垃圾渗滤液处理技术

垃圾渗滤液处理技术 第33卷第1期 2008年1月 环境科学与管理 EN?RON直ENTALSCIENCEANDNAGEM匮NT V01.33N仉1 Jan.20o8 文章编号:1673—1212(2008)01—0093—03 垃圾渗滤液处理技术 黄健平,鲍姜伶 (华北水利水电学院,河南郑州450011) 摘要:垃圾渗滤液是垃圾填埋过程中产生的高浓度有机废水,是垃圾填埋过程中产生二次污染的主要因素之 一 ,对水体,土壤,大气和生物都有不同程度的影响,是国内外污水处理的一大难题;综述垃圾渗滤液的四大水 质特性并了近年来在垃圾渗滤液的预处理,主体工艺及深度处理技术上的研究进展,包括普通的物化预处 理和常见的生化主体工艺以及近年来发展迅速的高级氧化技术,膜分离等深度处理工艺;最后为垃圾渗滤液处 理技术的发展提出建议和未来研究方向. 关键词:垃圾渗滤液;水处理;预处理;生物法;深度处理 中图分类号:X703.1文献标识码:A LandfillPercolateTreatment HuangJianping,BaoJiangling (NorthChinaUniversityofWaterConservancyandElectricPower,Zhengzhou450011,Chi na) Abstract:Percolateisthewastewaterofhighconcentrationproducedbytheprocessofmunicipallandfill,whichisabig problemofwatertreatmentaroundtheworld,Itisoneofthemainreasonsofthesecondarypollutioncausedbylandfillandhas differentdegreesofimpactonwater,soilandatmosphere.Thearticleintroducedthefourcharacteristicsofpercolateandaggrega- tedthepre— treatment,maintechniquesandadvancedtreatmentofpercolate,includingregularphysicalandchemicalpretreat— ment,commonbiochemicalprocessandadvancedoxidationtechnology,membraneseparation,andete.whichrapidlydeveloped inrecentyears.AndfinallygivesomeadvicesandhelpUSfindthefutureofpercolatetreatment. Keywords:percolate;watertreatment;pre— treatment;biologicaltreatment;advancedtreatment 随着城市生活水平的不断提高,中国城市垃圾 产量也急剧增大,卫生填埋仍将是中国当前主要的 垃圾处理方式之一.垃圾填埋过程中,由于厌氧发 酵,有机物分解,雨水冲淋等产生多种代谢物质,形 成高浓度的有机废液,即垃圾渗滤液.它是垃圾填 埋过程中产生二次污染的主要因素之一,对水体,土 壤,大气和生物都有不同程度的影响.垃圾渗滤液 若不妥善处理而直接进入环境,将会对环境造成严 重污染. l垃圾渗滤液的水质特性HJ (1)水质成分复杂:蒋海涛等总结了中国城市 垃圾渗滤液的典型污染物组成及浓度变化情况j, ,可见垃圾渗滤液的水质成分十分复杂. 如表1所示 (2)有机污染物和NH;一N含量高:经鉴定,垃 收稿日期:20o7一o9一o7 作者简介:黄健平(1968一),女,河南郑州人,高级工程师,硕士研究 生导师,主要研究方向:环境影响评价,水污染防治及水环 境保护. 圾渗滤液中有93种有机化合物,其中22种被中国 和美国列入EPA环境优先控制污染物的黑名单. 高浓度的NH:一N是"中老年"填埋场渗滤液的重 要水质特征之一,也是导致其处理难度较大的一个 重要原因. (3)重金属含量大,色度高且恶臭:渗滤液含多 种重金属离子,当工业垃圾和生活垃圾混埋时重金 属离子的溶出量往往会更高.渗滤液的色度可高达 2000—4000倍,并伴有极重的腐败臭味. (4)微生物营养元素比例失衡:垃圾渗滤液中 有机物和氨氮含量太高,但含磷量一般较低. 2垃圾渗滤液预处理技术J 垃圾渗滤液有成分复杂,水质水量变化巨大,有 机物和氨氮浓度高,微生物营养元素比例失调等特 点.仅用普通的生物处理技术难以达到理想效果, 需采取适当的预处理来去除氨氮,COD及重金属, 提高其可生化性,以改善后续工艺的运行状况.