垃圾渗术比较滤液特点与处理技_重庆健舟环保股份有限公司
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垃圾渗术比较滤液特点与处理技
发布时间:2014-2-23

  1 垃圾渗滤液的产生和特点 垃圾渗滤液水质极其复杂,污染物浓度高,因此渗滤液的处理一直是一个世界性的难题.虽然各国开展研究的时间已较长,但迄今尚无比较切实有效的处理方法.

 
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[2].城市垃圾渗滤液污染物含量典型值如表1所示[3].
 
   表1 一般垃圾渗滤液的主要成分(mg/l)
 
   Table1 Themainingredientofcommon landfill
 
leachate
 
  项目    变化范围      项目     变化范围
 
  颜色    黄褐色      有机酸    46~24600
 
  嗅觉     恶臭       氯化物    189~3262
 
  pH值    3.7~8.5      Fe      50~600
 
 总残渣   2356~35703     Cu      0.1~1.43
 
 总硬度   3000~10000     Ca      200~300
 
  CODCr   1200~45000     Mg      50~1500
 
  BOD5    200~30000      Pb      0.1~2.0
 
  NH32N   20~7400        Cr      0.01~2.61
 
  总磷    1~70          Hg      0~0.032
 
   
 
   垃圾渗滤液的水质有以下特点:(1)渗滤液水质十分复杂,不仅含有耗氧有机污染物,还含有各类金属和植物营养素(氨氮等),如果工业部门使用垃圾填埋场,渗滤液中还会有有毒有害有机污染物;(2)COD和BOD浓度高,最高可达几万,远远高于城市污水;(3)垃圾渗滤液中有机污染物种类多,其中有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类化合物和苯胺类化合物等;(4)垃圾渗滤液中含有10多种金属离子,其中的重金属离子会对生物处理过程产生严重抑制作用;(5)氨氮含量高,C/N比例失调,给生物处理带来一定的难度[4].
 
   还应注意的一个问题是垃圾渗滤液的成 分随填埋时间而发生变化,填埋龄3~5年的 填埋场的渗滤液称为早期渗滤液,其中易生物降解的挥发性脂肪酸含量较高,一般可占总有机碳的60%~70%,BOD/COD比值较高,一般在0.4~0.8,氨氮浓度为1000mg/l左右.填埋龄超过3~5年后,渗滤液易生物降解的有机物比例会明显下降,称为晚期渗 滤液.其BOD/COD比值一般为0.1~0.2,氨氮浓度反而增高,此时的处理目标以氨氮 的去除为主[526].我国垃圾填埋场晚期渗滤液的水质数据如表2[5].
 
          表2 我国垃圾填埋场晚期渗滤液
 
             典型的水质浓度(mg/l)
 
Table2 The typical concentration of afternoon landfill leachate in China
 
   项目           浓度范围       实型值
 
   pH            7.5~8.5        8.3
 
   COD           2000~4000       3000
 
   BOD5          300~800        500
 
   TKN           800~1400        1000
 
   NH32N         800~1400        1000
 
   总磷          10~30          15
 
   总碱度        5500~8000       7000
 
 
 
   国外的研究表明[7],由于垃圾填埋场所处的地理环境、垃圾的成分、填埋的时间等复杂因素的影响,各个垃圾填埋场的渗滤液组成是各不相同的.特别由于国内外垃圾的分类、收集等途径的不同,造成国内外渗滤液水质没有一定的可比性.相比较来说,国内垃圾渗滤液的成分更为复杂.
 
2 垃圾渗滤液的处理方式
 
  目前,国内外垃圾渗滤液的处理方案有:与城市污水合并处理(场外处理),循环喷洒处理即回灌处理(场内处理),以及建立独立的场内完全处理.
 
