滲濾液是垃圾在堆放和填埋過(guò)程中由于壓實(shí)、發(fā)酵等生物化學(xué)降解作用,同時(shí)在降水和地下水的滲流作用下產(chǎn)生一種高濃度有機(jī)或無(wú)機(jī)成份的液體。
垃圾滲濾液水質(zhì)復(fù)雜,含有多種有毒有害的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物。其中有機(jī)污染經(jīng)技術(shù)檢測(cè)有99種之多,還有22種已經(jīng)被列入我國(guó)和美國(guó)國(guó)家環(huán)保署的重點(diǎn)控制名單,一種可直接致癌,五種可誘發(fā)致癌。除此之外滲濾液中還含有難以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化合物,磷酸醋,酚類化合物和苯胺類化合物等。
根據(jù)國(guó)內(nèi)眾多垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和掌握的垃圾滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn),對(duì)滲濾液水質(zhì)狀況作如下詳細(xì)介紹。
1.1垃圾滲濾液的特點(diǎn)
垃圾滲濾液具有污染物濃度高、成分復(fù)雜、變化極不穩(wěn)定等特點(diǎn),其主要特點(diǎn)如下:
l 水質(zhì)波動(dòng)大
滲濾液水質(zhì)隨時(shí)間變化較大,滲濾液水質(zhì)的時(shí)變化系數(shù)、日變化系數(shù)一般高達(dá)200%和300%,且老齡填埋場(chǎng)的水質(zhì)隨時(shí)間變化相對(duì)較大。
實(shí)踐證明,滲濾液水質(zhì)在不同填埋時(shí)段差異大。通常填埋初期滲濾液呈黑色,可生化性能較好,易于處理;而隨著填埋時(shí)間的延長(zhǎng),滲濾液逐漸呈褐色,可生化性變差,且氨氮濃度明顯增加,越來(lái)越難以處理。因此任何一個(gè)垃圾填埋場(chǎng),其滲濾液處理工藝的選擇不僅要滿足近期滲濾液的水質(zhì)特征和處理要求,還要兼顧和適應(yīng)運(yùn)行期限變化后的滲濾液水質(zhì)特征
l 生物可降解性(可生化性)隨填埋齡的增加而逐漸降低。
垃圾滲濾液中含有大量的有機(jī)污染物,一般而言,滲濾液中的有機(jī)物可分為三類:低分子量的脂肪酸類、腐殖質(zhì)類高分子碳水化合物及水中等分子量的灰黃酸類物質(zhì)。在填埋初期,滲濾液中大約90%的可溶性有機(jī)物是短鏈的可揮發(fā)性脂肪酸,其中以乙酸、丙酸和丁酸為主要成分,其次是帶有較多羥基和芳香羥基的灰黃霉酸;隨著填埋的時(shí)間延長(zhǎng),揮發(fā)性脂肪酸逐漸減少,而灰黃霉酸類物質(zhì)的比重則增加。這種有機(jī)物組分的變化,意味著BOD5/COD的下降,即滲濾液可生化性的降低。大量的實(shí)踐證明,滲濾液中的BOD5一般在垃圾填埋后6個(gè)月至兩年左右年間逐步增加并達(dá)到高峰,此階段的BOD5多以溶解性有機(jī)物為主。
l 營(yíng)養(yǎng)元素比例失衡
滲濾液中NH3-H濃度高,而磷元素缺乏。垃圾滲濾液中的磷含量通常較低,尤其是受滲濾液Ca2濃度和總堿度水平的影響溶解性磷酸鹽濃度更低。滲濾液中NH3-H濃度在厭氧填埋進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段后不斷上升,其達(dá)到高峰值后延續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間并直至zui后封場(chǎng),甚至當(dāng)垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定后仍達(dá)到相當(dāng)高濃度,根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)部分大中型填埋場(chǎng)的水質(zhì)調(diào)查,在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)滲濾液的NH3-H仍保持在700~1800mg/L的高濃度。實(shí)驗(yàn)證明滲濾液中的高濃度的NH3-H將降低脫氫酶和抵制微生物脫氮反硝過(guò)程使碳源顯得嚴(yán)重不足。
l 金屬離子含量低
