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名称 生活垃圾填埋场渗滤液的处理及利用方法研究
发布机构 科技外事处 索引号 2189234/2021-01757
主题分类 科技发展 文号
发布日期 2021-09-08 主题词

生活垃圾填埋场渗滤液的处理及利用方法研究

发布日期:2021-09-08 15:38 信息来源:科技外事处 访问量:? 字体 :[ 大 ][ 中 ][ 小 ]

生活垃圾填埋场渗滤液的处理及利用方法研究

    近年来,随着我国生态环境保护的逐步加强,生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺不断进步和完善。垃圾渗滤液具有严重的污染性,实现垃圾渗滤液资源化利用具有十分可观的经济价值和社会效益。根据我国生活垃圾渗滤液特征,单纯采取某一种处理技术无法达到废水排放标准,因此还要采取组合式处理工艺实现生活垃圾填埋场渗滤液的有效处理,进而实现垃圾渗滤液的资源化利用。

1 生活垃圾填埋场渗滤液概述

1.1垃圾渗滤液的产生

    简单来讲,垃圾渗滤液就是垃圾产生的废水,并且这些废水是由多方面因素形成的。首先,降雨或降雪会造成大量水分散布于地表,部分降水汇集在垃圾填埋场内,由此产生大量垃圾渗滤液。其次,生活垃圾本身含有大量水分,在堆存过程中,水分会不断聚集和渗透,由此产生垃圾渗滤液。再次,填埋场内生活垃圾中的有机物质会发生分解反应,这个过程也会产生水分。最后,生活垃圾填埋后会发生降解,并产生一定的空隙,导致地下水不断渗透到垃圾内,其间也会产生垃圾渗滤液。

1.2垃圾渗滤液的特征

    生活垃圾填埋场渗滤液作为一种成分复杂且污染性强的有机废水,具有十分鲜明的特征。其一,垃圾渗滤液水质是不可逆变化的。随着垃圾填埋场投用年份的不断增长,渗滤液中的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)会不断降低,但氨氮含量一直处于较高水平,因此垃圾渗滤液的组分比例严重失衡。其二,产水量不稳定。受气象因素及地理环境的制约,渗滤液在一年四季中所产生的数量存在很大差异,这在一定程度上影响了相关处理工作的正常开展。其三,水质成分复杂。研究表明,垃圾渗滤液含有60多种有机污染物,并含有致癌物,对人类生活环境有严重危害。

2 生活垃圾填埋场渗滤液的社会危害

2.1水源质量不断下降

    水资源匮乏是我国目前社会发展面临的重要难题之一,随着城市规模的不断扩张,以往偏远的生活垃圾填埋场离人们生活区域越来越近,因此垃圾渗滤液对城市用水造成的污染也愈加凸显。与普通生活污水不同,垃圾渗滤液的氨氮浓度很高,并且其难以进行脱氮处理,这便造成垃圾渗滤液难以达到污水排放标准。与此同时,垃圾渗滤液处理或防治不当,会造成严重的地下水污染,如此便造成城市地下水质量不断下降。

2.2生态环境持续恶化

    除水资源污染外,垃圾渗滤液也会造成严重的土壤污染和空气污染,并直接导致垃圾填埋场周边生态环境的恶化。一方面,由于生活垃圾渗滤液含有大量金属及有机污染物,随着填埋场场龄的不断增加,渗滤液的可生化降解性也在不断下降,如此便给填埋场及周边土壤带来严重污染,使其不适宜于动物生存;另一方面,垃圾渗滤液的持续发酵,也会产生大量有害的刺激性气体,严重污染了垃圾填埋场周边大气环境。

3 生活垃圾填埋场渗滤液处理技术

3.1土地处理技术

    土地处理法是一种通过土壤自身净化能力实现垃圾渗透液处理的方法,由于土壤中含有大量腐殖酸和微生物,因此土壤会对垃圾渗滤液进行一定程度的吸收和分解。现阶段,土地处理法主要涵盖土壤植物处理系统和回灌两种方式,其中,土壤植物处理系统是通过人造湿地的方式将垃圾渗滤液中有机物质转化为植物生长所需的营养物质,由此达到污染物降解的目的,但该方式主要适用于南方湿润地区。回灌则是将垃圾渗滤液回灌到垃圾填埋场内,使填埋垃圾层发挥一种生物滤层的作用,并通过地表植物吸收与蒸发减少垃圾渗滤液总量。该方式虽然一定程度上减少了渗滤液处理量,但在反复累积下会增加氨氮含量,并形成恶性循环。

