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      关于垃圾渗滤液6类生物处理工艺分析!

      2021-02-03 11:53:35

        垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分,扣除垃圾、覆土层的饱和持水量,并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水?;褂卸鸦淖急赣糜诜偕盏睦┏龅乃?。

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        一、垃圾渗滤液的产生阶段

        垃圾渗滤液的性质随着填埋场的运行时间的不同而发生变化,这主要是由填埋场中垃圾的稳定化过程所决定的。垃圾填埋场的稳定化过程通常分为五个阶段,即初始化调整阶段(Initial adjustment phase)、过渡阶段(Transitionphase)、酸化阶段(Acid phase)、甲烷发酵阶段(Methanefermentation phase)和成熟阶段(Maturation phase)。

        1、初始调节阶段:垃圾填入填埋场内,填埋场稳定化阶段即进入初始调节阶段。此阶段内垃圾中易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生好氧生物降解反应,生成二氧化碳(CO2)和水,同时释放一定的热量。

        2、过渡阶段:此阶段填埋场内氧气被消耗尽,填埋场内开始形成厌氧条件,垃圾降解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解。此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐分别被还原成氮气(N2)和硫化氢(H2S),渗滤液PH开始下降。

        3、酸化阶段:当填埋场中持续产生氢气(H2)时,意味着填埋场稳定化进入酸化阶段。在此阶段对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和专性厌氧细菌,填埋气的主要成分是二氧化碳(CO2)、渗滤液COD、VFA和金属离子浓度继续上升至中期达到较大值,此后逐渐下降;PH继续下降到达低值,此后逐渐上升。

        4、甲烷发酵阶段:当填埋场H2含量下降达到低点时,填埋场进入甲烷发酵阶段,此时产甲烷菌把有机酸以及H2转化为甲烷。有机物浓度、金属离子浓度和电导率都迅速下降,BOD/COD下降,可生化性下降,同时PH值开始上升。

        5、成熟阶段:当填埋场垃圾中易生物降解组分基本被降解完后,垃圾填埋场即进入成熟阶段。此阶段由于垃圾中绝大部分营养物质已随渗滤液排出,只有少量微生物对垃圾中的一些难降解物质进行降解,此时PH维持在偏碱状态,渗滤液可生化性进一步下降,BOD/COD会小于0.1。但是渗滤液浓度已经很低。

        二、渗滤液处理工艺的比较选择

        城市垃圾填埋场渗滤液处理一直是填埋场设计、运行和管理中非常棘手的问题。渗滤液是液体在填埋场重力流动的产物,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有许多因素可能影响到渗滤液的性质,包括物理因素、化学因素以及生物因素等,所以渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说,其pH值在4~9之间,COD在2000~62000mg/L的范围内,BOD5从60~45000mg/L,重金属浓度和市政污水中重金属的浓度基本一致。

        三、渗滤液处理工艺的现状

        垃圾渗滤液的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法,在COD为2000~4000mg/L时,物化方法的COD去除率可达50%~87%。和生物处理相比,物化处理不受水质水量变动的影响,出水水质比较稳定,尤其是对BOD5/COD比值较低(0.07~0.20)难以生物处理的垃圾渗滤液,有较好的处理效果。但物化方法处理成本较高,不适于大水量垃圾渗滤液的处理,因此垃圾渗滤液主要是采用生物法。

        生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。厌氧处理包括上向流污泥床、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘。

        四、渗滤液处理工艺介绍

        垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点:BOD5和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高,微生物营养元素比例失调等。在渗滤液的处理方法中,将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法。但是填埋场通常远离城镇,因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难,往往不得不自己单独处理。常用的处理方法如下

        4.1好氧处理

        用活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘等好氧法处理渗滤液都有成功的经验,好氧处理可有效地降低BOD5、COD和氨氮,还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。在好氧法中又以延时曝气法用得最多,还有曝气稳定塘和生物转盘(主要用以去除氮)。下面将分别予以介绍。

