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经过近十几年的努力,我国曾经建成了数百座垃圾渗滤液处置项目,对改善自然环境起到了重要作用。但在实践运转过程中,大多数渗滤液处理工程仍存在许多问题,如浓缩液问题至今仍没有很好的处理方法,大多排入城市污水处置厂,给城市污水处置厂的正常运转带来隐患。昂贵的运转费用给各地财政带来了不小的压力,二次污染问题并没有彻底处理,妥善处理这些问题具有重要意义。
1 、膜技术在渗滤液处置上的应用
经过多年的探索和理论,膜技术在渗滤液处置方面的应用初步成熟。由于垃圾渗滤液成分复杂,针对不同的处置目的,微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反浸透技术(RO)都得到一定的应用。
(1)微滤 微滤(MF)是以压力差作为推进力的膜分离技术,其实质属于筛分过程,主要经过溶液中微粒粒径不同从而完成分离目的。微滤膜孔径较大,普通为0.02~1.2µm,通常直接用平均孔径表示其截留特性。在压力差的作用下,粒径小于膜孔的颗粒随溶液经过微滤膜,粒径较大的颗粒被截留,从而完成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,常被用于去除悬浮物、大的胶体和微生物等。
(2)超滤 超滤(UF)是介于微滤和纳滤之间,以压力为驱动力的一种膜分离,膜孔径在0.001~0.1µm之间。在一定压力下,超滤膜能截留多数大分子有机物、胶体和微粒,通常其截留相对分子质量在1000~300000。依据超滤膜孔径对杂质完成物理筛分作用,超滤去除处置液中的多数大分子物质、胶体和微粒等,从而到达分离、浓缩和净化的目的。
(3)纳滤 纳滤(NF)是介于超滤与反渗透之间的一种特殊的膜分离技术。纳滤膜在分离的过程中表现出两个特征:一是NF膜孔径较小,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,其截留相对分子质量在200~1000;二是膜外表带有电荷对不同电荷和价态的阴离子存在不同的Donnan电位效应。依据纳滤膜的分离特性,对不同价态离子表现出不同的截留性能,关于高价金属离子的去除率高达98%以上,关于二价金属离子的去除率也高达95%以上。基于纳滤膜分离技术有高透水性以及对有机物、金属盐和胶体粒子的高截留性,纳滤技术已普遍应用于制药、化工、食品工业,特别是工业污水处理以及渗滤液处理范围。
2 渗滤液处理主要工艺
(1)物理化学法
① 吸附法 吸附剂主要用于脱除渗滤液中难降解的有机物、金属离子和色度等。目前应用较为普遍的吸附资料是活性碳。采用序列间歇式反应器处置渗滤液,在曝气率为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的去除率分别为64.1%,71.2%,81.4%和1.33%。
② 微波法 微波法处置垃圾渗滤液也是国内外学者研讨的一个热点。采用微波-活性炭-Fenton催化氧化预处置垃圾渗滤液。经微波功率300 W条件下预处置之后,联合工艺对垃圾渗滤液中COD、氨氮、SS和浊度去除率分别到达68.22%,78.08%,78.55%和99.02%,颜色由黑褐色去除为接近无色,BOD5/COD由0.21提升到0.45。
③ MAP沉淀法 磷酸铵镁沉淀法(MAP)具有不受温度限制,反应时间较短、工艺简单、不产生具有臭味和毒性的气体等优点,还能够有效去除垃圾渗滤液中的氨氮,另外,沉淀物中含有氮、磷等具有肥效的元素,可用来做多种植物的复合肥。
④ 超声波 其原理是应用超声波使溶液产生5 000 K高温以上的气泡及强氧化性的自在基,使绝大多数有机物得到彻底的降解,特别适用于有毒难降解有机物。超声波技术由于具有简捷、高效、少污染的特性,近来已受到国内外研讨者的关注,并初步用于处置垃圾渗滤液。
