圾滲濾液廢水處理(lǐ)方(fāng)法總結
衛生填埋法具有(yǒu)工藝簡單、成本較低、處理量大(dà)的優點,成為目前廣泛采用的垃圾處理方法。但是(shì)填埋產生的(de)垃圾(jī)滲濾液是一(yī)種(zhǒng)成分複雜的(de)高(gāo)濃(nóng)度有機廢水,若不加處理直接排放,將會對周(zhōu)邊環境和地下水資源造(zào)成嚴重的危(wēi)害。因此,對垃圾滲濾液進行有效(xiào)處理迫在眉睫。
1垃圾滲(shèn)濾液(yè)的特性
垃圾滲濾(lǜ)液是指垃圾在(zài)堆放(fàng)和填(tián)埋過程中因發酵作用、降水淋溶(róng)、地表水和地下水滲透而產生的汙水。垃圾滲濾液(yè)的成(chéng)分受垃圾組成、垃圾填埋時間、填埋(mái)技術、氣候(hòu)條(tiáo)件等因素影響,其中垃圾填埋時間是zui主(zhǔ)要的影響因素(sù)。若按填埋場場齡劃分,一般填(tián)埋時間在1 a以下的為年輕滲濾液(yè),1~5 a的為(wéi)中齡滲濾液,5 a以上的(de)為老齡滲濾液〔1〕。表1為不同類(lèi)型垃圾滲濾液的特性〔2〕。
垃圾的水質一般具有(yǒu)以下特點:(1)組成複雜,含有多種有機汙染物、金屬和植物營養素(sù);(2)有機汙染物濃度高(gāo),COD和BOD zui高可達幾萬(wàn)mg/L;(3)金屬種類多,含10多種金屬離子;(4)氨氮(dàn)高(gāo),變化範圍大;(5)組成和濃(nóng)度會發生季(jì)節性變化〔2〕

目前垃圾滲濾液的處理(lǐ)手段主要以生物法為主,其中(zhōng)年(nián)輕滲濾液中易生物降解的有機物含量較高,B/C比較高,氨氮較低,適宜采用生物法處理。但是隨著填埋場場齡的增加,垃圾滲濾液的可生化性會(huì)降低,氨氮大幅增加(jiā),這些都會抑製生(shēng)物法的處理效果,因此(cǐ)中老齡垃圾滲濾液不宜(yí)直接采(cǎi)用生物(wù)法處理。且生物法對溫度、水(shuǐ)質和水量的變化比較敏(mǐn)感,無法處理難生物降(jiàng)解的有機物。而(ér)物化法對可(kě)生化(huà)性差、氨氮含量高的垃圾滲濾液有較好的去除效果,且不受水質水量變化的影響(xiǎng),出水水質相對(duì)穩定,被(bèi)廣泛用於(yú)預處(chù)理(lǐ)和(hé)深度處理垃圾滲濾液。筆者在現有物化處(chù)理(lǐ)技術(shù)基礎上(shàng),對吸附法、吹脫法、混凝沉澱法、化(huà)學沉澱法、化(huà)學氧化法、電化學法、光催化(huà)氧化法、反滲透和納(nà)濾法的研究進展進行(háng)了綜述,以期為實際工作提供一點借鑒(jiàn)。
2物化處理(lǐ)技術
2.1吸附法
吸附法就是利用多孔性固體物質(zhì)的(de)吸(xī)附作用去(qù)除垃圾滲濾液中(zhōng)的有機物、金屬(shǔ)離子等有毒有害物質。目前以活性炭吸附的研究zui為廣泛。J.Rodríguez等〔4〕利用活(huó)性(xìng)炭、樹脂XAD-8、樹脂XAD-4對厭(yàn)氧處理後的垃圾滲濾液進行吸附研究,結果表(biǎo)明活性炭的吸附能力zui強(qiáng),可使進(jìn)水的COD由1 500 mg/L降到191 mg/L。N.Aghamohammadi等〔5〕在采(cǎi)用(yòng)活性汙泥法處(chù)理垃圾滲濾液時加入粉末活性炭,結果發現加入活性炭後,COD和色度的去除率幾乎是(shì)未(wèi)加入活性炭的2倍,氨氮去除率也有所提高。張富(fù)韜等〔6〕研究了活性炭對垃圾滲濾液中甲醛、苯酚和苯胺的吸附規律,結果表明活性炭的吸附等溫式符合Freundlich經驗公式。此外,活性(xìng)炭之外的吸附劑也得到了一定的研究。M.Heavey等〔7〕用愛爾蘭(lán)Kyletalesha填埋場的垃圾(jī)滲濾液進行煤渣吸附實驗,結果發(fā)現:COD平均(jun1)為(wéi)625 mg/L、BOD平(píng)均為190 mg/L、氨氮平(píng)均為218 mg/L的滲濾液經過煤渣吸附處理後,COD去除率為69%、BOD去除率為96.6%、氨氮去除率為95.5%。由於煤渣資源豐富且可再生,沒有二次汙染,有較好的發展前景。活性炭吸附(fù)處理麵臨的主要問題是活性炭價格較貴,而且缺乏簡單有效的再生方法,故其推廣(guǎng)應用受到限 製。目(mù)前吸附法(fǎ)處理垃圾(jī)滲濾液大多(duō)為實驗室規模,還需進一步(bù)研究後才能用於實際。
