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垃圾渗滤液现状

垃圾渗滤液现状

垃圾渗滤液现状范文第1篇

关键词:垃圾填埋渗滤液氨氮深度处理

引言

随着我国城市人口的增加、城市规模的扩大和居民生活水平的提高,我国城市生活垃圾的产量在急剧增加。 据了解,我国城市垃圾年生产量已达到1.52亿吨,中国城市生活垃圾累积量达70亿吨,并且以每年8%~10%的速度递增,人均日产垃圾已超过1kg,接近工业发达国家水平。

根据我国垃圾处理"无害化、减量化、资源化"的原则,将有一大批生活垃圾卫生填埋场得到新建。而垃圾渗滤液是否处理达标排放是衡量一个填埋场是否为卫生填埋场的重要指标之一。作为一种高浓度有机废水,渗滤液的处理近几年得到了广大研究人员的关注,进行了大量的试验研究,取得了不少成果,并有一批渗滤液处理厂已经或正在兴建。

本文对我国渗滤液处理现状进行了总结,并对存在问题提出一些研究方向。

排放标准

垃圾渗滤液处理作为一个卫生填埋场必不可少的环节,近几年越来越受到人们的重视,我国根据渗滤液排放的收纳水体不同,渗滤液的排放标准也不尽相同,具体见表1。

2处理现状

受到经济发展水平的限制,我国卫生填埋起步较晚,真正意义上的卫生填埋场从20世纪80 年代末才开始建设。渗滤液处理厂的建设就更晚,从时间上看,渗滤液的处理经历了三个阶段。

2.1第一阶段

此阶段在90年代初期,处理工艺主要参照城市污水的处理方法,代表性的工程实例有杭州天子岭等。

杭州天子岭渗滤液处理厂简介:

渗滤液处理厂处理量为300 m3/d ,采用三沉二曝活性污泥法工艺。

设计进水指标为:COD为6000 mg/L, BOD为3000 mg/L;出水标准为: COD为300 mg/L,BOD为60 mg/L,SS为100 mg/L,pH为6~9。

工艺特点为:采用两段式活性污泥法,对 DO与MLSS的浓度控制要求不一样, 一段利用细菌和低级霉菌占优势的混合种群,二段培养原生动物占优势。

2.2第二阶段

此阶段在90年代中后期,研究人员考虑到渗滤液的水质独特性,如高浓度的氨氮等,采取了脱氨措施,采取的处理工艺一般为氨吹脱+厌氧处理+好氧处理,代表性的工程实例有香港新界西等。

香港新界西渗滤液处理厂简介:

渗滤液处理厂处理量为1800 m3/d,采用氨汽提+SBR的处理工艺。

设计进水指标为:COD为10 000 mg/L,BOD为4000 mg/L,NH3-N为 3000 mg/L;出水标准为:COD<1000 mg/L,NH3-N<25 mg/L。

该工程投资700万美元,工程于1998年投入使用,处理成本为4.35美元/m3。

工艺特点:采用了汽提吹脱塔,将渗滤液的水温提高到60~70 ℃,用蒸汽进行汽提,减少了气量,同时不需要对渗滤液进行pH调整,另外,该渗滤液处理厂采用了脱氨尾气的分解装置,利用高温焚烧炉,操作温度在850 ℃,用催化燃烧的方法将脱氨尾气的氨气分解成氮气,有效地解决了脱氨尾气二次污染的问题。

2.3第三阶段

2000年以后,由于经济的飞速发展,新建的渗滤液处理厂一般远离城区,渗滤液没有条件排入城市污水管网,因此处理要求也相应提高,一般需要处理到二级甚至一级排放标准。此时的渗滤液若仅靠生物处理无法达到处理要求,一般采取生物处理+深度处理的方法。代表性的工程实例有广州新丰等。

广州新丰渗滤液处理厂采用的是 UASB+SBR+反渗透处理工艺,处理规模为500 m3/d,工程投资约6000万,处理成本约25 元/m3。

3存在问题

目前,我国的渗滤液处理厂存在的问题主要表现在:

3.1渗滤液高浓度氨氮的问题

高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一,根据填埋场的填埋方式和垃圾成分的不同,渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千mg/L不等。随着填埋时间的延长,垃圾中的有机氮转化为无机氮,渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。

与城市污水相比,垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面,由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用;另一方面,由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调,生物脱氮难以进行,导致最终出水难以达标排放。

因此,在高氨氮浓度渗滤液处理工艺流程中,一般采用先氨吹脱,再进行生物处理的工艺流程。目前氨吹脱的主要形式有曝气池、吹脱塔和精馏塔。国内用得最多的是前两种形式,曝气池吹脱法由于气液接触面积小,吹脱效率低,不适用于高氨氮渗滤液的处理,采用吹脱塔的吹脱法虽然具有较高的去除效率,但具有投资运行成本高,脱氨尾气难以治理的缺点。

采用汽提的方式虽然可以较好的解决氨氮的去除问题,但由于需要提高渗滤液的水温,其处理成本仍然较高。

据上所述,各种吹脱方式的特点对比见表2。

3.2渗滤液可生化性差的问题

渗滤液可生化性差主要体现在两个方面:

一是指随着填埋场填埋时间的延长,渗滤液的生化性降低,在填埋后期,可生化性很差,BOD/COD 值小于0.1,此时的渗滤液俗称"老化"渗滤液。

另一方面,在填埋初期,虽然渗滤液的可生化性较好,但是光靠生物处理也很难将之处理至二级甚至一级标准以下,一般来讲,渗滤液的 COD中将近有500~600 mg/L无法用生物处理的方式处理。

4研究方向

根据渗滤液处理存在的问题,目前我国垃圾渗滤液处理工艺的关键主要集中在以下两个方面:高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术。

4.1高浓度氨氮处理技术

高浓度氨氮处理技术,目前应用较多的主要有氨吹脱和生物脱氨技术。氨吹脱技术大多用空气为吹脱介质,低效率的吹脱设备吹脱的方式。相对而言,精馏塔脱氨是一种比较有前途的解决方案,虽然采用该法需要一定量的蒸汽,但由于水温提高了,可以减少调整pH的酸碱用量,还可以减小气液比,减少风机的电耗。另外,由于蒸馏后,脱氨尾气可以通过冷凝直接转换成液氨,可以回收利用,有效地解决了尾气难以治理的问题。因此,新型高效吹脱装置的开发,脱氨尾气的妥善处理成为了今后研究的方向。

