垃圾滲濾液處理技術的發展淺析

2016年07月18日

2008年我國發布實施了新修訂的GB16889-2008《生活垃圾填埋場污染控制標準》,對垃圾滲濾液中BOD5,CODCr,氨氮,總氮,重金屬等指標提出了更嚴格的排放標準。這對于有效防控垃圾滲濾液對環境的危害起到十分重要的作用。分析我國垃圾滲濾液處理工程技術現狀,目前仍缺少經濟可行的技術以保證垃圾滲濾液的達標排放。雖然生化處理技術與膜技術相結合可實現垃圾滲濾液達標排放,但由于工程投資大、運行成本高,很難在實際工程建設中廣泛應用。因此,在新標準的要求下,對垃圾滲濾液處理技術的需求顯得非常迫切。筆者對垃圾滲濾液處理工程技術現狀及存在的問題進行了分析,旨在為我國垃圾滲濾液處理達標排放技術的研發提供思路。

1新標準對垃圾滲濾液的排放要求

新排放標準與舊標準相比,增加了對色度、總氮、總磷和重金屬的控制,CODCr,BOD5標準實行舊標準中一級排放標準,氨氮實行舊標準中二級排放標準,懸浮物實行比舊標準中一級標準更嚴格的排放限值。新標準還對國土開發密度高、環境承載能力弱,環境容量較小、生態環境脆弱,容易發生嚴重環境問題的地區實行了更為嚴格的排放標準。表1列出了我國新排放標準與其他一些國家垃圾滲濾液污染物排放限值。僅從化學需氧量指標來看,我國的垃圾滲濾液排放限值相對更加嚴格。

表1部分國家垃圾滲濾液污染物排放標準限值[1-3]mg/L

2垃圾滲濾液處理技術現狀及存在問題

2.1垃圾滲濾液處理技術現狀

表2列出了我國部分垃圾滲濾液處理技術現狀?梢钥闯,我國垃圾滲濾液處理技術大致經歷了3個階段。20世紀90年代初,由于對垃圾滲濾液的性質認識不足及技術的局限性,垃圾滲濾液處理主要沿用城市生活污水處理技術,如普通活性污泥法、氧化溝等。到了20世紀90年代中后期,考慮到滲濾液的水質特性,如高濃度氨氮、高濃度難降解有機物等,增加了預處理技術與厭氧處理技術,采用的處理工藝一般為氨吹脫 厭氧處理 好氧處理[7-9],如香港新界西和深圳下坪垃圾填埋場[10]。

2000年以后,城市垃圾填埋場建設飛速發展,新建的滲濾液處理廠一般遠離城區,滲濾液不具備排入城市污水管網的條件;同時隨著人們對垃圾滲濾液危害的逐漸認識,對垃圾滲濾液處理的要求也相應提高,要求處理后的滲濾液達到GB16889-1997《生活垃圾填埋污染控制標準》二級甚至一級排放標準。垃圾滲濾液若僅靠生物處理無法達到排放要求,通常需采取“生物處理 深度處理”方法,如大連和廣東興豐垃圾填埋場。

表2部分垃圾滲濾液處理工藝技術現狀[4-6]

垃圾滲濾液處理技術發展比較緩慢,工程化應用技術僅限于幾種成熟工藝。垃圾滲濾液處理的技術路線通常為“預處理 生化處理 深度處理”。

在預處理單元中,常采用氨吹脫技術,主要目的是去除垃圾滲濾液中的高氨氮,以消除其對生化處理的抑制影響。但氨吹脫技術運行成本高、二次污染問題嚴重,國內很多工程在運行一段時間后都無法正常運行,導致垃圾滲濾液無法達標排放。對于深度處理技術,現有工程主要應用的是膜技術,目的是進一步去除垃圾滲濾液中的難降解有機物、氨氮、總氮等。目前廣泛采用的是“NF RO”的“雙膜法”技術,該工藝在北京阿蘇衛垃圾綜合處理場及六里屯垃圾衛生填埋場滲濾液處理工程中均取得良好的效果。但反滲透技術在實際應用過程中存在膜通量降低比較快、膜更換周期短、投資成本高、運行成本高和濃縮液無法處理等問題。表3列出部分垃圾填埋場采用反滲透技術處理滲濾液的工程投資、運行成本及濃縮液處理情況。采用反滲透技術處理垃圾滲濾液投資成本一般在8萬~10萬元/t,運行成本在30~50元/t,濃縮液處理通常采用回灌到垃圾填埋場中。濃縮液回灌造成的主要問題是污染物得不到根本去除,導致了污染物在垃圾滲濾液中的積累。

表3部分垃圾滲濾液處理工程投資及濃縮液處理情況

2.2垃圾滲濾液處理存在的主要問題

2.2.1垃圾滲濾液高氨氮問題難以解決

由于垃圾填埋場水文地質條件、填埋方式及垃圾成分的不同,垃圾滲濾液中的氨氮濃度從數十至幾千mg/L不等。隨著填埋時間的延長,垃圾滲濾液中的氨氮還有升高的趨勢。高濃度氨氮造成了垃圾滲濾液C/N失衡,對垃圾滲濾液生化處理過程中微生物有抑制作用,導致垃圾滲濾液的生化處理系統不能穩定運行。

2.2.2垃圾滲濾液可生化性差

垃圾滲濾液,尤其是“老齡”垃圾滲濾液中BOD5和CODCr都較低,且BOD5/CODCr也比較低,一般BOD5/CODCr為0.05~0.2。滲濾液含有大量的難生物降解的腐殖酸和富里酸。因此不能單獨采用生物處理技術處理垃圾滲濾液。
中空平板陶瓷膜應用于垃圾滲透液的處理
2.2.3垃圾滲濾液深度處理技術缺乏