滲濾液中含有多種金屬離子,其濃度與所填埋垃圾的類型、組分和時(shí)間等密切相關(guān)。對(duì)僅填埋城市生活垃圾的填埋場(chǎng)滲濾液而言,其濃度較其他污染物低得多。據(jù)相關(guān)資料顯示,生活垃圾中的微量金屬溶出率很低,在水溶液中為0.5~5.0%,且垃圾本身對(duì)重金屬有較強(qiáng)的吸附能力。如國(guó)內(nèi)某大型填埋場(chǎng)于1987年投入使用,1992年封場(chǎng)垃圾堆體表面覆蓋了0.5~1.0m厚的土層,其填埋場(chǎng)陳腐垃圾的重金屬含量遠(yuǎn)高于新鮮垃圾,說(shuō)明垃圾本身對(duì)金屬有較強(qiáng)的吸附能力;同時(shí)滲濾液帶出的重金屬含量約占垃圾帶入問(wèn)題的0.5~6.5%,說(shuō)明垃圾中的微量重金屬也只有很少一部分進(jìn)入了滲濾液。
1.2滲濾液水質(zhì)的影響因素
垃圾滲濾液的水質(zhì)特征除與外在的氣候變化、大氣降水、水文條件等因素有關(guān)外,主要取決于填埋方式(傳統(tǒng)厭氧性填埋、改良性厭氧填埋、準(zhǔn)好氧性填埋、動(dòng)態(tài)或靜態(tài)好氧性填埋等)和防滲方法,也取決于填埋場(chǎng)所處理的固體廢棄物的種類(建筑垃圾、生活垃圾、商業(yè)旅游垃圾、工業(yè)垃圾等)及其成分比例,以及垃圾填埋場(chǎng)的服務(wù)年限、垃圾壓實(shí)狀況和垃圾滲濾液收集、導(dǎo)排方式等多種因素。因此,垃圾滲濾液不僅是一種高濃度有機(jī)廢水,而且其水量變化很大,水質(zhì)成分也較為復(fù)雜。其主要影響因素如下:
A. 垃圾成分對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響
垃圾填埋場(chǎng)滲濾液水質(zhì)受垃圾成分影響大,滲濾液中的CODer、BOD5主要由廚余中有機(jī)物產(chǎn)生,垃圾中廚余含量的高低直接影響滲濾液
CODer、BOD5濃度的高低。由于每個(gè)城市的生活水平、生活習(xí)慣各不相同,垃圾成分差別較大,致使填埋場(chǎng)滲濾液中的CODer、BOD5濃度從數(shù)千mg/L到數(shù)萬(wàn)mg/L之間變化。
B.填埋時(shí)間對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響
滲濾液的水質(zhì)不僅與垃圾組成有關(guān),而且隨填埋時(shí)間也有很大變化,變化情況如下:
a.調(diào)整期
在填埋初期,水分逐漸積累尚且有氧氣存在,厭氧發(fā)酵作用及微生物作用緩慢,本階段滲濾液水量較少。
b.過(guò)渡期
本階段水分達(dá)到飽和容量,垃圾及滲濾液中的微生物逐漸由好氧轉(zhuǎn)變?yōu)榧嫜跣约皡捬跣裕_始形成滲濾液,在滲濾液中可測(cè)到揮發(fā)性有機(jī)酸。
c.酸形成期
滲濾液中,大多成分為揮發(fā)性有機(jī)酸,PH值下降,CODer濃度*,BOD5/CODer為0.4~0.6,可生化性好,顏色很深,屬于初期的滲濾液。
d.成熟期
此時(shí)垃圾滲濾液中可利用的成分已大大減少,細(xì)菌的生物穩(wěn)定作用趨于停止,并停止產(chǎn)氣,系統(tǒng)由無(wú)氧狀態(tài)緩慢轉(zhuǎn)為有氧狀態(tài),自然環(huán)境得到恢復(fù)。
采用填埋的方法處理城市垃圾,實(shí)際上是一個(gè)垃圾的填充、覆土和壓實(shí)的多次循環(huán)過(guò)程,填埋場(chǎng)的各個(gè)部分有各自的物理、化學(xué)和生物活動(dòng)條件。隨著填埋場(chǎng)使用年限的延長(zhǎng),滲濾液的水質(zhì)量將發(fā)生變化。垃圾滲濾液通常可根據(jù)填埋場(chǎng)的“年齡”分為兩大類:一類是“年輕”的滲濾液,其填埋時(shí)間在5年以下,所產(chǎn)生的滲濾液水質(zhì)特點(diǎn)是PH值低,BOD5和CODer濃度很高,且BOD5/CODer的比值較高,可生化性較好,另一類“年老”的滲濾液,其填埋時(shí)間在5年以上,所產(chǎn)生的滲濾液的主要水質(zhì)特點(diǎn)是PH值接近中性,BOD5和CODer濃度較低,且BOD5/CODer的比值較低,可生化性較差,而NH4-N濃度很高。
C.防滲方法及填埋工藝對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響
防滲方法不同對(duì)滲濾液出水水質(zhì)也有影響,如果填埋場(chǎng)外設(shè)有截洪溝排除場(chǎng)外地表徑流,場(chǎng)底鋪設(shè)HDPE襯墊,即較好地控制了地表徑流的地下水進(jìn)入填埋場(chǎng)。滲濾液出水中有機(jī)物濃度相對(duì)較高,如果填埋場(chǎng)采用一般的粘土襯墊或采用帷幕灌漿工藝防止?jié)B濾液污染地下水,地表徑流截流效果不佳,這些情況都會(huì)使?jié)B濾液濃度降低。
