垃圾渗滤液处理技术

固体废弃物处理与处置姓名：杨家萍专业：环境工程学号：0210181 目 录1 1 垃圾渗滤液的来源和收排系统垃圾渗滤液的来源和收排系统2 2 垃圾渗滤液的特征和危害垃圾渗滤液的特征和危害3 3 垃圾渗滤液的处理技术垃圾渗滤液的处理技术1 1 垃圾渗滤液的来源和收排系统垃圾渗滤液的来源和收排系统垃圾渗滤液主要来自三个方面: (1) 填埋场内的自然降雨和径流; (2) 垃圾自身原有的含水; (3) 在垃圾卫生填埋后由于微生物的厌氧分解而产生的水. 其中填埋场内的降水为主要部分,这些水分渗过成分复杂的垃圾时,使垃圾发生分解、溶出、发酵等反应,从而使渗滤液中含有大量有机污染物、氮、磷和种类繁多的重金属类物质. 垃圾渗滤液水质的变化受垃圾组成、垃圾含水率、垃圾体内温度、垃圾填埋时间、填埋规律、填埋工艺、降雨渗透量等因素的影响,尤其是降雨量和填埋时间的影响。垃圾渗滤液的水量渗滤液产量计算 渗滤液产量计算公式较多, 当前比较通用的计算渗滤液产量的计算公式为: Q =0.001I ( C1A 1 + C2A2 ) 式中Q 渗滤液产量m3/d; C1 填埋作业面的渗透系数, 取值在0.5 左右; A1 填埋作业面的面积m2; C2 填埋中止或封场部分的渗透系数, 取值在0.3 左右; A2 填埋中止或封场部分的面积m2 ; I 日均降雨强度或日最大降雨强度mm/d。垃圾渗滤液的收排系统垃圾渗滤液的收排系统 渗滤液收排系统由收集系统和输送系统组成。收集系统是位于底部防渗层上面的、由沙或砾石构成的排水层。2 垃圾渗滤液的特征和危害垃圾渗滤液的特征和危害(1) 有机物浓度高且污染物种类繁多 渗滤液是一种化学物质,在流经垃圾层时带走了很多垃圾中的物质,因此,渗滤液中的有机物浓度很高,COD 一般可达几万毫克每升,有时甚至高达80 000 mg/ L 垃圾渗滤液中污染物种类复杂,含量较多的有烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等,其中,列入我国环境优先控制污染物的有5 种 .(2) 水质、水量变化大 这是渗滤液的主要特点,渗滤液COD 变化范围一般为189 mg/ L54 412 mg/ L. 雨季向填埋场区汇入的降水量大于蒸发量,渗滤液产生量大;旱季蒸发量大于降水量,渗滤液产生量少. 填埋垃圾层中各部分的物理、化学和生物学特征及其活动方式都不同,渗滤液的水质随累积填埋量的增多和使用年限的延长而发生变化 .垃圾渗滤液的特征垃圾渗滤液的特征(3) NH3 - N 含量高 渗滤液中NH3 - N 的含量一般在1 000 mg/ L ,随着填埋年数的增加而增加,最高可达2 000 mg/ L以上. 与城市污水相比,垃圾渗滤液的NH3 - N 浓度高出数十至数百倍 .(4) 重金属离子含量高 渗滤液中含有十多种重金属离子,主要包Fe ,Zn ,Cd ,Cr ,Hg ,Mn ,Pb ,Ni 等. 垃圾降解产生的CO2 溶于渗滤液后,使渗滤液成偏酸性,酸性环境溶解了不溶于水的重金属,从而使渗滤液中重金属离子浓度变高.(5) 营养元素比例失调 当污水中营养元素的比例为BOD5NP = 10051 时,采用生化法处理污水是适宜的. 但一般渗滤液中的BOD5/ P 的值都大于300 ,这与微生物生长所需的磷元素差别较大。垃圾渗滤液的特征垃圾渗滤液的特征垃圾渗滤液的危害垃圾渗滤液的危害 渗滤液处理是卫生填埋场的最后一道环节，如果不高标准严要求，不仅对在周围环境带来不可估量的污染和危害，对人体健康带来威胁，同时也是卫生填埋丧失原有意义。1.重金属危害 重金属污染物主要有Hg、Cr、Pb和As。渗滤液中含量超标的Hg、Cr、Pb和As一旦进入水体，将会产生水体重金属污染。这些重金属对人体的危害主要有：汞能危害人体神经系统、心脏、肾脏、胃肠道；镉则引起“骨痛病”；六价铬毒性是三价铬的100倍，对中枢神经有毒害作用；铅在人体组织中富集，会影响神经的正常功能；砷中毒则表现为肝、胃炎症多发性神经类、皮肤和指甲病变。垃圾渗滤液的危害垃圾渗滤液的危害2.阴离子的危害 渗滤液中含有一定量的NO2-和NO3-.NO2-对人体最大的危害在于引发癌症，NO3-虽对人体无直接危害，但可转化为NO2-,间接产生危害。 3.有机化合物的危害 在生活垃圾填埋时，溶入地下水的有机物会导致地下水缺氧，此时溶入地下水的铁和盐被转化成NO2-和NO3-,从而导致阴离子污染。