生活垃圾渗滤液处理与药剂应用

2023-01-11罗爱武

安徽冶金科技职业学院学报 2022年4期

罗爱武

(广东环境保护工程职业学院广东广州 510655)

1 生活垃圾渗滤液特性及处理工艺

1.1 生活垃圾渗滤液

生活垃圾渗滤液是指生活垃圾在填理过程中，发生受压发酵等物理和生化反应，受到降水渗透淋洗而产生的液体。根据生活垃圾填埋时间长短可分为前期渗滤液、中后期渗滤液和封场后渗滤液。一个选址合理科学，处置规范的生活垃圾填埋场是不应受到地表水和地下水直接影响的，渗滤液的产生量仅与当地的降雨量、渗漏量和生活垃圾自身的生化反应速率相关。

生活垃圾渗滤液具有明显特征：第一，有机污染物浓度很高，COD浓度可高达数万毫克每升；第二，颜色深，恶臭味重，这是有机物在长期的厌氧发酵中所形成的；第三,氨氮含量高，这是含氮有机物在厌氧分解过程中的必然产物；第四，金属离子的含量较高，据统计，渗滤液中可检测出的金属离子达26种，其中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg等一般均可检出，这与我国生活垃圾分类收集不够严密有关联;第五，微生物所需营养元素比例失调，生活垃圾渗滤液BOD浓度高，一般磷元素比例较低，随着填理过程的进行，中后期和封场后渗滤液中C/N比例不断走低，不利于生化处理。

我国生活垃圾填埋场渗滤液水质参考值见表1。

1.2 生垃圾渗滤液处理

生活垃圾渗滤液处理一般可分为预处理，生物处理和深度处理三个阶段。HJ564-2010推荐的工艺流程图见图1。

表1 我国生活垃圾填埋场渗滤液水质(mg/L)

图1 生活垃圾渗滤液处理工艺流程

预处理的作用和目的有：①降低渗滤液中有害金属离子的含量，利于后续生化反应的进行；②削减有机负荷，使COD、BOD5、SS大幅度降低；③降低氨氨浓度，提高C/N比，使后续生化反应能顺利进行；④提高可生化性，使BOD5/COD值有所提高。

预处理目前常采用混凝法和脱氨法组合，混凝剂常采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁、硫酸铝，硫酸铁、氯化铁、聚丙烯酰胺等，可以单独使用，也可以复配使用，混凝法可以很好地起到预处理的作用，同时产生数量不菲的污泥，污泥应委托专业公司处理或并入市政污水处理厂污泥处理系统。脱氨目前常采用氨吹脱法，该工艺分为二步，第一步调节pH为强碱性(pH为10.5左右)使NH3占氨氮的比例大幅提高，第二步，向渗滤液中通入微小气泡，使NH3转移到气泡中并随气泡排除，吹脱法产生的尾气应综合利用处理，不能随意排放。

生物处理常采用厌氧生物处理与好氧生物处理工艺相结合工艺，处理对象是渗滤液中的可生物降解的有机污染物。厌氧生物处理常采用UASB工艺，可以进一步有效大幅削减有机负荷，其设计和运行主要参数为：①常温消化温度为20 ℃-30 ℃，中温消化为30 ℃-38 ℃；②COD容积负荷为5 kg/m3.d-15 kg/m3.d；③pH值范围为6.5-7.8。好氧生物处理宜采用膜生物反应器或氧化沟法。膜生物反应器是生物法与膜法的有机结合，不仅节省了二次沉淀池的占地面积和投资费用，更重要的在于大大提高了污泥浓度，提高了容积负荷，降低了污泥负荷，保持较长污泥龄，使剩余污泥的产量很低，同时，使出水水质变得更好且更稳定。应用于膜生物反应器中的膜常采用微滤膜或超滤膜。其主要设计、运行参数见表2。

