淺析垃圾滲濾液處理技術
1 前言
隨著我國城(cheng)市的發展,垃(la)(la)(la)圾(ji)排放量(liang)大(da)(da)量(liang)增加,環境(jing)(jing)污染也日益嚴(yan)重。衛生填(tian)埋(mai)是我國主要(yao)的垃(la)(la)(la)圾(ji)處理方式之一。垃(la)(la)(la)圾(ji)填(tian)埋(mai)過程(cheng)(cheng)中,由(you)于厭氧發酵、有(you)機物(wu)(wu)(wu)分解、雨水沖淋等產生多種代謝物(wu)(wu)(wu)質,形成高(gao)濃(nong)度的有(you)機廢液,即垃(la)(la)(la)圾(ji)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液。垃(la)(la)(la)圾(ji)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液污染物(wu)(wu)(wu)濃(nong)度高(gao),必(bi)須加以收集并(bing)處理。垃(la)(la)(la)圾(ji)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液是垃(la)(la)(la)圾(ji)填(tian)埋(mai)過程(cheng)(cheng)中產生二次污染的主要(yao)因素之一,對水體(ti)、土壤、大(da)(da)氣和生物(wu)(wu)(wu)都有(you)不(bu)(bu)同程(cheng)(cheng)度的影響(xiang)。垃(la)(la)(la)圾(ji)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液若不(bu)(bu)經妥善處理而(er)直接進入環境(jing)(jing),將會對環境(jing)(jing)造成嚴(yan)重污染。
2 垃圾滲濾液的(de)特征及其影響
垃(la)圾(ji)(ji)滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)是液(ye)體在填埋(mai)場受重力流(liu)動的產(chan)物(wu),主要有(you)4個來(lai)源:垃(la)圾(ji)(ji)自(zi)身(shen)含水(shui)(shui)、垃(la)圾(ji)(ji)生(sheng)化反應產(chan)生(sheng)的水(shui)(shui)、地(di)下潛水(shui)(shui)的反滲(shen)和(he)(he)大(da)(da)氣降水(shui)(shui),其中大(da)(da)氣降水(shui)(shui)具有(you)集中性(xing)、短時性(xing)和(he)(he)反復性(xing),占滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)總量(liang)(liang)的大(da)(da)部分,是工程設計的主要依據。垃(la)圾(ji)(ji)滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)是由垃(la)圾(ji)(ji)分解(jie)后(hou)產(chan)生(sheng)的內源水(shui)(shui)和(he)(he)外來(lai)水(shui)(shui)分(包(bao)括大(da)(da)氣降水(shui)(shui),地(di)表(biao)(biao)水(shui)(shui)、地(di)下水(shui)(shui)入侵等)所形成的液(ye)體,垃(la)圾(ji)(ji)滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)的水(shui)(shui)質(zhi)相當(dang)復雜(za),一般含有(you)高濃(nong)度有(you)機物(wu)、重金屬鹽、SS及(ji)(ji)(ji)氨氮,垃(la)圾(ji)(ji)滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)不僅污(wu)染(ran)土壤及(ji)(ji)(ji)地(di)表(biao)(biao)水(shui)(shui)源,還會對地(di)下水(shui)(shui)造成污(wu)染(ran)。滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)水(shui)(shui)量(liang)(liang)及(ji)(ji)(ji)水(shui)(shui)質(zhi)隨垃(la)圾(ji)(ji)組成、填埋(mai)方式(shi)及(ji)(ji)(ji)不同季(ji)節和(he)(he)氣候的變化而變化。垃(la)圾(ji)(ji)滲(shen)濾(lv)(lv)液(ye)水(shui)(shui)量(liang)(liang)變化大(da)(da),而且其變化呈明顯的無周期性(xing)。影響水(shui)(shui)量(liang)(liang)的因素主要有(you)填埋(mai)土質(zhi)、降雨、蒸(zheng)發、徑流(liu)、地(di)下水(shui)(shui)的滲(shen)入、垃(la)圾(ji)(ji)自(zi)身(shen)分解(jie)水(shui)(shui)、下層排放設施等。