除了氨吹脱的方法脱氨以外,生物脱氮也是一种经济、有效的脱氨方式。但传统理论认为:氨氮的去除是通过硝化和反硝化两个相互独立的过程实现的;硝化过程需要大量的氧气,而反硝化过程则需要一定的碳源。渗滤液氨氮浓度很高,C/N值较低,无法通过单一的生物脱氮方式解决渗滤液的脱氨问题。目前对生物脱氮技术又有了很多新的认识,如好氧反硝化、同时硝化反硝化等,这些技术具有需氧量低、能耗低等优点。

4.2渗滤液深度处理技术

对于"老化"渗滤液,由于生物处理基本无效,因此,必须采用以物化为主的深度处理技术处理。深度处理技术一般有深度氧化法,如臭氧氧化、臭氧+光催化氧化、臭氧催化氧化,以及膜处理技术等。

国内曾进行了用负钛型TiO2作为催化剂进行光催化氧化的研究。国外对渗滤液的深度处理研究颇多,主要集中在光催化氧化和反渗透。

由于高级的处理技术意味着较高的投资和运行费用,如何找到一种廉价的处理方式,成为人们关注的问题。人工湿地处理技术由于具有建设和运行成本低等优点,用该技术处理渗滤液在近几年得到了一定应用。 Tjasa Bulc等人在Adriatic海滨建造了一座中试 CW(Constructed Wetland)[6],处理Dragonja一处公共填埋场的渗滤液,该人工湿地系统包括1座容积10 m3的均化池,2座互联的潜流床,总面积450 m2。在水力负荷为2~4.5 cm3/(cm2・d),进水COD 1264 mg/L,BOD 60 mg/L,NH3-N 88 mg/L的条件下,从1992~1996年连续监测,上述几种污染物的平均去除率分别为68%,46%,81%。这表明人工湿地对处理BOD/COD<0.05 的"老化"渗滤液具有较好的去除效果。

人工湿地系统对于处理"老化" 渗滤液具有较好的效果,因此也可作为渗滤液深度处理的方法,对于有地方建造湿地的填埋场应予以推广。

5总结

渗滤液作为一种特殊废水,其处理的投资、运行成本远远高于一般城市、工业污水,这主要是由于渗滤液氨氮浓度很高、有机物浓度高,导致处理工艺复杂,设备繁多。渗滤液由于在垃圾体已经经历了厌氧过程,其生化性相对较差,生物处理的停留时间较长,导致设施、设备的投资较大。而处理量一般相对较小,导致折旧、维修费较高。

渗滤液处理由于较高的投资和运行费用,在对其进行处理时应根据当地情况,采取综合处理的措施。对于北方降雨量少,垃圾含水率较低的填埋场,采用回灌措施是较为经济、有效的方法,但对于南方城市,其应用受到一定的限制。

垃圾渗滤液现状范文第2篇

关键词:垃圾渗滤液;污染特性;处理技术

随着居民生活水平的不断提高,便捷卫生的生活条件下,城市垃圾的数量却与日俱增,严重影响着人们的生活环境。城市垃圾目前的主要处理手段是填埋,处理方法相对高效,但垃圾填埋却极易造成二次污染,其中,垃圾渗滤液的污染最为严重,它能够对水体.突然和大气造成严重的危害,导致土地.水体的富营养化.地下水质的污染,甚至直接危害到人们的身体健康。

1.垃圾渗滤液的产生

垃圾渗滤液,一种来源于垃圾的高浓度废水化合物,它主要是指垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分.进入填埋场的雨雪水.地下水的反渗或垃圾之间的生化反应所产生的水分,在扣除掉饱和持水量后所剩余的物质。

二.垃圾渗滤液的污染特性分析

(一)构成复杂

由于垃圾渗滤液是一种含量非常复杂的高浓度废水化合物,其中酸酯类.醇酚类和酮醛类等烃类化合物及其衍生物占大多数,这样污染物的危害较大,很多都被我国列为优点控制污染物的“黑名单”之中。

(二)成分浓度高

垃圾渗滤液的浓度很高,所含成分的变化范围也比较大。垃圾渗滤液这一特性使得它同其他污染物有着明显的区别,增加了垃圾渗滤液的处理难度,使得垃圾渗滤液的处理工艺要更为复杂和严格。

(三)不稳定性

垃圾渗滤液拥有很高的不稳定性,较普通污染物相比,容易受到气候和环境的影响。

1. 由于垃圾渗滤液的形成方式同水分有很大关系,因此雨季垃圾渗滤液浓

度明显高于旱季。

2. 垃圾渗滤液受气温影响比较大,干冷季节的垃圾渗滤浓度要低于其他季

节。

3. 垃圾渗滤液的浓度也会随着填埋时间的长短发生变化。填埋初期的垃圾

渗滤液的浓度相对比较低,而填埋一段时间之后,垃圾渗滤液的浓度会升高,而渗滤液的成分开始发生非常大的变化,其中,氨氮的浓度会大幅升高,但重金属元素的含量会相对减少。。

二.我国垃圾渗滤液的处理现状

受到经济影响,我国开始卫生填埋的时间比较短,垃圾渗滤液的设施建设和推广也比较晚,目前,我国对于垃圾渗滤液的处理方式主要有以下两种:

(一)污水联合处理技术

渗滤液同污水合并处理工作是目前最为理想的垃圾渗滤液处理方式,污水处理厂进行污水处理工作的同时,对垃圾渗滤液进行相应技术的处理工作,这样既能够节省单独建立渗滤液处理工程的高昂费用,利用污水处理厂的相关技术,达到对渗滤液的稀释.分解目的。但这种处理技术存在一定问题,首先是是渗滤液的输送问题。由于渗滤液具有非常大的危害性,因此在运输过程中必须保持遵守的运输规定,并使用特殊的密封设备,大大增加的资金的浪费。此外,由于渗滤液中所含成分比较复杂,在处理过程中容易造成污水厂的冲击负荷,甚至影响和破坏污水厂的正常运行。

