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中圖分類號(hào):R124.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16749944(2013)04021703
1引言
惡臭作為大氣污染公害之一,在全球范圍內(nèi)受到了各國廣泛重視,國內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)惡臭治理技術(shù)進(jìn)行了長期的研究與探索。在不同惡臭源中,垃圾填埋場惡臭處理是目前研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。垃圾填埋過程中所產(chǎn)生的種類繁多,成分復(fù)雜,垃圾滲濾液含有較高濃度的氨氣、硫化氫、甲烷等多種成分的惡臭氣體,對(duì)周邊的環(huán)境造成極大的污染,嚴(yán)重影響人們的正常生活[1]。如何有效控制垃圾滲濾所產(chǎn)生的惡臭,關(guān)鍵是對(duì)垃圾滲濾液源頭調(diào)節(jié)池的惡臭和污泥惡臭處理,然而目前還沒有開發(fā)出能夠廣泛應(yīng)用于垃圾滲濾液惡臭處理的技術(shù)[2]。因此,筆者根據(jù)垃圾滲濾液產(chǎn)生臭味的特點(diǎn),采用新型復(fù)合微生物除臭劑從垃圾處理填埋和垃圾滲濾處理不同階段投加使用,探索復(fù)合微生物菌劑對(duì)垃圾滲濾液臭味去除效果,以待提高生化處理垃圾滲濾液的效率和質(zhì)量,為除臭劑推廣使用和垃圾滲濾除臭工程治理提供理論依據(jù)。
2材料與方法
2.1實(shí)驗(yàn)材料
新型復(fù)合微生物除臭劑:來源于江蘇碧程環(huán)保設(shè)備有限公司。
2.2實(shí)驗(yàn)方法
2.2.1實(shí)驗(yàn)室內(nèi)檢測(cè)
采集垃圾滲濾液于實(shí)驗(yàn)室密封容器內(nèi),新型生物除臭劑按垃圾滲濾液10%添加量加入到盛有新鮮垃圾滲濾液250mL的錐形瓶(500mL)中,于28℃,轉(zhuǎn)速為180 r/min的恒溫振蕩培養(yǎng)3d,然后恒溫靜止培養(yǎng)2d,每12h測(cè)定垃圾滲濾液氨態(tài)氮的數(shù)值,測(cè)定方法采用HJ-537-2009《水質(zhì)-氨氮的測(cè)定 蒸餾-中和滴定法》。同時(shí),每天采用嗅閾值法測(cè)定惡臭嗅閾值。
垃圾滲濾液的嗅閾值的測(cè)定,采用美國頒布的《水質(zhì)檢測(cè)方法中的嗅閾值測(cè)定方法》 (2000年),即用無臭水稀釋水樣,直至聞出最低可辨別臭氣的濃度(嗅閾濃度),用其表示臭氣的閾限,水樣稀釋到剛好聞出臭味的稀釋倍數(shù)成為嗅閾值[3]:
嗅閾值=水樣體積(mL)+無臭水樣體積(mL)水樣體積(mL)。
2.2.2垃圾滲濾液周圍惡臭氣體檢測(cè)和水質(zhì)特征檢測(cè)
浙江某垃圾滲濾液處理廠,垃圾滲濾液調(diào)節(jié)池是開放式的,有著強(qiáng)烈的惡臭氣味,表1是該垃圾滲濾液的水質(zhì)特征。新型生物除臭劑與垃圾滲濾液按照1∶500比例噴灑到垃圾滲濾液調(diào)節(jié)池,在調(diào)節(jié)池風(fēng)口選擇3個(gè)位置采集惡臭氣體樣品帶回實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。臭氣采樣方案依據(jù)GB 16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》附錄C和GB 14554-1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行,氨氣濃度依據(jù)HJ534-2009《環(huán)境空氣-氨的測(cè)定 次氯酸鈉-水楊酸分光光度法》,硫化氫依據(jù)GB/T11742-1989《居民區(qū)大氣中硫化氫衛(wèi)生檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)方法亞甲藍(lán)分光光度法》[4]。
表1垃圾處理廠垃圾滲濾水質(zhì)特征
COD/(mg·L-1)BOD/(mg·L-1)NH3N/(mg·L-1)顏色SS/(mg·L-1)pH值嗅閾值32361126680暗褐色5466.8625
3結(jié)果與分析
3.1實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)新型復(fù)合微生物除臭劑對(duì)垃圾滲濾液
處理效果垃圾滲濾液中NH3N含量較高,是產(chǎn)生臭味和影響垃圾滲濾液可生化性的重要原因[5]。因此,對(duì)垃圾滲濾液中NH3N的去除,是新型復(fù)合微生物除臭劑功效最為突出的特征。從垃圾滲濾液現(xiàn)場采集回來的滲濾液中添加10%復(fù)合微生物除臭劑,在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下,其NH3N變化趨勢(shì)如圖1所示。由圖1可以看出在28℃培養(yǎng)條件下,培養(yǎng)初期垃圾滲濾液NH3N變化較慢,在12h之后,NH3N出現(xiàn)快速的下降,表明復(fù)合微生物制劑消耗部分NH3N轉(zhuǎn)化為其他成分,后期對(duì)NH3N的降解趨勢(shì)逐漸平緩,最后培養(yǎng)102h,垃圾滲濾液NH3N的最終含量為473.21mg/L,降解率為26.11%。
圖1復(fù)合微生物除臭劑對(duì)垃圾滲濾液
氨態(tài)氮去除效果垃圾滲濾液中產(chǎn)生異味的物質(zhì)種類較多,除了產(chǎn)生氨氣,還有硫化氫、烴類等異味物質(zhì),嗅閾值較高是其主要的特點(diǎn),也是評(píng)定垃圾處理廠的重要指標(biāo)[6]。挑選實(shí)驗(yàn)室嗅覺敏感且實(shí)驗(yàn)前不吃異味食物的6個(gè)人測(cè)試,效果選擇4個(gè)人以上聞不出異味而定。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)垃圾滲濾液去除一個(gè)效果如圖2所示。由圖2可以看出,垃圾滲濾液初始嗅閾值為885,在初期培養(yǎng)階段,嗅閾值降低很慢,主要由于細(xì)菌初期的生長階段,在培養(yǎng)第1天后,菌劑中的優(yōu)勢(shì)菌種達(dá)到對(duì)數(shù)生長期,開始快速降解垃圾滲濾液中的氨態(tài)氮和有機(jī)質(zhì)及其他異味物質(zhì),隨著菌群的生長和營養(yǎng)物質(zhì)的限制,嗅閾值的降低幅度逐漸減小,培養(yǎng)5d后,嗅閾值達(dá)到357,新型微生物除臭劑對(duì)垃圾滲濾液異味去除率達(dá)到59.67%。
圖2新型微生物除臭劑對(duì)垃圾滲濾液異味去除效果2013年4月綠色科技第4期
李南華,等: 新型生物除臭劑對(duì)垃圾滲濾液除臭效果評(píng)估環(huán)境與安全
3.2現(xiàn)場測(cè)定新型生物除臭劑對(duì)垃圾滲濾液處理效果
垃圾滲濾液處理過程中,調(diào)節(jié)池惡臭是填埋場惡臭的最為主要的組成部分之一,其成分主要是厭氧微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)降解所產(chǎn)生的惡臭氣體,而氨氣和硫化氫是最為主要的部分,也是判斷惡臭排放標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)[7]。通過把新型復(fù)合微生物除臭劑噴灑在調(diào)節(jié)池中,在不同時(shí)間段檢測(cè)垃圾滲濾液調(diào)節(jié)池旁空氣中氨氣和硫化氫的標(biāo)準(zhǔn),分別在調(diào)節(jié)池的下風(fēng)口距離調(diào)節(jié)池10m處采集惡臭氣體,選擇3個(gè)采樣點(diǎn),計(jì)算出平均值,結(jié)果如圖3所示。
