生活垃圾填埋场渗滤液处理技术及经济性比较

生活垃圾填埋场渗滤液处理技术及经济性比较

城市生活垃圾的处理和处理方法主要包括填埋、焚烧、堆肥等。而目前我国使用最多的技术则是卫生填埋,以四川省为例,截止2009年6月,整个四川省的垃圾卫生填埋场约占所有垃圾无害化处理设施的75%。在城市生活垃圾填埋过程中,由于压实和微生物的分解作用,垃圾中所含的污染物将随水分溶出,并与降雨、径流等一起形成垃圾渗滤液,垃圾渗滤液若不经处理,直接排入水体,会对环境、生物及人体健康带来很大的威胁。1滤液的水质特点由于我国城市生活垃圾的收集基本采用混合收集的方式,使得垃圾渗滤液的成分受到生活水平、收集方式、地区和气候等的影响,但总的来说垃圾渗滤液主要具有以下一些特点:(1)有机污染物浓度高,其中的COD和BOD5高达几万每升毫克;(2)成份复杂,其中的重金属离子和有毒有机物会对微生物产生毒害抑制作用;(3)氨氮含量高,最高可高达几千到几万每升毫克,严重抑制和降低了生物处理中微生物的活性;(4)C/N的比值失调,且磷元素缺乏;(5)水质随填埋时间和稳定程度不断变化水质变化大,随着垃圾填埋场年龄的增大,垃圾渗滤液的可生化性呈降低趋势。2渗滤液处理工艺垃圾渗滤液的处理技术非常多,目前,采用的处理方法有生物法、物化法、土地法。其中生物法最为经济,近年来被应用较为广泛的有MBR、UASB、SBR技术等。物化处理虽然较生物处理费用较高,但对于渗滤液中某些污染物的处理是有必要的,较为常用的有:吹脱法、MAP沉淀法、膜处理技术。土地处理法在渗滤液的处理中应用比较少,主要是因为该法容易对土壤和地下水造成污染。在实际的工程应用及研究中单独采用一种技术往往不能做到达标排放,因此在使用时往往采取组合工艺对渗滤液进行处理。垃圾渗滤液处理宜采用预处理+生物处理+深度处理+后处理组合工艺,如Agdag等采用2段UASB与CSTR的组合工艺处理渗滤液,COD和NH3-N去除率分别为96%-98%和99.6%。韩国Chung-Nam省“MBR-RO”垃圾渗滤液组合处理工艺,出水的COD、BOD5和NH3-N分别为6~72、1~7和10~47mg·L-1。广州市李坑生活垃圾填埋场采用UASB-MBR-DTRO工艺处理垃圾渗滤液,出水可达城市污水再生利用城市杂用水水质(GB/T18920-2002)标准。3垃圾渗滤液的有效处理垃圾渗滤液的处理多会用到厌氧-好氧组合工艺,因为其处理费用较物化法低,同时它也是我国垃圾填埋场首选的处理工艺。此次介绍的处理工艺均采用了目前得到普遍应用的膜技术。膜技术主要是利用膜的筛分、截留和吸附等作用去除渗滤液中难降解有机污染物,包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等工艺。早在上个世纪70年代,国外就已把反渗透用于垃圾渗滤液的处理,一般采用一级超滤及二级反渗透的联合处理方法深度处理垃圾渗滤液。目前我国已启用新的生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-2008)这就对垃圾渗滤液的处理提出了更高的要求。因此越来越多的垃圾填埋场也已把膜技术广泛的应用于垃圾渗滤液的处理,而且我国多个垃圾填埋场已引入了反渗透、纳滤等膜技术,运行结果表明,出水可以达到生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-2008)。3.1膜处理系统的工作流程位于四川省资阳市简阳市的垃圾填埋场垃圾处理规模为200t·d-1,其产生的渗滤液大约为90m3·d-1,选用氨吹脱+生物处理(A+O)+混凝沉淀+砂滤+超滤+纳滤组合工艺处理,具体工艺流程示意见图1。来自填埋区的渗滤液首先进入调节池,再经提升泵进入氨吹脱,调节pH至10.5左右,经空气吹脱去除部分氨氮,确保后续生物处理的正常运行,氨吹脱法是去除渗滤液中氨氮最普遍应用的方法。然后渗滤液经调解pH后进入生物处理,生物处理单元包括厌氧和好氧活性污泥池,在此利用生物反应去除大部分BOD5、COD以及NH3-N。之后不宜生物降解的有机污染物随水流进入加药沉淀池和砂滤池,通过加入药剂使渗滤液中的悬浮物质或胶体物质得到去除,进一步去除难降解的有机污染物。最后渗滤液进入膜处理系统(超滤+纳滤),渗滤液在进入超滤之前首先流到中间水池,以调节水量,然后经过保安过滤器过滤,过滤后的水通过高压泵进入超滤膜组件,超滤设计最大工作压力为0.2~0.3MPa,每运行1h清水反冲洗2min,药洗周期为1周,超滤出水经由保安过滤器过滤,过滤后的水通过高压泵进入纳滤膜组件。