2.1 合并处理
 
  合并处理就是将渗滤液引入附近的城市污水处理厂进行处理.这是最为简单的处理方案,可以节省单独建设渗滤液处理系统的高额费用,从而降低处理成本,但这并非普遍适用的方法.一方面,填埋场必须靠近城市污水厂,否则渗滤液的输送会造成较大的经济负担;另一方面,由于渗滤液所特有的水质及变化特点,在采用此种方案时必须辅以相应有效的控制措施,否则将造成对城市污水处理厂的冲击负荷,影响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行[8].国外的研究表明[9],这个合并水量的比例一般不超过0.5%,往往加入如此小比例的渗滤液,就会使活性污泥法的负荷增加一倍.南京的卢宁川等[10]对南京市水阁垃圾填埋场渗滤液的处理试验表明:对晚期渗滤液与城市生活污水按1∶10的比例分段合并处理,其最终出水可以达标.
 
   在进行合并处理时,为减轻直接混合处理时渗滤液中有毒有害物对城市污水厂的冲击危害,对垃圾渗滤液在填埋场内进行一定的预处理是必要的.用物化或生物法去除渗滤液中的重金属离子、氨氮、色度及SS等污染物质或通过厌氧处理提高其可生化性,同时可以降低负荷,为合并处理正常运行创造良好的条件.沈耀良等[11]通过分析,提出了处理苏州起七子山垃圾渗滤液工艺:先经过场内物化预处理(吹脱+混凝沉淀+焦炭吸附)再到城市污水处理厂去合并处理.
 
2.2 回灌处理
 
   回灌法是土地处理应用于渗滤液处理中较为典型的一种.它实质是把填埋场作为一 个以垃圾为填料的巨大的生物滤床.渗滤液滤经覆土层和垃圾层,发生一系列的生物、化学和物理作用而被降解和截留,同时使渗滤液由于蒸发而减少.卢成洪等[3]对垃圾的净化作用进行了较为深入的研究,认为:(1)回灌为垃圾层带来了大量的微生物,同时能在填埋场内形成更有利于垃圾降解的环境,从而加速垃圾的降解速率;(2)回灌污水减少了污染物的溶出负荷加快了污染物的溶出过程,减轻了对环境的潜在污染;(3)回灌法可以使渗滤液水质得到均化,减轻了处理设施的冲击负荷,有利于提高处理效果.
 
   另一方面,回灌法在实际中还存在以下问题:(1)不能完全消除渗滤液,仍有大部分渗滤液需外排处理;(2)进水悬浮物过高或者微生物过量繁殖容易造成土壤堵塞,需对渗滤液进行一定的预处理,如控制进水SS或翻耕表层土壤;(3)渗滤液在垃圾层中的循环,导致其氨氮不断积累,甚至最终使其浓度远远高于在非循环渗滤液中的浓度.
 
   国外对回灌处理的研究较多,Diamadoporulos等[12]通过渗滤液的回灌处理,得到了比较稳定的出水,其中COD和BOD5的平均值为1141mg/l和85mg/l,其可生化性降低,因此可以用混凝活性炭吸附等处理方法作为后续处理.Pohland等[13]在研究渗滤液回灌后重金属的变化时指出,由于渗滤液中含有大量的氯化物、硫化物、硫酸盐、以及氨氮,再加上填埋场的厌氧环境,有利于重金属离子以硫化物沉淀的形式去除,这种去除率会随着由于回灌、垃圾稳定化的进程的加快而提高.    从上可知,回灌法具有一定的开发潜力,可作为渗滤液的初级处理.目前国内回灌法应用于垃圾渗滤液的处理较少,尚缺乏成熟的工艺设计和运行经验,而且有待于进一步研究和实践.
 
2.3 独立的场内完全处理
 
   上述合并处理与回灌处理比较经济、简单,但对大部分城市垃圾渗滤液的处理来说,受各种客观因素的限制,只能建立独立的场内完全处理系统.
 
   目前,用于垃圾渗滤液处理主要有生物法和物理化学法.生物法处理垃圾渗滤液时,难以适应水质和水量的变化,尤其当氨氮浓度高时,生物法将受到抑制,对难生物降解的有机物则无能为力.物理化学方法耐冲击负荷,对生物法难以处理的重金属离子和难降解的有机物有较好的去除效果,但在处理成本上必须降低,处理工艺上需进一步优化.因此,物化法多用于渗滤液的预处理与深度处理,主体工艺多选用生物法.
 