圖3新型微生物除臭劑對(duì)垃圾滲濾液主要惡臭
氣體去除效實(shí)驗(yàn)檢測(cè)得出在未使用新型生物除臭劑時(shí),氨氣的濃度為184.25mg/m3,硫化氫的濃度為15.24mg/m3,噴灑生物除臭劑2~8d,氨氣和硫化氫得到充分的降解,隨后降解速度逐漸減少,在使用15d后,調(diào)節(jié)池周圍空氣中氨氣的質(zhì)量濃度達(dá)到1.35mg/m3,硫化氫的質(zhì)量濃度達(dá)到0.048mg/m3,符合國家惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)值的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(新擴(kuò)改建)。
4結(jié)語
(1)研制的新型生物除臭劑在垃圾滲濾液調(diào)節(jié)池噴灑使用,提高了垃圾滲濾液中生物系統(tǒng)對(duì)氨態(tài)氮和有機(jī)質(zhì)的降解,減少了氨氣、硫化氫等惡臭氣體的產(chǎn)生。
(2)垃圾滲濾液調(diào)節(jié)池旁空氣中氨氣和硫化氫的質(zhì)量濃度與氣溫和水面蒸發(fā)量相關(guān),所測(cè)的氨氣和硫化氫的質(zhì)量濃度受到氣溫和蒸發(fā)量的影響。
(3)在調(diào)節(jié)池的下風(fēng)口測(cè)定空氣中的氨氣和硫化氫的質(zhì)量濃度,氨氣的質(zhì)量濃度為1.35mg/m3,硫化氫的質(zhì)量濃度為0.048mg/m3,符合GB14554-93《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)新改擴(kuò)建標(biāo)準(zhǔn),極大地改善了垃圾滲濾液處理廠的惡臭環(huán)境。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】垃圾填埋;垃圾滲濾液;控制與處理;滲濾液回灌
一、垃圾滲濾液的產(chǎn)生
垃圾滲濾液產(chǎn)生的主要來源有:
(1)降水的滲入 降水包括降雨和降雪,它是滲濾液產(chǎn) 生的主要來源。
(2)外部地表水的流入 這包括地表徑流和地表灌溉。
(3)地下水的滲入當(dāng)填埋場內(nèi)滲濾液水位低于場外地下水水位,并沒有設(shè)置防滲系統(tǒng)時(shí),地下水就有可能滲入填埋場內(nèi)。
(4)垃圾本身含有的水分這包括垃圾本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量。
(5)垃圾在降解過程中產(chǎn)生的水分 垃圾中的有機(jī)組分在填埋場內(nèi)分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生水分。
二、垃圾滲濾液的產(chǎn)生量
垃圾滲濾液的產(chǎn)生量是受多種因素的影響,一般與下列因素有關(guān):氣候、季節(jié)條件(包括降雨量及蒸發(fā)量等);地面流失、地下水滲入、垃圾的特性、地下層結(jié)構(gòu)、表層覆土和下層排水設(shè)施的設(shè)置情況等,但降雨量和蒸發(fā)量是影響滲濾液產(chǎn)生的重要因素,滲瀝液的產(chǎn)量估算方法很多,有理論法、實(shí)測(cè)法和經(jīng)驗(yàn)公式法。確切估算是比較困難的,因此,一般采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,比較簡便的計(jì)算公式為:
Q=10-3·C·I·A
式中:
Q——日平均滲瀝液量,m3/d;
C——流出系數(shù),%;
I——設(shè)計(jì)日降水量,mm/d;
A——填埋場集水面積,m2。
流出系數(shù)(C)與填埋場表面特性、植被、坡度等因素有關(guān),一般為0.2-0.8,設(shè)計(jì)日降水量可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料來獲得,填埋場集水面積可由填埋場的實(shí)際面積確定
三、垃圾滲濾液的水質(zhì)特征
由于垃圾滲濾液的來源使得垃圾滲濾液的水質(zhì)具有與城市污水所不同的特點(diǎn):
(1)有機(jī)物濃度高 垃圾滲濾液中的BOD5和COD濃度最高可達(dá)幾萬mg/L,主要是在酸性發(fā)酵階段產(chǎn)生,pH達(dá)到或略低于7,BOD5和COD比值為0.5~0.6。
(2)金屬含量高 垃圾滲濾液中含有十多種金屬離子,其中鐵和鋅在酸性發(fā)酵階段較高,鐵的濃度可達(dá)2000mg/L左右,鋅的濃度可達(dá)130mg/L左右。
(3)水質(zhì)變化大 垃圾滲濾液的水質(zhì)取決于填埋場的構(gòu)造方式、垃圾的種類、質(zhì)量、數(shù)量以及填埋年數(shù)的長短,其中構(gòu)造方式是最主要的。
(4)氨氮含量高垃圾滲濾液中的氨氮濃度隨著垃圾填埋年數(shù)的增加而增加,可高達(dá)1700mg/L左右,氨氮濃度過高時(shí),會(huì)影響微生物的活性,降低生物處理的效果。
(5)營養(yǎng)元素比例失調(diào)對(duì)于生化處理,污水中適宜的營養(yǎng)元素比例是BOD5:N:P=100:5:1,而一般的垃圾滲濾液中的BOD5/P大都大于300,與微生物所需的磷元素相差較大。
(6)其他特點(diǎn) 滲濾液在進(jìn)行生化處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫,不利于處理系統(tǒng)正常運(yùn)行。由于滲濾液中含有較多難降解有機(jī)物,一般在生化處理后,COD濃度仍在500~2000mg/L范圍內(nèi)。
四、控制垃圾滲濾液的工程措施
控制垃圾滲濾液的工程措施主要有:
(1)入場垃圾含水率的控制 垃圾填埋過程中隨填埋垃圾帶入的水分,相當(dāng)部分會(huì)在垃圾壓實(shí)過程中滲濾出來,其量在滲濾液產(chǎn)生量中占相當(dāng)大的比例。為此,必須控制入場填埋垃圾的含水率,一般要求小于30%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
(2)控制地表水的滲入量 由于地表水的滲入是滲濾液的主要來源,因此消除或者減少地表水的滲入量是填埋場設(shè)計(jì)的最為重要的方面。
(3)控制地下水的滲入量 控制地下水滲入就是控制淺層地下水的橫向流動(dòng),使之不進(jìn)入填埋區(qū)。主要方法有設(shè)置隔離層、設(shè)置地下水排水管和抽取地下等。
(4)在平緩的斜坡上,水易于集結(jié),因而大量滲濾,而在較陡的斜坡上,水容易流掉,從而減少了到達(dá)垃圾中的水量。因此??刂铺盥駡鰣龅子胁恍∮?%的縱橫坡,且將垃圾填埋的最終覆土層做成中心高、四周低的拱型,保持不小于5%的坡度,這樣可使部分降雨沿地表流走。但當(dāng)表面斜坡大于8%左右時(shí),表面徑流量就有可能侵蝕垃圾的頂部覆蓋物,使填埋場暴露,因此,表面斜坡應(yīng)小得足以預(yù)防表面侵蝕。
(5)填埋最終覆土后,斜坡上常覆蓋不小于20cm的營養(yǎng)土和其他適合植被生長的土質(zhì),以利植被的生長,可以通過植物根系吸收水分,并通過葉面蒸發(fā)作用減少滲濾液發(fā)生量。
總體來講滲濾液產(chǎn)生量波動(dòng)較大,但對(duì)于同一地區(qū)填埋場,其單位面積的年平均產(chǎn)生量在一定范圍內(nèi)變化。
五、垃圾滲濾液處理工藝
常用的垃圾滲瀝液處理方式有以下四種:
(1)將滲瀝液輸送至城市污水處理廠進(jìn)行合并處理;