另外,若填埋庫(kù)區(qū)采用改良型厭氧衛(wèi)生填埋,部分空氣可通達(dá)滲濾液收集管口進(jìn)入庫(kù)底滲濾液收集主盲溝,可有效改善滲濾液水質(zhì),其出水水質(zhì)濃度明顯下降。
1.3滲濾液水質(zhì)
一般國(guó)內(nèi)大中城市,由于生活水平較高,生活垃圾中有機(jī)物含量較高,因此,原生垃圾滲濾液水質(zhì)濃度都非常高。如下表所示:
表1 部分城市原生垃圾滲濾液水質(zhì) 單位:(mg)
項(xiàng)目 | 上海 | 青島 | 廣州 | 深圳 | 中國(guó)臺(tái)灣某市 |
CODer | 4000~22000 | 6000~26000 | 5000~25000 | 8000~60000 | 7000~37000 |
BOD5 | 3000~7000 | 4000~8000 | 4000~9000 | 4000~36000 | 6000~28000 |
TN | 700~1200 | 800~1800 | 850~1200 | 850~1200 | 1200~2000 |
SS | 230~800 | 260~850 | 200~900 | 200~6000 | 500~2000 |
NH3-N | 360~850 | 350~900 | 260~800 | 400~1500 | 300~1000 |
PH | 5~6.5 | 6~6.5 | 6.5~7.8 | 6.2~8.0 | 5.6~7.5 |
為了保護(hù)水體環(huán)境不受垃圾滲濾液影響,結(jié)合以上垃圾滲濾液水質(zhì)狀況綜合分析和國(guó)內(nèi)眾多垃圾滲濾液處理工程經(jīng)驗(yàn),擬定處理技術(shù)設(shè)計(jì)方案,確保生活垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理站出水*達(dá)到國(guó)家規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。
垃圾滲濾液處理工藝流程
滲濾液工藝的選擇直接關(guān)系到各項(xiàng)指標(biāo)能否達(dá)到處理要求,關(guān)系到工藝是否合理,管理是否方便及運(yùn)行成本的高低。垃圾滲濾液中的COD、BOD、氨氮濃度很高,本項(xiàng)目重點(diǎn)在于如何經(jīng)濟(jì)、高效的降解COD、BOD以及氨氮,達(dá)到排放要求。
目前用于處理垃圾滲濾液的方法有很多。生物法有活性污泥法、生物接觸氧化法、A/O法、生物流化床等。物化法主要有混凝沉淀、氣吹脫法、吸附、反滲透、化學(xué)氧化等。但在技術(shù)選擇上,滲濾液又不同于一般的生活污水,其特殊性決定了采用常規(guī)的生物處理單元和常規(guī)的設(shè)計(jì)參數(shù)難以達(dá)到理想的處理效果,單獨(dú)采用一種處理工藝很難達(dá)到處理要求,而且會(huì)造成處理費(fèi)用高等。因此,垃圾滲濾液時(shí)常采用硝化+反硝化+MBR+NF+RO處理工藝。
來(lái)自填埋場(chǎng)調(diào)節(jié)池內(nèi)的滲瀝液,首*入混凝沉淀器來(lái)去除膠體懸浮物以及Hg、Gr等重金屬,減少對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)的抑制,同時(shí)對(duì)后續(xù)的NF/RO膜有一定的保護(hù)作用,延長(zhǎng)膜的使用壽命。
混凝沉淀出水提升至內(nèi)置式MBR系統(tǒng),在A/O生化反應(yīng)器,生化去除可生化有機(jī)物和氨氮及總氮。然后進(jìn)入中沉淀池沉淀,并將污泥回流A池,減輕膜池的污泥負(fù)荷,對(duì)膜的保護(hù)起到一個(gè)很重要的作用。膜生化反應(yīng)池內(nèi)放置浸沒(méi)式膜組件,利用膜的截留作用將SS及污染物截去,活性污泥回流至A池,防止污泥流失。
MBR出水進(jìn)入精密過(guò)濾器,去除MBR未去除的細(xì)小懸浮物質(zhì),作為納濾的預(yù)處理裝置,然后通過(guò)納濾去除大部分的COD、BOD、TN、SS、大腸菌群和色度等,出水進(jìn)入反滲透系統(tǒng),通過(guò)反滲透膜去除COD、BOD、NH3-N、TN、SS、重金屬等污染物后,出水達(dá)標(biāo)排放。
反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液回到納濾的進(jìn)水池進(jìn)一步處理;納濾系統(tǒng)的濃縮液回灌到調(diào)節(jié)池,生化產(chǎn)生的剩余污泥,排入污泥反應(yīng)池,進(jìn)行板框壓濾后填埋處理,上清夜回到生化系統(tǒng)進(jìn)一步處理。