由于垃圾數量逐年(nian)增多,成分日趨復雜,以及氣候、水(shui)文、設計、施工等因素的影(ying)響,在垃圾填埋過程(cheng)中(zhong),會從垃圾層(ceng)滲(shen)出(chu)高濃(nong)度的廢水(shui)―滲(shen)濾液(ye)。其特(te)點如下(xia):
(1)污染物種類繁多,成分復雜
研究顯示,滲(shen)濾液中含有70多(duo)種有機物和各種重(zhong)金屬(shu)元素。滲(shen)濾液中含量較多(duo)的有烴類及其衍生物、酸酯類、醇酚類、酮醛類和酰胺類等物質。
(2)水質水量變化(hua)大
滲濾液的水(shui)質水(shui)量會隨(sui)著外界水(shui)文地質、降雨量、堆積(ji)高度及方式、填(tian)埋(mai)規模(mo)、填(tian)埋(mai)工藝、填(tian)埋(mai)時間、垃圾本身(shen)成(cheng)分的變化而變化,隨(sui)機性很大(da)。
(3)COD和BOD5濃度高
在(zai)新的(de)(de)垃圾填埋(mai)場里,揮發性酸的(de)(de)存在(zai)可(ke)能(neng)會提高COD和BOD5濃(nong)度(du),COD最高可(ke)達(da)80g/L,BOD5最高可(ke)達(da)35g/L。填埋(mai)時(shi)間(jian)小于5年時(shi),所產(chan)生的(de)(de)滲(shen)濾液pH值較低(di),COD和BOD5濃(nong)度(du)較高,且(qie)BOD5/COD 的(de)(de)值較高,一般(ban)為0.5~0.7,表現出良好的(de)(de)可(ke)生化性,同時(shi)各類重金(jin)屬(shu)離子的(de)(de)濃(nong)度(du)也較高。當填埋(mai)時(shi)間(jian)在(zai)5年以上時(shi),所產(chan)生的(de)(de)滲(shen)濾液接近中(zhong)性,COD和 BOD5濃(nong)度(du)較低(di),BOD5/COD的(de)(de)值降(jiang)到(dao)0.1~0.2,NH3-N濃(nong)度(du)較高, 重金(jin)屬(shu)離子濃(nong)度(du)則(ze)開始下降(jiang)。
(4)金屬含量高
垃圾滲濾液中(zhong)(zhong)含有10多種金屬離子,其(qi)中(zhong)(zhong)鐵、鉛、鋅和鈣的濃度可(ke)分別高達2050mg/L,12.3mg/L,130mg/L和 4300mg/L。
(5)營養比例(li)失調,氨氮含(han)量高
由于垃(la)(la)圾(ji)滲濾(lv)液(ye)的(de)(de)(de)影響因素很多,其可(ke)生化性和C/N值存在差異。在不同(tong)場(chang)齡填埋(mai)場(chang)產(chan)生的(de)(de)(de)垃(la)(la)圾(ji)滲濾(lv)液(ye)中,C/N值的(de)(de)(de)失調和BOD5/CODcr值的(de)(de)(de)較大變化常給生化處理帶來一(yi)定難度(du)。隨著填埋(mai)場(chang)年限的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),垃(la)(la)圾(ji)滲濾(lv)液(ye)中的(de)(de)(de)氨(an)氮濃度(du)相(xiang)應(ying)增(zeng)加(jia),最(zui)后濃度(du)可(ke)高達(da)10g/L。
城市垃(la)圾滲(shen)濾(lv)液對(dui)周圍地下(xia)水造(zao)成(cheng)嚴重污染,若不采取措施對(dui)其(qi)進(jin)(jin)行(xing)(xing)控(kong)制將產生(sheng)二次污染,使(shi)衛(wei)生(sheng)填埋場(chang)(chang)失去(qu)應有(you)的價(jia)值和意義。要(yao)解決滲(shen)濾(lv)液污染問(wen)題,除了對(dui)垃(la)圾填埋場(chang)(chang)進(jin)(jin)行(xing)(xing)控(kong)制,盡量減少滲(shen)濾(lv)液的產生(sheng)外排,關鍵是(shi)要(yao)對(dui)滲(shen)濾(lv)液進(jin)(jin)行(xing)(xing)必要(yao)的處理,使(shi)其(qi)達到排放標準。垃(la)圾滲(shen)濾(lv)液呈現(xian)濃度高(gao)、污染強、成(cheng)分(fen)復雜多變(bian)等特點,因此國內(nei)外都非(fei)常重視對(dui)其(qi)進(jin)(jin)行(xing)(xing)控(kong)制和處理。
3 垃圾滲濾液處理現(xian)狀
