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城市垃圾滲濾液處理工藝介紹
熱度 18 ||
概述
城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的處理一直是填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理中非常棘手的問(wèn)題。滲濾液是液體在填埋場(chǎng)重力流動(dòng)的產(chǎn)物，主要來(lái)源于降水和垃圾本身的內(nèi)含水。由于液體在流動(dòng)過(guò)程中有許多因素可能影響到滲濾液的性質(zhì)，包括物理因素、化學(xué)因素以及生物因素等，所以滲濾液的性質(zhì)在一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)變動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，其pH值在4～9之間，COD在2000～62000mg/L的范圍內(nèi)，BOD5從60～45000mg/L，重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度基本一致。城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，若不加處理而直接排入環(huán)境，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。以保護(hù)環(huán)境為目的，對(duì)滲濾液進(jìn)行處理是必不可少的。
1 滲濾液處理工藝的現(xiàn)狀
垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法，在COD為2000～4000mg/L時(shí)，物化方法的COD去除率可達(dá)50%～87%。和生物處理相比，物化處理不受水質(zhì)水量變動(dòng)的影響，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其是對(duì)BOD5/COD比值較低(0.07～0.20)難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好的處理效果。但物化方法處理成本較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理，因此目前垃圾滲濾液主要是采用生物法。
生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結(jié)合。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤和滴濾池等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘。
2 滲濾液處理介紹
垃圾滲濾液具有不同于一般城市污水的特點(diǎn)：BOD5和COD濃度高、金屬含量較高、水質(zhì)水量變化大、氨氮的含量較高，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等。在滲濾液的處理方法中，將滲濾液與城市污水合并處理是最簡(jiǎn)便的方法。但是填埋場(chǎng)通常遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，因此其滲濾液與城市污水合并處理有一定的具體困難，往往不得不自己?jiǎn)为?dú)處理。常用的處理方法如下。
2.1 好氧處理
用活性污泥法、氧化溝、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤等好氧法處理滲濾液都有成功的經(jīng)驗(yàn)，好氧處理可有效地降低BOD5、COD和氨氮，還可以去除另一些污染物質(zhì)如鐵、錳等金屬。在好氧法中又以延時(shí)曝氣法用得最多，還有曝氣穩(wěn)定塘和生物轉(zhuǎn)盤(主要用以去除氮)。下面將分別予以介紹。
2.1.1 活性污泥法
2.1.1.1 傳統(tǒng)活性污泥法
滲濾液可用生物法、化學(xué)絮凝、炭吸附、膜過(guò)濾、脂吸附、氣提等方法單獨(dú)或聯(lián)合處理，其中活性污泥法因其費(fèi)用低、效率高而得到最廣泛的應(yīng)用。美國(guó)和德國(guó)的幾個(gè)活性污泥法污水處理廠的運(yùn)行結(jié)果表明，通過(guò)提高污泥濃度來(lái)降低污泥有機(jī)負(fù)荷，活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。例如美國(guó)賓州Fall Township污水處理廠，其垃圾滲濾液進(jìn)水的CODCr為6000～21000mg/L，BOD5為3000～13000mg/L，氨氮為200～2000mg/L。曝氣池的污泥濃度(MLVSS)為6000～12000mg/L，是一般污泥濃度的3～6倍。在體積有機(jī)負(fù)荷為1.87kgBOD5/(m3·d)時(shí)，F(xiàn)/M為0.15～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)，BOD5 的去除率為97%；在體積有機(jī)負(fù)荷為0.3kgBOD5/(m3·d)時(shí)，F(xiàn)/M為0.03～0.05kg BOD5/(kgMLSS·d)，BOD5的去除率為92%。該廠的數(shù)據(jù)說(shuō)明，只要適當(dāng)提高活性污泥法濃度，使F/M在0.03～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之間(不宜再高)，采用活性污泥法能夠有效地處理垃圾滲濾液。
許多學(xué)者也發(fā)現(xiàn)活性污泥能去除滲濾液中99%的BOD5，80%以上的有機(jī)碳能被活性污泥去除，即使進(jìn)水中有機(jī)碳高達(dá)1000mg/L，污泥生物相也能很快適應(yīng)并起降解作用。在低負(fù)荷下運(yùn)行的活性污泥系統(tǒng)，能去除滲濾液中80%～90%的COD，出水BOD5＜20mg/L。對(duì)于COD 4000～13000mg/L、BOD51600～11000mg/L、NH3－N 87～590mg/L的滲濾液，混合式好氧活性污泥法對(duì)COD的去除率可穩(wěn)定在90%以上。眾多實(shí)際運(yùn)行的垃圾滲濾液處理系統(tǒng)表明，活性污泥法比化學(xué)氧化法等其它方法的處理效果更佳。
2.1.1.2 低氧好氧活性污泥法
低氧好氧活性污泥法及SBR法等改進(jìn)型活性污泥流程，因其具有能維持較高運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷，耗時(shí)短等特點(diǎn)，比常規(guī)活性污泥法更有效。同濟(jì)大學(xué)徐迪民等用低氧好氧活性污泥法處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液，試驗(yàn)證明：在控制運(yùn)行條件下，垃圾填埋場(chǎng)滲濾液通過(guò)低氧好氧活性污泥法處理，效果卓越。最終出水的平均CODCr、BOD5、SS分別從原來(lái)的6466 mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相應(yīng)降低到CODCr＜300mg/L、BOD5＜50mg/L(平均為13.3mg/L)以及SS＜100mg/L(平均為27.8mg/L)。總?cè)コ史謩e為CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
處理后的出水若進(jìn)一步用堿式氯化鋁進(jìn)行化學(xué)混凝處理，可使出水的CODCr下降到1 00mg/L以下。