2.2吹脫法
吹(chuī)脫法是將氣體(載氣)通入水中,充分接觸後,使水中(zhōng)的揮發性溶(róng)解性物質穿過氣液界麵(miàn)向氣(qì)相轉移(yí),從而(ér)達到脫除汙染物的目的,常用空氣作為載氣。中老齡垃圾(jī)滲濾液中氨氮含量較高,采用吹脫法可以有效去除其中(zhōng)的氨氮。S.K.Marttinen等〔8〕利用吹脫法處理垃圾滲濾液中的氨氮,在pH=11、20°C、水力停留時間24 h的條件下,氨氮(dàn)由150 mg/L降至16 mg/L。廖琳琳等〔9〕對垃圾(jī)滲(shèn)濾液氨吹脫效(xiào)率的影響因素進行了研究,結果發現pH、水溫、氣液比對吹脫效率有較大影(yǐng)響,pH在10.5~11之間脫氮效果周傑倫(lún)新歌;水溫(wēn)越高,脫氮效果越好;氣液比為3 000~3 500 m3/m3時脫氮效果周傑倫新歌;而氨氮濃度的高(gāo)低對吹脫(tuō)效率影響不大。王宗平等〔10〕用射流曝氣、鼓風曝氣、表麵曝氣3種方式對(duì)垃圾滲濾液進行氨吹脫預處理,結果表明在相(xiàng)同功率下射流曝氣效果周傑倫新歌(gē)。國外有資料(liào)顯示,氣提法(fǎ)結合其他方法處(chù)理(lǐ)垃圾滲濾液後,氨氮(dàn)去除率zui高可達99.5%。但是該法運行成(chéng)本較高,而且產生的NH3需要(yào)在吹脫(tuō)塔中加酸(suān)去(qù)除,否則會(huì)造成(chéng)大氣汙染,另外吹脫塔內還(hái)會產生碳酸鹽結垢(gòu)問(wèn)題。
2.3混凝沉澱(diàn)法
混凝沉澱法是(shì)向垃圾滲(shèn)濾液中投加混凝劑(jì),使滲濾液中的懸浮物(wù)和膠體聚(jù)集形成絮凝體(tǐ),再加以分離的(de)方法。硫酸鋁、硫(liú)酸亞鐵、氯化鐵等(děng)是zui常用的無機絮(xù)凝劑,有研究表明單獨采用鐵係絮凝劑(jì)對垃圾滲濾液進行處理(lǐ),COD去除率可達到50%,比單獨使用鋁係絮凝劑的處(chù)理效果好。A.A.Tatsi等〔11〕用硫酸(suān)鋁和氯化(huà)鐵對垃圾滲濾液進行預(yù)處(chù)理,對於年輕垃圾(jī)滲濾液,進(jìn)水(shuǐ)COD為70 900 mg/L時COD去除率zui高為38%;對於中老齡的垃圾滲濾液,進水(shuǐ)COD為5 350 mg/L時COD去除率可達(dá)75%,當pH為10、混凝劑達到2 g/L時,COD去除率zui高(gāo)可達80%。近(jìn)年來,生物絮凝劑成為一個新(xīn)的研究方(fāng)向。A.I.Zouboulis等〔12〕研究了生物絮凝劑對垃圾滲濾液的處理效果,研究發現:隻需投入20 mg/L的生物絮凝劑就可去除垃圾滲濾液中85%的腐殖酸。混凝沉澱法是垃圾滲濾液處理關鍵(jiàn)技術,既可作為前處理技術,減輕後處(chù)理工藝的負擔,又可作為深度處理技術,成為整個處理工藝的保(bǎo)障(zhàng)〔3〕。但其zui主要的問題是氨氮去除率不高,同時產生大量化(huà)學(xué)汙(wū)泥,而且投加的金屬鹽類混凝劑(jì)可(kě)能會(huì)造成新的汙(wū)染。因此開發安全、高(gāo) 效、低(dī)廉的混(hún)凝劑是(shì)提高混凝沉澱法處理(lǐ)效果的基礎。
2.4化學沉澱(diàn)法