一 般预处理有吹脱法,化学混凝沉淀法,厌氧法,吸附 法等. ? 93? 期黄健平等? 垃圾渗滤液处理技术Vol Jan . 33 . 2.1对氨氮的去除 氨氮的去除主要有吹脱法,化学沉淀法及物理 吸附法等,吹脱法研究表明,pH=9.5T=12h 时,氨氮去除率可达60%以上;若Mgh:NH;:PO:一 = 1:1:1,pH=8.5—9.0时,化学沉淀法能使氨氮 去除98%以上;而沸石吸附研究表明J:粒径3O— l6目的沸石能去除78.5%的氨氮,并且该研究发 现,吸附时间,投加量及沸石粒径相同时,进水氨氮 浓度越高,吸附速率越大. 2.2对COD的去除 在垃圾渗滤液的预处理中,对于COD的去除主 要都是混凝沉淀等类似方法.在以天然膨润土为 混凝剂的研究中,当膨润土用量2OL,pH=7.0, 搅拌时间为30min,搅拌速率140r/min,静置24h 时,COD去除率达到55.4%;有研究者以混凝一臭 氧氧化处理垃圾渗滤液,当其聚硅酸硫酸铁混凝 剂投量为0.3—0.4m~200mL,pH=8.0时,能去 除70.6%的COD. 2.3提高可生化性 在厌氧/好氧生物流化耦合处理垃圾渗滤液的 新工艺研究中发现J,经过高效厌氧流化床的预处 理?,垃圾渗滤液的可生化性可提高49.1%.用厌 氧折流板反应器(ABR)处理垃圾渗滤混合废水,结 果表明:ABR可有效地改善混合废水的可生化性. 使BOD5/COD值提高2倍. 2.4对金属离子的去除 在用混凝一吸附对垃圾渗滤液进行预处理的研 究中发现?,混凝剂PAC和吸附剂焦炭的投量分 别为400mL和8L一1OL时,重金属离子的 去除率均达60%左右,其中cu的去除率近10o%. 3垃圾渗滤液处理常见主体工艺 主体处理工艺通常以厌氧/好氧组合工艺为主, 经过几十年的研究,探索,垃圾渗滤液处理工艺已经 有了很大进展.表2是国内外一些得到实践的处理 工艺. 表2国内外垃圾渗滤液处理工艺 ? 94? 第33卷第1期2008年1月黄健平等?垃圾渗滤液处理技术V0l_33No.1 Jan.2oo8 3深度处理技术 由于生物法操作简便,运行费用较低,且技术成 熟,因而具有广泛的应用前景.但对于可生化性低, 毒性高的垃圾渗滤液来说,生物法处理效果往往不 够理想,渗滤液处理出水要达到国家13益严格的排 放,深度处理是一项迫切需要的技术. 3.1光催化技术 在紫外光照射下,一些半导体材料的阶带电子 会被激发到导带,从而产生具有很强反应活性的电 子一空穴对,空穴具有很强的得电子能力,当它迁移 到半导体表面后,在氧化剂或还原剂的作用下参与 氧化还原反应,起到降解污染物的作用. 有研究者采用悬浮态半导体催化剂处理城市生 活垃圾渗滤液L】,发现用ZnO/TiO复合催化剂比 单纯的ZnO或TiO的处理效果好,反应液的pH值 对光催化效果的影响不大,但偏酸,偏碱环境均有利 于光催化反应的进行.更有研究者对光催化氧化法 用于垃圾渗滤液深度处理的影响因素作了探讨?: 最佳TiO投量需根据水质,光强等因素来确定,光 强越大,最佳TiO投量越小;最佳反应时间略有不 同,但宜控制在1.5h一2.5h;价格低廉的紫外线杀 菌灯可用于光催化氧化处理中. 3.2电解处理技术 电解氧化法是利用阳极的直接氧化和溶液中的 间接氧化作用来去除有机物.阳极直接氧化是水分 子在阳极表面上放电产生?OH,?OH对被吸附在 阳极表面上的有机物进行亲电进攻而发生氧化反 应;间接氧化是在电解过程中电化学反应产生了强 氧化剂,如C10一,高价金属离子等,污染物在溶液中 被这些氧化剂所氧化. 有实验表明】:降低pH值,增大单位体积渗滤 液电极面积,加入适量Cl一等,均有利于COD和氨 氮的去除,为减少电能耗费,电极间距应尽可能小. 3.3Fenton处理技术 Fenton法费用低廉,操作简便.研究表明: 当双氧水与亚铁盐的总投加比一定时,COD的去除 率随双氧水投加量的增大而增加.当双氧水的总投 加量为0.1mol/L时,COD去除率可达67.5%.另 有研究表明?:Fenton反应的最佳条件为pH=3, H2O2/COD=3,H2O2/Fe"=10,此时对COD,BOD 的去除率分别稳定在80%和94%左右. 3.4湿法氧化(WAO)/催化湿法氧化(CWAO) 湿法氧化(WAO)是在高温,高压有氧气或空气 存在的条件下降解高浓度,高毒性,生物难以降解的 有机废水.催化剂的加入,使催化湿法氧化 (CWAO)对温度,压力的需求大大降低.有实验 者?将催化湿法氧化用于垃圾渗滤液的处理,发现 在温度为280~C,氧分压0.5Mpa,催化剂用量为 0.83g/L的条件下反应,垃圾渗滤液COD浓度从1 000mg/L降低到为94.31mg/L,且反应在全封闭条 件下进行,未产生NOSO,HC1,飞灰等二次污染 物. 3.5膜分离法 膜分离就是利用特殊的薄膜对水中成分进行选 择性的分离,主要机理是膜的筛分作用.