垃(la)圾(ji)滲濾(lv)液的主要處理(li)工藝有生物處理(li)法(fa)、物化(hua)法(fa)、土地法(fa)以及幾種(zhong)方法(fa)的綜合(he)[1]。
3.1 場外(wai)與城市污水合并處理
合并處(chu)(chu)理(li)(li)(li)包(bao)括滲濾(lv)液(ye)直(zhi)接(jie)進入污水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠和(he)經預處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)進入城市污水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠,兩類處(chu)(chu)理(li)(li)(li)方(fang)案都是利用(yong)城市污水(shui)對滲濾(lv)液(ye)的(de)緩沖、稀釋和(he)營養均衡(heng)作用(yong),通(tong)過(guo)污水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠實現兩者的(de)同(tong)時處(chu)(chu)理(li)(li)(li)。其中(zhong)預處(chu)(chu)理(li)(li)(li)方(fang)案考慮了(le)滲濾(lv)液(ye)直(zhi)接(jie)排放對城市污水(shui)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)廠運行(xing)的(de)沖擊(ji)問題[2]。
3.2 直接回灌方式進行處理
滲濾(lv)(lv)(lv)液回灌(guan)是(shi)用適當的(de)(de)方(fang)法(fa),將(jiang)在填埋場(chang)(chang)底(di)部(bu)收(shou)集到的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)滲液從(cong)其(qi)覆(fu)蓋表(biao)面(mian)或覆(fu)蓋層(ceng)下部(bu)重新灌(guan)入填埋場(chang)(chang)。通過(guo)填埋場(chang)(chang)覆(fu)蓋層(ceng)的(de)(de)土壤(rang)凈(jing)化(hua)作用、垃圾(ji)填埋層(ceng)的(de)(de)降解作用和最(zui)終(zhong)覆(fu)蓋后垃圾(ji)填埋場(chang)(chang)地(di)表(biao)植物的(de)(de)吸收(shou)作用對其(qi)進(jin)行凈(jing)化(hua)處(chu)理。采用回灌(guan)方(fang)式進(jin)行處(chu)理不但節省占地(di),而(er)且(qie)可將(jiang)填埋場(chang)(chang)作為一個大(da)的(de)(de)生物濾(lv)(lv)(lv)池(chi),滲濾(lv)(lv)(lv)液經多次回流(liu)處(chu)理后其(qi)流(liu)量及有機物含(han)量會越來越少(shao)。同(tong)時(shi)滲濾(lv)(lv)(lv)液的(de)(de)回流(liu)又可加速垃圾(ji)中有機物的(de)(de)分解穩定(ding)(ding)(ding),起到縮短填埋場(chang)(chang)穩定(ding)(ding)(ding)過(guo)程的(de)(de)作用。但是(shi)滲濾(lv)(lv)(lv)液回灌(guan)不但產生惡(e)臭,易(yi)受冰凍影響,容(rong)易(yi)污染地(di)表(biao)水,而(er)且(qie)長期回灌(guan)使滲濾(lv)(lv)(lv)液中某些無法(fa)生物降解的(de)(de)污染物濃度極高(gao),最(zui)終(zhong)仍需定(ding)(ding)(ding)期單獨(du)處(chu)理后排放(fang)。
3.3 收集后單獨處(chu)理
單獨(du)處(chu)理(li)(li)主要包括物化(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)、生化(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)以及物化(hua)(hua)與(yu)生化(hua)(hua)相(xiang)結合(he)的(de)處(chu)理(li)(li)方法(fa)。目(mu)前單獨(du)處(chu)理(li)(li)系(xi)(xi)統的(de)工(gong)藝一般(ban)(ban)為;預處(chu)理(li)(li)+厭氧+好氧+深度處(chu)理(li)(li)。單獨(du)處(chu)理(li)(li)系(xi)(xi)統存在以下問題(ti);(1)系(xi)(xi)統適(shi)應水質變化(hua)(hua),特別是適(shi)應填埋(mai)場整(zheng)個填埋(mai)期(qi)的(de)能力差。(2)流程過長,管理(li)(li)復雜,運(yun)行(xing)費用高,且出水COD一般(ban)(ban)在 500~1200mg/L,不易達標(biao)。(3)與(yu)合(he)并處(chu)理(li)(li)方案相(xiang)比,單獨(du)設置小規(gui)模處(chu)理(li)(li)系(xi)(xi)統在運(yun)轉費用上缺乏優越性。