兩段法處理滲濾液的氮、磷也均較一般生物法為佳。磷的平均去除率為90.5%；氮的平均去除率為67.5%。此外該法運(yùn)行彌補(bǔ)厭氧好氧兩段生物處理法第一段形成NH3－N較多，導(dǎo)致第二段難以進(jìn)行和兩次好氧處理歷時(shí)太長(zhǎng)的不足。
2.1.1.3 物化活性污泥復(fù)合處理系統(tǒng)
由于滲濾水中難以降解的高分子化合物所占的比例高，存在的重金屬產(chǎn)生的抑制作用，所以常用生物法和物理化學(xué)法相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)來(lái)處理垃圾滲濾液。對(duì)于BOD51500m g/L、Cl－800mg/L、硬度(以CaCO3計(jì))800mg/L、總鐵600mg/L、有機(jī)氮100mg/L、TSS 300mg/L、 SO2-4300mg/L的滲濾液，有學(xué)者采用該方法進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)效果很好，其BOD5 、COD、NH3－N、Fe的去除率分別達(dá)99%、95%、90%、99.2%。該系統(tǒng)中的進(jìn)水通過(guò)調(diào)節(jié)池后，可以避免毒性物質(zhì)出現(xiàn)瞬時(shí)的高濃度而對(duì)活性污泥生物產(chǎn)生抑制作用；在澄清池中加入石灰，可去除重金屬和部分有機(jī)質(zhì)；氣提池(進(jìn)行曝氣，溫度低時(shí)加入NaOH)能去除進(jìn)水NH3－N的50%，從而使NH3的濃度處于抑制水平之下；由于廢水中磷被加入的石灰所沉淀，且 pH值過(guò)高，因而需添加磷和酸性物質(zhì)；活性污泥系統(tǒng)可以串聯(lián)或并聯(lián)使用，運(yùn)行時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)回流污泥比來(lái)選用常規(guī)法或延時(shí)曝氣法處理，具有較大的操作靈活性。
2.1.2 曝氣穩(wěn)定塘
與活性污泥法相比，曝氣穩(wěn)定塘體積大，有機(jī)負(fù)荷低，盡管降解進(jìn)度較慢，但由于其工程簡(jiǎn)單，在土地不貴的地區(qū)，是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理方法。美國(guó)、加拿大、英國(guó)、澳大利亞和德國(guó)的小試、中試及生產(chǎn)規(guī)模的研究都表明，采用曝氣穩(wěn)定塘能獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。
例如英國(guó)在Bryn Posteg Landfill投資60000英鎊建立一座1000m3的曝氣氧化塘，設(shè)2臺(tái)表面曝氣裝置，最小水力停留時(shí)間為10d，氧化塘出水經(jīng)沉淀后流經(jīng)3km長(zhǎng)的管道入城市下水道。此系統(tǒng)1983年開始運(yùn)行，滲濾液最大CODCr為24000mg/L，最大BOD5為10000mg/L，F(xiàn)/M＝0.05～0.3kgCOD/(kgMLSS·d)，水量變化范圍0～150m3/d，出水BOD5平均為 24mg/L，但偶然有超過(guò)50mg/L的時(shí)候，COD去除率達(dá)97%，但在運(yùn)行過(guò)程中需投加P，考慮到日常運(yùn)行費(fèi)用，投資償還及其利息，與滲濾液直接排至市政管網(wǎng)相比，每年可節(jié)約750英鎊。
英國(guó)水研究中心(Water Research Center)對(duì)東南部New Park Landfill的CODCr＞ 15000mg/L的滲濾液也做了曝氣穩(wěn)定塘的中試，當(dāng)負(fù)荷為0.28～0.32kgCOD/(kgMLSS·d)或者說(shuō)為0.04～0.64kgCOD/(kgMLSS·d)，泥齡為10d時(shí)，COD和BOD5去除率分別為98%和91%以上。在運(yùn)行過(guò)程中也需要投加磷酸。
2.1.3 生物膜法
與活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)，而且生物膜上能生長(zhǎng)世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物，如硝化菌之類。加拿大British Columbia大學(xué)的C.Peddie和J.Atwater用直徑0.9m的生物轉(zhuǎn)盤處理CODCr＜1 000mg/L，NH3－N＜50m g/L的弱性滲濾液，其出水BOD5＜25mg/L，當(dāng)溫度回升，微生物的硝化能力隨即恢復(fù)。但是應(yīng)當(dāng)指出，這種滲濾液的性質(zhì)與城市污水相近，對(duì)于較強(qiáng)的滲濾液此方法是否適用還待研究。
2.2 厭氧生物處理
厭氧生物處理的有目的運(yùn)用已有近百年的歷史。但直到近20年來(lái)，隨著微生物學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科發(fā)展和工程實(shí)踐的積累，不斷開發(fā)出新的厭氧處理工藝，克服了傳統(tǒng)工藝的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低等特點(diǎn)，使它在理論和實(shí)踐上有了很大進(jìn)步，在處理高濃度(BOD5 ≥2000mg/L)有機(jī)廢水方面取得了良好效果。
厭氧生物處理有許多優(yōu)點(diǎn)，最主要的是能耗少，操作簡(jiǎn)單，因此投資及運(yùn)行費(fèi)用低廉，而且由于產(chǎn)生的剩余污泥量少，所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也少，如其BOD5/P只需為4000∶1，雖然滲濾液中P的含量通常少于1mg/L，但仍能滿足微生物對(duì)P的要求。用普通的厭氧硝化，35℃ 、負(fù)荷為1kgCOD/(m3·d)，停留時(shí)間10d，滲濾液中COD去除率可達(dá)90%。
近年來(lái)，開發(fā)的厭氧生物處理方法有：厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器及分段厭氧硝化等。
2.2.1 厭氧生物濾池
厭氧濾池適于處理溶解性有機(jī)物，加拿大Halifax Highway101填埋場(chǎng)滲濾液平均COD為12850mg/L、BOD5/COD為0.7，pH為5.6。將此滲濾液先經(jīng)石灰水調(diào)節(jié)至pH＝7.8，沉淀1h后進(jìn)厭氧濾池(此工序還起到去除Zn等重金屬的作用)，當(dāng)負(fù)荷為4kgCOD/(m3·d)時(shí)，COD去除率可達(dá)92%以上；當(dāng)負(fù)荷再增加時(shí)，其去除率急劇下降。
加拿大Toronto大學(xué)的J.G.Henry等也在室溫條件下成功地用厭氧濾池分別處理年齡為1.5 年和8年的填埋場(chǎng)滲濾液，它們的COD各為14000mg/L和4000mg/L，BOD5/COD各為0.7和0.5，當(dāng)負(fù)荷為1.26～1.45kgCOD/(m3·d)，水力停留時(shí)間為24～96h時(shí)，COD去除率均可達(dá)90%以上。當(dāng)負(fù)荷再增加，其去除率也急劇下降。由此可見(jiàn)，雖然厭氧濾池處理高濃度有機(jī)污水時(shí)負(fù)荷可達(dá)5～20kgCOD/(m3·d)，但對(duì)于滲濾液其負(fù)荷必須保持較低水平才能得到理想的處理效果。
2.2.2 上向流式厭氧污泥床
英國(guó)的水研究中心報(bào)道用上向流式厭氧污泥床(UASB)處理COD＞10000mg/L的滲濾液，當(dāng)負(fù)荷為3.6～19.7kgCOD/(m3·d)，平均泥齡為1.0～4.3d，溫度為30℃時(shí)COD和BOD5的去除率各為82%和85%，它們的負(fù)荷比厭氧濾池要大得多。
