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垃圾转运站渗滤液处理技术
来源:广州超禹膜分离技术有限公司     发布时间:2024-09-28 09:05     
        快速的城市化和经济增长导致生产生活过程中的垃圾大量增加,据国家统计局《中国统计年鉴2021》数据显示,2020年我国生活垃圾清运量达到2.35亿t。垃圾转运站是垃圾到达处理厂前经过的中转站,可以临时贮存垃圾,再经预处理(如分选、破碎、压缩,以及对有用物质的回收和再利用)减量后,由大型的或成本较低的运输方式继续运往处理场,降低运输风险和成本。垃圾转运站压缩垃圾过程中释放占垃圾总量5%~15%的渗滤液,这些废水中含有大量悬浮固体、有机污染物、氨氮、COD及重金属等污染物。这些废水的污染物含量远超排放标准,若不及时做好有效处理,可能会污染河流、土壤、地下水等,不仅对周围自然环境产生危害,而且对人类的健康也存在潜在威胁。因此,针对垃圾转运站的渗滤液,迫切需要根据其水质特点,开发处理效果好且成本较低的处理技术。
 
一、垃圾转运站渗滤液特点分析:
 
       ① 水质成分复杂多变:受垃圾组成、季节变化、地方饮食文化等影响,垃圾转运站渗滤液成分复杂,水色深、气味难闻,COD、pH、氨氮、重金属、有机物浓度高,渗滤液组成受季节影响较大,Zhao等研究上海某垃圾转运站渗滤液发现,季节对渗滤液基本特性有明显影响,冬季渗滤液pH、COD、TOC、TN和EC明显高于夏季,而无机氮、ORP、金属、TSS和VSS无明显差异。渗滤液的特性也因其组成和体积不同而不同,渗滤液中存在的可生物降解物随时间推移而不同。
 
       ② 水量波动大:垃圾渗滤液的产生量与转运规模、压缩程度、转运时间、垃圾种类及季节等密切相关。根据垃圾转运站规模,采用横式(水平)压缩设备,渗滤液产生量为5~300m3d不等,如果采用竖式(垂直)压缩设备,在装箱过程中产生的压滤水沉积在容器的底部密封结构内不外溢,运至处理场一起处理,装运站不用考虑压缩渗滤液;渗滤液在垃圾转运站的作业高峰时间段产生量大,而其他时间段产生量少;雨季随着水量和垃圾中水分的增加,产生的渗滤液明显多于旱季。因此,垃圾转运站渗滤液水量呈现出较大的波动性。
 
三、垃圾转运站渗滤液主要处理方法:
 
       垃圾转运站不像垃圾处理场那样占地面积大、位置相对偏僻,这些因素加剧了渗滤液处理的复杂和困难程度。鉴于垃圾渗滤液具有污染物浓度高的特性,因此采用物理法、化学法、生物法等单一处理方法难以达到理想效果,而多采用组合技术。
 
       ① 生物处理法:生物处理法是指通过系统内微生物菌群利用废水中的营养物质进行自身的新陈代谢,并且可以利用菌胶团的吸附作用进一步去除污水中的污染物质,以达到降低废水中有机物及部分铁、锰类金属污染物的目的。垃圾转运站的渗滤液有别于垃圾填埋场的渗滤液,垃圾停留时间短,发酵时间短,可生化性相对较好,因此,处理成本低、技术可靠、处理效果好的生物处理被广泛应用于这类新鲜垃圾渗滤液处理。生物处理分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及好氧/厌氧联合处理方法。
 
       好氧生物法是利用好氧或兼氧微生物降解污染物的技术。应用序批式活性污泥法(SBR)处理垃圾渗滤液,COD削减率超过90%。好氧生物技术具有反应快、成本低、不产生臭气等优点,但其处理效果受温度影响大、占地面积大等问题,不适用于规模较小的垃圾转运站渗滤液处理。厌氧法处理负荷高、占地小、能耗低、对碳氮磷等营养元素等需求低、产泥少,已被广泛应用。厌氧发酵工艺(BIOSTATB)用于处理某垃圾中转站新鲜渗滤液,BOD5和COD去除率为80%和43%。膨胀污泥床(EGSB)在中温条件下厌氧生物降解预处理后的新鲜垃圾渗滤液,COD的去除率能达到88%~97%,最佳条件下,去除率能达到94%~96%。厌氧生物反应器在中温条件下处理马来西亚某市垃圾中转站渗滤液,COD、BOD5和TP最大去除率为98%、99%和93%。厌氧法对COD的去除率能达到50%~90%,但出水水质还不能直接排放,厌氧过程还会产生H2S和CH4等恶臭气体,虽然CH4可以作为能源进行回收利用,但因产生量较小,一般直接燃烧处理。
 
       传统生物处理技术占地大、反应时间长,为应对上述缺陷,研究人员提出膜处理耦合生物法的膜生物反应器技术。在水力停留时间(HRT)和回流比分别为42h和3的条件下,厌氧膜生物反应器对垃圾中转站废水中NH3-N的去除率为89%,COD去除率高达95%4。膜通量这一关键参数对浸没式膜生物反应器处理效率有较大影响,当膜通量为2.4L(m2·h)-1时,反应器可以去除渗滤液97.0%的COD。新型A2/O-MBR和A/O-MBBR组合工艺处理模拟废水,A2/O-MBR工艺处理发现HRT为12h、溶解氧控制在2.0%~4.0mg·L-1、外回流比和内回流比均为2时,COD、NH3-N、TN和TP去除率最佳,平均去除率可达98%、96%、97%和91%。膜技术处理效果好,但是也存在能耗高、成本高、膜寿命短、浓缩液难处理等缺点。此外,垃圾转运站渗滤液中污染物复杂性和较高浓度,可能使传统的生物处理无效,因此需要加强组合工艺技术的研究。
 