表2 膜生物反应器工艺参数

氧化沟法污泥龄长，出时水质较好，也常常应用于渗滤液处理，其设计和运行的主要参数，见表3。

表3 氧化沟工艺参数

渗滤液的深度处理对象主要是色度、臭味、细菌和剩余COD等，目的是为了全面达到排放标准(GB16889-2008)，常常采用纳滤和反渗透串联工艺。

纳滤的主要工艺参数见表4。

表4 纳滤的主要工艺参数

反渗透的主要工艺参数见表5。

表5 反渗透的主要工艺参数

2 药剂在生活垃圾渗滤液处理中的应用与投加

2.1 应用于混凝处理

混凝法目前广泛应用于生化处理生活垃圾渗滤液处理中，既可以作为预处理的重要方法，也可用于生化处理后的深度处理。用于预处理时，不仅削减有机负荷、去除难降解有机物效果明显，而且对去除有害金属离子、MH3-N、色度作用也很显著，而且提高了B/C比值，增加了C/N比，减少了抑制微生物增殖组分的负面影响，对后续生化处理十分有利。

关于混凝剂的选择，湖南大学柳娴作了细致的比选工作，从Al2(SO4)3、AlCL3、Fe2(SO4)3、FeCl3、PAC、PFS、PAFC等七种混凝剂中筛选出PFS、用于处理中后期生活垃圾渗滤液，其最佳投加量为8000 mg/L，混凝初始pH=6.0，实现了渗滤液中COD、色度、浊度、腐殖酸、SS以及NH3-N同时有效去除。

华东理工大学尚爱安等也就AL2(SO4)3、PAC、PFS、FeCL3、等混凝剂进行了比选，用于预处理上海市老港填理物COD初始浓度为12000- mg/L22000 mg/L渗滤液，投加量为2400 mg/L ，COD去除率为11.0%-30.5%，以PFS处理效果最好，而且絮状体沉降性能好。用于处理生化处理后渗滤液时，采用PFS为混凝剂，投加量为800 mg/L，pH=6时，COD从658 mg/L下降到264 mg/L，去除率达到59.8%。

2.2 应用于化学沉淀法去除氨氮

生活垃圾渗滤液中高浓度的氨氮会抑制后续生化反应的进行，因此目前常常在预处理阶段采用吹脱法去除，吹脱法去除氨氮需要二次调节PH值，耗费大量药剂，同时释放的氨气需综合治理，运行费用较高，促使业内人士进一步寻求更妥当的处理方法。用化学法除氨氮就是一种较好的选择。具体方法是根据氨氮含量，定量投加Mg2+和PO43-，并小幅度调节PH值至碱性即可生成MgNH4PO4沉淀，该沉淀无毒副作用，而且在沉降过程中会吸附渗滤液中部分污染物质，据报导可削减高达40%的COD。采用富含磷酸盐和镁的鸟糞石替代化学试剂也有类似的处理效果。

2.3 应用于高级氧化

目前广泛采用生化处理与NF-RO组合工艺处理生活垃圾渗滤液，在纳滤反渗滤处理过程中产生大量浓缩液，按纳滤产水率80%、反渗透产水率70%推算，浓缩液的产生量约占生化处理出水的44%。浓缩液的处理常用回灌法和浓缩燃烧法，回灌法即将浓缩液回灌到生活垃圾填理堆体中，这将势必导致盐分和其它部分有害废物的积累效应，使生化处理过程深受影响，并且可能发生中毒反应而不能正常运行，浓缩燃烧法是现行规范的处理方法，但一次性投资和运行费用一直高居不下。

探索高级氧化与生化处理工艺相结合可能是未来处理渗滤液的发展趋势，据报导采用芬顿氧化法或臭氧氧化法在最佳实验条件下可使COD去除率达到46%和72%，同时使渗滤液的可生化性提高。A.Lopez等利用芬顿法处理垃圾渗滤液，研究结果表明：在Fe2+用量为275 mg/L、H2O2用量为3300 mg/L、pH为3、反应时间为2小时条件下，B/C从0.2升至0.5；在Fe2+用量为830 mg/L、H2O2用量为10000 mg/L条件下，COD去除率最高可达60%，从10540 mg/L降至4216 mg/L。我国采用高级氧化十生化处理组合工艺的工程实例已相继在上海某垃圾处理场和杭州天子岭垃圾填埋厂投产运行。据陈雷等测算：以100 t/d的垃圾渗滤液处理规模核算，“高级氧化十生化处理”总投资约为300-500(万)，运行费用约为35元/t，常规“生化处理+膜法”工艺总投资约为500-1500万，运行费用约为50元/t，高级氧化与生化处理工艺相结合具有良好的应用前景。