在厭氧分解時(shí)，有機(jī)氮轉(zhuǎn)為氨氮，且存在NH4＋NH3＋H＋反應(yīng)。若pH＞7時(shí)，平衡中的NH3占優(yōu)勢(shì)，可用吹脫法去除。但厭氧分解時(shí)pH近似等于7，因此出水中可能含有較多的NH4＋，將會(huì)消耗接納水體的溶解氧。
2.3 厭氧與好氧的結(jié)合方式
雖然實(shí)踐已經(jīng)證明厭氧生物法對(duì)高濃度有機(jī)廢水處理的有效性，但單獨(dú)采用厭氧法處理滲濾液也很少見(jiàn)。對(duì)高濃度的垃圾滲濾液采用厭氧好氧處理工藝既經(jīng)濟(jì)合理，處理效率又高。COD和BOD的去除率分別達(dá)86.8%和97.2%。
2.3.1 厭氧好氧生物氧化工藝(厭氧硝化和生物氧化塘)
西南師大生物系對(duì)pH為8.0～8.6，COD為16124mg/L，BOD5為214～406mg/L、NH3－ N為475mg/L的滲濾液采用厭氧好氧生物化學(xué)法處理，取得出水pH為7.1～7.9，COD為170.33～314.8mg/L，BOD5為91.4mg/L、NH3－N為29.1mg/L的良好效果。
2.3.2 厭氧氧化溝兼性塘工藝
下面結(jié)合廣州市李坑垃圾填埋場(chǎng)作以下說(shuō)明及分析。李坑垃圾填埋場(chǎng)污水處理廠按流量300m3/d設(shè)計(jì)，進(jìn)水BOD5為2500mg/L、CODCr為4000mg/L、NH3－N 為1000mg/L、SS為600mg/L、色度為1000倍；出水BOD5為30mg/L、CODCr為80mg/L 、NH3－N為10mg/L、SS為70mg/L、色度為40倍。選用工藝流程為：厭氧氧化溝兼性塘絮凝沉淀。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較好，兼性塘出水達(dá)標(biāo)時(shí)，即可直接將兼性塘水向外排放；而當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較差，兼性塘出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則啟用混凝沉淀系統(tǒng)，再排放沉淀池上清液。
從目前該套工藝的運(yùn)行情況來(lái)看，當(dāng)進(jìn)水的COD較高時(shí)，出水水質(zhì)良好；一旦COD 降低，特別是冬季低溫少雨，COD降低到不利于生化處理時(shí)，出水各水質(zhì)成分均偏高難以達(dá)標(biāo)，出水呈棕褐色，盡管啟用絮凝沉淀系統(tǒng)，效果仍不理想。由此可見(jiàn)，對(duì)于滲濾液的色度和NH3－N的有效去除，對(duì)生化處理將產(chǎn)生有利影響。
2.3.3 厭氧氣浮好氧工藝
大田山垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液處理采用的是此工藝。根據(jù)廣州市環(huán)境衛(wèi)生研究所對(duì)類似垃圾填埋場(chǎng)滲濾液檢測(cè)資料及模擬試驗(yàn)，結(jié)合本場(chǎng)實(shí)際情況定出滲濾液污水處理設(shè)計(jì)參數(shù)。進(jìn)水水質(zhì)CODCr為8000mg/L、BOD5為5000mg/L、SS為700mg/L、pH值為7.5 ；出水水質(zhì)CODCr為100mg/L、BOD5為60mg/L、SS為500mg/L、pH值為6.5～7.5。針對(duì)該場(chǎng)遠(yuǎn)離市區(qū)的特點(diǎn)，為便于管理和節(jié)省能耗，經(jīng)比較后選用厭氧和好氧聯(lián)合處理工藝。厭氧段為上向流式厭氧污泥床反應(yīng)器，好氧段為生物接觸氧化法，加化學(xué)混凝沉淀和生物氧化塘，凈化處理達(dá)標(biāo)后排放。剩余污泥經(jīng)濃縮后送回填埋場(chǎng)處理。
考慮到滲濾液水質(zhì)變幅較大的特點(diǎn)，在厭氧段后加入氣浮工藝，提高處理能力以應(yīng)付進(jìn)水水質(zhì)偏高的情況。目前深圳下坪垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)采用厭氧氣浮好氧工藝處理滲濾液。
2.3.4 UASB氧化溝穩(wěn)定塘
福州市于1995年建成全國(guó)最大的現(xiàn)代化的城市垃圾綜合處理場(chǎng)--福州市紅廟嶺垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)。處理垃圾滲濾液水量為1000m3/d；垃圾滲濾液水質(zhì)(入口)為CODCr為 8000mg/L、BOD5為5500mg/L；處理水質(zhì)要求(出口)為CODCr去除率95%、 BOD5去除率97%。
設(shè)計(jì)采用上向流式厭氧污泥床奧貝爾氧化溝穩(wěn)定塘工藝流程。垃圾填埋場(chǎng)的垃圾滲濾液集中到貯存庫(kù)，依靠庫(kù)址的較高地形，自流到集水池、格柵，經(jīng)巴式計(jì)量槽計(jì)量后，靠勢(shì)能流至配水池，再依靠靜水頭壓至上向流式厭氧污泥床。經(jīng)厭氧處理后的污水流至一沉池進(jìn)行固液分離，上清液自流到奧貝爾氧化溝，沉淀污泥靠重力排至污泥池，污泥定期用罐車送到垃圾填埋場(chǎng)或堆肥利用。
污水在奧貝爾氧化溝進(jìn)行好氧生化處理，奧貝爾氧化溝采用三溝式A/O工藝，具有先進(jìn)的污水脫氮處理效果。該工藝突出的優(yōu)點(diǎn)是在第一溝中既能對(duì)氨氮進(jìn)行硝化，又能以BOD為碳源對(duì)硝酸鹽進(jìn)行反硝化，總氮去除率可達(dá)80%，由于利用了污水中BOD作碳源，導(dǎo)致污水中的 BOD5被去除，減少了污水中的需氧量。為了提高氧化溝脫氮效果，把第三溝的出水用潛水泵再抽至第一溝進(jìn)行內(nèi)回流，在第一溝中進(jìn)行反硝化。
經(jīng)氧化溝處理的污水流入二沉池進(jìn)行固液分離，澄清水自流至穩(wěn)定塘進(jìn)行生物處理。二沉池的剩余污泥靠重力排至濃縮池。濃縮池中的上清液回流至氧化溝處理，其濃縮后的污泥用潛水泵抽至罐車輸送到垃圾填埋場(chǎng)填埋，或進(jìn)行堆肥處理。
2.4 土地處理
土地處理法亦即土壤灌溉法，是人類最早采用的污水處理法，但是土地處理系統(tǒng)的應(yīng)用多見(jiàn)于城市污水處理。對(duì)于滲濾液的處理方法，將滲濾液收集起來(lái)，通過(guò)噴灌使之回流到填埋場(chǎng)。循環(huán)填埋場(chǎng)的滲濾液由于增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速甲烷生產(chǎn)和廢物分解。其次由于噴灌中的蒸發(fā)作用，使?jié)B濾液體積減小，有利于廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，且可節(jié)約能源費(fèi)用。北英格蘭的Seamer Carr垃圾填埋場(chǎng)，有一部分采用滲濾液再循環(huán)，20個(gè)月后再循環(huán)區(qū)滲濾液的COD值降低較多，金屬濃度有較大幅度下降，而NH3 －N、Cl－濃度變化較小。說(shuō)明金屬濃度的下降不僅是由于稀釋作用引起的，也可能是垃圾中無(wú)機(jī)成分對(duì)其吸附造成的。
由于再循環(huán)滲濾液具有諸多優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)填埋場(chǎng)時(shí)頂部不要全部封閉，而應(yīng)設(shè)立規(guī)則性排列的溝道以免對(duì)周圍水源的污染。低濃度滲濾液不能直接排放，因NH3－N、Cl－濃度仍較高，溫度較低季節(jié)，蒸發(fā)少，生物活性弱，再循環(huán)滲濾液的效果有待進(jìn)一步研究。
2.5 硝化和反硝化