化學沉(chén)澱法是向垃圾滲濾液中投加某種化學物質,通過化學反應生成沉澱,再(zài)加以分離(lí)從而(ér)達到處理目的。有資料顯示,氫氧化鈣等堿性物質的氫氧根(gēn)能夠與金屬離子生成沉澱,可去除垃圾滲濾液中90%~99%的重金屬,同時(shí)去除20%~40%的COD。在化學(xué)沉澱法中(zhōng)鳥糞石沉澱法(fǎ)應用zui為(wéi)廣泛(fàn)。鳥糞石沉澱法即磷酸銨鎂(měi)沉澱法(fǎ),向垃圾滲濾液中投加Mg2+、PO43-及堿性藥劑,使之與某些物質反應生成沉澱。X.Z.Li等〔13〕向垃(lā)圾滲濾液中投加了MgCl2·6H2O和(hé)Na2HPO4·12H2O,在n(Mg2+)∶n(NH4+)∶n(PO43-)為1∶1∶1、pH為8.45~9時(shí),15 min內原垃圾滲濾液中的(de)氨氮可(kě)從5 600 mg/L降低(dī)到110 mg/L。I.Ozturk等〔14〕利用該(gāi)法處理(lǐ)厭氧消化後(hòu)垃(lā)圾滲濾液,進水COD為4 024 mg/L,氨氮為2 240 mg/L時,出水去除(chú)率分別達到50%、85%。B.Calli等〔15〕采用該法也取得了(le)98%的氨氮去除(chú)率。化學沉澱法操作簡單,生成的沉澱中含有N、P、Mg和有機質等肥料組分,但沉澱物可能(néng)含有有毒有害物質,對環境有(yǒu)潛(qián)在危害。
2.5化學氧化法
化學氧化法可以有效分解垃圾滲濾液中的難降解有機物(wù),並提高垃圾滲濾液的可生化性(xìng),有利於(yú)後期(qī)的生物處理,因而(ér)被廣泛(fàn)用於處理生化性較差的中(zhōng)老齡垃圾滲濾(lǜ)液。其中高 級氧化技術可以產生強氧化性(xìng)的·OH,能夠更有效地(dì)處(chù)理(lǐ)垃圾滲濾液,主要包括Fenton法(fǎ)、臭(chòu)氧氧化法等。A.Lopez等〔16〕利用Fenton法處理垃圾滲濾液(yè),研究結果表明:在Fe2+用量為275 mg/L、H2O2用量為3 300 mg/L、pH為3、反應時間2 h的條件下,B/C從(cóng)0.2升至0.5;在(zài)Fe2+用量為830 mg/L、H2O2用量為10 000 mg/L的條件下(xià),COD去(qù)除率zui高可達60%,從10 540 mg/L降(jiàng)至4 216 mg/L。葉(yè)少帆等〔17〕采用Fenton氧化—活性炭吸附協同深度處理垃圾滲(shèn)濾液,采用先(xiān)投加活性炭吸附30 min後投加Fenton試劑反應150 min的方式能夠獲得zui好(hǎo)的COD去除效果。S.Cortez等〔18〕以O3/H2O2法處理老齡(líng)垃圾滲濾液,當O3進氣量(liàng)為5.6 g/h、H2O2用量為400 mg/L、pH為7、反應時間1 h時,出水COD平均為340 mg/L,去除率達到72%,B/C由0.01升至0.24,氨氮由714 mg/L降至318 mg/L。Fenton法費用低(dī)廉、操作簡便,但該法要求在pH較低條件下進行,而且處理(lǐ)後的廢水需進行離子分離。臭氧氧化法的成本較高,且反應過程中生成的中間產物可能會增加垃圾滲濾液的毒性,需進(jìn)一步研究以適應日益苛刻的環保要求。
2.6電化學法
電化學法是在電場作用下使垃圾滲濾液中的汙染物(wù)直接在電極上發生電化學反應,或利用電極表麵產生的·OH、ClO-發生氧化還原反應,目前常見的是電解氧化。P.B.Moraes等〔19〕用連續(xù)式電解(jiě)反應(yīng)器處理垃圾滲濾液,當進水量為2 000 L/h、電流密度為0.116 A/cm2、反應時間為180 min,進水COD為(wéi)1 855 mg/L、TOC為1 270 mg/L、氨氮為1 060 mg/L時(shí),出水去除率分別達到73%、57%、49%。N.N.Rao等〔20〕利用三維碳電極反應器處理高COD(17 100~18 400 mg/L)、高氨氮(1 200~1 320 mg/L)的垃圾(jī)滲濾液,反應6 h後COD去除率為76%~80%,氨(ān)氮去除率zui高可達97%。