        4.1.1活性污泥法

        传统活性污泥法

        渗滤液可用生物法、化学絮凝、炭吸附、膜过滤、脂吸附、气提等方法单独或联合处理,其中活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。美国和德国的几个活性污泥法污水处理厂的运行结果表明,通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷,活性污泥法可以获得令人满意的垃圾渗滤液处理效果。例如美国宾州Fall Township污水处理厂,其垃圾渗滤液进水的COD为6000~21000mg/L,BOD5为3000~13000mg/L,氨氮为200~2000mg/L。曝气池的污泥浓度(MLVSS)为6000~12000mg/L,是一般污泥浓度的3~6倍。在体积有机负荷为1.87kgBOD5/(m3·d)时,F/M为0.15~0.31kgBOD5/(kgMLSS·d),BOD5 的去除率为97%;在体积有机负荷为0.3kgBOD5/(m3·d)时,F/M为0.03~0.05kg BOD5/(kgMLSS·d),BOD5的去除率为92%。该厂的数据说明,只要适当提高活性污泥法浓度,使F/M在0.03~0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之间(不宜再高),采用活性污泥法能够有效地处理垃圾渗滤液。

        许多学者也发现活性污泥能去除渗滤液中99%的BOD5,80%以上的有机碳能被活性污泥去除,即使进水中有机碳高达1000mg/L,污泥生物相也能很快适应并起降解作用。在低负荷下运行的活性污泥系统,能去除渗滤液中80%~90%的COD,出水BOD5<20mg/L。对于COD  4000~13000 mg/L、BOD51600~11000mg/L、NH3-N 87~590mg/L的渗滤液,混合式好氧活性污泥法对COD的去除率可稳定在90%以上。众多实际运行的垃圾渗滤液处理系统表明,活性污泥法比化学氧化法等其它方法的处理效果更佳。

        低氧好氧活性污泥法

        低氧-好氧活性污泥法及SBR法等改进型活性污泥流程,因其具有能维持较高运转负荷,耗时短等特点,比常规活性污泥法更有效。同济大学徐迪民等用低氧-好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液,试验证明:在控制运行条件下,垃圾填埋场渗滤液通过低氧-好氧活性污泥法处理,效果卓越。最终出水的平均COD、BOD5、SS分别从原来的6466mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相应降低到COD<300mg/L、BOD5<50mg/L(平均为13.3mg/L)以及SS<100mg/L(平均为27.8mg/L)。总去除率分别为COD 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。

        处理后的出水若进一步用碱式氯化铝进行化学混凝处理,可使出水的COD下降到1 00mg/L以下。

        两段法处理渗滤液的氮、磷也均较一般生物法为佳。磷的平均去除率为90.5%;氮的平均去除率为67.5%。此外该法运行弥补厌氧-好氧两段生物处理法第 一段形成NH3-N较多,导致第二段难以进行和两次好氧处理历时太长的不足。

        物化活性污泥复合处理系统

        由于渗滤水中难以降解的高分子化合物所占的比例高,存在的重金属产生的抑制作用,所以常用生物法和物理-化学法相结合的复合系统来处理垃圾渗滤液。对于BOD5 1500m g/L、Cl-800mg/L、硬度(以CaCO3计)800mg/L、总铁600mg/L、有机氮100mg/L、TSS 300mg/L、SO2-4300mg/L的渗滤液,有学者采用该方法进行处理,发现效果很好,其BOD5 、COD、NH3-N、Fe的去除率分别达99%、95%、90%、99.2%。该系统中的进水通过调节池后,可以避免毒性物质出现瞬时的高浓度而对活性污泥生物产生抑制作用;在澄清池中加入石灰,可去除重金属和部分有机质;气提池(进行曝气,温度低时加入NaOH)能去除进水NH3-N的50%,从而使NH3的浓度处于抑制水平之下;由于废水中磷被加入的石灰所沉淀,且 pH值过高,因而需添加磷和酸性物质;活性污泥系统可以串联或并联使用,运行时可通过调节回流污泥比来选用常规法或延时曝气法处理,具有较大的操作灵活性。