"老"的填埋場(chǎng)往往處于甲烷發(fā)酵階段，其滲濾液中氨氮含量較高，通常為100～1000mg /L。去除氨氮主要有兩種方法：一是硝化和反硝化；另一種是提高pH值至9以上，再用空氣吹脫。Robinson和Maris將年齡為20年的填埋場(chǎng)滲濾液在溫度為10℃，泥齡為60d的條件下曝氣(實(shí)際上此與氧化塘運(yùn)行條件相仿)，可完全硝化。其它用生物轉(zhuǎn)盤等好氧方法也都取得了成功，因此普遍認(rèn)為滲濾液的硝化是不成問(wèn)題的。
2.6 英Rochem's反滲透處理廠
在英國(guó)垃圾滲濾液處理廠使用Rochem's專利圓盤管反滲透系統(tǒng)對(duì)初級(jí)滲濾液進(jìn)行處理。這種處理技術(shù)是由南亨伯賽德郡溫特頓填埋場(chǎng)所設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的Rochem's離析膜系統(tǒng)。
這個(gè)系統(tǒng)的心臟是Rochem's專利圓盤管。這個(gè)圓柱體的組成包括板片、八角型鋼和一個(gè)圓管內(nèi)的耐磨膜墊層，它能處理那些快速堵塞普通的反滲透膜系統(tǒng)的滲濾液。在膜的壓力下滲濾液進(jìn)入Rochem's處理系統(tǒng)進(jìn)行曝氣和pH校正。當(dāng)含有污染物的滲濾液流經(jīng)圓柱體內(nèi)膜表面時(shí)，滲濾液中的污染物質(zhì)由于反滲透作用而分離出來(lái)并經(jīng)膜排出。整個(gè)系統(tǒng)清理的操作是自動(dòng)化的，當(dāng)需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗時(shí)，控制指示器就會(huì)顯示出信息來(lái)，同時(shí)自動(dòng)清洗系統(tǒng)就會(huì)用已經(jīng)程式化的化學(xué)制劑對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部清洗，使其恢復(fù)到最初的功能。因?yàn)闈B濾液在封閉情況下，在膜的表面形成湍流，減少氧化，產(chǎn)生惡臭，所以到一定時(shí)間要進(jìn)行內(nèi)部清洗，但這種清洗的間隔時(shí)間較長(zhǎng)，Rochem's 離析膜系統(tǒng)能夠去除重金屬、固體懸浮物、氨氮和有害的難降解的有機(jī)物，處理后的水滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在德國(guó)的Ihlenbery填埋場(chǎng)安裝投入使用的Rochem's處理系統(tǒng)，其處理能力的污水量為50m3/h，水的回收率為90%。
3 處理工藝的分析比較
與好氧方法相比，厭氧生物處理具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)好氧方法需消耗能量(空氣壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)刷等)，而厭氧處理卻可產(chǎn)生能量(產(chǎn)生甲烷氣) 。COD濃度越高，好氧方法耗能越多；厭氧方法產(chǎn)能越多，兩者的差異就越明顯。
(2)厭氧處理時(shí)有機(jī)物轉(zhuǎn)化成污泥的比例(0.1kgMLSS/kgCODCr)遠(yuǎn)小于好氧處理的比例(0.5kgMLSS/kgCODCr)，因此污泥處理和處置的費(fèi)用大為降低。
(3)厭氧處理時(shí)污泥的生長(zhǎng)量小，對(duì)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素的要求遠(yuǎn)低于好氧處理，因此適于處理磷含量比較低的垃圾滲濾液。
(4)根據(jù)報(bào)道，許多在好氧條件下難于處理的鹵素有機(jī)物在厭氧時(shí)可以被生物降解。
(5)厭氧處理的有機(jī)負(fù)荷高，占地面積比較小。
但是，厭氧處理出水中的COD濃度和氨氮濃度仍比較高，溶解氧很低，不宜直接排放到河流或湖泊中，一般需要進(jìn)行后續(xù)的好氧處理。另外，世界上大多數(shù)垃圾滲濾液多是偏酸性的 (pH值一般在5.5～7.0)。pH在7以下，產(chǎn)甲烷菌將會(huì)受到抑制甚至死亡，不利于厭氧處理，而好氧處理對(duì)pH的要求就沒(méi)有這么嚴(yán)格。再者，厭氧處理的最適溫度是35℃，低于這個(gè)溫度時(shí)，處理效率迅速降低。比較而言，好氧處理對(duì)溫度要求不高，在冬季時(shí)即使不控制水溫，仍能達(dá)到較好的出水水質(zhì)。
鑒于以上原因，目前對(duì)COD濃度在50 000mg/L以上的高濃度垃圾滲濾液建議采用厭氧方法 (后接好氧處理)進(jìn)行處理，對(duì)COD濃度在5 000mg/L以下的垃圾滲濾液建議采用好氧生物處理法。對(duì)于COD在5 000～50 000mg/L之間的垃圾滲濾液，好氧或厭氧方法均可，選擇工藝時(shí)主要考慮其它因素。
4 結(jié)論和建議
通過(guò)對(duì)上述幾種處理方法及處理工藝的分析比較可得以下結(jié)論，并提出水質(zhì)、水量等方面的建議和意見(jiàn)：
(1)垃圾滲濾液具有成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化巨大，有機(jī)物和氨氮濃度高，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等特點(diǎn)，因此在選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時(shí)，必須詳細(xì)測(cè)定垃圾滲濾液的各種成分，分析其特點(diǎn)，以便采取相應(yīng)的對(duì)策。還應(yīng)通過(guò)小試和中試，取得可靠?jī)?yōu)化的工藝參數(shù)，以獲得理想的處理效果。
(2)多種方法應(yīng)用于滲濾液的處理是可行的。在有條件的地方修筑生物塘，同時(shí)采用水生植物系統(tǒng)處理滲濾液，不僅投資省，而且運(yùn)行費(fèi)用低。土地處理也受到人們的重視，但在滲濾液的處理中選用尚少。生物膜法和活性污泥法有成熟的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，近年來(lái)結(jié)合采用厭氧好氧工藝生物處理滲濾液較多。但修建專用的滲濾液處理廠投資大，運(yùn)行管理費(fèi)用高，而且隨著填埋場(chǎng)的關(guān)閉，最終使水處理設(shè)施報(bào)廢，故應(yīng)慎重選用。
(3)我國(guó)目前真正能滿足衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)的填埋場(chǎng)并不多，許多填埋場(chǎng)因?yàn)橥顿Y所限無(wú)法按設(shè)計(jì)要求建造能達(dá)到環(huán)境保護(hù)要求的滲濾液收集系統(tǒng)。因此，宜發(fā)展投資省，效果好的滲濾液處理技術(shù)。垃圾填埋場(chǎng)滲濾液向填埋場(chǎng)回灌，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋層的厭氧濾床作用使?jié)B濾液降解，具有投資省、效果好，無(wú)需專門處理設(shè)施投資等特點(diǎn)。而且滲濾液的回灌可使垃圾保持濕潤(rùn)，加速填埋場(chǎng)的穩(wěn)定。回灌法目前采用較少，可作深入研究，以明確回灌法的使用條件，處理效率及回灌處理的工程設(shè)計(jì)參數(shù)。
( 4)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)行處理是問(wèn)題的一個(gè)方面，另一方面應(yīng)當(dāng)考慮減少滲濾液產(chǎn)生量。宜發(fā)展可減少滲濾液產(chǎn)生量的填埋技術(shù)，如好氧填埋或準(zhǔn)好氧填埋。
(5)對(duì)垃圾滲濾液的處理，我國(guó)尚處于研究探索階段，為了建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)，對(duì)其滲濾液的處理應(yīng)作更深入的研究。