對于“老齡”垃圾滲濾液,經過生化處理后的CODCr通常在500~800mg/L,必須進一步深度處理才能達到排放標準。目前深度處理技術以物化法為主,包括混凝沉淀、吸附、深度氧化及膜處理技術等[11-13]。但在實際應用過程中由于這些技術的經濟性較差而不能廣泛應用。

2.2.4垃圾滲濾液有毒有害物的影響

隨著人們環保意識的提高,垃圾滲濾液中的有毒有害物如環境內分泌干擾物對人體的危害已越來越受到人們的關注。物質一旦進入生物體,即使含量極其微小,也將對生物體產生嚴重的后果,如導致生殖器官、內分泌系統、神經系統、免疫系統的異常,產生致癌、致畸、致突變等生物效應[14-15],F有的應用技術在對垃圾滲濾液進行處理過程中一般僅考慮常規污染物,而對有毒有害物鮮有考慮。
中空平板陶瓷膜應用于垃圾滲透液的處理
3垃圾滲濾液處理技術的主要研發方向

按照新標準要求,我國大部分現有垃圾填埋場滲濾液處理工程都面臨升級改造問題。結合垃圾滲濾液處理技術研究現狀及工程應用的可行性,筆者從垃圾滲濾液預處理、生化處理及深度處理等方面總結了垃圾滲濾液處理技術的主要研發方向。

3.1垃圾滲濾液的預處理技術的研發方向

垃圾滲濾液預處理是垃圾滲濾液達標排放的關鍵技術環節,其主要目標是去除高氨氮及提高垃圾滲濾液的可生化性。對高氨氮垃圾滲濾液而言,工程化應用大部分采用氨氮吹脫技術,但該技術的缺陷限制了其廣泛應用。氨氮處理技術主要研發方向重點在開發氣膜吸收氨氮技術、氨氮化學去除技術、氨氮霧化閃蒸法及氨氮電化學催化氧化法等。對提高垃圾滲濾液的可生化性而言,以羥基自由基為基礎的高級氧化技術的開發應用已成為垃圾滲濾液處理的一個研究熱點,如Fenton技術,UV-H2O2,電催化氧化,濕式氧化,超聲波氧化和臭氧氧化等[11,16-19]。從實驗室研究效果來看,高級氧化技術對垃圾滲濾液的處理非常理想,對提高垃圾滲濾液可生化性及降低垃圾滲濾液的毒性都有良好的效果。這些技術工程化應用的瓶頸是其經濟性,高昂的投資及運行成本限制了技術的應用。因此,在提高處理效率的同時考慮其經濟性是垃圾滲濾液預處理技術的主要研發方向。

3.2垃圾滲濾液生化處理技術的研發方向

垃圾滲濾液生化處理技術相對成熟,但對高氨氮垃圾滲濾液生化處理工程的實用技術研究還不夠。我國大部分垃圾填埋場滲濾液處理過程中總氮的去除率均不高,主要原因是由于高氨氮對微生物的抑制及垃圾滲濾液中碳源不足造成的。因此,生化處理技術的研究重點是提高垃圾滲濾液中總氮的去除效率及彌補碳源不足,同時應加強厭氧處理技術的開發應用,以提高垃圾滲濾液的可生化性。在此基礎上加大對垃圾滲濾液高效生化處理技術的開發,如短程硝化反硝化技術、厭氧氨氧化技術等[20-21],一方面降低垃圾滲濾液的處理成本,另一方面提高氨氮的去除效果。

3.3垃圾滲濾液深度處理技術的研發方向

垃圾滲濾液深度處理技術的研發應集中在膜處理技術產生的濃縮液處理技術的開發,同時積極開發其他高效實用的垃圾滲濾液深度處理技術。一方面是在現有技術的基礎上開發研究,如活性炭吸附技術、混凝沉淀處理技術、過濾技術等;另一方面是加強新技術的研發。垃圾滲濾液生化處理后含有大量不易生物降解的有機物及一些有毒有害物,新技術的開發應著重圍繞去除這類物質進行。以Fenton法,類Fenton法[18-19],O3氧化,光催化氧化等技術[22-26]為主的高級氧化技術正是垃圾滲濾液深度處理的最有效手段,是垃圾滲濾液深度處理研究的一個重要方向。
中空平板陶瓷膜應用于垃圾滲透液的處理
3.4垃圾滲濾液處理技術發展的一個重要方向

高級氧化技術與生化處理技術的高效集成是垃圾滲濾液處理技術發展的一個重要方向。羥基自由基能氧化垃圾滲濾液中的氨氮和難降解的有毒有害污染物,提高垃圾滲濾液的可生化性。如單純采用高級氧化技術處理垃圾滲濾液,勢必導致工程的高運行成本。高級氧化技術與生化處理技術相聯合既能降低工程的運行成本同時又能實現垃圾滲濾液的有效處理。按照垃圾滲濾液處理的技術路線,如果僅是簡單的幾種處理串聯勢必造成極大地浪費,也不一定能取得良好的效果。通過有效的技術集成,從整體上優化運行參數,提高處理效率,降低運行成本是垃圾滲濾液處理的一個重要考慮因素。如電化學氧化技術與生化處理技術的集成,電化學氧化技術與膜技術的集成

中空平板陶瓷膜應用于垃圾滲透液的處理

來源:萍鄉市恒昌化工新材料有限公司
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