合并處理是垃圾滲瀝液與適當(dāng)規(guī)模的城市污水處理廠合并處理是最為簡單的處理方式。合并處理可以節(jié)省單獨(dú)處理所需要的投資費(fèi)用;但由于垃圾填埋場往往遠(yuǎn)離城市污水處理廠,滲瀝液的輸送將需要許多費(fèi)用,不同污染物濃度的滲瀝液量與污水處理廠處理規(guī)模的比例要適當(dāng)。據(jù)資料介紹,為保證城市污水處理廠的正常運(yùn)行,避免滲瀝液對(duì)城市污水處理廠造成的沖擊負(fù)荷,要嚴(yán)格控制滲瀝液與城市污水的混合比,這一點(diǎn)很難作到。
(2)經(jīng)預(yù)處理后輸送至城市污水處理廠合并處理,即預(yù)處理——合并處理;
垃圾滲濾液預(yù)處理的目的是保證生物處理過程中微生物處于良好的生長繁殖環(huán)境,即生物可降解的有機(jī)基質(zhì)、適量的營養(yǎng)物質(zhì)和銅、鎳、鋅等微量元素。 預(yù)處理-合并處理無論是在經(jīng)濟(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)方式的靈活性或在對(duì)出水水質(zhì)的保證方面,是一種比較理想的處理方式。
(3)在填埋場建設(shè)污水處理廠進(jìn)行單獨(dú)處理;
單獨(dú)處理與城市污水處理廠規(guī)模相比,滲瀝液的產(chǎn)量較小,因此單獨(dú)設(shè)置小規(guī)模的處理系統(tǒng)在單方水投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用方面缺乏經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)。而且垃圾滲瀝液中的營養(yǎng)比例(C:N:P)失調(diào),主要表現(xiàn)在氮含量過高,而磷含量不足,在處理過程中需要花費(fèi)削減氮及補(bǔ)充磷的費(fèi)用。此外,對(duì)于滲瀝液中的多種重金屬離子和較高濃度的NH3-N,需要采用化學(xué)等方法進(jìn)行必須的預(yù)處理乃至后處理,故其運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較高。
(4)滲瀝液回灌至填埋場的循環(huán)噴灑處理。
滲濾液回灌就是將在填埋場底部收集的滲濾液從其覆蓋層表面或覆蓋層下部重新灌入填埋場,利用填埋場垃圾層這個(gè)"生物濾床"凈化滲濾液。回灌縮短垃圾降解所需時(shí)間,增加垃圾壓實(shí)密度,進(jìn)而增加垃圾填埋量,同時(shí)增加滲濾液在填埋場中的停留時(shí)間,使得滲濾液污染物充分降解而濃度大為降低?;毓喾ㄖ饕m用于氣候干旱、滲濾液產(chǎn)生量較少的情況。
從以上幾種垃圾滲濾液的處理方式可以看出前三種滲濾液的的處理方法工程造價(jià)過高,運(yùn)行管理不便。尤其是對(duì)垃圾產(chǎn)量比較小,產(chǎn)生滲瀝液較少地區(qū)更不適宜選用。
而垃圾循環(huán)噴灑處理具有以下優(yōu)點(diǎn):垃圾填埋場進(jìn)行滲濾液回灌不僅在降解滲濾液本身的污染負(fù)荷,而且可以通過蒸發(fā)和蒸騰作用達(dá)到滲濾液減量化目的,增加垃圾降解速率和降解程度,加速垃圾填埋場的穩(wěn)定化進(jìn)程,縮短填埋場對(duì)周圍環(huán)境影響的時(shí)間;減少封場后填埋場的監(jiān)測(cè)、管理費(fèi)用;增加填埋場土地重新利用的可能性??傊?,回灌法與物化和生化法相比,能較好地適應(yīng)滲濾液水質(zhì)水量的變化,是一種投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、且能加速城市垃圾填埋場穩(wěn)定的方法。
六、建議
(1)城市垃圾滲濾液處理問題越來越受到關(guān)注,滲率液回灌技術(shù)因其投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、抗水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、可以加快填埋場穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)而具有廣闊的應(yīng)用前景。尤其對(duì)氣候比較干燥的新疆地區(qū)來講是更加適合的。應(yīng)該推廣運(yùn)用。
(2)滲濾液回灌技術(shù)的作用不僅僅是降解滲濾液中的污染物,因此研究應(yīng)著眼于對(duì)垃圾填埋場整體污染物的管理和控制;滲濾液回灌的應(yīng)用應(yīng)在垃圾填埋場的設(shè)計(jì)建造的同時(shí)予以考慮。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:城市垃圾;垃圾滲濾液;處理工藝
1引言
隨著我國城市化發(fā)展進(jìn)程的加快,城市人口的不斷增加,城市垃圾也越來越多,垃圾的成份也日趨復(fù)雜,因此造成的環(huán)境污染也日益嚴(yán)重,城市垃圾的處理已經(jīng)成為目前亟待解決的首要問題。目前比較經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的處置方法是衛(wèi)生土地填埋,它能夠長期、安全、可靠地處理無再利用價(jià)值的固體廢棄物[1]。因此,近年來垃圾衛(wèi)生填埋場在各個(gè)城市興建起來。填埋場設(shè)計(jì)和管理的一項(xiàng)主要內(nèi)容就是垃圾滲濾液的控制和處理,如果垃圾滲濾液處理不當(dāng)就會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染,致使垃圾的衛(wèi)生填埋失去應(yīng)有的價(jià)值和意義[2]。故垃圾滲濾液處理是否達(dá)標(biāo)排放是衡量一個(gè)填埋場是否為衛(wèi)生填埋場的重要指標(biāo)之一[3]。滲濾液的成分相對(duì)比較復(fù)雜,含有很多污染物質(zhì),如果不經(jīng)過處理直接排放將會(huì)對(duì)城市環(huán)境造成巨大的危害。并且由于垃圾滲濾液的水質(zhì)和水量變化較大,給處理工藝的選擇和運(yùn)行帶來困難。因此,垃圾滲濾液是一種處理難度較大的廢水[4]。
2垃圾滲濾液的性質(zhì)
2.1滲濾液的來源
垃圾填埋場的滲濾液主要有以下來源:自然降水、廢物中自身含有的水分、地表徑流、有機(jī)物分解生成的水分、地下水等。
2.2滲濾液的特征
影響垃圾滲濾液水質(zhì)的因素包括水分供給情況、填埋場表面情況、垃圾性質(zhì)、填埋場底部情況、填埋場操作運(yùn)行方式和填埋的時(shí)間等[5]。正因?yàn)橛绊懤鴿B濾液的因素多種多樣,才會(huì)使得滲濾液中污染物質(zhì)的種類、濃度變化很大,所表現(xiàn)出來的特征是水質(zhì)波動(dòng)較大、成分相對(duì)復(fù)雜、生物可降解性隨著填埋場的場齡增加而逐漸降低、金屬離子含量低、污染物濃度高、持續(xù)時(shí)間長、流量小且不均勻等[6]。城市垃圾滲濾液污染物含量的典型指標(biāo)見表1[7~12]。
從表1中可知,垃圾滲濾液分為年輕滲濾液、中位年齡和老齡滲濾液,滲濾液中有機(jī)污染物質(zhì)很多,且含有10多種重金屬離子,水質(zhì)很復(fù)雜。并且滲濾液的COD、BOD和氨氮含量很高。除此之外,垃圾滲濾液的水量變化很大,填埋場中產(chǎn)生的滲濾液量的多少會(huì)受很多因素的影響,如降雨量、蒸發(fā)量、地下水的滲入量、垃圾自身的特性、地表徑流量和填埋場的結(jié)構(gòu)等等[13]。
3垃圾滲濾液的處理技術(shù)