4.微生物的危害 渗滤液中的碳水化合物、蛋白质、油脂等有机物为各种细菌、病菌、病毒和寄生虫的繁殖创造了条件，从而使水质进一步恶化。3 渗滤液的处理技术渗滤液的处理技术 物化法一般是作为生物处理的预处理工艺，以减轻生物处理的负荷，或作为生物处理的后续保障工艺，以确保最后出水水质达到设计要求。物化法不受渗滤液水质水量的影响，系统运行比较可靠，出水水质稳定，尤其对难以进行生物降解处理的渗滤液具有较好是处理效果。但是处理成本高，在投资费用和运行费用上分别比生物处理过程要多出520倍和310倍，不适合大量渗滤液的处理。在实际应用中，一般与生物处理方法结合起来，作为垃圾渗滤液的预处理或后处理措施。 渗滤液的处理技术渗滤液的处理技术-物化法物化法物化法物化法1 混凝沉淀 混凝法是向废水中投加混凝剂，是废水中的某些污染物由溶解状态或胶体状态变为凝胶状态，集结为絮体，絮体吸附、捕集悬浮物并使其进一步集结沉淀下来。 应用：对重金属的去除；对氨氮的去除；COD及色度的去除。2 吹脱技术 吹脱法用于吹脱水中溶解气体和某些挥发性物质。即将气体(载气)通入水中，使之相互充分接触，将水中溶解气体和挥发性溶质穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除污染物的目的。 应用：使游离氨从水中溢出，以降低废水中氨氮浓度。当BOD/NH3 100:3.6时，生物反应达不到除氮的要求，同时，高浓度的氨氮还会抑制微生物的活性，因此常需要采用物化处理方法进行脱氮前处理。物化法物化法3 吸附 由于渗滤液中的有机物的主要成分是腐殖质, 而腐殖质的分子量最高可以达到50000Da ,且富含各种活性基团,因此,对渗滤液中有机物的吸附,首选孔径较大,饱含活性基团的吸附剂。活性炭是常用的吸附剂,具有发达的空隙结构、巨大的比表面积和各种活性基团。 活性炭吸附的作用：除臭、去色、去除有机物、去除重金属、合成洗涤剂的去除、放射性物质的去除。4 化学氧化法 化学氧化法是转化废水中污染物的有效方法。化学氧化法可用于脱色、去除重金属、酚和有机化合物，也可用于消毒、除藻等。物化法物化法5 膜分离技术 膜分离技术是利用隔膜使溶剂与溶质或微粒分离的一种方法。 微孔过滤是其他膜处理工艺（UF,NF,RO）的预处理或者与化学处理结合使用，不能单独使用。微孔过滤不能获得显著（COD去除在25%35%）的COD去除率。超滤用于截留摩尔质量大于1000g的分子。超滤对于去除大分子和颗粒效果很好，但与膜的组成有很大关系。纳滤可去除有机复合物和重金属，可去除摩尔分子质量大于300Da的颗粒。反渗透膜能够聚集所有的悬浮和溶解固体，渗透过程包含非常低的溶解固体浓度。 膜处理法具有的优势： 膜处理过程中不发生相变且能耗较低 装置简单，操作容易且易控制，便于维修管理，分离效率高，可靠性高。 膜片寿命高 系统可扩充性强，可根据需要增加一级、二级或高压膜组。 渗滤液处理技术渗滤液处理技术-生物法生物法 与好氧生物处理相比, 厌氧生物处理具有动力消耗低、剩余污泥量少、处理设备较便宜、能降解某些好氧处理难于降解的物质的优势。 原理：厌氧生物处理是在没有氧的情况下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解、稳定的处理方法。有机物的厌氧降解过程一般可以分为四个阶段。 第一阶段：水解阶段 第二阶段：酸化阶段 第三阶段：产乙酸阶段 第四阶段：产甲烷阶段厌氧法厌氧法好氧处理好氧处理 好氧生物处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、生物膜法等工艺, 渗滤液好氧生物处理能够有效降低中的BOD, COD 和氨氮, 还可去除铁、锰等金属。1. 活性污泥法 活性污泥法因其费用低、效率高而得到最广泛的应用。许多学者发现传统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COD4000 13000mg/L 、BOD5 1600 11000mg/ L 、N H3-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。好氧处理好氧处理2.