国外已有 相当一部分已经得到实践证明的膜分离实例.有研 究表明_】引,最佳的处理垃圾渗滤液膜材料为醋酸纤 维素反渗透膜,该膜能保证出水达到GB16889— 1997一级排放标准.而中国东华大学经过十多年 摸索研究,首先开发价格低廉的陶瓷膜,并开发动态 涂膜技术,将孔径按实际需要灵活调整在0.1m一 1Ixm,介于超滤与微滤之间,命名为"亚滤".上海 老港垃圾填埋场的调节池和曝气池出水经亚滤装置 处理后出水各项指标均能达到二级排放标准.目 前,国内已有多家城市垃圾填埋场应用不同的膜分 离技术进行渗滤液的深度处理. 3.6化学混凝 混凝技术是一种重要的化学沉淀法,常常作为 后处理以满足COD,SS的排放标准,效果显着,但易 受pH值等条件的限制.有研究表明:生物处理 后的混凝处理宜采用聚合硫酸铁为混凝剂.其混凝 的最佳pH值为5,最佳投加量为每L水6mL聚合 硫酸铁,在此条件下COD从653mg/L降至80mg/L 以下,达到国家排放一级标准. 4结束语 垃圾渗滤液是一种有毒有害的高浓度有机废 水,控制不好将产生二次污染,使卫生填埋场失去应 有的价值和意义.要解决渗滤液污染问题,除了对 垃圾填埋场进行控制,尽量减少渗滤液的产生外,关 键是要对渗滤液进行必要的处理,使其达标排放. 近年来采用厌氧一好氧工艺生物处理渗滤液较 多,在选择生物处理工艺时,必须详细测定渗滤液的 各成分,分析其特点,通过小试或中试来获得工艺方 法组合处理,才能达到达标排放的要求.一般用生 物法或土地法作为预处理,物化法作为后处理.生 物法与物化法的组合,是今后垃圾渗滤液处理研究 的主要方向.(下转第98页) ? 95? 第33卷第1期2008年1月杨英等?活性炭对两种生物染料脱色效果的实验研究 V01.33N0.1 Jan.2oo8 3结论与展望 (1)由实验得知:使用活性炭吸附法处理这类 单体生物染料废水时,要取得最佳脱色效果,两种染 料脱色的最佳条件是活性炭用量8Og/L,溶液呈现 弱酸性(pH一5.5),适宜温度为35~C,搅拌速度为 150rpm/min,这时活性炭对染料的脱色率可达98% 以上.在确定实验条件过程中,红色染料脱色率一 般都比绿色染料脱色率高,而且前者一般比后者反 应较敏感. (2)活性炭吸附法属物理化学吸附法,工艺上 采用多孔的活性炭粉末或颗粒与废水混合,或采用 废水通过其颗粒状物质组成的滤床,使废水中染料 单体等污染物质吸附于多孔颗粒物表面而去除.在 吸附的过程中大量的金属(络合物)离子,阴离子 (如砷酸盐),有机物(如机油)被吸附在吸附剂中, 从而达到去除色度的目的.该法对水中溶解性有机 物具有很好的去除效果,但对于胶体,疏水性染料和 金属络合染料吸附效果不佳.此外,当pH值大于 lO时,由于OH一与染料阴离子在活性炭表面竞争性 吸附,妨碍了活性炭对染料阴离子的吸附,脱色率效 果减缓,甚至出现下降趋势,所以在碱性溶液中,染 料脱色效率较差. (3)物理化学吸附法处理印染废水在脱色方面 具有快速高效的优点,特别适合低浓度的印染废水 以及废水的深度处理,在工艺方面具有投资小,方法 简便易行,成本较低的优点;此外,处理后的吸附剂 (活性炭)可再生利用,解决二次污染问题,该法适 合于中小型印染厂废水的处理.基于该法在上述处 理印染废水中的局限性,在实际工作中,除了需要考 虑吸附剂对染料的选择性,还必须考虑吸附法同其 他处理方法的结合,以充分发挥吸附法的优点. 参考文献: [1]刘梅红.印染废水处理技术研究进展.纺织 [J],2007,1:116—119. [2]李莉.印染废水处理工艺设计探讨.工业水处理 [J],2007,1:78—80. [3]汤克勇,张见立,王全杰.pH对活性炭吸附染料能力 的影响.中国皮革[J],2007,1:7—10. [4]卢声.活性污泥与活性炭对染料吸附效能的对比研 究.中国资源综合利用[J],2006,9:25—27. [5]张小璇,叶李艺,沙勇,等.活性炭吸附法处理染料 废水.厦门大学(自然科学版)[J],2005,7:542—545. 石石\!\!\!\!蛤;\!蛤 (上接第95页) 参考文献: [1]张艮林,徐晓军,童雄.城市垃圾渗滤液的水质特性 及其处理现状[J].云南冶金,2005,34(6):60—62. [2]蒋海涛,周恭明,高廷耀.城市垃圾填埋场渗滤液的 水质特性[J].环境保护科学,2002,28(111):11—13. [3]石永,周少奇,张鸿郭.垃圾渗滤液处理技术研究进 展[J].中国沼气,2006,24(3):27—30. 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