4 垃(la)圾滲濾(lv)液主要處理方法
4.1 物理化學法
物化處(chu)理的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)主要(yao)是去除滲(shen)濾液(ye)中的(de)(de)(de)有(you)毒(du)有(you)害(hai)重金屬離子及(ji)氨氮,為滲(shen)濾液(ye)的(de)(de)(de)達標排放(fang)和(he)生物處(chu)理系統有(you)效運行創造(zao)良好的(de)(de)(de)條件(jian)。
4.2 活性炭(tan)吸(xi)附法(fa)
在滲濾液(ye)的處理(li)中(zhong),該方法(fa)(fa)主要(yao)用于去除(chu)水中(zhong)難(nan)降(jiang)解的有(you)(you)機物(酚、苯、胺類化合物等)、金屬離子(汞(gong)、鉛、鉻)和色度,一般情況(kuang)下,對COD 和NH3-N的去除(chu)率為50%~70%[3]。活性炭吸附法(fa)(fa)處理(li)可適(shi)應水量(liang)和有(you)(you)機負荷的變化,設備緊湊(cou),管(guan)理(li)方便。但活性炭的價格較為昂貴,而且再生較為困(kun)難(nan)[4]。
4.3 吹脫(tuo)法
氨(an)吹(chui)(chui)脫(tuo)(tuo)作為(wei)滲(shen)濾(lv)液的(de)(de)預處理,能(neng)夠有效地降低NH3-N濃(nong)度(du)并調整C/N的(de)(de)值(zhi)。吹(chui)(chui)脫(tuo)(tuo)分(fen)為(wei)曝氣(qi)吹(chui)(chui)脫(tuo)(tuo)與(yu)吹(chui)(chui)脫(tuo)(tuo)塔吹(chui)(chui)脫(tuo)(tuo)。吳方同等人的(de)(de)試(shi)驗結果表明對于氨(an)氮濃(nong)度(du)高達1500~2500mg/L的(de)(de)滲(shen)濾(lv)液,在溫度(du)為(wei)25℃,pH值(zhi)為(wei)10.15~11.10,氣(qi)液比為(wei)2900~3600 時,氨(an)吹(chui)(chui)脫(tuo)(tuo)效率(lv)達95%以(yi)上[5]。氨(an)吹(chui)(chui)脫(tuo)(tuo)工(gong)藝運行費用較高,且(qie)空氣(qi)污染現象(xiang)嚴(yan)重。
4.4 化學沉(chen)淀法(fa)
化學沉淀(dian)中的(de)一(yi)(yi)種主(zhu)要方法是混凝。常(chang)用(yong)的(de)混凝劑有硫酸鋁、硫酸亞(ya)鐵、三氯化鐵等,對使(shi)用(yong)時間不長(chang)的(de)填埋(mai)場產(chan)(chan)生(sheng)的(de)滲濾液(ye)COD和(he)總碳(tan)的(de)去(qu)除(chu)率一(yi)(yi)般(ban)為10%~25%,而(er)對時間較(jiao)長(chang)的(de)填埋(mai)場產(chan)(chan)生(sheng)的(de)滲濾液(ye)COD和(he)總碳(tan)的(de)去(qu)除(chu)率可達50%~65%。
4.5 化學氧化法
化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)主要去(qu)除滲(shen)(shen)濾液中的(de)色度和硫(liu)化(hua)(hua)(hua)物,對COD的(de)去(qu)除率通常(chang)為20%~50%。氯(lv)、臭(chou)氧(yang)(yang)、過氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)氫、Fenton、高(gao)(gao)錳酸鉀(jia)和次氯(lv)酸鈣等(deng)是常(chang)用的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑。在德國目前約有(you)100座(zuo)填埋場滲(shen)(shen)濾液處理廠,其(qi)中15座(zuo)以(yi)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)為深度處理工藝[6]。但(dan)在國外化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)法(fa)(fa)處理垃(la)圾滲(shen)(shen)濾液也基本處于(yu)試(shi)驗階段,其(qi)缺點是耗電量大,成本費用高(gao)(gao)。
4.6 生物法
