生活垃圾滲濾液處理與藥劑應(yīng)用

羅愛武

(廣東環(huán)境保護(hù)工程職業(yè)學(xué)院 廣東廣州 510655)

1 生活垃圾滲濾液特性及處理工藝

1.1 生活垃圾滲濾液

生活垃圾滲濾液是指生活垃圾在填理過程中，發(fā)生受壓發(fā)酵等物理和生化反應(yīng)，受到降水滲透淋洗而產(chǎn)生的液體。根據(jù)生活垃圾填埋時(shí)間長短可分為前期滲濾液、中后期滲濾液和封場后滲濾液。一個(gè)選址合理科學(xué)，處置規(guī)范的生活垃圾填埋場是不應(yīng)受到地表水和地下水直接影響的，滲濾液的產(chǎn)生量僅與當(dāng)?shù)氐慕涤炅俊B漏量和生活垃圾自身的生化反應(yīng)速率相關(guān)。

生活垃圾滲濾液具有明顯特征：第一，有機(jī)污染物濃度很高，COD濃度可高達(dá)數(shù)萬毫克每升；第二，顏色深，惡臭味重，這是有機(jī)物在長期的厭氧發(fā)酵中所形成的；第三,氨氮含量高，這是含氮有機(jī)物在厭氧分解過程中的必然產(chǎn)物；第四，金屬離子的含量較高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，滲濾液中可檢測出的金屬離子達(dá)26種，其中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg等一般均可檢出，這與我國生活垃圾分類收集不夠嚴(yán)密有關(guān)聯(lián);第五，微生物所需營養(yǎng)元素比例失調(diào)，生活垃圾滲濾液BOD濃度高，一般磷元素比例較低，隨著填理過程的進(jìn)行，中后期和封場后滲濾液中C/N比例不斷走低，不利于生化處理。

我國生活垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)參考值見表1。

1.2 生垃圾滲濾液處理

生活垃圾滲濾液處理一般可分為預(yù)處理，生物處理和深度處理三個(gè)階段。HJ564-2010推薦的工藝流程圖見圖1。

表1 我國生活垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)(mg/L)

圖1 生活垃圾滲濾液處理工藝流程

預(yù)處理的作用和目的有：①降低滲濾液中有害金屬離子的含量，利于后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行；②削減有機(jī)負(fù)荷，使COD、BOD5、SS大幅度降低；③降低氨氨濃度，提高C/N比，使后續(xù)生化反應(yīng)能順利進(jìn)行；④提高可生化性，使BOD5/COD值有所提高。

預(yù)處理目前常采用混凝法和脫氨法組合，混凝劑常采用聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、硫酸鋁，硫酸鐵、氯化鐵、聚丙烯酰胺等，可以單獨(dú)使用，也可以復(fù)配使用，混凝法可以很好地起到預(yù)處理的作用，同時(shí)產(chǎn)生數(shù)量不菲的污泥，污泥應(yīng)委托專業(yè)公司處理或并入市政污水處理廠污泥處理系統(tǒng)。脫氨目前常采用氨吹脫法，該工藝分為二步，第一步調(diào)節(jié)pH為強(qiáng)堿性(pH為10.5左右)使NH3占氨氮的比例大幅提高，第二步，向滲濾液中通入微小氣泡，使NH3轉(zhuǎn)移到氣泡中并隨氣泡排除，吹脫法產(chǎn)生的尾氣應(yīng)綜合利用處理，不能隨意排放。

生物處理常采用厭氧生物處理與好氧生物處理工藝相結(jié)合工藝，處理對象是滲濾液中的可生物降解的有機(jī)污染物。厭氧生物處理常采用UASB工藝，可以進(jìn)一步有效大幅削減有機(jī)負(fù)荷，其設(shè)計(jì)和運(yùn)行主要參數(shù)為：①常溫消化溫度為20 ℃-30 ℃，中溫消化為30 ℃-38 ℃；②COD容積負(fù)荷為5 kg/m3.d-15 kg/m3.d；③pH值范圍為6.5-7.8。好氧生物處理宜采用膜生物反應(yīng)器或氧化溝法。膜生物反應(yīng)器是生物法與膜法的有機(jī)結(jié)合，不僅節(jié)省了二次沉淀池的占地面積和投資費(fèi)用，更重要的在于大大提高了污泥濃度，提高了容積負(fù)荷，降低了污泥負(fù)荷，保持較長污泥齡，使剩余污泥的產(chǎn)量很低，同時(shí)，使出水水質(zhì)變得更好且更穩(wěn)定。應(yīng)用于膜生物反應(yīng)器中的膜常采用微濾膜或超濾膜。其主要設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)見表2。

表2 膜生物反應(yīng)器工藝參數(shù)

氧化溝法污泥齡長，出時(shí)水質(zhì)較好，也常常應(yīng)用于滲濾液處理，其設(shè)計(jì)和運(yùn)行的主要參數(shù)，見表3。

表3 氧化溝工藝參數(shù)

滲濾液的深度處理對象主要是色度、臭味、細(xì)菌和剩余COD等，目的是為了全面達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-2008)，常常采用納濾和反滲透串聯(lián)工藝。

納濾的主要工藝參數(shù)見表4。

表4 納濾的主要工藝參數(shù)

反滲透的主要工藝參數(shù)見表5。

表5 反滲透的主要工藝參數(shù)