(一) 渗滤液回灌技术

渗滤液回灌技术在处理渗滤液的工作中具有比较多的优点,设施简单,投资少,收益高,对污染物的约束力大。但垃圾渗滤液的回灌技术也存在着相应的问题,由于回灌技术是在固定空间进行的循环工作,一次循环必定会造成渗滤液的浓度增加,这便使得操作过程中气体挥发性增大,造成安全隐患,引发安全事故。并且,恶臭气体的挥发,还会对周围环境造成极大的影响和危害。

三.垃圾渗滤液的处理技术研究

我国渗滤液的处理技术起步比较晚,因此,我们在积极借鉴和引用国外先进处理技术的同时,也要加强自身技术水平的提高和完善。

(一)因地制宜的处理技术

由于垃圾渗滤液的不稳定性,因此,不同地区的垃圾渗滤液的处理方式应该有所不同。北方气候以干燥少雨为主,因此,选用渗滤液回灌技术进行处理比较有效,而对于多雨潮湿的南方地区来说,可以使用目前比较先进的土壤-植物法进行渗滤液的处理工作。

(二)多种技术的有效结合

垃圾渗滤液处理厂处理渗滤液的方法有生物法.土地法和物化法等处理方法。必须采用更为合理和多种手段结合的方法,才能真正的做好渗滤液工作,达到排放标准,防止对环境的污染。

微电解法是以金属腐蚀的原理处理渗滤液中的一种高级氧化技术,通过铁屑在渗滤液中同Cu.C.-N等物质发生反应,生成氧化还原反应,形成絮凝物质从滤液中分离。这种方法操作简便,经济型强,处理效果良好。

氧化沟工艺,是污水处理方法中一种成熟的处理技术,在处理COD.-N等物质上都有着不俗的表现,因为其耐冲击负荷强.处理效果好.处理单元少等优点,目前已经收到广泛的应用在垃圾渗滤液的处理工作中。

砂滤技术,砂滤技术是渗滤液处理工作中的后期处理技术,也是切实可行的处理工艺。它是利用均粒石英砂等物质对渗滤液进行相关的处理工作,主要对渗滤液中的悬浮物体.COD及色度进行处理,达到理想排放的效果。

(三)加强对相关技术的研发和改良

依照我国的基本国情和经济发展防线,加大对新型技术材料的研发力度,不断完善垃圾渗滤液处理技术,找出更为经济有效的处理渗滤液的新方法。目前,硝化反硝化.厌氧反厌氧等氨氮处理概念目前已经被提出并在研究中取得了良好的效果,具有需氧量低.能耗低.负荷高等优点,是处理氨氮成分的比较理想的方法。

总结:

垃圾渗滤液,对我国生态环境造成了极大的污染和危害,为了能够积极改善环境状况,坚持可持续发展战略,标准化.规范化的垃圾渗滤液处理工作是必不可少的。因地制宜,合理的应用垃圾渗滤液处理技术,能够更有效的开展垃圾渗滤液的的处理工作,并且符合我国国情,降低能源消耗,将环境污染降到最低。同时,今后应该继续加大对新型垃圾渗滤液处理技术的研发力度,寻求更好的解决办法,使我国的垃圾渗滤液处理工作达到一个新的高度。

参考文献:

[1] 胡冬雯,汤庆合,江家骅,秦冰,明鲁平,邵一平.上海市生活垃圾处置规划模式的比较研究[J].上海环境科学,2008(03)

垃圾渗滤液现状范文第3篇

近些年来,随着我国经济高速发展,生态环境保护已成为社会所关注的话题之一,尤其是在我们的城市垃圾处理这一领域上。因为,随着我国城市化建设的不断加快以及城市人口的不断增加,工业、农业、生活等大量的生活垃圾被直接丢弃、填埋,由此产生大量的渗滤液,对土壤、资源等造成一定的污染,严重影响了人们的生活质量。为此,如何有效的处理这些问题,正日益地成为了我国当前社会发展所面临的一个重大课题,已被越来越多的学者所研究。文中论述了城市生活垃圾填埋场场污垃圾渗滤液对生态环境造成的危害,并提出了相应的防治对策,希望能给给为同行提供一些帮助。

关键词:生活垃圾;垃圾渗滤液;治理技术;

一、垃圾渗滤液的产生及性状特征

80年代末以来,我国的城市垃圾填埋处理技术有了一定的发展,全国相继建成了一批较为完善的城市垃圾卫生填埋场。但是垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液给生态环境带来了一定程度的污染,大多数垃圾渗滤液未经任何处理直接排入河道,严重污染了周边环境。垃圾渗滤液是垃圾在填埋过程中由于垃圾中有机物分解产生的水和垃圾中的游离水、降水以及入渗的地下水,通过淋溶作用形成的污水。就渗滤液的性质而言,属于高浓度有机废水,且水质相当复杂。

垃圾渗滤液有以下特性:

(1) 滤液水质十分复杂,不仅含有耗氧有机污染物,还含有各类金属和植物营养素(氨氮等),如果工业部门使用的垃圾填埋厂,渗滤液中还会含有有毒有害的有机污染物。

(2)BOD 5、COD浓度高,最高可达几万,远远高于城市污水。

(3) 垃圾渗滤液中有机污染物种类多,其中有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香组化合物、氯化芳香组化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类化合物和苯胺类化合物等。

(4)垃圾渗滤液中含有10多种金属离子,其中的重金属离子会对微生物产生抑制作用。

(5)氨氮含量高,C/N比例失调,磷元素缺乏,给生物处理带来一定的难度。

可见,垃圾渗滤液用常规的生物处理是难以达标排放的。治理的重点是COD和氨氮的处理,尤其是氨氮的处理。

二、 当前我国垃圾填埋场垃圾渗滤液处理现状

近年来,我国垃圾产生及填埋进入了高峰期,城市垃圾填埋场渗滤液渗漏污染地下水的现象屡屡发生。垃圾填埋后该垃圾场周围的地下水,无论是污染程度还是污染的范围,都有逐年增加的趋势。表现为有机物和细菌总数严重超标,三氮、硬度和矿化度等水化学指标升高,导致垃圾场周围十多平方公里范围内的地下水已不能饮用。因此,为改善人居环境、促进城乡经济发展,治理垃圾渗滤液已是保护生态环境的一项紧迫的任务,对于垃圾填埋场来说渗滤液必须自行处理达标后才能排放。