3 垃圾渗滤液的处理技术
 
3.1 物化法
 
   近年来用于垃圾渗滤液物化处理方法主要有吸附法、化学沉淀法、催化氧化法、反渗透法等.
 
(1)吸附法
 
   在废水处理中,常用的吸附剂有活性炭、沸石、粉煤灰及城市垃圾焚烧炉底渣等,其中活性炭最为常用.在渗滤液的处理中,主要用于去除水中难降解的有机物(酚、苯、胺类化合物等),金属离子(汞、铅、铬)和色度.
 
   方士等[14]用回流式两级SBR2活性炭吸附2混凝工艺处理高氨氮、低碳氮比的垃圾渗滤液,粉末活性炭和铝盐投加量分别为1‰(W/V)和0.4‰(W/V),吸附时间为100min,总的水力停留时间为82h,CODCr的去除率可以稳定在90%以上,氨氮去除率可以达到95%以上,出水中氮的主要形态为NO-22N,出水CODCr<300mg/l、氨氮<20mg/l、色度<20倍.Morawe等[15]用两个活性炭柱来处理经生物法处理后的垃圾渗滤液,其结果表明: 对难降解有机物、氯化物以及色度都能降低到可接受的水平;对中间分子量的化合物具有吸附和降解的双重作用.Lee等[16]用人造沸石处理渗滤液,表明当人造沸石的用量为3g/200ml,pH为6.4时,NH+42N的去除率>50%,重金属的去除率分别为Mn(Ⅱ): 85%,Zn(Ⅱ):95%,Cd(Ⅱ):95%,Pb(Ⅱ):96%,Cu(Ⅱ)及Cr(Ⅵ)的效果不明显.
 
   活性炭吸附法处理程度高,对水中绝大多数有机物都有效,可适应水质水量和有机负荷的变化,设备紧凑,管理方便.但是,活性炭吸附过程中存在两个问题,一是容易堵塞,二是运行费用高.在活性炭吸附之前采用砂滤池可去除悬浮固体颗粒,以解决活性炭滤床的堵塞问题.但活性炭的吸附等温线太陡,很难降低处理费用,为了降低运行成本,只能适当提高出水浓度.
 
(2)化学沉淀法
 
   混凝法是化学沉淀法中最重要的一种方法,常用的混凝剂有硫酸铝、氯化铁和聚合氯化铝等.混凝沉降工艺用于城市垃圾填埋场渗滤液的处理,许多研究者都对此进行了深入的研究.沈耀良等[17]采用聚合氯化铝作为混凝剂,焦炭作为吸附剂,可以有效去除渗滤液中的COD和重金属离子.当聚合氯化铝的用量为400mg/l、焦炭为8~10g/l时,COD去除率为8.9%,重金属的去除率为60%,色度的去除率为68%,并且铜可以完全去除.Tatsi等[18]用硫酸铝和氯化铁处理渗滤液,对早期的渗滤液,其COD去除率为25%~38%,最佳铝盐投加量为3g/l;对稳定的渗滤液,其COD去除率可达75%;当pH调整为10,混凝剂离子浓度达到2g/l时,COD的去除率为80%.     另外,化学沉淀法也可以是向渗滤液中加入某种化合物,通过化学反应生成沉淀以达到处理的目的.祝万鹏等[19]用石灰2硫酸亚铁2漂白粉处理垃圾渗滤液,当石灰的投加量为0.5~1.0g/l,硫酸亚铁投加量为60~120mg/l(以Fe计)时,砷和无机磷的去除率都在90%以上,出水可达到排放的要求.该过程也能除去其它有害金属离子,使部分有机磷水解成无机磷,沉淀除去;采用漂粉精氧化处理渗滤液时,当有效氯浓度100mg/l时,可将毒性较大的亚硝酸盐完全转化为毒性较低的硝酸盐,并能使部分有机磷转化为无机磷,要完全除去有机磷则需要投加较大量的氧化剂.赵庆良等[20]探讨了采用MgCl2?H2O和Na2HPO4?12H2O使NH+42N生成磷酸铵镁的化学沉淀去除法,该法有效地去除了垃圾渗 滤液中的高浓度的氨氮,并且避免了传统的吹脱法造成的吹脱塔内的碳酸盐结垢问题.实 验结果表明,当渗滤液中投加MgCl2?H2O和Na2HPO4?12H2O而使Mg2+∶NH+4∶PO3+ 4的比例为1∶1∶1(摩尔比)时,在最佳pH值为8.5~9.0的条件下,原渗滤液中的氨氮可以由5618mg/l降低到65mg/l.
 