3.2生物处理技术

    生物处理是垃圾渗滤液的重要处理技术,主要分为好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧与好氧相结合三种方法。好氧生物处理涵盖了活性污泥法、好氧稳定塘及曝气氧化池等,能够实现氨氮的有效去除,并降低垃圾渗滤液中的BODCOD。厌氧处理包含上流污泥床、混合反应器及厌氧稳定塘等,在高浓度的有机废水中有着显著的应用效果。由于生活垃圾渗滤液的COD/BOD含量较高,好氧处理技术与厌氧处理技术又都存在一定的局限性,因此人们无法依靠单一处理技术实现生活垃圾渗滤液的有效处理。而采取两者相结合的方式,能够起到更加经济、高效的效果,同时垃圾渗滤液经处理后还能达到废水排放标准,故而此技术应用更加广泛。

3.3物理化学处理技术

    物理化学处理技术是指采用物理与化学反应,清除垃圾渗滤液中降解难度大、可吸附及不可溶组分的有机物。随着垃圾填埋场场龄的增长,垃圾渗滤液中易生物降解的有机物质不断减少,这时,生物处理技术处理效果开始降低。在此条件下,物理化学处理技术则能更好地完成该类垃圾渗滤液的处理。目前,物理化学处理技术包含沉淀法、吸附法和反渗透法等多种技术手段,特别是膜技术的发展和应用使得反渗透与纳滤处理方法成为垃圾渗滤液处理技术的主流,推动了物理化学技术的快速发展。然而,由于物理化学处理技术成本较高,在经济效益方面存在严重的掣肘,因此我国目前垃圾填埋场并未广泛应用。

4 生活垃圾填埋场渗滤液处理存在的问题

4.1运输环节渗滤液易泄露

    生活垃圾产生的渗滤液成分较为复杂,堆存过程中还会产生有机物污染,因此一旦渗滤液泄露或者渗入地下,就会对周边环境造成非常严重的污染。一般来说,生活垃圾填埋场距离城市较远,这种远距离的输送不仅增加了运输成本,还会因为输送时间较长使垃圾堆积产生更多的渗滤液。另外,在运输生活垃圾的过程中,运输设备也面临非常大的考验,因为垃圾堆积会形成具有超强腐蚀性的物质,这种物质严重损坏了运输设备的质量,从而导致输送过程中发生渗滤液泄露。对于生活垃圾处理厂来说,渗滤液组分非常复杂,尤其是氮磷元素含量较多,因此使用的处理设备必须符合标准,确保渗滤液处理效果满足要求。

4.2处理工艺亟待改进

    在处理渗滤液的初级阶段,由于处理设备不够先进、人们环保意识淡薄等原因,处理效果不够理想,使得渗滤液对环境造成严重的污染。随着处理设备的不断进步,渗滤液处理工艺也越来越多。但是,处理过程需要用到鼓风机、射流泵等大型设备,导致耗电量较大,增加了处理成本。有的工艺在处理过程中还会产生浓缩液,其含有大量的有机物,导致处理效果也不是很理想。总之,生活垃圾渗滤液处理工艺亟待改进。

4.3设备投入和运维成本较大

    现阶段,我国生活垃圾渗滤液处理设备大多是进口的,虽然处理效果较好,但是采购价格非常昂贵,而且后期维修管理较难,需要消耗很多能源,这就导致设备运行成本急剧增加。同时,我国生活垃圾渗滤液处理仍然大量使用碟管式反渗透膜,能源浪费现象非常严重。因此,人们要加大对新处理设备的研究力度,从而达到更好的处理效果,节约成本和资源。

5 实现垃圾填埋场渗滤液资源化利用的处理工艺

5.1预处理+生物处理+深度处理

    这种处理工艺是我国垃圾渗滤液处理的常规工艺路线,发展较为成熟且成本较低,已被广泛应用于垃圾渗滤液处理工程中。为了保证渗滤液后续生物处理效果,人们需要采用厌氧处理技术和混凝沉淀技术,通过预处理进行水质优化。生物处理则是去除垃圾渗滤液中的有机物、完成生物脱氮,以膜生物反应器最为常见,主要通过膜的截留作用将微生物截留在生物反应器中,实现生物脱氮目的。经生物处理后,出水 COD、总氮含量较高,无法直接排放,因此还需要进行深度处理。该工艺主要分为纳滤膜技术和反渗透膜技术,其目的在于去除生物处理后水中剩余的有机物和溶解性盐。在实际工程中,渗滤液成分存在一定差异,而两种处理技术的联用能够提高处理效果,最终保证出水达标排放。预处理+生物处理+深度处理工艺虽然有着极高的应用优势,但随着垃圾填埋场场龄的增加,渗滤液氨氮含量上升,该工艺的处理效果会逐渐降低,同时膜系统会产生高盐分的浓缩液,这成为渗滤液处理的又一技术难题。