城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的處理一直是填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理中非常棘手的問(wèn)題。滲濾液是液體在填埋場(chǎng)重力流動(dòng)的產(chǎn)物，主要來(lái)源于降水和垃圾本身的內(nèi)含水。由于液體在流動(dòng)過(guò)程中有許多因素可能影響到滲濾液的性質(zhì)，包括物理因素、化學(xué)因素以及生物因素等，所以滲濾液的性質(zhì)在一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)變動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，其pH值在4～9之間，COD在2000～62000mg/L的范圍內(nèi)，BOD5從60～45000mg/L，重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度基本一致。城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，若不加處理而直接排入環(huán)境，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。以保護(hù)環(huán)境為目的，對(duì)滲濾液進(jìn)行處理是必不可少的。
1 滲濾液處理工藝的現(xiàn)狀
垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法，在COD為2000～4000mg/L時(shí)，物化方法的COD去除率可達(dá)50%～87%。和生物處理相比，物化處理不受水質(zhì)水量變動(dòng)的影響，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其是對(duì)BOD5/COD比值較低(0.07～0.20)難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好的處理效果。但物化方法處理成本較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理，因此目前垃圾滲濾液主要是采用生物法。
生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結(jié)合。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤和滴濾池等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘。
2 滲濾液處理介紹
垃圾滲濾液具有不同于一般城市污水的特點(diǎn)：BOD5和COD濃度高、金屬含量較高、水質(zhì)水量變化大、氨氮的含量較高，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等。在滲濾液的處理方法中，將滲濾液與城市污水合并處理是最簡(jiǎn)便的方法。但是填埋場(chǎng)通常遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，因此其滲濾液與城市污水合并處理有一定的具體困難，往往不得不自己?jiǎn)为?dú)處理。常用的處理方法如下。
2.1 好氧處理
用活性污泥法、氧化溝、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤等好氧法處理滲濾液都有成功的經(jīng)驗(yàn)，好氧處理可有效地降低BOD5、COD和氨氮，還可以去除另一些污染物質(zhì)如鐵、錳等金屬。在好氧法中又以延時(shí)曝氣法用得最多，還有曝氣穩(wěn)定塘和生物轉(zhuǎn)盤(主要用以去除氮)。下面將分別予以介紹。
2.1.1 活性污泥法
2.1.1.1 傳統(tǒng)活性污泥法
滲濾液可用生物法、化學(xué)絮凝、炭吸附、膜過(guò)濾、脂吸附、氣提等方法單獨(dú)或聯(lián)合處理，其中活性污泥法因其費(fèi)用低、效率高而得到最廣泛的應(yīng)用。美國(guó)和德國(guó)的幾個(gè)活性污泥法污水處理廠的運(yùn)行結(jié)果表明，通過(guò)提高污泥濃度來(lái)降低污泥有機(jī)負(fù)荷，活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。例如美國(guó)賓州Fall Township污水處理廠，其垃圾滲濾液進(jìn)水的CODCr為6000～21000mg/L，BOD5為3000～13000mg/L，氨氮為200～2000mg/L。曝氣池的污泥濃度(MLVSS)為6000～12000mg/L，是一般污泥濃度的3～6倍。在體積有機(jī)負(fù)荷為1.87kgBOD5/(m3·d)時(shí)，F(xiàn)/M為0.15～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)，BOD5 的去除率為97%；在體積有機(jī)負(fù)荷為0.3kgBOD5/(m3·d)時(shí)，F(xiàn)/M為0.03～0.05kg BOD5/(kgMLSS·d)，BOD5的去除率為92%。該廠的數(shù)據(jù)說(shuō)明，只要適當(dāng)提高活性污泥法濃度，使F/M在0.03～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之間(不宜再高)，采用活性污泥法能夠有效地處理垃圾滲濾液。
許多學(xué)者也發(fā)現(xiàn)活性污泥能去除滲濾液中99%的BOD5，80%以上的有機(jī)碳能被活性污泥去除，即使進(jìn)水中有機(jī)碳高達(dá)1000mg/L，污泥生物相也能很快適應(yīng)并起降解作用。在低負(fù)荷下運(yùn)行的活性污泥系統(tǒng)，能去除滲濾液中80%～90%的COD，出水BOD5＜20mg/L。對(duì)于COD 4000～13000mg/L、BOD51600～11000mg/L、NH3－N 87～590mg/L的滲濾液，混合式好氧活性污泥法對(duì)COD的去除率可穩(wěn)定在90%以上。眾多實(shí)際運(yùn)行的垃圾滲濾液處理系統(tǒng)表明，活性污泥法比化學(xué)氧化法等其它方法的處理效果更佳。
2.1.1.2 低氧好氧活性污泥法
低氧好氧活性污泥法及SBR法等改進(jìn)型活性污泥流程，因其具有能維持較高運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷，耗時(shí)短等特點(diǎn)，比常規(guī)活性污泥法更有效。同濟(jì)大學(xué)徐迪民等用低氧好氧活性污泥法處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液，試驗(yàn)證明：在控制運(yùn)行條件下，垃圾填埋場(chǎng)滲濾液通過(guò)低氧好氧活性污泥法處理，效果卓越。最終出水的平均CODCr、BOD5、SS分別從原來(lái)的6466 mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相應(yīng)降低到CODCr＜300mg/L、BOD5＜50mg/L(平均為13.3mg/L)以及SS＜100mg/L(平均為27.8mg/L)。總?cè)コ史謩e為CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
處理后的出水若進(jìn)一步用堿式氯化鋁進(jìn)行化學(xué)混凝處理，可使出水的CODCr下降到1 00mg/L以下。
