TiO2 后,反应时间控制在1. 5 ～2 h ,具有较好的处理效果,一般CODcr 去除率可达40 %～50 % ,脱色率可达70 %～80 %。国外采用TiO2 作光催化半导体处理垃圾渗滤液也有类似的报道, 有人分别使用H2O2、O3 和紫外/ 可见光3 种光增强氧化法对渗滤液的作用,经处理后,渗滤液CODcr 的去除率为40 %～50 % ,脱色率70 %～80 %。

李小明等采用电解氧化法对垃圾渗滤液进行深度处理的研究结果表明, 电解氧化过程中,NH3 - N优先于CODcr 被氧化去除, CODcr 去除率为90. 6 % ,NH3 - N的去除率为100 %。同样,CossuR 以Ti/ PbO2 和Ti/ SnO2 作为阳极材料, CODcr 值从1 200 mg/ L 降到150 mg/ L , 去除率达到87.

5 % ,NH3 - N基本能够*地被去除。

光、电催化氧化反应同样也存在着运行费用高这一主要缺点,有机物降解的快慢与?OH基团产生的数量、快慢有直接的关系, 有资料表明, ?OH基团与有机物的反应为一级反应,其

反应速度与?OH基团以及有机污染物的浓度都直接相关,在

工程处理中, 为达到一定的光、电催化氧化效果,提高?OH基团的浓度,势必加大电能的消耗,根据Cossu R 的电解实验,电流的有效利用率仅为30 %。欲采用该方法处理渗滤液,其首要问题是提高电流的利用效率, 所以选择优良的电极材

料以及设计?OH基团时空产率高的光、电催化反应器已经成为该法处理渗滤液的两大主要研究方向。

2. 2 生物法

生物法处理垃圾渗滤液是常用的方法, 国内几大主要垃

圾填埋场污水处理技术多采用生物技术,包括好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧好氧相结合的处理方式。

2. 2. 1 好氧生物处理

好氧生物处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、生物膜法、生物转盘和生物滴滤池。其中活性污泥法是城市垃圾渗滤液好氧生物处理常用的方法。

国内外活性污泥法污水处理厂的运行结果表明,通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷,活性污泥法可以获得令人满意的垃圾渗滤液处理效果。徐迪民等采用低氧- 好氧两段活性污泥法处理渗滤液, 研究结果表明进水浓度CODcr 为6 446 mg/ L ,BOD5 为3 502 mg/ L ,经处理后CODcr、BOD5 的去除率分别达到96. 5 %和99. 6 %。

好氧生物(活性污泥法) 处理垃圾渗滤液具有良好效果的报道已有多篇, 但能够长期运行的工程实例却少之又少。某垃圾填埋场采用的渗滤液处理系统就是典型的活性污泥法,

在垃圾填埋场运行之初,其处理的确取得了良好的效果,但垃圾填埋场在运行几年后, 处理后的渗滤液越来越不能达预期的效果, 水质变化是该系统不能正常运行直接的因素。

2. 2. 2 厌氧生物处理

目前, 国内外使用厌氧生物处理多的形式是上流式厌氧

污泥床(UASB) 上流式厌氧过滤器启动期短,耐冲击性好等

特点。徐竺等采用上流式厌氧过滤器对垃圾渗滤液进行处理,结果表明,上流式厌氧过滤器处理垃圾渗滤液的效果良好, 在中温(35～40 ℃) 消化时高浓度(3 000～8 000 mg/L) 进水CODcr 的去除率达95 %左右, 常温消化的CODcr 去除率也可达90 %左右; 反应器的容积负荷可达5 kgCODcr/ (m3 ?d) 以上。Kennedy , K. J . 运用连续上流式厌氧污泥床处理技术, CODcr 的去除率能够达到77 %～91 %。有人也尝试使用厌氧折流板反应器(ABR) 处理城市污水与垃圾渗滤液

混合废水过程中的水解酸化作用及污泥特性进行了研究。经研究,ABR 可有效地改善混合废水的可生化性。进水

BOD5/CODcr 为0. 2～0. 3 时,出水BOD5/ CODcr 可提高至0. 4～0. 6。

厌氧生物处理技术适于处理溶解性有机物,在处理高浓度(BOD5 ≥2 000 mg/ L) 有机废水方面取得了良好效果。在提高渗滤液可生化性方面,表现明显的优势, 但该法处理渗滤液后, CODcr 浓度依然比较高,故目前而言,该法一般不作为单独使用的处理方式。

2. 2. 3 厌氧- 好氧生物氧化工艺

国内许多垃圾填埋场废水处理采用厌氧- 好氧相结合的生

物氧化处理工艺。对高浓度的垃圾渗滤液采用该法经济合理,处理效率高,厌氧工艺能够弥补好氧处理较难处理生化性较差这一特点, 而好氧工艺同时也能满足厌氧工艺需后续处

理的工艺要求。

李坑垃圾填埋场污水处理厂采用厌氧- 氧化沟- 兼性塘工艺, 进水BOD5 为2 500 mg/ L、CODcr为4 000 mg/ L、NH3 - N为1 000 mg/ L、经该法处理后出水BOD5 为30 mg/ L、CODcr 为80 mg/ L、NH3 -N为10 mg/ L。大田山垃圾卫生填埋场渗滤液处理采用的是厌氧- 气浮- 好氧工艺,进水水质BOD5 为5000 mg/ L、CODcr 为8 000 mg/ L , 经该法处理后出水BOD5 为60 mg/ L、CODcr 为100 mg/ L、NH3 - N 为10 mg/ L。王宝贞等采用A/B(A/ O) 淹没式生物膜复合系统处理苏州七子山城市垃圾填埋场渗滤液, 进水CODcr

为1 693. 9 mg/ L , 处理后CODcr 为97. 9mg/ L ,去除率达94. 2%。