曝气稳定塘 与活性污泥法相比,曝气稳定塘体积大,有机负荷低,尽管降解进度较慢,但由于其工程简单,在土地不贵的地区,是最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理方法。3.生物膜法 与活性污泥法相比,生物膜法具有抗水量、水质冲击负荷的优点,而且生物膜上能生长世代时间较长微生物,如硝化菌之类。4.UASB2好氧生物法 由于垃圾渗滤液有机物浓度一般较高,为节省运行费用,渗滤液常先用厌氧生物法处理, 上向流厌氧污泥床(UASB) 则是其中常用的一种。由于该法的处理出水中有机物浓度较高,一般采用好氧生物处理系统,以确保出水有机物浓度进一步降低。好氧好氧-厌氧组合工艺技术厌氧组合工艺技术 由于垃圾渗滤液的复杂性和有别于城市污水的独特性, 若单一使用厌氧或好氧生物法处理很难达到排放要求, 因此, 经常要二者合并应用。与好氧法相比,厌氧生物处理占地面积小、能耗少、操作简单,因此投资及运行费用低廉;而且由于产生的剩余污泥量少,所需的营养物质也少,其BOD5 /P只需4 000 1,适合垃圾渗滤液含磷少的特点;对许多在好氧条件下难于处理的高分子有机物在厌氧时可以被生物降解。但是,厌氧处理出水中的COD浓度和氨氮浓度仍比较高,出水基本达不到排放标准,一般需要进行后续的好氧处理。利用厌氧好氧组合工艺处理垃圾渗滤液经济合理且处理效率较高。对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧-好氧处理工艺既经济合理,处理效率又高。COD 和BOD的去除率分别达86.8 %和97.2 %。 鉴于垃圾渗滤液具有上述特点, 采用普通的生物处理单元和常规的运行参数难以达到理想的处理效果, 因此需采取以下措施提高垃圾渗滤液的生物处理效率。 1 在生物处理之前进行预处理 垃圾渗滤液中的多种金属离子, 如果不进行预处理, 不仅会对生化过程产生抑制,还将形成沉淀, 使生化反应器堵塞, 或在生物膜表面结垢, 影响去除效率。预处理中主要是采用化学棍凝沉淀的方法, 用石灰或硫化物作沉淀剂, 去除垃圾渗滤液中的重金属,同时去除大量的悬浮颗粒。预处理还可调节渗滤液的值, 使之从偏酸性成为中性。 2 降低生物处理单元的污泥有机负荷 垃圾渗滤液中的有机物浓度很高, 一般需要适当降低污泥有机负荷来提高处理效果。提高污泥浓度, 延长污泥停留时间以及增加处理构筑物的体积都能降低污泥有机负荷。提高垃圾渗滤液生物处理效率的对策提高垃圾渗滤液生物处理效率的对策渗滤液处理工艺的关键渗滤液处理工艺的关键 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。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。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、厌氧氨氧化、短程硝化等,这些技术具有需氧量低、能耗低、负荷高、对碳源碱度需求低等优点。渗滤液深度处理技术渗滤液深度处理技术 对于“老化”的渗滤液,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。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、设备简单、易于维护等优点,用该技术处理渗滤液在近几年得到了一定应用。另外人工湿地对氨氮的去除也有很好的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。另外对于封场后的垃圾填埋场的渗滤液也可采用人工湿地的处理方式。这是由于封场后的填埋场一般需在其表面覆盖粘土和营养土,并种上绿化植物,以防止雨水的侵入和填埋气体的扩散。如果将绿化植物改为芦苇等植物,并做好渗滤液的收集排放设施,这样不但可以利用闲置的土地大幅度降低渗滤液的处理成本,还可以取得良好的处理效果。渗滤液深度处理技术渗滤液深度处理技术-SBBR法法使用SBBR 法对渗滤液进行深度处理。 1 BOD5/COD比为0.05， NH3-N (1100 mg L-1)可定义为老化和不可生化渗滤液。2 适当操作条件下，SBBR法能高效去除氨。3 当氮的负载率为0.51 kg TN m-3/d，循环时间为9小时时，氨的去除效果最好。4 氨的去除率为99%或者11 mg L-1 ，达到国家排放标准。