兩段法處理滲濾液的氮、磷也均較一般生物法為佳。磷的平均去除率為90.5%；氮的平均去除率為67.5%。此外該法運(yùn)行彌補(bǔ)厭氧好氧兩段生物處理法第一段形成NH3－N較多，導(dǎo)致第二段難以進(jìn)行和兩次好氧處理歷時(shí)太長(zhǎng)的不足。
2.1.1.3 物化活性污泥復(fù)合處理系統(tǒng)
由于滲濾水中難以降解的高分子化合物所占的比例高，存在的重金屬產(chǎn)生的抑制作用，所以常用生物法和物理化學(xué)法相結(jié)合的復(fù)合系統(tǒng)來(lái)處理垃圾滲濾液。對(duì)于BOD51500m g/L、Cl－800mg/L、硬度(以CaCO3計(jì))800mg/L、總鐵600mg/L、有機(jī)氮100mg/L、TSS 300mg/L、 SO2-4300mg/L的滲濾液，有學(xué)者采用該方法進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)效果很好，其BOD5 、COD、NH3－N、Fe的去除率分別達(dá)99%、95%、90%、99.2%。該系統(tǒng)中的進(jìn)水通過(guò)調(diào)節(jié)池后，可以避免毒性物質(zhì)出現(xiàn)瞬時(shí)的高濃度而對(duì)活性污泥生物產(chǎn)生抑制作用；在澄清池中加入石灰，可去除重金屬和部分有機(jī)質(zhì)；氣提池(進(jìn)行曝氣，溫度低時(shí)加入NaOH)能去除進(jìn)水NH3－N的50%，從而使NH3的濃度處于抑制水平之下；由于廢水中磷被加入的石灰所沉淀，且 pH值過(guò)高，因而需添加磷和酸性物質(zhì)；活性污泥系統(tǒng)可以串聯(lián)或并聯(lián)使用，運(yùn)行時(shí)可通過(guò)調(diào)節(jié)回流污泥比來(lái)選用常規(guī)法或延時(shí)曝氣法處理，具有較大的操作靈活性。
2.1.2 曝氣穩(wěn)定塘
與活性污泥法相比，曝氣穩(wěn)定塘體積大，有機(jī)負(fù)荷低，盡管降解進(jìn)度較慢，但由于其工程簡(jiǎn)單，在土地不貴的地區(qū)，是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理方法。美國(guó)、加拿大、英國(guó)、澳大利亞和德國(guó)的小試、中試及生產(chǎn)規(guī)模的研究都表明，采用曝氣穩(wěn)定塘能獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。
例如英國(guó)在Bryn Posteg Landfill投資60000英鎊建立一座1000m3的曝氣氧化塘，設(shè)2臺(tái)表面曝氣裝置，最小水力停留時(shí)間為10d，氧化塘出水經(jīng)沉淀后流經(jīng)3km長(zhǎng)的管道入城市下水道。此系統(tǒng)1983年開始運(yùn)行，滲濾液最大CODCr為24000mg/L，最大BOD5為10000mg/L，F(xiàn)/M＝0.05～0.3kgCOD/(kgMLSS·d)，水量變化范圍0～150m3/d，出水BOD5平均為 24mg/L，但偶然有超過(guò)50mg/L的時(shí)候，COD去除率達(dá)97%，但在運(yùn)行過(guò)程中需投加P，考慮到日常運(yùn)行費(fèi)用，投資償還及其利息，與滲濾液直接排至市政管網(wǎng)相比，每年可節(jié)約750英鎊。
英國(guó)水研究中心(Water Research Center)對(duì)東南部New Park Landfill的CODCr＞ 15000mg/L的滲濾液也做了曝氣穩(wěn)定塘的中試，當(dāng)負(fù)荷為0.28～0.32kgCOD/(kgMLSS·d)或者說(shuō)為0.04～0.64kgCOD/(kgMLSS·d)，泥齡為10d時(shí)，COD和BOD5去除率分別為98%和91%以上。在運(yùn)行過(guò)程中也需要投加磷酸。
2.1.3 生物膜法
與活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn)，而且生物膜上能生長(zhǎng)世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物，如硝化菌之類。加拿大British Columbia大學(xué)的C.Peddie和J.Atwater用直徑0.9m的生物轉(zhuǎn)盤處理CODCr＜1 000mg/L，NH3－N＜50m g/L的弱性滲濾液，其出水BOD5＜25mg/L，當(dāng)溫度回升，微生物的硝化能力隨即恢復(fù)。但是應(yīng)當(dāng)指出，這種滲濾液的性質(zhì)與城市污水相近，對(duì)于較強(qiáng)的滲濾液此方法是否適用還待研究。
2.2 厭氧生物處理
厭氧生物處理的有目的運(yùn)用已有近百年的歷史。但直到近20年來(lái)，隨著微生物學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科發(fā)展和工程實(shí)踐的積累，不斷開發(fā)出新的厭氧處理工藝，克服了傳統(tǒng)工藝的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低等特點(diǎn)，使它在理論和實(shí)踐上有了很大進(jìn)步，在處理高濃度(BOD5 ≥2000mg/L)有機(jī)廢水方面取得了良好效果。
厭氧生物處理有許多優(yōu)點(diǎn)，最主要的是能耗少，操作簡(jiǎn)單，因此投資及運(yùn)行費(fèi)用低廉，而且由于產(chǎn)生的剩余污泥量少，所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也少，如其BOD5/P只需為4000∶1，雖然滲濾液中P的含量通常少于1mg/L，但仍能滿足微生物對(duì)P的要求。用普通的厭氧硝化，35℃ 、負(fù)荷為1kgCOD/(m3·d)，停留時(shí)間10d，滲濾液中COD去除率可達(dá)90%。
近年來(lái)，開發(fā)的厭氧生物處理方法有：厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器及分段厭氧硝化等。
2.2.1 厭氧生物濾池
厭氧濾池適于處理溶解性有機(jī)物，加拿大Halifax Highway101填埋場(chǎng)滲濾液平均COD為12850mg/L、BOD5/COD為0.7，pH為5.6。將此滲濾液先經(jīng)石灰水調(diào)節(jié)至pH＝7.8，沉淀1h后進(jìn)厭氧濾池(此工序還起到去除Zn等重金屬的作用)，當(dāng)負(fù)荷為4kgCOD/(m3·d)時(shí)，COD去除率可達(dá)92%以上；當(dāng)負(fù)荷再增加時(shí)，其去除率急劇下降。
加拿大Toronto大學(xué)的J.G.Henry等也在室溫條件下成功地用厭氧濾池分別處理年齡為1.5 年和8年的填埋場(chǎng)滲濾液，它們的COD各為14000mg/L和4000mg/L，BOD5/COD各為0.7和0.5，當(dāng)負(fù)荷為1.26～1.45kgCOD/(m3·d)，水力停留時(shí)間為24～96h時(shí)，COD去除率均可達(dá)90%以上。當(dāng)負(fù)荷再增加，其去除率也急劇下降。由此可見(jiàn)，雖然厭氧濾池處理高濃度有機(jī)污水時(shí)負(fù)荷可達(dá)5～20kgCOD/(m3·d)，但對(duì)于滲濾液其負(fù)荷必須保持較低水平才能得到理想的處理效果。
2.2.2 上向流式厭氧污泥床
英國(guó)的水研究中心報(bào)道用上向流式厭氧污泥床(UASB)處理COD＞10000mg/L的滲濾液，當(dāng)負(fù)荷為3.6～19.7kgCOD/(m3·d)，平均泥齡為1.0～4.3d，溫度為30℃時(shí)COD和BOD5的去除率各為82%和85%，它們的負(fù)荷比厭氧濾池要大得多。
在厭氧分解時(shí)，有機(jī)氮轉(zhuǎn)為氨氮，且存在NH4＋NH3＋H＋反應(yīng)。若pH＞7時(shí)，平衡中的NH3占優(yōu)勢(shì)，可用吹脫法去除。但厭氧分解時(shí)pH近似等于7，因此出水中可能含有較多的NH4＋，將會(huì)消耗接納水體的溶解氧。