三、垃圾渗滤液污染治理技术

垃圾填埋场渗滤液是世界上公认的污染威胁大、性质复杂、难于处理的高浓度的有机污水。具有BOD5和COD浓度高、金属含量较高、成分复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮的含量较高,微生物营养元素比例失调等不同于一般城市污水的特点。目前,垃圾渗滤液处理主要有以下几种:

(1) 预吹脱:

通过对渗滤液的预处理,去除部分氨氮,对后续处理的顺利进行具有重要意义。目前预处理的研究有采用空气自由吹脱和加石灰吹脱预处理,这种方法易造成二次污染。

(2)好氧生物处理:

好氧处理主要是活性污泥法。低氧、好氧活性污泥法和SBR等改进活性污泥法比常规法更为有效。

(3) 厌氧生物处理

厌氧法包括厌氧污泥床、厌氧式生物滤池、混合反应器及厌氧塘等,它具有能耗少,操作简单,投资及运行费用低等优点。已报道的有:间歇厌氧反应器、间歇和连续上流式厌氧污泥床、上流式厌氧过滤器等。但占地面积大,污泥量大,现场容易产生臭味,造成二次污染,影响环境。

(4) 厌氧与好氧结合处理法

氨吹脱-厌氧生物滤池-好氧生物滤池工艺对垃圾渗滤液的中试研究达到较好的处理效果。由于生物法操作简单,运行费用低,且技术成熟,因此具有广泛的应用前景,但对于可生化性低、难降解有机物及毒性高的废水,生物法处理效果差,可用物化法弥补。

(5)生物膜处理技术

醋酸纤维在上世纪60年代产生,其促进了膜分离技术的快速发展与应用,也应用到了垃圾填埋渗滤液的处理方面。常用的膜处理技术中包括反渗透、超滤和纳滤等分离技术。反渗透和超滤技术联合处理垃圾填埋渗滤液的效果十分明显,能够将COD与色度等进行有效的去除,效率达到98%以上。膜处理技术也由于操作简单、处理效果较高等优势而得到了广泛的应用。当前,在国内很多大型的垃圾填埋场都使用或者是筹划使用生物膜处理技术。但是其中所涉及到的工艺中,反渗透工艺的重点环节的成本较高,而且消耗量很大。为了减少膜表面受到机械或者是污水中毒素的影响,需要在使用膜处理之前对渗滤液进行一定的处理,才能够确保膜的使用性能得到充分的发挥,延长膜的使用寿命。另外,使用膜处理技术进行处理的渗滤液中会遗留大量的污染物需要进行及时的安全处理,这样才能有效的消除渗滤液对环境和土壤造成的污染。

另外,还有垃圾渗滤液的人工湿地处理方法,包括人工湿地的组成、污染物去除机理、影响处理效率的因素等。通过对人工湿地处理渗滤液的工艺和国内外应用实例进行总结、与传统处理方法相比,对其经济性进行分析。可以看出,垃圾渗滤液的人工湿地处理法有成本低、构建和运行维护费用低、处理效果比较好等优点,在我国的许多地区有一定的适用性。

四、垃圾渗滤液处理技术发展趋势

随着我国城市的生活垃圾总量急剧增加,垃圾渗滤液的处理已成为城市建设中急需解决的技术难题,也是生态城市建设,尤其是小城镇示范工程建设必须配套解决的关键环节。

垃圾填埋场渗滤液处理对选择垃圾渗滤液生物处理工艺的方案设计提出了更高的要求。垃圾渗滤液的生物法处理依靠微生物的降解作用达到去除污染成分的效果,是目前国内外研究的重点,由于其无需专门处理设施投资、出水稳定、管理方便、运行费用低等特点,生物法处理也是该领域的发展趋势。同时对城市垃圾填埋场的渗漏进行检测至关重要,且迫在眉睫。目前普遍采用的通过在填埋场内观测、井中采样分析进行的检测,只能监测垃圾填埋场浅层部分点位的地下水水质状况,而对于深层更大范围内地下水的水质检测,则难度很大,在检测填埋场是否发生渗漏时往往漏掉,这是当前值得十分注意的问题。一种能快速检测垃圾填埋场大范围内污染渗漏状况的地球物理方法,通过先进的地球物理仪器设备来检测渗滤液渗漏后地下介质发生的物性变化(如电磁场的变化),再配合适当的地球化学分析手段,便可进一步分析判断其渗漏范围和污染程度。这一技术的应用,将使我国的垃圾处理建立一个新台阶。

结束语:

随着城市化进程的快速发展,生活垃圾产生量不断增加,垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液给生态环境带来了一定程度的污染,因此城市生活垃圾安全处置已成为生态环境保护的重要内容,必须重视对垃圾渗滤液的处理。

参考文献:

[1] 梅特卡夫等.废水处理工程处理及回用(第4版)[M].北京:化学工业出版社,2004,6.

垃圾渗滤液现状范文第4篇

[关键词]城市生活垃圾卫生填埋填埋气体渗滤液

1城市生活垃圾现状

随着现代工业的兴起和城市迅猛发展,人口大量涌入城市,使城市的生活垃圾产生量大大增加。这些垃圾占用大量的土地,且种类繁多,成分复杂、危害性强。如果处理不当,势必污染城市的大气、水、土壤等,进而降低和破坏城市自然生态系统的调节净化能力[1]。

目前国外城市垃圾采用的处置方式主要有卫生填埋、焚烧、堆肥等3种,表1为这3种处置方式的比较。

表1生活垃圾处置方式对比

工艺 优点 缺点 适用范围

卫生填埋 处理量大、方法简单、费用低 占地大、管理要求高、对外部环境要求高、使用期限有限 无机物>60%、含水量0.5 t/d

焚烧 处理量大、占地小、无害化彻底 费用高、控制不当产生二次污染物如SO2、NOx、飞灰等 垃圾低位热值>3300 kJ/kg时,不需添加辅助燃料

堆肥 处理量大、费用低、工艺相对简单 肥分含量低,长期使用影响土壤结构 垃圾中可生物降解有机物≥10%、从肥效出发应>40%

我国城市生活垃圾处置也主要采用填埋、焚烧和堆肥等方法,其中,以填埋为主,占70%以上;其次是高温堆肥,占20%以上;焚烧量甚微[2]。

焚烧与堆肥技术在我国发展较慢,原因主要为:(1)我国城市生活垃圾未实行分类收集,垃圾成分复杂不利于燃烧与堆肥;(2)焚烧厂的投资太大,运行成本太高;(3)控制不当将产生二次污染问题;(4)垃圾堆肥产品销路不畅;(5)工艺技术和设备与国外亦有较大的差距。