   在垃圾渗滤液处理技术与方法中,混凝的方法是最常用、最省钱和最重要的方法.但是,化学沉淀法处理垃圾渗滤液的工艺仍有待于进一步完善.    
 
(3)化学氧化和催化氧化
 
   化学氧化:化学氧化法可以分解渗滤液中难降解的有机物,从而提高废水的可生化降 解性[21].其中的高级氧化技术(advancedoxidationprocessed,AOPs)因其能够产生极强氧化性的?OH自由基而被认为是处理渗滤液的一种有效方法.Fenton法作为其中的一种,由于它费用低廉、操作简便而受到人们的重视.
 
   国外对Fenton法的研究较多,Bauer等[22]认为Fenton法在处理高浓度的污水方面有很大的潜力,但它的缺点是对pH值过于敏感以及处理后的废水需进行离子分离.目前的研究主要集中在中性和碱性的范围内,其中在宽的pH值范围内,无须后续处理的情况下,在Nafion膜上固定铁离子,可顺利发生Fenton反应.
 
   国内张晖等[23]介绍了Fenton法处理垃圾渗滤液的中型试验.试验表明,当双氧水与亚铁盐的总投加比一定(H2O2/Fe2+=3.0)时,COD的去除率随双氧水投加量的增加而增加.当双氧水的总投加量为0.1mol/l时,COD的去除率可达67.5%,这一结果同样适用于其他垃圾填埋场的晚期渗滤液处理. 其他的氧化剂主要有臭氧、氯和氯化物,后者由于残留产物的高毒性,不适合采用.渗滤液的化学氧化处理研究在国内刚刚起步,在国外也基本处于实验阶段.
 
  催化氧化:光催化氧化是一种刚刚兴起的新型水处理技术,具有工艺简单、能耗低、易操作、无二次污染等特点,尤其对一些特殊污染物的处理比其他氧化法有更显著的效果.因此,该方法在垃圾渗滤液的深度处理方面有很好的应用前景.其机理是用光照射半导体材料或催化氧化剂,产生自由基(?OH),利用?OH的强氧化性来达到氧化的目的.光催化氧化采用的半导体有二氧化钛、氧化锌、三氧化二铁等,使用最广泛的是二氧化钛,其价格便宜、性质稳定且无毒.谭小萍等[24]对影响垃圾渗滤液的光催化处理的因素进行了研究.试验结果表明:一般来说光强越大,最佳TiO2投量就越小;最佳反应时间一般宜在1.5~2.5h;波长为253.7nm的紫外线杀菌灯价格低廉、使用广泛、处理效果好,一般COD去除率可达40%~50%,脱色率可达70%~80%.Bekboelet等[25]用二氧化钛处理渗滤液,分别采用固定相和粉末相的二氧化钛进行实验,结果表明pH值为5时效果较好.
 
   虽然光催化技术采用的催化剂二氧化钛无毒、廉价,化学和光学性质都比较稳定且易于得到,但是要投入实际运行还有许多问题需要深入研究,诸如反应器的类型和设计、催化剂的效率和寿命、水处理的流量等.目前国内外关于光催化降解有机物的理论研究尚处于探索阶段.目前只有美国建立了用太阳光作为光催化反应系统光源的试验装置,并进行了大量有效的试验,其他国家的研究均处于模拟试验阶段.我国采用光催化处理有机废水的研究工作尚处于起步阶段.
 