近年來,國內(nèi)外對(duì)于垃圾滲濾液處理技術(shù)的研究取得了很大的進(jìn)步。尤其是在歐美等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家,對(duì)垃圾滲濾液的研究已經(jīng)取得了一些成果,在處理垃圾滲濾液的方法上,現(xiàn)在比較常見的有:物理化學(xué)處理法、生物處理法、土地過濾法等。
3.1物理化學(xué)處理法
物理化學(xué)法就是通過一系列物理、化學(xué)反應(yīng)去除垃圾滲濾液中的不可溶組分和可吸附有機(jī)物,同時(shí)將垃圾滲濾液中的難生物降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易生物降解的有機(jī)物并將其去除[1]。物理化學(xué)法主要有混凝沉淀法、活性炭吸附法、化學(xué)沉淀法、化學(xué)氧化法、密度分離法等。物理化學(xué)處理法受水質(zhì)水量變化影響較小,出水水質(zhì)相對(duì)比較穩(wěn)定,尤其是對(duì)BOD/COD比值介于007~020之間含有毒、有害的難以生化處理的滲濾液處理效果比較好[14]。
3.1.1混凝沉淀法
混凝沉淀法是將混凝劑投加在廢水當(dāng)中,使廢水中的懸浮物和膠體聚集形成絮凝體,再加以分離的方法。在目前,常采用的混凝劑多為AL2(SO4)3、FeSO4、FeCl3以及聚鐵、聚鋁等[15~17](表2)。
3.1.2化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法是利用強(qiáng)氧化劑氧化分解廢水中的污染物質(zhì),以達(dá)到凈化廢水的目的,是最終去除廢水中污染物質(zhì)的有效方法之一[18]?;瘜W(xué)氧化法主要去除滲濾液中的色度和硫化物,對(duì)COD的去除率通常為20%~50%[19]。處理垃圾滲濾液方面應(yīng)用的化學(xué)氧化法主要有Fenton法、光化學(xué)氧化法、電化學(xué)氧化法等(表3)[21~29]。
(1)Fenton法。Fenton 試劑是一種由H2O2、Fe2+組成的均相催化氧化體系,氧化和絮凝作用是其去除有機(jī)污染物的2 個(gè)主要途徑。選用Fenton工藝對(duì)經(jīng)過生化處理的城市垃圾滲濾液進(jìn)行深度處理,結(jié)果表明:該工藝具有氧化和混凝的雙重作用,其最優(yōu)工藝條件為:[H2O2]=38.8mol/L、初始pH值=3、混凝pH值=8,反應(yīng)時(shí)間60min,H2O2為一次投加。在此條件下,COD和TOC的去除率分別達(dá)63.43%和80.58%[20]。郭勁松等[21]對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下,考察了Fenton試劑對(duì)滲濾液中不同表觀分子質(zhì)量和不同種類有機(jī)物的去處效果。結(jié)果表明,進(jìn)水COD為4500mg/L,去除率可達(dá)76%,且Fenton試劑對(duì)富里酸和腐殖酸的去除率分別為85%和68.4%。王杰等[22]以顆?;钚蕴繛榇呋瘎?,建立活性炭-Fenton催化氧化體系,對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行有效處理,分別考察了反應(yīng)時(shí)間、pH值、活性炭用量和過氧化氫用量對(duì)廢水處理效果的影響,結(jié)果表明:在反應(yīng)時(shí)間為30min、pH值=3、活性炭用量20g/L、硫酸亞鐵用量0.02mol/L和過氧化氫用量2ml/L的條件下,可使廢水的COD從3000mg/L降至1522.2mg/L,COD去除率達(dá)到48.26%。
(2)光催化氧化法。光催化氧化法是一種能耗低、易操作、工藝較為簡單、沒有二次污染的技術(shù),并且對(duì)于一些特殊的污染物質(zhì)的處理比其他方法要好,因此該法應(yīng)用前景良好。其原理是在廢水中加入一定數(shù)量的催化劑,在光的照射下產(chǎn)生自由基,利用自由基的強(qiáng)氧化性達(dá)到處理目的[23]。光催化化學(xué)采用的半導(dǎo)體有二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二鐵。D E Meeroff等[24]用TiO2作催化劑進(jìn)行光催化氧化垃圾滲濾液實(shí)驗(yàn),垃圾滲濾液經(jīng)過4h的紫外光催化氧化后,COD去除率達(dá)到86%,BOD/COD從0.09提升到0.14,氨氮去除率為71%,色度去除率為90%;反應(yīng)完成后85%可被回收。黃本生[25]等以城市生活垃圾為研究對(duì)象,采用懸浮態(tài)半導(dǎo)體催化劑對(duì)滲濾液進(jìn)行處理實(shí)驗(yàn)。研究表明,在一定的實(shí)驗(yàn)條件下,用ZnO/TiO2復(fù)合半導(dǎo)體催化劑處理垃圾滲濾液效果較好,用光催化氧化法處理垃圾滲濾液,COD的去除率可達(dá)84.48%。T I Qureshi[26]等用紫外光-光催化氧化法處理垃圾滲濾液,在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下,TOC和顏色的去除率分別為61%和87.2%,BOD/COD顯著增加,從0.112提升至0.32,COD的去除率也達(dá)到63%。
(3)電化學(xué)氧化法。電解氧化法處理廢水的實(shí)質(zhì)就是利用電解作用把水中有毒物質(zhì)變成無毒或是低毒物質(zhì)的過程[27]。E Turro等 [28]對(duì)影響垃圾滲濾液電解氧化處理的因素進(jìn)行了研究,以Ti/IrO2-RuO2為電極,HCLO4為電解質(zhì),結(jié)果表明:反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、電流密度和pH值是影響處理效果的主要因素,在溫度為80℃、電流密度為0.032A/cm2、pH值=3的條件下反應(yīng)4h,COD由2960mg/L降至294mg/L,TOC由1150mg/L降至402mg/L,色度去除率可達(dá)100%。魏平方[29]等用電化學(xué)氧化法處理垃圾滲濾液,研究表明,電化學(xué)氧化過程可有效的去除垃圾滲濾液中的污染物。當(dāng)電流密度為12A/dm2,氯化物濃度為6000mg/L時(shí),用SPR陽極電解240min,可去除90%COD、3000mg/L氨氮。
2014年7月綠色科技第7期3.1.3吸附法
吸附法是利用吸附材料的巨大表面積和不規(guī)則的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu),使垃圾滲濾液中的污染物質(zhì)吸附在其表面而被去除。吸附法應(yīng)用于垃圾滲濾液的處理中,主要去除的是滲濾液中難降解的有機(jī)物、金屬離子和色度等[30~32]。
3.2生物處理法
生物處理法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及厭氧~好氧組合生物處理。生物處理法處理效果好、運(yùn)行成本低,適合于處理生化較好的滲濾液。目前為止,生物處理法是目前最有效、應(yīng)用最多的處理方法,該法可以有效的降低滲濾液中的COD、BOD和氨氮,還可以去除鐵、錳等金屬。
3.2.1好氧和厭氧生物處理法
好氧生物處理法常用的處理方法有活性污泥法、曝氣穩(wěn)定塘、生物膜法、生物濾池和生物流化床。好氧生物處理能夠有效的降低水中的BOD、COD和氨氮。O.N.Agdag[33]等對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理,研究了一個(gè)兩階段的順序升流式厭氧污泥反應(yīng)器(UASB)和好氧完全攪拌式反應(yīng)器(CSTR)。結(jié)果表明,COD的去除率一直在穩(wěn)步提升,最終可高達(dá)90%。A.Uygur[34]等進(jìn)行的垃圾滲濾液處理研究實(shí)驗(yàn),在pH值=12時(shí)用石灰石進(jìn)行預(yù)處理,再用序批式反應(yīng)器(SBR)進(jìn)行深度處理,最后可去除62%的COD。