针对我国现阶段国情,我国绝大部分垃圾仍采用填埋进行处理为主,并且在今后相当长时间内,垃圾填埋处理还将占主导地位。

2卫生填埋技术

在我国,由于垃圾填埋场启用时间早,许多填埋场在最初的选址、设计、施工和使用中,未按现行的城市生活垃圾卫生填埋技术规范执行,填埋场底部和周边都没有采取防渗措施,垃圾产生的渗漏液和填埋气体,极易给周边环境和企业、社区带来污染和安全隐患。

2.1 填埋气体。填埋气体是城市生活垃圾中的有机成分经过厌氧降解产生的混合气体,其主要组成为CH4、CO2、H2、N2和O2,还有少量的H2S、NH3、辛烷、氯乙烯等,其中CH4、CO2(沼气主成分)占填埋气体的99.5%~99.9%,NH3、H2S等有毒的恶臭气体,占填埋气体的0.2%~0.4%。这些气体一旦遇到房屋或棚罩阻拦,将不断积累,最终可能导致火灾和爆炸事故。垃圾内的易燃易爆物质在一定条件下,也会自行燃烧爆炸。

2.2 渗漏液。垃圾渗滤液主要来源于垃圾本身、垃圾发酵过程以及受水体浸泡而产生的废水。其主要特征为:渗滤液中污染物的浓度非常高,成分复杂,水质恶劣,一般COD浓度达几千或者上万;一些年代久的垃圾填埋场,COD浓度可高达几万,并且含有高浓度的氨氮,渗滤液可生化性很差,含有大量的重金属、多种病源微生物等有毒有害物质,而且渗滤液的组成成分会随着填埋时间的延长越来越恶劣。

3填埋气与渗漏液的处理技术

3.1 填埋气的收集技术

3.1.1竖井收集系统。早期的填埋气主要用竖井收集系统,具体做法是在填埋场填埋作业后不久,通过挖掘机械或人工打井的方式建造竖井系统。

3.1.2表面收集系统。填埋场在表面覆盖完成以后,便可进行表面收集系统的安装。整个系统是由排气管编织而成的收集网,填埋气通过排气细管输送到系统的几个中央采气点进行收集。

3.1.3水平收集系统。水平式收集系统是在垃圾填埋到一定高度后,在填理场内铺设水平收集主管,然后,将水平气管收集到的气体汇集到主收集管。

3.2 填埋气的应用

3.2.1直接燃烧。对填埋气进行加工处理后,可以直接供给工业及温室用户,其中以供暖或工业生产为用途的热效率最高。填埋气的经济效益取决于填埋场到用户的距离及发生源的连续性。

3.2.2发电。主要由填埋气收集燃烧系统和发电系统组成,填埋气经收集后,经加压输送至内燃发机组,燃烧转化成电能传输出去。

3.3 渗滤液的处理现状

渗滤液水质复杂,这给渗滤液的处理处置带来了很大的困难,目前国内外还没有非常完善的处理工艺,对渗滤液的主要处理途径是:

3.3.1与城市污水合并处理。将垃圾渗滤液就近引入城市污水处理厂,与城市污水合并进行处理。

3.3.2渗滤液回灌技术处理。用适当的方法,将在填埋场底部收集到的滤渗液从其覆盖表面或覆盖层下部重新灌入填埋场。

3.3.3渗滤液处理厂处理。目前,用于垃圾渗滤液处理的方法主要有生物法和物理化学法。

3.4 渗滤液的主要处理工艺

3.4.1活性炭吸附法

在渗滤液的处理中,该方法主要用于去除水中难降解的有机物(酚、苯、胺类化合物等)、金属离子(汞、铅、铬)和色度,一般情况下,对COD和NH3-N的去除率为50%~70%[3]。活性炭吸附法处理可适应水量和有机负荷的变化,且设备紧凑,管理方便。方士等[4]用回流式两级序列间歇式活性污泥法(SBR)―活性炭吸附混凝工艺处理高氨氮、低碳氮比的垃圾渗滤液,粉末活性炭和铝盐投加量分别为1‰(W/V)和0.4‰(W/V),吸附时间为100 min,总的水力停留时间为82 h,CODCr和氨氮的去除率可以稳定在90%以上,出水中氮的主要形态为NO2--N,出水CODCr

3.4.2化学氧化

化学氧化法可以分解渗滤液中难降解的有机物,从而提高废水的生物降解性能。其中高级氧化技术因能够产生极强氧化性的・HO自由基而越来越广泛地被用于处理渗滤液。Fenton法由于费用低、操作简便而受到人们的重视。张晖等[5]介绍了Fenton 法处理垃圾渗滤液的中试试验,结果表明,当双氧水与亚铁盐的总投加比一定(H2O2/Fe2+=3.0)时,COD的去除率随双氧水投加量的增加而增加。当双氧水的总投加量为0.1 mol/L时,COD的去除率可达67.5%。Fenton 法在处理高浓度的有机污水方面有很大的潜力,但它的缺点是对pH值敏感,且处理后的废水需进行铁离子分离回收。其他的氧化剂主要有臭氧、氯和氯系氧化剂,但后者由于残留产物的高毒性,不适合采用。

值得一提的是,近年来出现的光催化氧化技术,它具有工艺简单、能耗低、易操作、无二次污染等特点,尤其对一些特殊污染物的处理具有显著的效果。因此,该方法在垃圾渗滤液的深度处理方面有很好的应用前景。谭小萍等[6]对影响垃圾渗滤液的光催化处理的因素进行了研究。结果表明:光强越大,最佳TiO2投量就越小;最佳反应时间一般宜在1.5~2.5 h;波长为253.7 nm的紫外线杀菌灯价格低廉、使用广泛、处理效果好,COD去除率可达40%~50%,脱色率可达70%~80%。