(4)膜法处理
 
   膜技术是利用隔膜使溶剂同溶质和微粒分离的一种水处理方法,根据溶质或溶剂通过膜的推动力的大小,膜分离法可以分成几种,如反渗透法、超滤和微孔过滤等.近年来,为了尽可能减少水体污染程度,膜法也被应用到了渗滤液的处理领域,其中国外的应用和研究均较多.德国的Thoms[26]将反渗透和微滤用于渗滤液的净化,研究了不同情况下反渗透膜的特性,指出用压力达到120bar的高压反渗透和与控制的结晶过程联合使用的微滤,可达到超过95%的渗透去除率.在德国的Damsdorf垃圾填埋场,用反渗透装置来继续处理生化水得到了成功的运行[27],荷兰、瑞士的几个渗滤液处理厂也先后使用了膜分离技术[28].国外实践证明,膜技术处理垃圾渗滤液是高效可靠的.袁维芳等[29]对广州市大田垃圾填埋场渗滤液预处理出水进行了反渗透实验研究,这是国内首次采用反渗透法处理城市垃圾填埋场渗滤液.实验结果表明,当进水压力为3.5MPa,pH=5~6等最适宜条件下,当进水COD为250~620mg/l时,出水浓度几乎为零,去除率为100%,平均透水量为30~42l/(m2h).
 
   膜处理前,需要良好的预处理,减少膜处理负荷,否则膜极容易被污染和堵塞,处理效率急剧下降,同时必须对膜进行定期清洗.膜技术由于其极高的费用,现阶段我国还不可能将其广泛地应用于垃圾渗滤液的处理. 除以上方法外,渗滤液的物化处理还有离子交换、电渗析、电解等方法.这些方法在一定程度上对渗滤液的水质和水量都有所改善,但不能从根本上使渗滤液得到完全的处理.
 
3.2 生物法
 
   目前垃圾渗滤液的处理主要是采用生物法,包括好氧生物处理与厌氧生物处理.与好氧法相比,厌氧生物处理有许多优点,最主要的是能耗少、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4000∶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,溶解氧很低,不宜直接排放到河流或湖泊中,一般需要进行后续的好氧处理.另外,世界上大多数垃圾渗滤液多是偏酸性的(pH值一般在5.5~7.0),pH在7以下,产甲烷菌将会受到抑制甚至死亡,不利于厌氧处理,而好氧处理对pH的要求就没有这么严格.再者,厌氧处理的最适温度是35℃,低于这个温度时,处理效率迅速降低.比较而言,好氧处理对温度要求不高,在冬季时即使不控制水温,仍能达到较好的出水水质.
 
   鉴于以上原因,目前对圾渗滤液的处理的主体工艺大多采用厌氧+好氧.对高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧2好氧处理工艺既经济合理,处理效率又高.
 
3.2.1 厌氧生物处理  近年来发展的厌氧生物处理方法有:厌氧生物滤池、上流式污泥床反应器、厌氧折流板反应器等.
 
   厌氧生物滤池:厌氧生物滤池(anaerobicbiologicalfiltrationprocess,AF)是一种内部装微生物载体的厌氧反应器,由于微生物生长在填料上,不随水流失,所以AF有较高的污泥浓度和较长的泥龄(长达100d以上).其负荷一般为:0.1~15kgCOD/(m3d),常采用的负荷为4~8kgCOD/(m3d).AF反应器具有良好的运行稳定性,能适应废水浓度和水力负荷的变化而不致引起长时间的性能破坏,可在低pH值和含毒物条件下稳定运行,而且再启动迅速.其缺点是布水不均匀、填料昂贵且易堵.
 
   加拿大HalifaxHighWay101填埋场渗滤液平均COD为12850mg/l,BOD5/COD为0.7,pH为5.6.将此渗滤液先经石灰水调节至pH=7.8,沉淀1h后进入厌氧滤池,当负荷为4kgCOD/(m3d)时,COD去除率可达92%以上;当负荷再增加时,其去除率急剧下降[21].由此可见,虽然厌氧生物滤池处理高浓度有机废水时其体积负荷可达3~10kgCOD/(m3d),但对于渗滤液其负荷必须保持较低水平才可以达到理想的处理效果.陈石等[30]对深圳市下坪固体废弃物填埋场渗滤液的中试研究表明:在低负荷运行期(HRT=20d),厌氧滤池对CODCr和BOD5均有较高的去除效率,为70%~80%.出水CODCr和BOD5均较低,分别为3000mg/l和1000mg/l左右.在高负荷运行期(HRT=10d),出水的CODCr和BOD5均较高,分别为4500mg/l和2500mg/l左右.CODCr去除率较 高,约为70%,BOD5的去除率较低,只有40%~60%.另外,厌氧滤池对容积负荷的变化有较强的适应性,当容积负荷在1.83~3.09kgCODCr/(m3d)之间变化时,出水的CODCr一 直比较稳定.
 