結(jié)果表明,在平均進(jìn)水氨氮,TN質(zhì)量濃度和COD分別為2315,2422,13800mg/L的條件下,去除率分別可達(dá)99%,87%,92%,能同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和氨氮的有效深度去除。高鋒[40]等利用ASBR和SBR組合工藝對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。ASBR 反應(yīng)器作為厭氧消化反應(yīng)器,主要完成初步降解有機(jī)物的目的,并且處理后的滲濾液對(duì)后續(xù)的好氧生物處理較為有利,經(jīng)SBR處理后的滲濾液COD的去除率可達(dá)92%左右。
3.3土地處理法
土地處理技術(shù)利用土壤、微生物和植物組成的陸地生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)控機(jī)制和對(duì)污染物的綜合凈化功能處理填埋場滲濾液,常見的滲濾液土地處理方式有人工濕地和回灌兩種。土地處理投資少、運(yùn)行費(fèi)用低,但受氣候條件限制,一般只應(yīng)用于干旱地區(qū)。王傳英[41]采用回灌技術(shù)處理城市生活填埋場滲濾液,結(jié)果表明,滲濾液的回灌對(duì)COD和氨氮有一定的去除效果。土地處理技術(shù)與其他處理系統(tǒng)相比,是一種便宜去除填埋場滲濾液污染物的途徑,但從長遠(yuǎn)看來,該系統(tǒng)存在重金屬及鹽類在土壤中積累與飽和問題,這會(huì)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)及植物的生長帶來負(fù)面影響。另外,隨著使用時(shí)間的延長,其處理效率會(huì)下降。
4結(jié)語
最佳的滲濾液的處理方法要求充分降低對(duì)環(huán)境的影響,這也正是現(xiàn)代垃圾滲濾液處理方法面臨的主要問題。生活垃圾滲濾液作為一種高濃度、成分復(fù)雜和水質(zhì)變化大的有機(jī)廢水,采用單純的生化法、物化法及土地法等無法實(shí)現(xiàn)滲濾液的最終無害化處理。雖然近年來各種垃圾滲濾液處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來,取得了較好的效果,但是仍然存在一定問題。因此選擇垃圾滲濾液處理工藝的時(shí)候,應(yīng)根據(jù)滲濾液的特性以及各地實(shí)際情況,因地制宜地選用處理方法,并通過實(shí)驗(yàn)取得優(yōu)化的工藝參數(shù),用于指導(dǎo)實(shí)踐。
垃圾滲濾液處理首先應(yīng)該在源頭上進(jìn)行有效控制,減少滲濾液量,并且加快污水處理的先進(jìn)技術(shù)在滲濾液處理上的研究和應(yīng)用,探尋滲濾液高濃度有機(jī)廢水資源化處理利用的新途徑,爭取化害為利,變廢為寶。
在垃圾滲濾液的處理過程中,選擇何種工藝最適合還得依賴于滲濾液廢水的性質(zhì)。根據(jù)廢水中COD、BOD以及氨氮和重金屬的濃度,選擇適當(dāng)?shù)墓に囘M(jìn)行處理,并且應(yīng)該在處理過程中考慮整體的因素,如填埋場的年齡、廠房的靈活性和可靠性、季節(jié)變化、投資和運(yùn)營成本以及對(duì)周圍環(huán)境的影響等,因此,選擇恰當(dāng)?shù)奶幚矸椒☉?yīng)考慮諸多因素,以選擇最有效、最經(jīng)濟(jì)并且對(duì)周圍環(huán)境影響最小為原則。
綜合考慮經(jīng)濟(jì)和處理效果等諸多因素,今后垃圾滲濾液的處理方法中將有可能更多的采納過濾-混凝沉淀法,采用常用的混凝劑及活性炭吸附過濾就能達(dá)到很好的處理效果,并且投入成本相對(duì)較低。
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關(guān)鍵詞:CAST工藝;活性污泥;同步培養(yǎng)馴化;垃圾滲濾液;污水廠 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類號(hào):X703 文章編號(hào):1009-2374(2017)02-0077-03 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.02.037
1 概況
南方某污水處理廠負(fù)責(zé)處理工業(yè)園區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)廢水及生活污水。工業(yè)廢水比率達(dá)90%,生活污水為10%。日處理能力為2.3萬噸/天,采用CAST工藝,設(shè)計(jì)出水滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。而工業(yè)園區(qū)污水量僅達(dá)到設(shè)計(jì)能力40%~60%,進(jìn)水濃度基本偏低,但偶爾突高,這就意味著實(shí)際運(yùn)行中,既要能低負(fù)荷運(yùn)行,又要能抗沖擊,才能應(yīng)對(duì)這樣的水量和水質(zhì),這對(duì)工藝控制和調(diào)整的要求很高,對(duì)活性污泥的要求也就很高。
1.1 CAST工藝簡介
CAST工藝是在一個(gè)反應(yīng)器中完成有機(jī)污染物的生物降解和泥水分離過程。反應(yīng)器分為三個(gè)區(qū),即生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。生物選擇區(qū)在厭氧和兼氧條件下運(yùn)行,是污水與回流污泥接觸區(qū),充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速對(duì)溶解性底物的去除,并對(duì)難降解的有機(jī)物起到酸化水解作用,同時(shí)可使污泥中過量吸收的磷在厭氧條件下得到有效釋放。兼氧區(qū)主要是通過再生污泥的吸附作用去除有機(jī)物,同時(shí)促進(jìn)磷的進(jìn)一步釋放和強(qiáng)化氮的硝化/反硝化,并通過曝氣和閑置還可以恢復(fù)污泥活性。
CAST工藝具有技術(shù)先進(jìn)可靠、占地面積小、投資較低、運(yùn)行管理方便等優(yōu)勢(shì)。
圖1 CAST工藝方案流程圖
CAST工藝運(yùn)行周期一般包括進(jìn)水階段、曝氣階段、沉淀階段、潷水階段、閑置階段。根據(jù)該廠4年的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),結(jié)合工業(yè)園區(qū)來水的情況,在同步培養(yǎng)和馴化時(shí)期內(nèi),該廠以一組CAST池(日處理能力5000噸)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),按照6小時(shí)/周期,每天4個(gè)周期來運(yùn)行。
1.2 活性污泥對(duì)CAST工藝的意義
CAST工藝中起主要作用的是好氧活性污泥微生物。活性污泥中的細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物等多種微生物群體相結(jié)合組成一個(gè)小生態(tài)體系,只有在滿足微生物的營養(yǎng)要求和環(huán)境條件下,好氧活性污泥微生物才能得到生長繁殖,在到達(dá)一個(gè)穩(wěn)定階段之后才能實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的有效處理。