2.3 厭氧與好氧的結(jié)合方式
雖然實(shí)踐已經(jīng)證明厭氧生物法對(duì)高濃度有機(jī)廢水處理的有效性，但單獨(dú)采用厭氧法處理滲濾液也很少見(jiàn)。對(duì)高濃度的垃圾滲濾液采用厭氧好氧處理工藝既經(jīng)濟(jì)合理，處理效率又高。COD和BOD的去除率分別達(dá)86.8%和97.2%。
2.3.1 厭氧好氧生物氧化工藝(厭氧硝化和生物氧化塘)
西南師大生物系對(duì)pH為8.0～8.6，COD為16124mg/L，BOD5為214～406mg/L、NH3－ N為475mg/L的滲濾液采用厭氧好氧生物化學(xué)法處理，取得出水pH為7.1～7.9，COD為170.33～314.8mg/L，BOD5為91.4mg/L、NH3－N為29.1mg/L的良好效果。
2.3.2 厭氧氧化溝兼性塘工藝
下面結(jié)合廣州市李坑垃圾填埋場(chǎng)作以下說(shuō)明及分析。李坑垃圾填埋場(chǎng)污水處理廠按流量300m3/d設(shè)計(jì)，進(jìn)水BOD5為2500mg/L、CODCr為4000mg/L、NH3－N 為1000mg/L、SS為600mg/L、色度為1000倍；出水BOD5為30mg/L、CODCr為80mg/L 、NH3－N為10mg/L、SS為70mg/L、色度為40倍。選用工藝流程為：厭氧氧化溝兼性塘絮凝沉淀。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較好，兼性塘出水達(dá)標(biāo)時(shí)，即可直接將兼性塘水向外排放；而當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較差，兼性塘出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則啟用混凝沉淀系統(tǒng)，再排放沉淀池上清液。
從目前該套工藝的運(yùn)行情況來(lái)看，當(dāng)進(jìn)水的COD較高時(shí)，出水水質(zhì)良好；一旦COD 降低，特別是冬季低溫少雨，COD降低到不利于生化處理時(shí)，出水各水質(zhì)成分均偏高難以達(dá)標(biāo)，出水呈棕褐色，盡管啟用絮凝沉淀系統(tǒng)，效果仍不理想。由此可見(jiàn)，對(duì)于滲濾液的色度和NH3－N的有效去除，對(duì)生化處理將產(chǎn)生有利影響。
2.3.3 厭氧氣浮好氧工藝
大田山垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)滲濾液處理采用的是此工藝。根據(jù)廣州市環(huán)境衛(wèi)生研究所對(duì)類似垃圾填埋場(chǎng)滲濾液檢測(cè)資料及模擬試驗(yàn)，結(jié)合本場(chǎng)實(shí)際情況定出滲濾液污水處理設(shè)計(jì)參數(shù)。進(jìn)水水質(zhì)CODCr為8000mg/L、BOD5為5000mg/L、SS為700mg/L、pH值為7.5 ；出水水質(zhì)CODCr為100mg/L、BOD5為60mg/L、SS為500mg/L、pH值為6.5～7.5。針對(duì)該場(chǎng)遠(yuǎn)離市區(qū)的特點(diǎn)，為便于管理和節(jié)省能耗，經(jīng)比較后選用厭氧和好氧聯(lián)合處理工藝。厭氧段為上向流式厭氧污泥床反應(yīng)器，好氧段為生物接觸氧化法，加化學(xué)混凝沉淀和生物氧化塘，凈化處理達(dá)標(biāo)后排放。剩余污泥經(jīng)濃縮后送回填埋場(chǎng)處理。
考慮到滲濾液水質(zhì)變幅較大的特點(diǎn)，在厭氧段后加入氣浮工藝，提高處理能力以應(yīng)付進(jìn)水水質(zhì)偏高的情況。目前深圳下坪垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)采用厭氧氣浮好氧工藝處理滲濾液。
2.3.4 UASB氧化溝穩(wěn)定塘
福州市于1995年建成全國(guó)最大的現(xiàn)代化的城市垃圾綜合處理場(chǎng)--福州市紅廟嶺垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)。處理垃圾滲濾液水量為1000m3/d；垃圾滲濾液水質(zhì)(入口)為CODCr為 8000mg/L、BOD5為5500mg/L；處理水質(zhì)要求(出口)為CODCr去除率95%、 BOD5去除率97%。
設(shè)計(jì)采用上向流式厭氧污泥床奧貝爾氧化溝穩(wěn)定塘工藝流程。垃圾填埋場(chǎng)的垃圾滲濾液集中到貯存庫(kù)，依靠庫(kù)址的較高地形，自流到集水池、格柵，經(jīng)巴式計(jì)量槽計(jì)量后，靠勢(shì)能流至配水池，再依靠靜水頭壓至上向流式厭氧污泥床。經(jīng)厭氧處理后的污水流至一沉池進(jìn)行固液分離，上清液自流到奧貝爾氧化溝，沉淀污泥靠重力排至污泥池，污泥定期用罐車送到垃圾填埋場(chǎng)或堆肥利用。
污水在奧貝爾氧化溝進(jìn)行好氧生化處理，奧貝爾氧化溝采用三溝式A/O工藝，具有先進(jìn)的污水脫氮處理效果。該工藝突出的優(yōu)點(diǎn)是在第一溝中既能對(duì)氨氮進(jìn)行硝化，又能以BOD為碳源對(duì)硝酸鹽進(jìn)行反硝化，總氮去除率可達(dá)80%，由于利用了污水中BOD作碳源，導(dǎo)致污水中的 BOD5被去除，減少了污水中的需氧量。為了提高氧化溝脫氮效果，把第三溝的出水用潛水泵再抽至第一溝進(jìn)行內(nèi)回流，在第一溝中進(jìn)行反硝化。
經(jīng)氧化溝處理的污水流入二沉池進(jìn)行固液分離，澄清水自流至穩(wěn)定塘進(jìn)行生物處理。二沉池的剩余污泥靠重力排至濃縮池。濃縮池中的上清液回流至氧化溝處理，其濃縮后的污泥用潛水泵抽至罐車輸送到垃圾填埋場(chǎng)填埋，或進(jìn)行堆肥處理。
2.4 土地處理
土地處理法亦即土壤灌溉法，是人類最早采用的污水處理法，但是土地處理系統(tǒng)的應(yīng)用多見(jiàn)于城市污水處理。對(duì)于滲濾液的處理方法，將滲濾液收集起來(lái)，通過(guò)噴灌使之回流到填埋場(chǎng)。循環(huán)填埋場(chǎng)的滲濾液由于增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速甲烷生產(chǎn)和廢物分解。其次由于噴灌中的蒸發(fā)作用，使?jié)B濾液體積減小，有利于廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，且可節(jié)約能源費(fèi)用。北英格蘭的Seamer Carr垃圾填埋場(chǎng)，有一部分采用滲濾液再循環(huán)，20個(gè)月后再循環(huán)區(qū)滲濾液的COD值降低較多，金屬濃度有較大幅度下降，而NH3 －N、Cl－濃度變化較小。說(shuō)明金屬濃度的下降不僅是由于稀釋作用引起的，也可能是垃圾中無(wú)機(jī)成分對(duì)其吸附造成的。
由于再循環(huán)滲濾液具有諸多優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)填埋場(chǎng)時(shí)頂部不要全部封閉，而應(yīng)設(shè)立規(guī)則性排列的溝道以免對(duì)周圍水源的污染。低濃度滲濾液不能直接排放，因NH3－N、Cl－濃度仍較高，溫度較低季節(jié)，蒸發(fā)少，生物活性弱，再循環(huán)滲濾液的效果有待進(jìn)一步研究。
2.5 硝化和反硝化
"老"的填埋場(chǎng)往往處于甲烷發(fā)酵階段，其滲濾液中氨氮含量較高，通常為100～1000mg /L。去除氨氮主要有兩種方法：一是硝化和反硝化；另一種是提高pH值至9以上，再用空氣吹脫。Robinson和Maris將年齡為20年的填埋場(chǎng)滲濾液在溫度為10℃，泥齡為60d的條件下曝氣(實(shí)際上此與氧化塘運(yùn)行條件相仿)，可完全硝化。其它用生物轉(zhuǎn)盤等好氧方法也都取得了成功，因此普遍認(rèn)為滲濾液的硝化是不成問(wèn)題的。