   上流式厌氧污泥床反应器:上流式厌氧污泥床(upflowanaerobicsludgeblanketUASB)是一项污水厌氧生物处理新技术,该技术首次把颗粒污泥的概念引入反应器中,是一种悬浮生长型反应器,具有很高的处理能力和处理效率,尤其适用于各种高浓度有机废水的处理.其主要优点是:工艺结构紧凑、处理能力大、效果好和投资省.缺点是该工艺不适于处理高悬浮物固体浓度的废水,三相分离器还没有一个成熟的设计方法,且颗粒污泥的培养较困难.    UASB最大的特点是其反应器底部有一个高浓度(污泥浓度可达60~80g/l)、高活性的污泥层,使反应器的有机负荷有了很大提高.对于一般的高浓度有机废水,当水温在30℃时,负荷可达10~20kgCOD/(m3d).英国的水研究中心用上流式厌氧污泥床处理COD>10000mg/l的渗滤液,当负荷为3.6~19.7kgCOD/(m3d),平均泥龄为1.0~4.3d,温度为30℃时,COD和BOD5的去除率各为82%和85%,他们的负荷比厌氧滤池要大得多.加拿大的Kennedy等[31]用间歇的UASB和连续的UASB处理垃圾渗滤液,其负荷范围在0.6~19.7kgCOD/(m3d),在中低负荷范围内,两者的处理效率大致相同,在高负荷范围内连续的UASB比间歇的UASB更为有效.在高负荷下为保证间歇式UASB的正常运行,其污泥负荷不能超过3gCOD/(gvss?d).国内的广州大田山垃圾填埋场渗滤液处理和三峡工程施工区生活垃圾填埋场等的厌氧处理部分都采用UASB.
 
   厌氧折流板反应器:厌氧折流板反应器(anaerobicbaffledreactor,ABR)是20世纪80年代中期开发研究的新型、高效污水厌氧生物处理工艺.该反应器中使用一系列垂直安装的折流板,被处理的废水绕其流动而使水流在反应器内流经的总长度增加,再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用,生物固体被有效地截留在反应器内.具有水力条件好、生物固体截留能力强、微生物种群分布好、结构简单、启动较快及运行稳定等优良性能.运行中的ABR是一个整体为推流、各隔室为全混的反应器,因而可获得稳定的处理效果,适于处理高浓度有机废水.沈耀良等[32]采用ABR处理城市污水与垃圾填埋场渗滤液混合废水,表明ABR可有效地改善混合废水的可生化性,进水BOD5/CODCr为0.2~0.3时,出水可提高到0.4~0.6.混合废水经ABR的预处理后,大大促进了废水进一步好氧处理的运行稳定性.
 
   目前,ABR反应器的研究尚处于实验室阶段,主要着重于其运行性能方面的研究,有关其工艺设计及运行方面的研究少有报道.英国的Barber等[33]在对ABR的优点进行总结后指出,为推广ABR的大规模应用,必须在以下领域作出努力:中间产物及COD去除的过程模型,营养物质的需求,对有毒有害废水的处理,以及对控制其中微生物平衡的因素有更深入的了解.
 
3.2.2 好氧生物处理  好氧生物处理包括活性污泥法、曝气氧化塘、生物转盘和滴滤池等.好氧处理可有效地降低BOD、COD和氨氮,还可以去除铁、锰等金属.
 