3.4.3组合工艺处理技术

如前所述,垃圾渗滤液由于水质复杂使得单一工艺不能很好地达到理想的处理效果。所以宜采用组合工艺对渗滤液进行处理。

目前国内外已经发展出许多组合工艺,且取得了较好的处理效果。Laitinen等[7]研究了SBR和淹没式膜生物反应器(MBR)组合工艺处理垃圾渗滤液,在SBR中,SS、BOD5、NH3-N和PO43--P的去除率分别达到89%、94%、99.5%和82%。MBR进一步提高了出水水质,并减少了水质的波动,其中SS和PO43--P的去除率分别超过了99%和88%,BOD5和NH3-N的去除率均超过97%,TN去除率可以达到50%~60%。王延涛[8]研究山西省平顺县填埋场渗滤液处理工艺(如图1所示),该工艺采用高效专用微生物处理单元缺氧+厌氧(UBF)―曝气生物流化床(BFB)组合工艺,运行结果表明:当进水SS为600 mg/L,NH4+-N浓度为700 mg/L,BOD、COD的浓度分别为4500 mg/L、10000 mg/L,经过处理后,出水SS、NH4+-N、BOD和COD的浓度分别降到75 mg/L、10~30 mg/L、30~50 mg/L、600~900 mg/L;总去除率:SS=95%,BOD=99%、COD=94%。

3.4.4膜渗析与分离系统

膜处理一般与其他处理方法联用,超滤或微滤常常作为反渗透的预处理。袁维芳等[9]对广州市大田垃圾填埋场渗滤液预处理出水进行了反渗透实验研究,结果表明,进水压力为3.5 MPa,pH值为5~6的条件下,当进水COD浓度为250~620 mg/L时,出水浓度几乎为0,去除效率达100%,平均透水量为30~42 L/(m2・h)。但膜分离方法一次性投资费用大,而且对浓度较高的渗滤液,处理费用很高。

4结语

在我国,卫生填埋技术是生活垃圾处理的主要手段,而填埋产生的渗滤液是一种高浓度、成分复杂、水质水量易变化的污水,人们对渗滤液的处理一直处于探索和发展之中。针对垃圾渗滤液的处理,可选用的方法虽然较多,但不同程度地都存在一些缺陷,如何选择最佳处理,工艺或将现有的处理工艺有机结合,降低运行成本,提高出水质量是目前需要研究解决的问题。

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垃圾渗滤液现状范文第5篇

关键词:生活垃圾填埋场;填埋气;渗滤液;治理与恢复

中图分类号 X705 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2015)13-75-04

Environmental Problems of Municipal Solid Waste Landfill and its Management

Li Jing et al.

(Nanjing Research Institute of Environmental Protection,Nanjing 210013,China)

Abstract:The number of municipal solid waste landfill was increasing as the pushing of urbanization process,and the landfill gas and leachate caused different levels of pollution from surrounding ecological environment. The management and recovery had become important content of ecological environment protection.In this thesis,firstly,the situation of Chinese municipal solid waste treatment was outlined;secondly,the harm of landfill gas and leachate to ecological environment and its control measures were discussed;finally,the technologies and their trend of development of Chinese municipal solid waste landfill pollution management were summarized.

Key words:Municipal solid waste landfill;Landfill gas;Leachate;Management and recovery

随着居民生活消费水平的提高和城市化进程的加快,城市生活垃圾产生量的增长速度十分迅速,全球城市垃圾产生量年平均增长速率为8.4%,我国城市垃圾产生量年增长速率达10%,超过世界平均增长速度[1]。据中国人民大学国家发展与战略研究院2015年的《中国城市生活垃圾管理状况评估研究报告》显示,近年来中国人均生活垃圾日清运量平均为1.12kg,处于较高水平,根据城市化水平推算,2030年和2050年我国将分别产生城市生活垃圾4.09亿t和5.28亿t[2]。随着城市生活垃圾产生量的剧增,出现了一系列的问题,如土地占用,土壤污染、水污染、大气污染等生态问题,并引发了一些社会问题和经济环境问题。因此,对城市生活垃圾进行合理的处置刻不容缓。一般来讲,城市生活垃圾的处理方式主要包括填埋法、堆肥法、焚烧法等[3],而就我国国情而言,填埋法具有投资少、容量大、见效快等优势。相关研究表明,我国生活垃圾大约有70%以上被运送到填埋场进行填埋处置[4],因此填埋法是目前我国处理生活垃圾的主要手段。

1 我国城市生活垃圾填埋处理现状及主要类型

我国城市生活垃圾的卫生填埋技术发展较晚。20世纪80年代初,我国城市生活垃圾填埋场大部分为简易填埋场,场内没有设置渗滤液防渗和填埋气体的回收利用系统,并且欠缺填埋场附近的环保措施,致使填埋场区垃圾泛滥、臭气熏天。此外,城市生活垃圾填埋场还时有爆炸事故发生,这不仅影响了周围的生态环境,还会对人体造成一定危害[5]。20世纪80年代中后期,随着城市经济的快速发展,各级政府开始规划筹建比较规范的生活垃圾填埋场。截至2009年,中国大约有50%~60%的城市和10%的县级市修建了卫生填埋场[6]。例如,杭州市天子岭垃圾填埋场填、上海老港垃圾填埋场、北京阿苏卫垃圾填埋场、深圳下坪垃圾填埋场以及重庆长生桥垃圾填埋场等。

根据地形和地质条件,目前我国城市生活垃圾填埋形式主要有3种类型,即山谷填埋型、平原填埋型、滨海填埋型。(1)山谷型填埋场,利用城市附近的山谷填埋生活垃圾,在中国比较常见。这种利用三面环山的谷地和山谷周围斜坡的自然地形修建的填埋场可以填埋到较高的高度,具有较大的填埋容量,如杭州的天子岭垃圾填埋场;(2)平原型填埋场,利用天然洼地填埋城市生活垃圾,常用于平原地区。这种填埋场规模一般比较小,服务年限也较短,如北京的阿苏卫垃圾填埋场;(3)滨海型填埋场,利用海边滩涂进行垃圾填埋,适用于滨海城市固体废弃物的处理,如上海的老港垃圾填埋场。