作(zuo)為(wei)傳統的(de)(de)(de)污水生(sheng)物處(chu)(chu)理(li)方(fang)法(fa),生(sheng)物膜法(fa)和(he)活性污泥法(fa)均(jun)可(ke)以應(ying)用于垃圾滲濾(lv)液的(de)(de)(de)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)。這兩(liang)種方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)優勢是有(you)較(jiao)為(wei)成熟的(de)(de)(de)理(li)論依據和(he)較(jiao)豐富的(de)(de)(de)運行經驗(yan),但應(ying)用于滲濾(lv)液處(chu)(chu)理(li)中(zhong)的(de)(de)(de)主要(yao)問題是很難適應(ying)滲濾(lv)液的(de)(de)(de)沖擊負荷,而且滲濾(lv)液所(suo)含成分的(de)(de)(de)復雜(za)程(cheng)度對能(neng)否保持系統的(de)(de)(de)穩定運行有(you)很大的(de)(de)(de)影響。目前滲濾(lv)液生(sheng)物處(chu)(chu)理(li)采用較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)工藝流程(cheng)為(wei)厭氧+好氧工藝。
(1)好氧處理
從脫氮考慮,好氧(yang)一般采(cai)用活性污(wu)泥法、氧(yang)化(hua)塘(tang)(tang)、SBR等(deng)工(gong)藝。近(jin)幾年,SBR因(yin)其工(gong)藝優勢,被國(guo)內外眾多滲濾(lv)液(ye)處(chu)理研究(jiu)者采(cai)用[7-10]。研究(jiu)表(biao)明:經過SBR工(gong)藝處(chu)理的(de)滲濾(lv)液(ye)出水(shui)NH3-N可以降到較低(di)水(shui)平,但出水(shui)COD很(hen)難達標,這是(shi)由(you)于滲濾(lv)液(ye)中難降解(jie)物(wu)質含(han)量高造(zao)成的(de)[11]。與活性污(wu)泥法相比,曝氣穩定塘(tang)(tang)體積大,有機負荷低(di),降解(jie)進度較慢,但由(you)于其工(gong)程簡單(dan),在(zai)土地不貴(gui)的(de)地區(qu),是(shi)最經濟的(de)垃(la)圾滲濾(lv)液(ye)好氧(yang)生(sheng)物(wu)處(chu)理方法。在(zai)美國(guo)、加拿大、英國(guo)、澳大利(li)亞和德國(guo)等(deng)國(guo)家進行(xing)的(de)小(xiao)試、中試及生(sheng)產規模的(de)研究(jiu)都表(biao)明,采(cai)用曝氣穩定塘(tang)(tang)能獲(huo)得較好的(de)垃(la)圾滲濾(lv)液(ye)處(chu)理效果。
(2)厭氧處理
目前厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)生(sheng)物處(chu)(chu)理(li)(li)(li)采(cai)用(yong)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)生(sheng)物濾(lv)池(chi)、厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)接觸(chu)法、上(shang)流(liu)式(shi)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)污(wu)泥床(chuang)反應(ying)(ying)器(qi)(qi)及分(fen)段(duan)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)消(xiao)化等。上(shang)向流(liu)式(shi)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)污(wu)泥床(chuang)(UASB)是一種較(jiao)新型的(de)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)反應(ying)(ying)器(qi)(qi),高濃度(60~80g/L)顆粒污(wu)泥床(chuang)使(shi)其具有比其他厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)設備更強的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)能力。