2 城市生活垃圾填埋場滲濾液來源及分析
2.1 城市生活垃圾填埋場滲濾液來源
城市生活垃圾填埋場滲濾液為城市生活垃圾在填埋和堆放過程中由于垃圾中有機(jī)物的分解產(chǎn)生的水和垃圾中的游離水、降水以及入滲的地下水通過淋溶作用形成的污水,主要來源為:(1)降水的滲入,包括降雨和降雪;(2)外部地表水的流入;(3)地下水的滲入;(4)垃圾本身所含水分;(5)垃圾降解過程中產(chǎn)生的水分。
2.2 城市生活垃圾填埋場滲濾液組分、主要檢測(cè)數(shù)據(jù)分析
滲濾液含有大量的有機(jī)物、氨氮、磷等,一般城市生活垃圾填埋場滲濾液中重金屬離子的濃度通常比較低,BOD5值較高,具有較好的可生化性。滲濾液的pH值接近中性。滲濾液中含有大量微生物,填埋場的條件比較適合微生物的生長繁殖,所以滲濾液中含有大量的微生物,其中許多微生物對(duì)滲濾液的降解起著重要的作用,主要有亞硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、脫硫桿菌、脫氮硫桿菌、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌以及產(chǎn)甲烷菌7類細(xì)菌。但微生物由于氨氮等含量過高,使得微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào),在一定程度上抑制了微生物的生長繁殖。
3 CAST池活性污泥的同步培養(yǎng)馴化的實(shí)踐
3.1 城市生活垃圾填埋場滲濾液投加量的確定
污水廠選用該市生活垃圾填埋場的滲濾液作為污泥培養(yǎng)馴化的營養(yǎng)物質(zhì)。在開始使用前,對(duì)滲濾液進(jìn)行了長期大量的跟蹤檢測(cè),發(fā)現(xiàn)該場滲濾液COD一般是2500~3100mg/L、總磷16~25mg/L、氨氮150~450mg/L、pH一般為6.5~8.5。使用期前幾天及使用期2016年4月的檢測(cè)結(jié)果見表1:
表1 某生活垃圾填埋場滲濾液主要指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)
時(shí)段 日期 COD BOD5 TP NH3-N PH
存貯備用期(使用前) 1月4日 2833.9 1356.0 23.2 192.1 7.91
1月7日 2898.6 1425.7 20.4 186.8 7.94
1月10日 2738.3 1321.4 20.7 189.3 7.93
開始使用 1月12日 2609.0 1287.9 19.8 184.5 7.98
補(bǔ)充及
使用期 1月17日 2636.5 1317.4 20.2 196.7 7.88
1月22日 2837.8 1410.1 18.7 201.6 7.94
1月27日 2765.5 1368.4 19.4 184.8 7.96
2月1日 2893.6 1452.5 19.8 179.9 8.02
2月6日 2588.4 1246.0 23.4 187.8 7.97
2月11日 2987.7 1497.3 19.8 194.3 7.98
2月16日 2846.1 1401.2 20.2 192.4 7.95
2016年4月12日檢測(cè)了滲濾液中重金屬含量,結(jié)果Cu為0.114mg/L、Ni為0.268mg/L、Cr為0.296mg/L、Zn為0.34mg/L。重金屬含量都沒有超過進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)。
同時(shí)為較好地把握加入的量,污水S對(duì)前半年的進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,具體見表2:
表2 污水廠進(jìn)水檢測(cè)數(shù)據(jù)前半年月度均值
日期 月均COD 月均BOD5 B/C比 月均總磷 月均總氮 月均氨氮
15年7月 138.4 20.8 0.15 1.13 9.0 4.5
15年8月 144.3 23.0 0.16 0.94 7.8 4.1
15年9月 127.7 21.8 0.17 1.13 7.9 3.9
15年10月 119.2 17.9 0.15 1.35 9.3 4.5
15年11月 130.0 20.8 0.16 1.45 8.5 4.4
15年12月 124.8 18.8 0.15 1.00 8.3 4.3
根據(jù)對(duì)城市生活垃圾填埋場滲濾液定期取樣檢測(cè)分析,可以看出數(shù)據(jù)是基本穩(wěn)定的,波動(dòng)范圍不大,C∶N∶P的比值基本在100∶7∶0.8左右。污水廠近期進(jìn)水月度均值COD在130mg/L、BOD5在20mg/L左右、總磷月度均值在1.2mg/L左右、總氮月度均值在8.0mg/L左右、氨氮月度均值在4.3mg/L左右,B/C比在0.15左右。按照通常污泥培養(yǎng)營養(yǎng)液C∶N∶P的比例100∶5∶1計(jì)算,得出以進(jìn)水總量的1/20的量投加滲濾液較為合適。
3.2 同步培養(yǎng)馴化法的工藝調(diào)整
同步培養(yǎng)馴化法就是在選用滲濾液作為營養(yǎng)液進(jìn)行培泥的同時(shí)CAST池也正常進(jìn)水,使得活性污泥在快速生長增殖的同時(shí)也得到了馴化,另外也適當(dāng)提高和保證進(jìn)水濃度,提高污泥的有機(jī)負(fù)荷和抗沖擊能力,從而保障了出水水質(zhì)。冬季污泥的培養(yǎng)難、活性差,且CAST污泥濃度可以相對(duì)保持要高,因此該廠在2016年1月開始進(jìn)行污泥的同步培養(yǎng)馴化,是實(shí)際運(yùn)行的需要,但難度更大。實(shí)驗(yàn)從2016年1月12日正式開始,具體安排如下:
第一,1月12日由4#CAST(MLSS為6436mg/L,液位為4.8m)池排泥至2#CAST池0.68m,然后水解調(diào)節(jié)池進(jìn)水至4.8m,同時(shí)按照進(jìn)水總量的1/20的量投加滲濾液共149.6m3。進(jìn)水后2#CASTMLSS為900mg/L,悶曝48小時(shí)。
第二,1月14日周期改為12小時(shí)/周期,曝氣2小時(shí)/周期,潷水至最低液位3.48m,進(jìn)水至最高液位4.8m,進(jìn)水時(shí)按照進(jìn)水總量的1/20的量投加滲濾液共41.1m3。按12小時(shí)/周期運(yùn)行6天。
第三,1月20日周期改為10小時(shí)/周期,曝氣時(shí)間為1.5小時(shí)/周期,潷水最低液位、進(jìn)水最高液位不變,進(jìn)水總量及投加的滲濾液量不變。按照此周期運(yùn)行5天。
第四,2月1日周期改為8小時(shí)/周期,曝氣時(shí)間為1小時(shí)/周期,潷水最低液位、進(jìn)水最高液位不變,進(jìn)水總量及投加的滲濾液量不變。按照此周期運(yùn)行4天。
第五,2月16日周期改為6小時(shí)/周期,曝氣時(shí)間為50分鐘/周期,潷水最低液位、進(jìn)水最高液位不變,進(jìn)水總量及投加的滲濾液量不變。具體見表3:
表3 污泥同步培養(yǎng)馴化具體操作
時(shí)間 運(yùn)行時(shí)間 周期 曝氣時(shí)間 進(jìn)水量 滲濾液投加量/總進(jìn)水量
1月12日~1月13日 2天 48h/周期 悶曝48小時(shí) 822.8m? 1/20
1月14日~1月19日 6天 12h/周期 2小時(shí)/周期 822.8m? 1/20