2 城市生活垃圾填埋场的环境问题

垃圾填埋法具有处理量大、操作工艺简单、费用低廉等优点,从而成为各个国家和地区的主要固体废弃物处理方法。然而,填埋的垃圾在漫长的稳定化过程中会产生大量的填埋气和垃圾渗滤液,填埋气和渗滤液从填埋场内的释放与渗漏后,已导致大气、地表水、地下水污染,加剧温室效应,以及填埋场塌陷等环境问题,不可避免地对人们生存的环境和人们的身体健康产生不良影响。因此,生活垃圾填埋过程中需要采取一定的措施来解决这些生态问题。总体来说,城市生活垃圾填埋主要从以下3个方面带来生态环境问题:

2.1 垃圾填埋气的环境问题 生活垃圾集中填埋后,填埋场的大部分有机垃圾可以被微生物厌氧降解为气态产物,即填埋气,它的产量一般与填埋垃圾的组成、含水量和压缩程度以及外部的气候因素等有关。填埋气的主要成分为甲烷和二氧化碳,其余部分为一些痕量气体,如硫化氢、氢气以及挥发性有机物等。填埋气会在一定程度上影响和破坏我们的生存环境,大致集中在以下几个方面:

2.1.1 加剧温室效应,促进全球变暖 甲烷和二氧化碳是重要的温室气体。据研究,垃圾填埋场每年释放的甲烷占全球年甲烷排放总量的8%~15%,因此,垃圾填埋场释放的甲烷和二氧化碳在全球温室效应中扮演着重要角色。现阶段,许多国家己经进行了大量的相关研究,研发减少填埋场温室气体排放的各种措施[7]。

2.1.2 释放恶臭气体和挥发性有机物,污染大气环境 垃圾填埋场释放大量的挥发性有机物和具有难闻气味的成分,如硫化氢、有机硫化物、烷基苯等,这些挥发性有机物和散发异味的气体成分具有一定的毒性。此外,填埋气中还含有其它痕量气体成分,当这些痕量气体的浓度超过一定的浓度水平后,导致大气环境质量下降,影响当地居民的生活质量,具有潜在的危害[8]。

2.1.3 释放有害气体,破坏周围植被 填埋场周边地区植被的根际氧气被填埋场释放的填埋气替换,可以导致植物窒息死亡。此外,填埋气中的有毒微量气体成分也会影响植物的正常生长,从而破坏填埋场周围的植被[9]。

2.1.4 其它环境危害 填埋气中含有大量的挥发性有机污染物,它们可以随着填埋气体的扩散作用进入地下水,污染地下水资源[9];甲烷除了是一种温室气体外,还是一种易燃气体,当填埋场的排气系统不畅时,甲烷在填埋场的空气中积累,当甲烷的体积比达到5%~15%时,填埋场就可能发生爆炸和火灾[5],对周边环境造成严重的危害。

2.2 垃圾填埋场渗滤液的环境问题 生活垃圾填埋以后,垃圾中某些组分以溶解态或悬浮状态的形式存在于渗滤液中,伴随着水分运动发生淋滤作用形成垃圾渗滤液,它是垃圾填埋场伴生的二次污染物,所需的水分主要来源于降水和垃圾本身的内含水。由于液体在流动过程中受到各种物理因素、化学因素以及生物因素的影响,所以渗滤液的组分在一个相当大的范围内变动,是一种成分复杂的高浓度废水。垃圾渗滤液泄露后不仅严重威胁周边的水源,还严重影响附近的土壤环境,具体有以下几个方面:

2.2.1 有机污染物含量高 渗滤液中有机污染物组分复杂,且浓度含量高,COD高达60 000mg/L,其中以烷烃、芳烃类较多,还存在着一些酸类、酯类、醇类、酚类等。其中许多成分是过去自然界从未出现过的人工合成有机化合物,具有不同程度的生物毒性和生物富集性,长期污染会产生严重的环境安全问题[10-11]。

2.2.2 氨氮含量高 渗滤液中氨氮含量高,可达1 000mg/L以上,高浓度的铵离子具有生物急性毒性效应,如果氨离子超标就会影响附近生物的正常生长发育[12]。

2.2.3 含有多种重金属元素 渗滤液中含有多种重金属,如Zn、Cu、Cd、Pb、Ni、Cr和Hg等重金属,尤其是当生活垃圾与工业垃圾混合填埋时渗滤液中重金属种类更多、含量更高。一旦发生溢漏或渗漏,渗滤液将不可避免地污染饮用水资源,对下游的生态系统产生毒害作用[13]。

2.2.4 含有丰富的微生物 渗滤液中含有丰富的微生物,其中含有大量的致病菌和病原微生物,它们一旦进入饮用水源,将诱发各种生理疾病,严重危害附近居民的身体健康。

2.3 垃圾填埋场的地面沉降问题 垃圾填埋后,如果垃圾在填埋时如果没有被彻底、均匀地压缩,加上垃圾的某些组分在不断的降解和淋溶损失,填埋场在漫长的稳定化过程中通常会出现不同程度的沉降现象。这一行为会破坏填埋场的顶部覆盖层、底部防渗层和边坡防渗隔离层,导致垃圾渗滤液和填埋气的溢漏,污染周边环境[14-15],如果逸出的填埋气中甲烷浓度超过其极限,还可能发生爆炸[5]。此外,填埋场的不规则沉降也不利于填埋场的生态恢复和重新开发利用。

3 城市生活垃圾填埋场的治理与恢复

垃圾填埋场在运行过程或封场后,一直都存在着上述的各种生态安全隐患。因此,采取有效措施治理与恢复填埋场的生态环境,具有重要的生态意义和经济意义。现阶段,国内外开展的有关垃圾填埋场的治理与恢复工作,主要涉及填埋场的填埋气治理、渗滤液治理、场地恢复等3个方面。