(1)活性污泥法
 
   传统活性污泥法:传统活性污泥法因其费用低、效率高而得到广泛的应用.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满意的垃圾渗滤液处理效果.例如美国宾州FallTownship的污水处理厂,其垃圾渗滤液进水的COD为6000~21000mg/l,BOD5为3000~13000mg/l,氨氮200~2000mg/l,曝气池污泥浓度(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/(m3d),F/M为0.15~0.31/d时,BOD5去除率为97%,在体积有机负荷为0.3kgBOD5/(m3d),F/M为0.03~0.05/d时,BOD5去除率为92%.该厂的数据说明,只要适当提高活性污泥浓度,使F/M在0.03~0.31/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[34].但是,由于传统活性污泥法有机负荷较低,易发生污泥膨胀等问题,国内应用于渗滤液的处理并不多见.
 
   氧化沟:氧化沟又名连续循环曝气池,它是活性污泥法的一种变型.氧化沟法是1950年由荷兰公共卫生研究所研究成功的.经过30余年的使用、研究、开发和改进,氧化沟系统在池形、结构、运行方式、曝气装置、处理规模、适用范围等方面得到了长足的进步,我国自20世纪80年代起,也相继采用氧化沟技术处理城市污水.
 
   氧化沟的主要优点是:生物量高;水力停留时间和污泥停留时间长,易使氧化沟系统保持高的稳定性和可靠性.它把短程的推流式和整体上的完全混合式工艺独特地结合在一起,使工艺更趋简单,且便于操作,耐冲击、污泥量少、出水水质稳定、安全可靠.这些优点使氧化沟比较适合垃圾渗滤液的处理.1994年底建成的中山市垃圾渗滤液处理厂,流程为:上流式厌氧污泥床(UASB)+氧化沟活性污泥法+生物稳定塘[35],但由于受当时的技术和人们对垃圾渗滤液水质的认识限制,在试运行过程中,就出现了处理过程很难把握的情况.虽然采取了一些预处理和后处理的强化措施,在短时期内取得了较好的效果,但其出水一直未能达标.其他采用氧化沟处理的国内垃圾渗滤液在实际运行中也出现了类似的情况.
 
   SBR法:间歇式活性污泥法又称序批式活性污泥法,简称SBR法.它是将均匀水质、曝气氧化、沉淀排水等功能集于一体的周期循环活性污泥法.SBR法与其他连续性活性污泥法相比,它不仅工艺系统组成简单,而且有其优越的工艺特征:1)SVI值低,污泥易于沉淀,在一般情况下,不产生污泥膨胀现象;2)SBR池集多种功能于一体,占地少、建设费用和运行费用都较低;3)通过对运行方式的适当调节,有利于脱氮除磷.SBR法的这些特点正适合处理垃圾渗滤液的需要.
 
   谢可蓉等[36]采用SBR法作为二级生物处理对汕头市油麻埠200t/d垃圾渗滤液进行治理,结果表明:SBR法对垃圾渗滤液中CODCr和BOD5的去除有显著效果.当曝气时间为4~12h,CODCr、BOD、氨氮浓度分别为20000~25000mg/l、10000~15000mg/l、500mg/l时,其去除率分别为85%~95%、90%~95%、65%~80%,且稳定性很强,但其出水仍需进一步处理.灵活、适度地调节SBR法的曝气时间,能使SBR法作为一种非常稳定有效的二级生化法应用于高浓度垃圾渗滤液的治理工艺中.李亚峰等[37]用混凝+SBR法处理沈阳市赵家沟垃圾场的渗滤液,研究结果表明,采用聚合氯化铝铁混凝+SBR生化处理工艺,能够使垃圾渗滤液的CODCr值从5000~14000mg/l降低到200mg/l以下,BOD5值从1800~5600m得得到的结果,实际运行未见有成功的报道.国外SBR的应用也较多,而且多与厌氧前处理一起应用.加拿大的R.Zaloum[38]等人用单个SBR处理厌氧预处理后的水,其污泥停留时间为50d,水力停留时间为3.2d,处理效果远优于用SBR直接处理原水.
 
   但是,由于本身工艺的限制,SBR法的负荷较低,抗冲击负荷能力也较差,在处理渗滤液的实际工程中常常达不到应有的效果.
 