1月20日~1月31日 12天 10h/周期 1.5小時(shí)/周期 822.8m? 1/20
2月1日~1月15日 15天 8h/周期 1小時(shí)/周期 822.8m? 1/20
2月16日開始 正常運(yùn)行 6h/周期 50分鐘/周期 822.8m? 1/20
3.3 培泥過程中每日檢測(cè)數(shù)據(jù)記錄
表4 實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)出水指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)
日期 COD
進(jìn)水 COD
出水 總氮
進(jìn)水 總氮
出水 氨氮
進(jìn)水 氨氮
出水 總P
進(jìn)水 總P
出水 MLSS(mg/L)
1月12日 900
1月14日 252.3 57.1 21.2 12.8 12.6 7.4 2.1 0.8 989
1月17日 252.3 51.4 22.6 12.3 11.5 6.2 2.1 0.7 1126
1月20日 229.2 48.2 20.0 11.7 12.1 5.6 1.9 0.7 1292
1月23日 220.9 45.4 19.6 10.5 12.7 3.8 2.0 0.7 1458
1月26日 250.7 46.4 21.4 9.2 12.3 2.9 2.0 0.6 1731
1月29日 202.5 40.4 20.3 8.9 11.4 3.2 1.9 0.6 2013
2月1日 248.2 36.9 22.1 7.3 12.6 2.8 2.4 0.4 2436
2月4日 225.8 32.1 19.8 6.8 11.6 2.7 2.1 0.4 2804
2月7日 231.2 24.4 20.2 6.4 11.9 2.4 2.5 0.2 3257
2月10日 218.2 22.6 20.5 5.6 11.2 2.2 2.0 0.1 3734
2月13日 231.7 21.4 20.9 6.1 13.5 1.9 2.2 0.1 4121
2月16日 236.4 20.7 21.4 5.8 13.4 1.8 2.1 0.1 4543
另:BOD5M水基本在95mg/L左右,BOD5進(jìn)水基本在10mg/L左右。
注:進(jìn)水COD、氨氮、總P均為投加滲濾液之后混合液檢測(cè)數(shù)據(jù)。
圖2
隨著同步培養(yǎng)馴化天數(shù)的增加,活性污泥逐漸呈現(xiàn)褐色,具有土壤的氣味,池中污泥不斷成熟,絮體不斷清晰,混合上清液也逐漸清澈,污泥中的原生動(dòng)物(如鐘蟲、累枝蟲、鞘居蟲、蓋纖蟲等)的數(shù)量漸多,出水各項(xiàng)指標(biāo)逐漸降低。培泥的第35天(2月16日)后污泥濃度達(dá)到4500mg/L以上,2016年2月16日,COD等各項(xiàng)出水指標(biāo)見表4,出水重金屬含量總Cu為0.014mg/L、總Ni為0.025mg/L、總Cr為0.012mg/L。總Zn為0.045mg/L。至此,出水水質(zhì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)到理想的穩(wěn)定狀態(tài),可以斷定CAST池的活性污泥同步培養(yǎng)馴化取得成功。
4 城市生活垃圾填埋場滲濾液作為營養(yǎng)液的特點(diǎn)
第一,由于城市生活垃圾填埋場滲濾液中本身就含有大量微生物,包括亞硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、脫硫桿菌、脫氮硫桿菌、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌以及產(chǎn)甲烷菌等,即為污泥的培養(yǎng)提供了大量的活性菌種。
第二,常規(guī)培泥一般會(huì)投加面粉等作為營養(yǎng)劑,可能會(huì)發(fā)生溶解效果較差,在水體中出現(xiàn)渾濁難沉降的現(xiàn)象。此時(shí)靜置4個(gè)小時(shí)以上的上清液亦不清澈,對(duì)出水的COD、SS等指標(biāo)影響很大。
第三,城市生活垃圾填埋場滲濾液中所含COD部分較難降解,在進(jìn)水中長期投加一定濃度的滲濾液有助于提高CAST池中活性污泥的抗沖擊能力,降低進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)時(shí)對(duì)出水的影響。
第四,城市生活垃圾填埋場滲濾液為不含固體和廢渣的液體,使用潛水泵或者離心泵即可投加,操作簡單便捷,同時(shí)滲濾液的來源廣泛、成本低廉。
第五,目前,我國垃圾分類處理執(zhí)行得并不是很好,生活垃圾填埋場垃圾滲濾液的成分也可能復(fù)雜,因此在使用的過程中需嚴(yán)密關(guān)注COD、pH以及重金屬含量,控制好加入量,防止對(duì)設(shè)備造成腐蝕,對(duì)活性污泥造成傷害,關(guān)鍵是要保證出水的各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)。
5 結(jié)語
城市生活垃圾填埋場滲濾液以合適的比例投加到CAST池進(jìn)水中,優(yōu)于常規(guī)營養(yǎng)劑。使用同步培養(yǎng)馴化法進(jìn)行培泥的過程同時(shí)也是污水正常處理的過程,取得了較理想的出水效果。滲濾液的使用適當(dāng)?shù)靥岣吡诉M(jìn)水濃度,也進(jìn)一步提高了活性污泥的抗沖擊能力。城市生活垃圾填埋場滲濾液作為營養(yǎng)液在CAST工藝活性污泥培養(yǎng)中的應(yīng)用,所需費(fèi)用較少,大大縮短了污泥馴化時(shí)間。與傳統(tǒng)方法相比,節(jié)省了開支,降低了成本,節(jié)約了時(shí)間。
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關(guān)鍵字:垃圾滲濾液;生物處理技術(shù); 厭氧-好氧組合法
中圖分類號(hào):R124文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一.目前垃圾滲濾液生物處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀
1.滲濾液的來源,組成及特點(diǎn)
垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水。它主要來源于降水,地下水的反滲,細(xì)胞生物反應(yīng)產(chǎn)生的水,以及垃圾自身的水分和垃圾在進(jìn)行填埋后,由微生物的厭氧分解產(chǎn)生的水分。
垃圾滲濾液水質(zhì)復(fù)雜,目前被確認(rèn)的有機(jī)污染物有150多種,其中致癌物以及輔助致癌物達(dá)5種。還有難以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物,磷酸酯,酚類化合物和苯胺類化合物等。其中濃度最高的化合物比城市污水的濃度還要高出很多,比如BOD、COD。此外,垃圾滲濾液還含有十多種金屬離子,其中有些濃度很高,這個(gè)會(huì)嚴(yán)重影響生物處理過程的進(jìn)程,并對(duì)其產(chǎn)生抑制作用??傊?dāng)這些污染物達(dá)到一定的規(guī)模時(shí),影響的不僅是環(huán)境,更重要的是會(huì)嚴(yán)重影響居民的生活和身體健康。
影響垃圾滲濾液的因素很多,其中包括水分供給情況、垃圾性質(zhì)、填埋場表面情況、填埋場底部情況等。正所謂有因必有果,其帶來的影響也是多種多樣的,比如水質(zhì)波動(dòng)大、成分復(fù)雜、金屬離子含量高、污染物濃度高、持續(xù)時(shí)間長、流量小且不均勻。它的成分很復(fù)雜,一般來說,降雨量對(duì)其有更深的影響,降雨量越大,垃圾滲濾液也越大,且隨著季節(jié)、氣象等因素的變化而變化。