5.2预处理+两级碟管式反渗透

    碟管式渗透膜是一种专利型膜分离设备,技术核心在于其独特的结构形式,目前分为碟管式反渗透和碟管式纳滤两种类型。由于渗滤液中无机盐在高倍浓缩后会在膜的表面结垢,进而影响膜组件的正常运行,因此人们需要对渗滤液进行预处理。在实际工程中,预处理一般采用水质调节和物理截留方式,而混凝、沉淀工艺也能实现水质优化。碟管式反渗透系统与传统卷式反渗透膜相比,集成化与自动化程度更高,其流道设计形式能够避免膜堵塞,因此更适用于劣质进水条件,加之膜组件易于维护,零部件能够单独更换,使得膜组件使用寿命大大增加。此外,预处理+两级碟管式反渗透工艺采用物理截留方式,相比常规工艺,产生的浓缩液更加难以处理。

5.3预处理+机械蒸发+深度处理

    与物化和生化处理工艺不同,这种处理工艺通过蒸发处理器处理垃圾渗滤液,并且源自化工领域。首先采用混凝沉淀法对垃圾渗滤液进行预处理,去除渗滤液中的微粒、悬浮物等,最大限度地避免加热管结垢。不同物质具备同一压力下沸点各不相同的特征,基于此理论,人们能够以加热方式分离不同物质,因此机械蒸发装置是预处理+机械蒸发+深度处理工艺的核心技术。机械蒸发能够将垃圾渗滤液浓缩到原液体积的2%10%,但垃圾渗滤液成分十分复杂,因此蒸发出的水分一般无法达到直接排放标准,需要进一步深度处理。深度处理一般采用活性炭吸附、离子交换和高级氧化等方式,确保出水能够达到排放标准。在实际工程中,该工艺有效解决了浓缩液处理难度较大的问题,但深度处理后浓缩液大多仍采用填埋处理,使得生活垃圾填埋场污染物进一步累积。

6 结论

    随着人们环保意识的不断增强,垃圾渗滤液的污染和危害被广泛认知,其具有高污染性。人们必须采取有效的技术措施实现生活垃圾渗滤液的资源化利用,在降低和消除渗滤液危害的同时实现经济效益和社会价值的增长,进而促进我国生态文明建设和可持续发展。


摘自:《中国资源综合利用》2021年第6

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生活垃圾填埋场渗滤液的处理及利用方法研究

科技外事处 2021-09-08

生活垃圾填埋场渗滤液的处理及利用方法研究

    近年来,随着我国生态环境保护的逐步加强,生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺不断进步和完善。垃圾渗滤液具有严重的污染性,实现垃圾渗滤液资源化利用具有十分可观的经济价值和社会效益。根据我国生活垃圾渗滤液特征,单纯采取某一种处理技术无法达到废水排放标准,因此还要采取组合式处理工艺实现生活垃圾填埋场渗滤液的有效处理,进而实现垃圾渗滤液的资源化利用。

1 生活垃圾填埋场渗滤液概述

1.1垃圾渗滤液的产生

    简单来讲,垃圾渗滤液就是垃圾产生的废水,并且这些废水是由多方面因素形成的。首先,降雨或降雪会造成大量水分散布于地表,部分降水汇集在垃圾填埋场内,由此产生大量垃圾渗滤液。其次,生活垃圾本身含有大量水分,在堆存过程中,水分会不断聚集和渗透,由此产生垃圾渗滤液。再次,填埋场内生活垃圾中的有机物质会发生分解反应,这个过程也会产生水分。最后,生活垃圾填埋后会发生降解,并产生一定的空隙,导致地下水不断渗透到垃圾内,其间也会产生垃圾渗滤液。

1.2垃圾渗滤液的特征

    生活垃圾填埋场渗滤液作为一种成分复杂且污染性强的有机废水,具有十分鲜明的特征。其一,垃圾渗滤液水质是不可逆变化的。随着垃圾填埋场投用年份的不断增长,渗滤液中的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)会不断降低,但氨氮含量一直处于较高水平,因此垃圾渗滤液的组分比例严重失衡。其二,产水量不稳定。受气象因素及地理环境的制约,渗滤液在一年四季中所产生的数量存在很大差异,这在一定程度上影响了相关处理工作的正常开展。其三,水质成分复杂。研究表明,垃圾渗滤液含有60多种有机污染物,并含有致癌物,对人类生活环境有严重危害。