英國的(de)水研究(jiu)中心報道用(yong)UASB處(chu)(chu)理(li)(li)(li) COD>10000mg/L的(de)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液,當負(fu)荷(he)(he)為(wei)3.6~19.7kg COD/(m3·d),平均(jun)(jun)泥齡為(wei)1.0~4.3d,溫(wen)度為(wei)30℃時,COD和BOD5的(de)去除(chu)率(lv)(lv)各為(wei)82%和85%,它們的(de)負(fu)荷(he)(he)比厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)濾(lv)池(chi)要大得多。厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)濾(lv)池(chi)適于處(chu)(chu)理(li)(li)(li)溶解性有機物,加(jia)(jia)拿大某(mou)垃圾(ji)(ji)填埋場(chang)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液平均(jun)(jun)COD為(wei)12850mg/L,BOD5/COD為(wei)0.7,pH為(wei)5.6。將此滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液先經(jing)石(shi)灰水調(diao)節至(zhi) pH=7.8,沉淀1h后進厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)濾(lv)池(chi)(此工序還(huan)起(qi)到去除(chu)Zn等重金屬的(de)作用(yong)),當負(fu)荷(he)(he)為(wei)4kg COD/(m3·d)時,COD去除(chu)率(lv)(lv)可(ke)達92%以上(shang);當負(fu)荷(he)(he)再增加(jia)(jia)時,其去除(chu)率(lv)(lv)急劇下降。趙健良(liang)等人[11]采(cai)用(yong)厭(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)折流(liu)板反應(ying)(ying)器(qi)(qi)(ABR)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)城(cheng)市污(wu)水與垃圾(ji)(ji)滲(shen)(shen)(shen)濾(lv)液的(de)混合廢水,結果(guo)(guo)表明(ming),ABR可(ke)有效改善混合廢水的(de)可(ke)生(sheng)化性。進水BOD5/COD為(wei)0.2~0.3時,出水BOD5/COD 可(ke)提高至(zhi)0.4~0.6,處(chu)(chu)理(li)(li)(li)效果(guo)(guo)比單獨(du)采(cai)用(yong)好氧(yang)(yang)(yang)工藝時有明(ming)顯改善。
5 深度處理技術
對于可(ke)生(sheng)化性低、毒性高的垃圾滲(shen)濾液來說,生(sheng)物法(fa)處理效果(guo)不佳(jia),深度處理則是一項迫切需要的技術。
5.1 光催(cui)化技術
在(zai)紫外(wai)光照射下,一(yi)些半導(dao)體材料的(de)階帶(dai)電子會被(bei)激發到(dao)導(dao)帶(dai),從而產(chan)生具有(you)很(hen)強反應(ying)活性(xing)的(de)電子—空穴對,空穴具有(you)很(hen)強的(de)得電子能力,當它(ta)遷(qian)移到(dao)半導(dao)體表面后,在(zai)氧化劑或還(huan)原(yuan)劑的(de)作用(yong)下參與氧化還(huan)原(yuan)反應(ying),起到(dao)降解(jie)污染物的(de)作用(yong)。
有研究(jiu)者(zhe)用懸浮態(tai)半(ban)導(dao)體催化(hua)劑處理(li)城市(shi)垃圾滲濾液[12],發現用ZnO/TiO2復合催化(hua)劑比單純的(de)ZnO或TiO2效果好。反(fan)應液的(de)pH值對(dui)光催化(hua)效果影(ying)響不大,但(dan)偏酸(suan)、偏堿(jian)環境均有利于光催化(hua)反(fan)應。另(ling)有研究(jiu)表明(ming)[13]:最(zui)佳(jia)TiO2投(tou)量(liang)(liang)需根據水質、光強等因素確定,光強越(yue)大、最(zui)佳(jia)TiO2投(tou)量(liang)(liang)越(yue)小;最(zui)佳(jia)反(fan)應時(shi)間(jian)略有不同,但(dan)宜控制在1.5~2.5h;紫外線殺菌燈亦可用于光催化(hua)氧化(hua)處理(li)。
5.2 電解處理技術