纳滤运行压力约为0.7MPa,每运行1h清水反冲洗2min,药洗周期为1周。由膜处理系统处理之后颗粒物和微生物截留在系统内,出水达生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-2008)。沉淀池污泥、超滤浓水及纳滤浓水回灌垃圾填埋场。3.2工艺流程简述位于四川省成都市的长安垃圾填埋场的垃圾渗滤液处理规模为1300m3·d-1,选用AOAO+超滤+反渗透的组合工艺处理,此工艺在生物处理之前未采用预处理工艺,因此对于可生化性好的早期垃圾渗滤液采用此工艺较为适合,但对于中老期垃圾渗滤液宜在生物处理之前加一级预处理。具体工艺流程示意见图2。来自填埋区的渗滤液同样首先进入一级缺氧池,在一级缺氧反应器,垃圾渗滤液与一级好氧及二级好氧池的回流水完全混合,进行反硝化作用,降解部分有机物,同时使从好氧池中回流的硝酸盐转化为氮气,降低水中总氮含量,经过一级缺氧池后渗滤液流入一级好氧池,在好氧反应池,利用好氧微生物的作用,使可生物降解有机物进一步分解去除,氨氮在亚硝酸和硝酸细菌的作用下形成硝酸盐。之后进入二级缺氧池和好氧池,利用硝化和反硝化作用再次去除残留的BOD5、COD以及NH3-N。然后不能生物降解的有机污染物随渗滤液一起进入超滤系统,运行压力为0.4~0.65MPa,当流速低于4m·s-1时用清水冲洗。而后进入中间水池调解工作水量,最后进入反渗透系统,反渗透运行压力为2.4~2.6MPa,当压力达到29~30MPa时进行药洗。出水各项水质指标达生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-2008)。3.3纳滤工艺流程位于四川省广安市的垃圾填埋场垃圾处理规模为300t·d-1,其产生的渗滤液大约为80m3·d-1,垃圾渗滤液处理设计规模为100m3·d-1,采用中温厌氧+膜生物反应器+纳滤的组合工艺处理,此工艺与前一个工艺所不同的是采用了厌氧作为预处理。当然,也可以在厌氧前加一级氨吹脱、混凝沉淀等,提高渗滤液的可生化性,以更加适合中老龄垃圾渗滤液的处理。工艺流程见图3。来自填埋区的渗滤液同样首先进入调节池对水质水量进行调节,然后由提升泵提升,先经过换热器升温再进入中温厌氧池,中温厌氧池的温度为35±0.5℃,因为随着废水温度的降低,废水的表面张力会增加,从而会降低物质在废水中的扩散速率,同时温度降低会影响产酸菌和产甲烷菌的活性,所以为了厌氧能达到较好的处理效果采用中温厌氧池,在厌氧池中利用厌氧生物消化,把可生化的高浓度有机污染物分解为沼气、二氧化碳、水、氨氨,以及未被完全消化利用的中间产物和难降解有机物。之后渗滤液进入缺氧反应器,在缺氧池中使由好氧池回流而来的硝酸盐转化为氮气,进入大气,使水中总氮含量得以降低,同时降解有机物,然后渗滤液进入MBR好氧反应池,在MBR好氧反应池,利用好氧微生物的作用,使残余的可生物降解有机物进一步分解去除,氨氮在亚硝酸和硝酸细菌的作用下形成硝酸盐,回流入缺氧池。不能生物降解的有机污染物在抽吸泵的作用下,随水流进入中间水池,平衡工作水量。然后通过高压泵进入纳滤膜组件。纳滤进水压力为1.5~1.6MPa左右,运行3h,停1h,并且用清水冲洗几分钟。出水达生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-2008),纳滤浓水和各阶段产生的污泥均回灌至垃圾填埋场。3.4各处理工艺设计此3个垃圾渗滤液处理厂均采用了膜处理技术处理垃圾渗滤液,但在工艺设计上各具特色,其各处理单元采用技术的优缺点见表1,各处理工艺的建设投资和运行成本见表2。从表2中可以看出使用第1和第3种处理工艺其工程总投资和运行费用均较低,从经济上来说更具有可行性。4垃圾渗滤液在全国范围处理的现状相关报道及本次调查的结果表明,垃圾渗滤液的处理多采用以生物处理为主的组合工艺,同时MBR技术和纳滤、反渗透技术已应用于垃圾渗滤液的处理,并且处理效果良好,大多能达到生活垃圾填埋污染控制标准(GB16889-2008)。同时从此次调查中也发现了不少问题,在四川省的所用垃圾填埋场中,约有6.6%直接排入污水处理厂,无处理排放的比例占8%,无处理回喷所占比例则高达23%,这样的处理方式必定给周围