⑤ 混凝法 混凝沉淀法是经过向废水中投加混凝剂,使废水中的悬浮物和胶体汇集构成絮凝体而沉淀,然后再加以分离。用FeCl3处置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COD去除率达80%。
⑥ 膜分离技术 膜处理是以压力差(也称透膜压差)为驱动力的膜分离过程,在膜两侧施加一定的压差时,可使一些溶剂及小于膜孔径的组分透过膜,而微粒、大分子、盐等被膜截留下来,从而实现分离的目的。
(2)生物法
生物法具有处理效果好、运转成本低等优点,是目前渗滤液处置中采用最多的办法,包括好氧生物处理法、厌氧生物处置法及厌氧-好氧结合处置法。
① 好氧法 渗滤液好氧生物处置可以有效降低中的BOD、COD和氨氮。采用IBAF(固定化微生物曝气生物滤池)处置渗滤液,COD和氨氮去除率分别到达98.3%和99.9%。
② 厌氧法 厌氧生物处置可提升污水可生化性,有机负荷高、有能耗少、抗毒性能高、污泥产率低的优势,适用于处置磷含量低、有机物含量高的渗滤液。用UASB-MBR工艺处置渗滤液的研讨中发现,COD和TNK的去除率都大于90%,可生物降解的有机物去除率到达99%,BOD5含量超越8 000mg•L-1的渗滤液,经UASB-MBR工艺处置后降低到50 mg•L-1。
③ 厌氧-好氧生物处理联合 单独采用厌氧法对有机物氧化不彻底,而且很难去除氨氮。因而,通常采取厌氧-好氧组合工艺,提升处置效率。运用UASB-好氧塘处置渗滤液(升流式厌氧污泥床UASB)。原渗滤液COD为45 000~90 000 mg•L-1,经过处置,厌氧池、好氧池和总系统中COD的去除率分别为57%~87%,35%~70%和66%~94%。
(3)土地法
土地处置法在渗滤液的处置中应用较少,主要是由于该法容易对土壤和地下水形成污染。目前,用于垃圾渗滤液处置的土地法主要是回灌法和人工湿地法。
① 回灌法 垃圾渗滤液的回灌能够提升填埋场内渣滓的含水率,加强微生物的活性,增加沼气产生量,加速有机物的合成和渣滓中污染物的溶出。
采用回灌技术处置城市生活填埋场渗滤液,结果标明,渗滤液的回灌对渗滤液中CODcr和NH4+-N均有一定的去除效果。同时在渣滓填埋层及掩盖层的作用下,回灌对色度有较好的处置效果。
② 人工湿地法 用地下流动式的畦畔莎草人工湿地处置渗滤液,典型物质去除效果显著。研讨用人工湿地处置含氮和细菌很高的渗滤液。结果显示:在温度30℃和水力停留时间为8 d的条件下,BOD5,TN、大肠杆菌和Cd的去除率分别为91%,46%,99%和99.7%。
3 渗滤液处理研发方向
(1)进步渗滤液处置率
我国大多数城市、乡镇曾经建立渗滤液处置工程,但由于各种因素,有相当一部分渗滤液处置设备的处置性能达不到设计范围,还有一些城市基本就没有建渗滤液处置装置,这些未经任何处置的渗滤液原液进入城市污水处置厂,增大了污水厂的负荷,以至造成污水厂出水水质不能达标排放。从保护环境的角度出发,今后应继续增强渗滤液处置设备的建立,提升渗滤液处置率,确保一切的渗滤液经过处置后达标排放。
(2)俭省能耗
目前我国采用的渗滤液处置技术最大的缺陷是能耗高,高的电耗带来的是昂贵的运转费用,一方面给各地财政带来宏大的压力,另一方面也不契合我国的节能减排政策,俭省能耗是将来渗滤液处置开展的重点。
(3)开发新工艺
相比于其他行业污水处理,应用于垃圾渗滤液处置的成熟牢靠工艺较少,目前普遍得到认可的仅有“生化处置+深度处置”工艺,其他如“芽孢杆菌—高效生物处置+催化氧化”工艺和“高效蒸发处置”工艺也有应用,但工程实例较少。
渣滓渗滤液处置工艺应具有简单化、多样化、本钱低的特性,且要顺应各种外部条件的变化。进一步完善垃圾渗滤液处置相关的规范、标准。提升渗滤液处置国产化设备占有率,继续探寻处理浓缩液难于处置的难题。