       ② 物理/化学处理法:物理/化学处理法即利用物理或者化学的技术去除废水的污染物质,可应用于垃圾转运站渗滤液处理方法有混凝沉淀、吸附法、氨吹脱、气浮、氧化还原、膜分离技术、高级氧化技术等。物理/化学处理方法受水质水量的影响小,理论上能去除所有污染物,处理出水水质又相对稳定,在预处理和深度处理中都可以采用。
 
       混凝沉淀采用混凝剂,如铁铝盐等混凝沉淀去除有机物。电絮凝是通过电极分解(如铁或铝等电极)和阴极中的氢气在阳极中就地产生混凝剂,通过混凝沉淀去除废水中的污染物质9,电絮凝不需要额外的化学品。吸附法指利用吸附材料吸附有机物,将有机物从废水中移除的技术。常见吸附材料有活性炭、黏土、树脂等,吸附材料孔结构发达、比表面积大,处理效果好,但处理过程中容易发生堵塞,吸附饱和后需要再生,处理成本高。蒸发法是一种减量处理方法,能耗较高。膜分离是指利用微滤、超滤、纳滤、反渗透等膜技术对渗滤液进行处理,但存在设备成本高、处理能耗高及膜污染等问题。高级氧化技术(AOPs)主要是利用热、超声、紫外、催化剂等方法活化过氧化氢产生自由基,利用自由基的强氧化能力降解有机物,提高可生化性、降低生物毒性,特别适合深度处理污染物浓度高的渗滤液"。AOPs分为Fenton氧化、O3氧化法、电化学氧化法(E-AOP)、光催化、催化湿式氧化法(CWAO)等。用CWAO法处理渗滤液发现,当反应温度为200℃,催化剂添加量4g·L-1,双氧水与COD除率为85%。臭氧氧化是另一种利用臭氧作为强氧化剂,通过分解产物(羟基自由基·OH和H2O2)的高氧化电位来处理耐药污染物,不足之处是设备成本高、臭氧生产能耗高,且当悬浮物浓度较高时,臭氧传质效率受到限制。单一技术可能存在不同缺陷,因此需要通过技术结合寻求绿色高效的组合处理工艺。
 
        ③ 组合处理工艺:国内外的研究学者探索了多种处理工艺的组合已达到较好的垃圾中转站渗滤液处理效果。混凝沉淀-AOP组合工艺处理结果表明,投加400mg·L-1混凝剂和0.06mol·L-1催化剂(亚铁),pH值为3,氧化剂:催化剂(双氧水:亚铁)为4时,COD消减量超过60%,色度去除率近100%,基本无恶臭。厌氧生化-混凝沉淀-高级氧化中试系统,明显提高了COD去除率,COD、油脂的去除率分别为91.8%和99.5%,色度去除率在90%以上。范雪曼等用混凝-Fenton-蒸发组合工艺处理渗滤液发现,初始pH值为4.0,双氧水与亚铁离子浓度比为8,双氧水与COD含量比为3时,经混凝、沉降、氧化、蒸发处理后COD去除率为97%,色度去除率100%。厌氧-MBR-电催化氧化结合处理城市垃圾中转站废水,COD和NH3-N的处理率分别为99%和96.9%,有机物几乎完全被去除。UASB-AO-接触氧化-超滤-Fenton组合工艺处理垃圾中转站废水,出水COD、SS、BOD5、NHg-N满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的要求。AO-电催化氧化联合工艺处理中转站渗滤液结果显示HRT与污染物降解效果呈正相关,当HRT为11d时,COD和氨氮的浓度分别从(31098±1270)mg·L-1和(525±23)mg·L-1降解到(391±44)mg·L-1和(3±2)mg·L-1。电溶臭氧浮选(E-DOF)技术与缺氧/好氧膜生物反应器(A/O-MBR)联用处理垃圾转运站渗滤液,COD、NH3-N、TN和TP的去除率分别为98.6%、95.6%、95.3%、96.7%。随着技术和社会的进步,更多适用于垃圾转运站渗滤液处理的集成一体化设备也将被研究应用。
 
三、中转站滤液处理技术选择要点分析:
 
        针对垃圾中转站渗滤液产生特点和特性,选择处理工艺时,需要考虑以下方面:① 处理工艺应具备较强的适应和抗冲击负荷能力,以应对垃圾转运站渗滤液水量水质波动变化大,污染物浓度高的特点。② 处理工艺设备简单易维护,占地面积小,自动化程度相对较高。③ 选择处理技术时要考虑垃圾转运站的投资成本及运行成本。④ 垃圾转运站区别于垃圾处置场,周边有建筑和居民,选取的工艺要安全可靠,二次污染少,尽量减小对居民生活的影响。
 
四、结束语:
 
        随着我国无废城市以及美丽新农村建设规划的相继出台,生活垃圾产生量在增长,无害化处理需求在增加,转运站数量增多导致产生的渗滤液持续增长,因此,转运站垃圾渗滤液的排放问题应得到足够的重视。不断提高的渗滤液排放标准以及日益严格的监管体系推动着垃圾渗滤液的处理工艺向着更加多样化的方向发展,未来各种经济高效的新式组合工艺也将不断涌现为垃圾转运站的渗滤液治理提供帮助,进一步促进环保行业的健康发展。