2 生活垃圾填埋场渗滤液的社会危害

2.1水源质量不断下降

    水资源匮乏是我国目前社会发展面临的重要难题之一,随着城市规模的不断扩张,以往偏远的生活垃圾填埋场离人们生活区域越来越近,因此垃圾渗滤液对城市用水造成的污染也愈加凸显。与普通生活污水不同,垃圾渗滤液的氨氮浓度很高,并且其难以进行脱氮处理,这便造成垃圾渗滤液难以达到污水排放标准。与此同时,垃圾渗滤液处理或防治不当,会造成严重的地下水污染,如此便造成城市地下水质量不断下降。

2.2生态环境持续恶化

    除水资源污染外,垃圾渗滤液也会造成严重的土壤污染和空气污染,并直接导致垃圾填埋场周边生态环境的恶化。一方面,由于生活垃圾渗滤液含有大量金属及有机污染物,随着填埋场场龄的不断增加,渗滤液的可生化降解性也在不断下降,如此便给填埋场及周边土壤带来严重污染,使其不适宜于动物生存;另一方面,垃圾渗滤液的持续发酵,也会产生大量有害的刺激性气体,严重污染了垃圾填埋场周边大气环境。

3 生活垃圾填埋场渗滤液处理技术

3.1土地处理技术

    土地处理法是一种通过土壤自身净化能力实现垃圾渗透液处理的方法,由于土壤中含有大量腐殖酸和微生物,因此土壤会对垃圾渗滤液进行一定程度的吸收和分解。现阶段,土地处理法主要涵盖土壤植物处理系统和回灌两种方式,其中,土壤植物处理系统是通过人造湿地的方式将垃圾渗滤液中有机物质转化为植物生长所需的营养物质,由此达到污染物降解的目的,但该方式主要适用于南方湿润地区。回灌则是将垃圾渗滤液回灌到垃圾填埋场内,使填埋垃圾层发挥一种生物滤层的作用,并通过地表植物吸收与蒸发减少垃圾渗滤液总量。该方式虽然一定程度上减少了渗滤液处理量,但在反复累积下会增加氨氮含量,并形成恶性循环。

3.2生物处理技术

    生物处理是垃圾渗滤液的重要处理技术,主要分为好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧与好氧相结合三种方法。好氧生物处理涵盖了活性污泥法、好氧稳定塘及曝气氧化池等,能够实现氨氮的有效去除,并降低垃圾渗滤液中的BODCOD。厌氧处理包含上流污泥床、混合反应器及厌氧稳定塘等,在高浓度的有机废水中有着显著的应用效果。由于生活垃圾渗滤液的COD/BOD含量较高,好氧处理技术与厌氧处理技术又都存在一定的局限性,因此人们无法依靠单一处理技术实现生活垃圾渗滤液的有效处理。而采取两者相结合的方式,能够起到更加经济、高效的效果,同时垃圾渗滤液经处理后还能达到废水排放标准,故而此技术应用更加广泛。

3.3物理化学处理技术

    物理化学处理技术是指采用物理与化学反应,清除垃圾渗滤液中降解难度大、可吸附及不可溶组分的有机物。随着垃圾填埋场场龄的增长,垃圾渗滤液中易生物降解的有机物质不断减少,这时,生物处理技术处理效果开始降低。在此条件下,物理化学处理技术则能更好地完成该类垃圾渗滤液的处理。目前,物理化学处理技术包含沉淀法、吸附法和反渗透法等多种技术手段,特别是膜技术的发展和应用使得反渗透与纳滤处理方法成为垃圾渗滤液处理技术的主流,推动了物理化学技术的快速发展。然而,由于物理化学处理技术成本较高,在经济效益方面存在严重的掣肘,因此我国目前垃圾填埋场并未广泛应用。

4 生活垃圾填埋场渗滤液处理存在的问题

4.1运输环节渗滤液易泄露

    生活垃圾产生的渗滤液成分较为复杂,堆存过程中还会产生有机物污染,因此一旦渗滤液泄露或者渗入地下,就会对周边环境造成非常严重的污染。一般来说,生活垃圾填埋场距离城市较远,这种远距离的输送不仅增加了运输成本,还会因为输送时间较长使垃圾堆积产生更多的渗滤液。另外,在运输生活垃圾的过程中,运输设备也面临非常大的考验,因为垃圾堆积会形成具有超强腐蚀性的物质,这种物质严重损坏了运输设备的质量,从而导致输送过程中发生渗滤液泄露。对于生活垃圾处理厂来说,渗滤液组分非常复杂,尤其是氮磷元素含量较多,因此使用的处理设备必须符合标准,确保渗滤液处理效果满足要求。