   CASS法:CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称,是在SBR基础上改进而来的.两者的区别在于:1)CASS工艺在反应器的前端设置预反应区,通过维持预反应区的缺氧状态,可有效防止污泥膨胀,同时通过主反应区污泥回流到预反应区,进行反硝化过程,达到生物脱氮的目的,对难生物降解有机物的去除效果也更好;2)CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3,而SBR法则为3/4,所以CASS法比SBR法的抗冲击能力更好.
 
   孙召强等[39]利用CASS工艺处理盘锦市垃圾处理厂渗滤液,设计CASS池工作周期为24h,其中进水5h,曝气22h(含进水5h),沉淀1h,排水1h,混合液浓度(MLVSS)4500mg/l,排出比1∶10,BOD负荷0.17kg/(kgMLSS?d)时,经CASS稀释后进行处理,COD为1282mg/l,BOD5为968mg/l,氨氮42mg/l时,其去除率分别为84.91%、98.83%、90.96%,达到设计出水水质.
 
(2)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的微生物,如硝化菌之类.加拿大BritishColumbia大学的Peddie和Atwater用直径0.9m的转盘处理CODcr<1000mg/l,NH32N<50mg/l的弱性渗滤液,其 出水BOD5<25mg/l,当温度回升,微生物的硝化能力随即恢复.但是应当指出,这种渗滤液的性质与城市污水相近,对于较强的渗滤液此方法是否适用还待研究.
 
   李军等[40]开发了一种适于处理高浓度垃圾渗滤液的A/O淹没式软填料生物膜法工艺.其优点是在载体上附着形成生物膜的不同部位有各自的优势菌种,即在A段以反硝化和异养菌为主,而在O段的前部和后部分别以异养菌和硝化菌为优势菌种.由于在淹没式生物膜中硝化和反硝化菌的生存环境远比活性污泥法优越,因此完成硝化和反硝化所需时间缩短(约为延时曝气池法的1/3~1/2).此外,淹没式软填料生物膜上的菌种更为多样,构成的食物链长,多余的生物膜大部分被原生动物和后生动物作为食料消耗掉,所以其剩余生物膜仅为活性污泥法剩余污泥量的1/10~1/5.试验表明:A/O淹没式生物膜曝气池适宜的HRT为22.1h(其中厌氧段为6.5h、好氧段为15.6h)、混合液回流比为3,在该工艺参数下COD去除率为71.7%、氨氮去除率为90.8%.此工艺已应用于深圳下 坪垃圾卫生填埋场的设计.
 
(3)曝气氧化塘
 
   与活性污泥法相比,曝气稳定塘体积大,有机负荷低,尽管降解速度较慢,但由于其工程简单,在土地价格不高的地方,垃圾渗滤液好氧生物处理方法比较合适.美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国的小试和中试规模的研究都表明,采用曝气氧化塘能够获得较好的垃圾渗滤液处理效果.例如,英国在BrynPostegLandfill的曝气氧化塘,容积为1000m3,进水COD为24000mg/l,BOD5为18000mg/l,水力停留时间大于10d,体积有机负荷小于1.75kgBOD5/(m3d),F/M为0.05~0.3/d时,曝气氧化塘全年运行良好,COD、BOD5和 氨氮的去除率分别为97%、99%和91%.我国广州大田山垃圾填埋场和福州红庙岭垃圾填埋场均采用曝气氧化塘作为渗滤液处理工艺的最后一环,但由于前面工艺的处理不达标,所以其出水都没有达标.
 
   到目前为止,国内尚无完善的处理垃圾渗滤液的工艺.垃圾渗滤液具有成分复杂、水质水量变化巨大、有机物和氨氮浓度高、微生物营养元素比例失调等特点,因此在选择垃圾渗滤液生物处理工艺时,必须详细测定垃圾渗滤液的各种成分并分析其特点,以便采取相应的对策. 垃圾渗滤液处理工艺的研究与开发应该考虑填埋场从开始使用到稳定封场后再利用的全过程,应针对渗滤液与一般污水处理特点的不同,对渗滤液的处理方案及处理技术的选择应有长远的考虑.