電(dian)(dian)(dian)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)法是(shi)利用陽極的直接氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)和溶(rong)(rong)液(ye)中的間接氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)來去除有(you)(you)機(ji)物。陽極氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)是(shi)水分子(zi)(zi)在(zai)(zai)陽極表(biao)(biao)面上(shang)放電(dian)(dian)(dian)產生·OH,·OH對被吸附(fu)在(zai)(zai)陽極表(biao)(biao)面上(shang)的有(you)(you)機(ji)物進(jin)行親電(dian)(dian)(dian)進(jin)攻而發生氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying);間接氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)是(shi)在(zai)(zai)電(dian)(dian)(dian)解(jie)過(guo)程中的電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學反(fan)應(ying)產生了強氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji),如ClO-、高價金(jin)屬離子(zi)(zi)等(deng),溶(rong)(rong)液(ye)中的污染物被這些氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)。試驗表(biao)(biao)明[14]:降低(di)pH值、增(zeng)大單(dan)位體(ti)積滲濾(lv)液(ye)電(dian)(dian)(dian)極面積,加(jia)入適量(liang)Cl-等(deng),均(jun)有(you)(you)利于COD和氨氮(dan)的去除,為減少電(dian)(dian)(dian)能耗(hao)費,電(dian)(dian)(dian)極間距應(ying)盡可能小。
5.3 濕(shi)法氧化(WAO)/催(cui)化濕(shi)法氧化(CWAO)
WAO是(shi)在高(gao)溫、高(gao)壓、有氧氣或空氣存在的(de)條件下降解(jie)高(gao)濃(nong)度(du)、高(gao)毒性、生物難降解(jie)的(de)有機廢水。催化(hua)劑的(de)加入,使CWAO對溫度(du)、壓力的(de)需(xu)求大大降低(di)。有試驗者(zhe)[15]將CWAO用于垃(la)圾(ji)滲濾(lv)液(ye)的(de)處理,發現在280℃,氧分壓0.5Mpa,催化(hua)劑用量0.83g/L的(de)條件下進行反應,垃(la)圾(ji)滲濾(lv)液(ye)中COD從(cong)1000mg/L降至94.31mg/L,且反應在全(quan)封閉條件下進行,未產生NOx、SO2、 HCl、飛灰等二次污(wu)染物。
5.4 膜滲析與分(fen)離系統
膜(mo)(mo)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)一般組合使用(yong)或與其(qi)他處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)方(fang)法聯(lian)用(yong),超濾或微(wei)濾常常作(zuo)為(wei)反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)的(de)預處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。許多(duo)垃(la)(la)圾(ji)填(tian)埋(mai)場用(yong)反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)法可將滲(shen)濾液(ye)的(de)容積減(jian)少 75%~80%,然(ran)后(hou)再將濃縮液(ye)回灌至填(tian)埋(mai)場。微(wei)孔膜(mo)(mo)、超濾膜(mo)(mo)和反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)膜(mo)(mo)在滲(shen)濾液(ye)深(shen)度(du)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)中(zhong)應(ying)用(yong)研究較多(duo),其(qi)對COD和SS的(de)去除(chu)率可達95%。