2 藥劑在生活垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用與投加

2.1 應(yīng)用于混凝處理

混凝法目前廣泛應(yīng)用于生化處理生活垃圾滲濾液處理中，既可以作為預(yù)處理的重要方法，也可用于生化處理后的深度處理。用于預(yù)處理時(shí)，不僅削減有機(jī)負(fù)荷、去除難降解有機(jī)物效果明顯，而且對去除有害金屬離子、MH3-N、色度作用也很顯著，而且提高了B/C比值，增加了C/N比，減少了抑制微生物增殖組分的負(fù)面影響，對后續(xù)生化處理十分有利。

關(guān)于混凝劑的選擇，湖南大學(xué)柳嫻作了細(xì)致的比選工作，從Al2(SO4)3、AlCL3、Fe2(SO4)3、FeCl3、PAC、PFS、PAFC等七種混凝劑中篩選出PFS、用于處理中后期生活垃圾滲濾液，其最佳投加量為8000 mg/L，混凝初始pH=6.0，實(shí)現(xiàn)了滲濾液中COD、色度、濁度、腐殖酸、SS以及NH3-N同時(shí)有效去除。

華東理工大學(xué)尚愛安等也就AL2(SO4)3、PAC、PFS、FeCL3、等混凝劑進(jìn)行了比選，用于預(yù)處理上海市老港填理物COD初始濃度為12000- mg/L22000 mg/L滲濾液，投加量為2400 mg/L ，COD去除率為11.0%-30.5%，以PFS處理效果最好，而且絮狀體沉降性能好。用于處理生化處理后滲濾液時(shí)，采用PFS為混凝劑，投加量為800 mg/L，pH=6時(shí)，COD從658 mg/L下降到264 mg/L，去除率達(dá)到59.8%。

2.2 應(yīng)用于化學(xué)沉淀法去除氨氮

生活垃圾滲濾液中高濃度的氨氮會(huì)抑制后續(xù)生化反應(yīng)的進(jìn)行，因此目前常常在預(yù)處理階段采用吹脫法去除，吹脫法去除氨氮需要二次調(diào)節(jié)PH值，耗費(fèi)大量藥劑，同時(shí)釋放的氨氣需綜合治理，運(yùn)行費(fèi)用較高，促使業(yè)內(nèi)人士進(jìn)一步尋求更妥當(dāng)?shù)奶幚矸椒āＳ没瘜W(xué)法除氨氮就是一種較好的選擇。具體方法是根據(jù)氨氮含量，定量投加Mg2+和PO43-，并小幅度調(diào)節(jié)PH值至堿性即可生成MgNH4PO4沉淀，該沉淀無毒副作用，而且在沉降過程中會(huì)吸附滲濾液中部分污染物質(zhì)，據(jù)報(bào)導(dǎo)可削減高達(dá)40%的COD。采用富含磷酸鹽和鎂的鳥糞石替代化學(xué)試劑也有類似的處理效果。

2.3 應(yīng)用于高級氧化

目前廣泛采用生化處理與NF-RO組合工藝處理生活垃圾滲濾液，在納濾反滲濾處理過程中產(chǎn)生大量濃縮液，按納濾產(chǎn)水率80%、反滲透產(chǎn)水率70%推算，濃縮液的產(chǎn)生量約占生化處理出水的44%。濃縮液的處理常用回灌法和濃縮燃燒法，回灌法即將濃縮液回灌到生活垃圾填理堆體中，這將勢必導(dǎo)致鹽分和其它部分有害廢物的積累效應(yīng)，使生化處理過程深受影響，并且可能發(fā)生中毒反應(yīng)而不能正常運(yùn)行，濃縮燃燒法是現(xiàn)行規(guī)范的處理方法，但一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用一直高居不下。

探索高級氧化與生化處理工藝相結(jié)合可能是未來處理滲濾液的發(fā)展趨勢，據(jù)報(bào)導(dǎo)采用芬頓氧化法或臭氧氧化法在最佳實(shí)驗(yàn)條件下可使COD去除率達(dá)到46%和72%，同時(shí)使?jié)B濾液的可生化性提高。A.Lopez等利用芬頓法處理垃圾滲濾液，研究結(jié)果表明：在Fe2+用量為275 mg/L、H2O2用量為3300 mg/L、pH為3、反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)條件下，B/C從0.2升至0.5；在Fe2+用量為830 mg/L、H2O2用量為10000 mg/L條件下，COD去除率最高可達(dá)60%，從10540 mg/L降至4216 mg/L。我國采用高級氧化十生化處理組合工藝的工程實(shí)例已相繼在上海某垃圾處理場和杭州天子嶺垃圾填埋廠投產(chǎn)運(yùn)行。據(jù)陳雷等測算：以100 t/d的垃圾滲濾液處理規(guī)模核算，“高級氧化十生化處理”總投資約為300-500(萬)，運(yùn)行費(fèi)用約為35元/t，常規(guī)“生化處理+膜法”工藝總投資約為500-1500萬，運(yùn)行費(fèi)用約為50元/t，高級氧化與生化處理工藝相結(jié)合具有良好的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

在垃圾滲濾液生化處理前處理和后處理工序中，混凝法都發(fā)揮重要作用，PFS混凝劑綜合優(yōu)勢突出。

在預(yù)處理去除氨氮工序中，化學(xué)沉淀法優(yōu)于吹脫法，富含磷酸鹽和鎂的鳥糞石有化學(xué)試劑相近的效果。

高級氧化與生化處理組合工藝具有更廣闊的應(yīng)用前景。