E.Turro等〔21〕對影響垃圾滲濾液電解氧化處理的(de)因素進行了研究,以Ti/IrO2-RuO2為電極,HClO4為電解質,結(jié)果(guǒ)表明:反應時間(jiān)、反應溫度(dù)、電流密度和pH是影響處理效果的主要因素,在溫度為80℃、電流密度為(wéi)0.032 A/cm2、pH=3的條件下(xià)反(fǎn)應4 h,COD由2 960 mg/L降至294 mg/L,TOC由1 150 mg/L降至402 mg/L,色度去除率可達100%。電化學(xué)法流程簡單(dān)、可控性強(qiáng)、占地麵積小,處理過程中不(bú)產生二次汙染,缺點是消耗(hào)電能,處理成本較(jiào)高,目(mù)前大多處於實驗室研究規模。
2.7光催化氧化
光催化氧化(huà)是一種新型的水(shuǐ)處理技術,對一些特殊汙染物的處理比其他方法要好,因而在(zài)垃圾滲濾液的深度處理方麵有著不錯的應用前景。該法(fǎ)的原理是在廢水中加入一定數量的催化劑,在光的照射下產生(shēng)自由基,利用自由基的強氧化性達到處理目的。光催化氧化采用的催化劑主要有二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二鐵(tiě)等,其中二氧化鈦(tài)使用zui廣泛。D.E.Meeroff等(děng)〔22〕用TiO2作催化劑進行光催化氧(yǎng)化(huà)垃圾滲(shèn)濾液實(shí)驗,垃圾滲濾液經過4 h的(de)紫外光催化氧化後(hòu),COD去除率達到86%,B/C從0.09提高到0.14,氨(ān)氮(dàn)去除率為71%,色(sè)度去除率為90%;反應完成後85%的TiO2可被回收。R.Poblete等〔23〕利用(yòng)鈦白工業的副產品(主要成分是TiO2和Fe)作催化劑,並以商業(yè)TiO2作對比,從催化(huà)劑類型、難降解有機物的去除率、催化劑(jì)裝量和反應時間等方麵比較了兩種催化劑的優劣,結果顯示該副產品的活性更高、處理效果更好,可用作光催化(huà)氧化的催化劑。有研究發現無機鹽含量會影響光催化氧化法(fǎ)處理垃(lā)圾滲濾液的效果。J.Wiszniowski等(děng)〔24〕以(yǐ)懸浮態TiO2作催化劑,研究了無機鹽(yán)對滲濾液中腐殖(zhí)酸(suān)光催化氧化效果的影響。當垃圾滲濾液中隻存在(zài)Cl-(4 500 mg/L)和SO42-(7 750 mg/L)時並不影響腐殖酸(suān)的光催化氧化效果,但HCO3-存(cún)在時就大大降低(dī)了光催(cuī)化(huà)氧化效率。光(guāng)催化氧化操作簡單、能(néng)耗(hào)低、耐(nài)負荷、無汙染,但要投入實際運行還需要研究反應器的類型和設計、催化劑的效率和壽命、光(guāng)能的利用率等問題。
2.8反滲透(RO)
RO膜對溶劑具有選擇性,以膜兩側壓力差為動力克服溶劑的滲透壓,從而分離垃圾(jī)滲濾液中的多種物質。Fangyue Li等(děng)〔25〕采(cǎi)用一種螺旋狀(zhuàng)的RO膜處理德國Kolenfeld填埋場的垃(lā)圾滲(shèn)濾液,COD從3 100 mg/L降至15 mg/L,氯化物(wù)由2 850 mg/L降至23.2 mg/L,氨氮從1 000 mg/L降至11.3 mg/L;Al3+、Fe2+、Pb2+、Zn2+、Cu2+等金屬離子的去除率均超過(guò)99.5%。研究表明,pH對(duì)氨氮的去除效(xiào)果有影響。L.D.Palma等〔26〕先將垃圾滲濾液進行蒸餾(liú)後再(zài)用(yòng)RO膜處理,進水COD從19 000 mg/L降至30.5 mg/L;pH=6.4時氨氮去除率zui高,從217.6 mg/L降至0.71 mg/L。M.譒ír等〔27〕采用兩段連續的RO膜(mó)進行淨化垃圾滲(shèn)濾液的中試實驗,發(fā)現pH達到5時,氨氮去除率zui高(gāo),從142 mg/L降至8.54 mg/L。反滲(shèn)透法效率高、管理成熟,易於自動控製,在垃圾(jī)滲濾液處理中得到越來越多的應(yīng)用。但膜成本較高,且使用(yòng)之前需要對垃圾滲(shèn)濾液進行預處理以減少膜的負荷,否則膜容易(yì)被汙染(rǎn)和堵塞,導致處理效率急劇下降。