4.2处理工艺亟待改进

    在处理渗滤液的初级阶段,由于处理设备不够先进、人们环保意识淡薄等原因,处理效果不够理想,使得渗滤液对环境造成严重的污染。随着处理设备的不断进步,渗滤液处理工艺也越来越多。但是,处理过程需要用到鼓风机、射流泵等大型设备,导致耗电量较大,增加了处理成本。有的工艺在处理过程中还会产生浓缩液,其含有大量的有机物,导致处理效果也不是很理想。总之,生活垃圾渗滤液处理工艺亟待改进。

4.3设备投入和运维成本较大

    现阶段,我国生活垃圾渗滤液处理设备大多是进口的,虽然处理效果较好,但是采购价格非常昂贵,而且后期维修管理较难,需要消耗很多能源,这就导致设备运行成本急剧增加。同时,我国生活垃圾渗滤液处理仍然大量使用碟管式反渗透膜,能源浪费现象非常严重。因此,人们要加大对新处理设备的研究力度,从而达到更好的处理效果,节约成本和资源。

5 实现垃圾填埋场渗滤液资源化利用的处理工艺

5.1预处理+生物处理+深度处理

    这种处理工艺是我国垃圾渗滤液处理的常规工艺路线,发展较为成熟且成本较低,已被广泛应用于垃圾渗滤液处理工程中。为了保证渗滤液后续生物处理效果,人们需要采用厌氧处理技术和混凝沉淀技术,通过预处理进行水质优化。生物处理则是去除垃圾渗滤液中的有机物、完成生物脱氮,以膜生物反应器最为常见,主要通过膜的截留作用将微生物截留在生物反应器中,实现生物脱氮目的。经生物处理后,出水 COD、总氮含量较高,无法直接排放,因此还需要进行深度处理。该工艺主要分为纳滤膜技术和反渗透膜技术,其目的在于去除生物处理后水中剩余的有机物和溶解性盐。在实际工程中,渗滤液成分存在一定差异,而两种处理技术的联用能够提高处理效果,最终保证出水达标排放。预处理+生物处理+深度处理工艺虽然有着极高的应用优势,但随着垃圾填埋场场龄的增加,渗滤液氨氮含量上升,该工艺的处理效果会逐渐降低,同时膜系统会产生高盐分的浓缩液,这成为渗滤液处理的又一技术难题。

5.2预处理+两级碟管式反渗透

    碟管式渗透膜是一种专利型膜分离设备,技术核心在于其独特的结构形式,目前分为碟管式反渗透和碟管式纳滤两种类型。由于渗滤液中无机盐在高倍浓缩后会在膜的表面结垢,进而影响膜组件的正常运行,因此人们需要对渗滤液进行预处理。在实际工程中,预处理一般采用水质调节和物理截留方式,而混凝、沉淀工艺也能实现水质优化。碟管式反渗透系统与传统卷式反渗透膜相比,集成化与自动化程度更高,其流道设计形式能够避免膜堵塞,因此更适用于劣质进水条件,加之膜组件易于维护,零部件能够单独更换,使得膜组件使用寿命大大增加。此外,预处理+两级碟管式反渗透工艺采用物理截留方式,相比常规工艺,产生的浓缩液更加难以处理。

5.3预处理+机械蒸发+深度处理

    与物化和生化处理工艺不同,这种处理工艺通过蒸发处理器处理垃圾渗滤液,并且源自化工领域。首先采用混凝沉淀法对垃圾渗滤液进行预处理,去除渗滤液中的微粒、悬浮物等,最大限度地避免加热管结垢。不同物质具备同一压力下沸点各不相同的特征,基于此理论,人们能够以加热方式分离不同物质,因此机械蒸发装置是预处理+机械蒸发+深度处理工艺的核心技术。机械蒸发能够将垃圾渗滤液浓缩到原液体积的2%10%,但垃圾渗滤液成分十分复杂,因此蒸发出的水分一般无法达到直接排放标准,需要进一步深度处理。深度处理一般采用活性炭吸附、离子交换和高级氧化等方式,确保出水能够达到排放标准。在实际工程中,该工艺有效解决了浓缩液处理难度较大的问题,但深度处理后浓缩液大多仍采用填埋处理,使得生活垃圾填埋场污染物进一步累积。

6 结论

    随着人们环保意识的不断增强,垃圾渗滤液的污染和危害被广泛认知,其具有高污染性。人们必须采取有效的技术措施实现生活垃圾渗滤液的资源化利用,在降低和消除渗滤液危害的同时实现经济效益和社会价值的增长,进而促进我国生态文明建设和可持续发展。


摘自:《中国资源综合利用》2021年第6

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