2.研究現(xiàn)狀
目前的垃圾滲濾液生物處理技術(shù)主要有好氧處理,厭氧處理,和好氧厭氧結(jié)合處理三種方法。
好氧處理
好氧處理工藝是利用微生物在好氧條件下的代謝作用,以廢水中的有機(jī)物作為原料進(jìn)行新陳代謝,合成生命物質(zhì),同時(shí)將污染物進(jìn)行降解或還原的過程。好氧處理的處理方法主要有活性污泥、氧化溝、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤法、MBR及SBR處理工藝等。目前最新的活性污泥法是低氧-好氧活性污泥法及間歇式活性污泥法,它們是經(jīng)過改進(jìn)的活性污泥法,具有高校性,低費(fèi)時(shí)的特點(diǎn)。眾多的垃圾處理數(shù)據(jù)表明,活性污泥法是最有效的垃圾滲濾液處理方法,體積小,有機(jī)負(fù)荷高。相比之下,曝氣穩(wěn)定塘這種垃圾滲濾液的處理方法占地面積大,體積大,且有機(jī)負(fù)荷低,降解進(jìn)度較慢,但是由于其工程簡單,在土地資源豐富,土地價(jià)格低的地區(qū),比如青藏高原,云貴高原,曝氣穩(wěn)定塘不失為一種最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理方法。國外早在80年代就有人運(yùn)用穩(wěn)定塘技術(shù)建立處理廠,并成功處理了垃圾滲濾液。實(shí)踐表明,如果非得選擇一種最好,最實(shí)用的處理辦法,活性污泥法仍為上選。
厭氧處理
厭氧生物處理有許多優(yōu)點(diǎn),最主要的是能耗少,操作簡單,運(yùn)行費(fèi)用低等。因此也是垃圾處理者比較喜愛的垃圾滲濾液處理方法。厭氧生物處理的運(yùn)用可謂歷史悠久了,至少也有幾百年的歷史。近年來隨著微生物學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科發(fā)展和工程實(shí)踐的不斷發(fā)展,使垃圾滲濾液生物處理技術(shù)在理論和實(shí)踐上有了迅猛發(fā)展,大量新的厭氧處理工藝相繼出現(xiàn),它們相比于傳統(tǒng)工藝的處理方法,具有水力停留時(shí)間短,有機(jī)負(fù)荷高等特點(diǎn),特別是在處理高濃度(BOD5≥2000mg/L)有機(jī)廢水方面取得了良好效果。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%。
厭氧與好氧相結(jié)合的處理技術(shù)
其一,厭氧―好氧生物氧化工藝。
經(jīng)各種工藝組合的試驗(yàn)得出如下結(jié)論: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BOD5去除率分別達(dá)86.8%和97.2%。
其二,厭氧-氧化溝-兼性塘工藝。
當(dāng)進(jìn)水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),就會(huì)導(dǎo)致出水水質(zhì)中各種水質(zhì)成分含量均偏高,從而難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。若是啟用絮凝沉淀系統(tǒng),效果能好一點(diǎn),但是仍達(dá)不到理想狀態(tài)。
其三,厭氧―氣浮―好氧工藝。
將上流式厭氧污泥床反應(yīng)器和生物接觸氧化法相結(jié)合的處理工藝,前半段上流式厭氧污泥床反應(yīng)器為厭氧裝置,后半段生物接觸氧化法為好氧裝置。在厭氧段完成處理后再加入氣浮工藝,就可處理滲濾液變化幅度大的問題,從而提高滲濾液處理能力。
其他生物處理技術(shù)
生物炭處理技術(shù):A.Imai等采用生物活性炭流動(dòng)床(BACFB)技術(shù)處理垃圾滲濾液。當(dāng)HRT為96h,COD去除率將達(dá)到58%,活性炭可吸附部分小分子有機(jī)物和微生物的代謝產(chǎn)物。這種方法可去除70%的腐殖質(zhì)。
土地處理法:此法處理滲濾液是將滲濾液收集起來,通過噴灌使之回流到填埋場。循環(huán)填埋場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,從而達(dá)到處理滲濾液的目的。
硝化和反硝化處理:生活垃圾填埋場的滲濾液中,含有高濃度的有機(jī)污染物和氨氮。為使有機(jī)物和氨氮同時(shí)去除,垃圾填埋場在填埋垃圾時(shí)可采用混凝劑用鐵鹽和高分子聚合物的反硝化-硝化的工藝。
二、存在的問題
隨著科技的進(jìn)步,各個(gè)學(xué)科取得突破性進(jìn)展,各種垃圾滲濾液處理技術(shù)取得良好效果,但仍然存在很多的問題。比如說好氧工藝的活性污泥法和生物轉(zhuǎn)盤工程投資大、運(yùn)行管理費(fèi)用高,處理效果受溫度影響較大;厭氧處理技術(shù)特別適合高濃度的有機(jī)廢水,但它的停留時(shí)間長,且對(duì)溫度的要求高,去污率很低;厭氧-好氧工藝生物處理滲濾液較好,但滲濾液處理廠的修建投資大,運(yùn)行管理費(fèi)用高,而且隨著填埋場的關(guān)閉,最終使水處理設(shè)施報(bào)廢。所以,要使垃圾滲濾液生物處理技術(shù)應(yīng)用前景廣闊,許多問題還有待深入研究。
因?yàn)槔鴿B濾液的水質(zhì)不穩(wěn)定,如果我們?cè)谔幚頃r(shí)只采用那些單純使用生物處理技術(shù),那么對(duì)于解決技術(shù)達(dá)標(biāo)問題是很難的。所以我們應(yīng)該在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上尋找可行的工藝方案,可以將不同的工藝搭配協(xié)調(diào)使用。
此外可以從開源的角度去研究,這也是最有效的一種辦法,我們可以開展減少滲濾液產(chǎn)生量填埋技術(shù)的研究,在工業(yè)制造上盡量采用無毒的材料,加之先進(jìn)的生產(chǎn)工藝,減少滲濾液的產(chǎn)生量。
結(jié)語:
實(shí)踐證明, 厭氧法具有有機(jī)負(fù)荷高、低耗能、低污泥產(chǎn)率、且對(duì)無機(jī)營養(yǎng)元素含量要求較低等特點(diǎn),它比較適合用來處理有機(jī)物濃度高、磷含量低、可生化性差的垃圾滲濾液。它可以用來處理大量的有機(jī)污染物,因此, 厭氧法可以作為垃圾滲濾液的核心處理單元。
與厭氧法相比, 好氧處理耗能高, 且 COD 濃度越高, 好氧法耗能越多; 好氧處理可以將大量的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成污泥, 但它也有自己的缺點(diǎn)和局限性,那就是的污泥處理和處置的費(fèi)用遠(yuǎn)高于低耗能的厭氧法; 而且好氧處理因?yàn)樘幚頃r(shí)污泥的生長量大,相對(duì)應(yīng)的對(duì)無機(jī)營養(yǎng)元素的需求高,因此處理含磷濃度較低的垃圾滲濾液時(shí)需要投加必要的磷, 這樣也就增加了運(yùn)行費(fèi)用。
綜上所述,將好氧處理和厭氧處理結(jié)合無疑是最好的垃圾滲濾液處理方法。它既經(jīng)濟(jì)合理, 處理效率又高。此外,要進(jìn)一步提高科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及其在垃圾處理上的應(yīng)用,變廢為寶,為環(huán)保做貢獻(xiàn),也為資源利用做貢獻(xiàn)。
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