2.9納(nà)濾(lǜ)(NF)
NF膜具有2個顯(xiǎn)著特征:具(jù)有1 nm左右的微孔結構,可以截留分(fèn)子(zǐ)質量為200~2 000 u的分子;NF膜本(běn)體(tǐ)帶(dài)電,對無機電解質具有一(yī)定的(de)截留率。H.K.Jakopovic等〔28〕比較了NF、UF、臭氧3種技術對垃圾滲濾(lǜ)液(yè)中有機物的去除情況,結果(guǒ)表明:在實驗室條件下(xià)處理老齡垃圾滲濾液,不同UF膜可達到的周傑倫新歌COD去除率為23%;臭氧對COD的去除率可達到56%;而NF對COD的周傑倫新歌(gē)去除率可達91%。NF對滲濾液中(zhōng)離子的去除效果也比較理想。L.B.Chaudhari等〔29〕用NF-300處理印(yìn)度Gujarat填埋場老齡滲(shèn)濾液中的電解質,2種實驗水中的硫酸鹽分別為932、886 mg/L,氯離子分別為2 268、5 426 mg/L。實驗結果表明,硫酸鹽的去除率分別(bié)為83%、85%,氯離子去除率分別是62%、65%。研究還發現NF膜對Cr3+、Ni2+、Cu2+、Cd2+的去除率分別達到(dào)99%、97%、97%、96%。NF結合其他(tā)工(gōng)藝後處理效果更好。T.Robinson〔30〕用(yòng)MBR+NF組合工藝處理英國Beacon Hill的垃(lā)圾滲濾液,COD由5 000 mg/L降至100 mg/L以下,氨氮從2 000 mg/L降至1 mg/L以下,SS從250 mg/L降(jiàng)至25 mg/L以下。NF技術能耗低、回收率高,潛力較大。但zui大的問題是長期使用後膜會結垢,進而影響膜通量和截留(liú)率等性能,將其應用於工(gōng)程實(shí)踐還需進一步研究(jiū)。
3結(jié)語
上述物化處理技術均能取得一定效果,但也存在許多問題,如吸附劑的再生、光催化氧化催化劑的回收、電(diàn)化學法的高能(néng)耗、膜的堵塞汙染等。因此,垃圾滲濾液(yè)隻經(jīng)過單一的物化處(chù)理很難達到國家規定的排放標(biāo)準,其(qí)處理工藝應是多種處理技術的結合。一(yī)般垃圾滲濾液(yè)的完整處理工藝應包括3個部分:預處理、主處理和深度處理。預處理(lǐ)常采用吹脫、混凝沉(chén)澱、化學沉澱等(děng)方法,主要去除垃圾滲(shèn)濾液中的重金屬離子(zǐ)、氨氮、色度或(huò)改善其可生化性。主處理應(yīng)采用成本低、效率高的工藝,如生物法、化學氧化等聯合工藝,目的是去除大部(bù)分有機物,並進一步降低氨氮等汙(wū)染(rǎn)物含量。經過前2個階段的處理後,某些汙染物仍可能存在,所以深度處理是必須的,深度處理可采取光(guāng)催化氧化(huà)、吸附、膜分離等方法。
由於垃圾滲濾液成分複雜,並且會隨著時間、地點而變化,在實(shí)際工程中(zhōng)對垃圾滲濾液進(jìn)行處理之前,首先需要詳細測定垃(lā)圾滲濾液的成分並分析其特點(diǎn),選擇合(hé)適(shì)的處理技術(shù)。現階段垃圾滲濾液的處理技術各有優缺點,因此,升級改造現有(yǒu)技術,開(kāi)發新型高 效的處(chù)理技術,加(jiā)強(qiáng)不同技術之間的集成研究與開發(如光(guāng)催化氧化技術和生化處理技術的(de)集成,沉澱法和膜處理的集成),從(cóng)整體上(shàng)提高垃圾滲濾液的處理效率(lǜ),降低(dī)投資及運行成本是今後垃圾滲濾液研究工作的重(chóng) 點。
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