2.6 英Rochem's反滲透處理廠
在英國(guó)垃圾滲濾液處理廠使用Rochem's專利圓盤管反滲透系統(tǒng)對(duì)初級(jí)滲濾液進(jìn)行處理。這種處理技術(shù)是由南亨伯賽德郡溫特頓填埋場(chǎng)所設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的Rochem's離析膜系統(tǒng)。
這個(gè)系統(tǒng)的心臟是Rochem's專利圓盤管。這個(gè)圓柱體的組成包括板片、八角型鋼和一個(gè)圓管內(nèi)的耐磨膜墊層，它能處理那些快速堵塞普通的反滲透膜系統(tǒng)的滲濾液。在膜的壓力下滲濾液進(jìn)入Rochem's處理系統(tǒng)進(jìn)行曝氣和pH校正。當(dāng)含有污染物的滲濾液流經(jīng)圓柱體內(nèi)膜表面時(shí)，滲濾液中的污染物質(zhì)由于反滲透作用而分離出來(lái)并經(jīng)膜排出。整個(gè)系統(tǒng)清理的操作是自動(dòng)化的，當(dāng)需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗時(shí)，控制指示器就會(huì)顯示出信息來(lái)，同時(shí)自動(dòng)清洗系統(tǒng)就會(huì)用已經(jīng)程式化的化學(xué)制劑對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部清洗，使其恢復(fù)到最初的功能。因?yàn)闈B濾液在封閉情況下，在膜的表面形成湍流，減少氧化，產(chǎn)生惡臭，所以到一定時(shí)間要進(jìn)行內(nèi)部清洗，但這種清洗的間隔時(shí)間較長(zhǎng)，Rochem's 離析膜系統(tǒng)能夠去除重金屬、固體懸浮物、氨氮和有害的難降解的有機(jī)物，處理后的水滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在德國(guó)的Ihlenbery填埋場(chǎng)安裝投入使用的Rochem's處理系統(tǒng)，其處理能力的污水量為50m3/h，水的回收率為90%。
3 處理工藝的分析比較
與好氧方法相比，厭氧生物處理具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)好氧方法需消耗能量(空氣壓縮機(jī)、轉(zhuǎn)刷等)，而厭氧處理卻可產(chǎn)生能量(產(chǎn)生甲烷氣) 。COD濃度越高，好氧方法耗能越多；厭氧方法產(chǎn)能越多，兩者的差異就越明顯。
(2)厭氧處理時(shí)有機(jī)物轉(zhuǎn)化成污泥的比例(0.1kgMLSS/kgCODCr)遠(yuǎn)小于好氧處理的比例(0.5kgMLSS/kgCODCr)，因此污泥處理和處置的費(fèi)用大為降低。
(3)厭氧處理時(shí)污泥的生長(zhǎng)量小，對(duì)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素的要求遠(yuǎn)低于好氧處理，因此適于處理磷含量比較低的垃圾滲濾液。
(4)根據(jù)報(bào)道，許多在好氧條件下難于處理的鹵素有機(jī)物在厭氧時(shí)可以被生物降解。
(5)厭氧處理的有機(jī)負(fù)荷高，占地面積比較小。
但是，厭氧處理出水中的COD濃度和氨氮濃度仍比較高，溶解氧很低，不宜直接排放到河流或湖泊中，一般需要進(jìn)行后續(xù)的好氧處理。另外，世界上大多數(shù)垃圾滲濾液多是偏酸性的 (pH值一般在5.5～7.0)。pH在7以下，產(chǎn)甲烷菌將會(huì)受到抑制甚至死亡，不利于厭氧處理，而好氧處理對(duì)pH的要求就沒(méi)有這么嚴(yán)格。再者，厭氧處理的最適溫度是35℃，低于這個(gè)溫度時(shí)，處理效率迅速降低。比較而言，好氧處理對(duì)溫度要求不高，在冬季時(shí)即使不控制水溫，仍能達(dá)到較好的出水水質(zhì)。
鑒于以上原因，目前對(duì)COD濃度在50 000mg/L以上的高濃度垃圾滲濾液建議采用厭氧方法 (后接好氧處理)進(jìn)行處理，對(duì)COD濃度在5 000mg/L以下的垃圾滲濾液建議采用好氧生物處理法。對(duì)于COD在5 000～50 000mg/L之間的垃圾滲濾液，好氧或厭氧方法均可，選擇工藝時(shí)主要考慮其它因素。
4 結(jié)論和建議
通過(guò)對(duì)上述幾種處理方法及處理工藝的分析比較可得以下結(jié)論，并提出水質(zhì)、水量等方面的建議和意見(jiàn)：
(1)垃圾滲濾液具有成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化巨大，有機(jī)物和氨氮濃度高，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等特點(diǎn)，因此在選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時(shí)，必須詳細(xì)測(cè)定垃圾滲濾液的各種成分，分析其特點(diǎn)，以便采取相應(yīng)的對(duì)策。還應(yīng)通過(guò)小試和中試，取得可靠?jī)?yōu)化的工藝參數(shù)，以獲得理想的處理效果。
(2)多種方法應(yīng)用于滲濾液的處理是可行的。在有條件的地方修筑生物塘，同時(shí)采用水生植物系統(tǒng)處理滲濾液，不僅投資省，而且運(yùn)行費(fèi)用低。土地處理也受到人們的重視，但在滲濾液的處理中選用尚少。生物膜法和活性污泥法有成熟的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，近年來(lái)結(jié)合采用厭氧好氧工藝生物處理滲濾液較多。但修建專用的滲濾液處理廠投資大，運(yùn)行管理費(fèi)用高，而且隨著填埋場(chǎng)的關(guān)閉，最終使水處理設(shè)施報(bào)廢，故應(yīng)慎重選用。
(3)我國(guó)目前真正能滿足衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)的填埋場(chǎng)并不多，許多填埋場(chǎng)因?yàn)橥顿Y所限無(wú)法按設(shè)計(jì)要求建造能達(dá)到環(huán)境保護(hù)要求的滲濾液收集系統(tǒng)。因此，宜發(fā)展投資省，效果好的滲濾液處理技術(shù)。垃圾填埋場(chǎng)滲濾液向填埋場(chǎng)回灌，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋層的厭氧濾床作用使?jié)B濾液降解，具有投資省、效果好，無(wú)需專門處理設(shè)施投資等特點(diǎn)。而且滲濾液的回灌可使垃圾保持濕潤(rùn)，加速填埋場(chǎng)的穩(wěn)定。回灌法目前采用較少，可作深入研究，以明確回灌法的使用條件，處理效率及回灌處理的工程設(shè)計(jì)參數(shù)。
( 4)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液進(jìn)行處理是問(wèn)題的一個(gè)方面，另一方面應(yīng)當(dāng)考慮減少滲濾液產(chǎn)生量。宜發(fā)展可減少滲濾液產(chǎn)生量的填埋技術(shù)，如好氧填埋或準(zhǔn)好氧填埋。
(5)對(duì)垃圾滲濾液的處理，我國(guó)尚處于研究探索階段，為了建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)，對(duì)其滲濾液的處理應(yīng)作更深入的研究。
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