3.1 填埋气的治理

3.1.1 建立导排气系统,减少填埋气产生量 在垃圾填埋场建立合理的导排气系统,减少填埋气的产生量和累积量,能有效防止填埋场发生火灾、爆炸的风险,降低填埋气的温室效应,减少填埋场的臭味,减少气体污染。一般来讲,规模较大的填埋场可以铺设专用收集管道,收集填埋气用作燃料,用于生活或工业供热;规模较小的填埋场,在填埋气不足以作为燃料的情况下,为了严防发生爆炸,必须安装填埋气的收集系统并进行火炬燃烧[16-17]。

3.1.2 填埋场的恶臭防治技术 生活垃圾填埋场恶臭污染防治的传统技术主要包括物理法、化学法和生物法,3种方法在处理填埋场恶臭过程中各有优缺点。其中,物理法操作简单、见效快,但处理恶臭浓度偏低、处理范围较小,且成本高,存在二次污染现象;化学法效率高、适用范围广,但处理持续时间短,成本高;生物法工艺简单、操作方便,且无二次污染,但筛选和培养菌种难、见效慢[8]。因此,在实际应用中应根据填埋场恶臭的特性和除臭要求等选用合适的治理方法或联合工艺,以最大程度地减少恶臭。近年来,以生物法为基础的生物除臭剂法和原位控制技术得到了快速的发展,其运行费用极低、除臭效果好、操作方便,具有巨大的发展潜力,是未来垃圾填埋场除臭的主导技术[18]。

3.2 渗滤液的治理 填埋场渗滤液的处理及排放是生活垃圾卫生填埋法面临的主要环境问题之一。到目前为止,垃圾渗滤液的处理方法主要有两大类,物理-化学处理法和生物学处理法。由于垃圾渗滤液的组分及其浓度具有很大的不稳定性,因此在选择合适的处理方法时具有很多困难。

3.2.1 设置有效的填埋场顶部防渗盖和底部防渗层,控制渗滤液产生量和释放量 填埋场渗滤液主要来源于降水和垃圾本身的内含水,其中以降水为主。因此,控制渗滤液污染,首先要设置有效的顶部防渗层,避免和减少降水的渗入,使渗滤液的形成量尽可能的小;其次是设置防渗能力强的底部防渗层和边坡防渗隔离层,避免发生渗滤液渗漏现象[13]。

3.2.2 物理-化学法处理渗滤液 物理-化学法是利用物理化学原理设计的处理工艺处理渗滤液的方法,一般作为渗滤液的预处理或深度处理工艺,但成本较高。主要处理方法有吸附法、化学沉淀法、吹脱法、高级氧化技术、膜分离处理技术等[19-20]。吸附法是通过各种不同类型吸附剂去除渗滤液的色度、金属离子和难降解有机物污染物等,处理效率高但成本也较高[21];化学沉淀法是通过加入某种化学沉淀剂发生化学反应将渗滤液中溶解性离子转化成不溶性固体,以去除渗滤液中难降解有机物和重金属等[22];吹脱法是对渗滤液的一种预处理,能有效去除渗滤液中的氨氮,调整其C/N比,有利于后续的生化处理,但易造成二次污染[23];高级氧化技术是通过羟基将难降解有机污染物氧化成小分子有机污染物以去除渗滤液有机污染物的方法,主要有光催化氧化法、电化学氧化法、Fenton氧化法等;膜分离处理技术主要包括反渗透、超滤及微孔过滤等,膜分离技术已逐渐被国内外发达地区采用处理垃圾的渗滤液[24]。

3.2.3 生物学法处理渗滤液 生物学处理法是利用微生物的新陈代谢作用吸附降解作用去除渗滤液中污染物的方法,一般分为好氧生物处理、厌氧生物处理和兼性生物处理3种。好氧生物处理主要是利用好氧微生物降解渗滤液中的有机物,有效去除COD、BOD5和重金属,具有良好的运行效能,主要处理方法有活性污泥法[25]、稳定塘[26]和序批式反应器、生物转盘[27]等方法;厌氧生物处理主要是利用厌氧细菌降解、稳定渗滤液中的有机物,具有操作简单,运行费用低等优点,其处理处理工艺主要包括:厌氧序批式反应器[23]、上流式厌氧污泥床[28]、上流式厌氧过滤器[29]、厌氧折流板反应器[30]等;兼性生物处理,即采用厌氧-好氧生物相结合处理渗滤液,处理效果较好,且操作简单,运行费用低,具有广泛的应用前景[25]。

3.2.4 人工湿地处理渗滤液 人工湿地含有多种微生物,它们可以与渗滤液中有机物、氮磷及重金属等污染物发生生化反应,降解污染物,具有成本低、管理方便、处理效果好等优点[31]。人工湿地处理填埋场渗滤液在我国许多地区具有一定的适用性。

3.3 填埋场的生态恢复 按照我国《生活垃圾卫生填埋场封场技术规程》(CJJ112-2007)规定,填埋场停止使用后必须进行相关的生态恢复,实施封场工程。同时,我国土地资源紧缺,生态恢复效果合格的填埋场,可用来兴建各类厂房、停车场、公园等,有利于进一步提高土地的利用价值,实现土地的合理利用。垃圾填埋场生态恢复的整体原则可以参考《生活垃圾卫生填埋场封场技术规程》(CJJ112-2007)。首先,建立完整的封场覆盖系统。其次,要保证场地的绿化工程与周围景观相协调,并根据场地覆盖层土壤的性质和当地气候条件配置合理的植物群落,不易选用根系穿透力强的树种。再次,还应及时对填埋垃圾进行压实处理并设置完善的填埋气导排设施,预防产生场地沉降和填埋气爆炸,避免发生危险[32]。

4 结语

卫生填埋技术是目前我国生活垃圾处理的主要手段。但与此同时,由于垃圾填埋产生的大量填埋气和渗滤液,对周边生态环境造成了严重的危害。虽然现阶段针对填埋气和渗滤液的处理方法较多,但这些方法均具有不同程度的缺陷,如何选择最佳的处理技术方法,降低运行成本,提高处理效果,改善填埋场的生态环境,是目前急需要解决的关键问题。因此,在未来的工作中,应借鉴发达国家的先进经验,结合中国国情,切合当地垃圾填埋场的特点,在遵循生态经济原则和国家相关政策下,因地制宜的开展垃圾填埋场的治理和生态修复工作,促进我国生态与经济的可持续发展。

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