但(dan)膜(mo)(mo)分離方(fang)法一次性投資費(fei)(fei)用(yong)大,尤(you)其(qi)對于濃度(du)較高的(de)滲(shen)濾液(ye)而言(yan),處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)費(fei)(fei)用(yong)很高,且該工藝產生的(de)極(ji)高濃度(du)濃縮液(ye)的(de)回灌會造成電導率上升等現象,導致處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)效果的(de)下降(jiang)和膜(mo)(mo)壽命的(de)降(jiang)低。廣州市(shi)大田山垃(la)(la)圾(ji)填(tian)埋(mai)場采(cai)用(yong)反(fan)滲(shen)透(tou)(tou)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)滲(shen)濾液(ye)出水(shui),結(jie)果表明,當(dang)進(jin)水(shui)COD為(wei)250~620mg/L時(shi),調(diao)整進(jin)水(shui)壓力為(wei)3.5MPa,則出水(shui)COD濃度(du)幾乎為(wei)零,平均透(tou)(tou)水(shui)量為(wei)30~42L/(m2·h)[16]。
6 展望
(1)多種方法應用(yong)(yong)于滲濾(lv)(lv)液(ye)(ye)的(de)處理是(shi)可行的(de),應在進行技術經濟以及(ji)環(huan)境效益分析后進行選擇。利用(yong)(yong)土地吸附、土壤生物的(de)降解(jie)及(ji)垃(la)圾填埋層的(de)厭氧濾(lv)(lv)床作用(yong)(yong)使(shi)滲濾(lv)(lv)液(ye)(ye)降解(jie),具有效果好、無需專門(men)投(tou)資(zi)水處理設施等優(you)點,而且滲濾(lv)(lv)液(ye)(ye)的(de)回灌可使(shi)垃(la)圾保(bao)持濕(shi)潤(run),加速填埋場(chang)的(de)穩定。我國北方地區雨(yu)季(ji)集中,蒸(zheng)發量遠(yuan)大于降水量,適宜采用(yong)(yong)回灌法處理滲濾(lv)(lv)液(ye)(ye)。
(2)應當考慮減少滲濾液產生量。宜發展可減少滲濾液產生量的填(tian)埋技術,如好氧(yang)填(tian)埋或準好氧(yang)填(tian)埋。
(3)應把滲(shen)(shen)濾液(ye)脫(tuo)氨與COD去除作為(wei)整(zheng)體進行考慮。探索能(neng)同(tong)時解決氨氮(dan)與COD問題的(de)(de)工(gong)藝或技(ji)(ji)術,并適應滲(shen)(shen)濾液(ye)水質變化的(de)(de)處(chu)理(li)工(gong)藝和(he)運行方(fang)式是今(jin)后研究的(de)(de)重(zhong)點。氨氮(dan)的(de)(de)脫(tuo)除應結合滲(shen)(shen)濾液(ye)的(de)(de)特點,如(ru)C/N值較低考慮新(xin)的(de)(de)脫(tuo)氮(dan)技(ji)(ji)術進行研究,如(ru)亞硝(xiao)酸型硝(xiao)化反硝(xiao)化,以及結合滲(shen)(shen)濾液(ye)回灌利用(yong)填埋(mai)場的(de)(de)厭(yan)氧環境實現厭(yan)氧氨氧化脫(tuo)氮(dan)。
(4)探索滲濾液中氨(an)氮的回收(shou)利用應(ying)得到重視。例如在垃圾(ji)綜(zong)合處理系統中,吹脫的氨(an)氮經(jing)簡單凈化后可以引(yin)入焚(fen)燒爐內,利用NH3與(yu) NO、NO-x在高溫(wen)下反應(ying)生成N2以減(jian)少NO-x的排放(fang),也(ye)減(jian)輕了吹脫氣對空(kong)氣環(huan)境(jing)質(zhi)量的影(ying)響。
(5)硫酸銨鎂化學(xue)沉淀法(fa)處理晚期滲濾液制(zhi)造(zao)復合肥料也是研究的(de)方向(xiang)之一(yi)。
7 結語
垃(la)(la)(la)圾(ji)(ji)滲(shen)濾(lv)液(ye)(ye)是一(yi)種(zhong)有毒有害的高濃度有機廢水,控制不好將產(chan)生二次污(wu)染,使衛生填埋場失去(qu)應有的價值和意(yi)義。要解決滲(shen)濾(lv)液(ye)(ye)污(wu)染問(wen)題,除(chu)了(le)對垃(la)(la)(la)圾(ji)(ji)填埋場進行(xing)控制,盡量減少滲(shen)濾(lv)液(ye)(ye)的產(chan)生外,關鍵是要對滲(shen)濾(lv)液(ye)(ye)進行(xing)處(chu)理(li)(li)(li)(li),使其達(da)(da)標(biao)排放。近年來采用(yong)厭氧—好氧工(gong)藝處(chu)理(li)(li)(li)(li)滲(shen)濾(lv)液(ye)(ye)較多,在選擇生物(wu)處(chu)理(li)(li)(li)(li)工(gong)藝時,必須詳細測定滲(shen)濾(lv)液(ye)(ye)的成(cheng)分,分析(xi)其特點,通(tong)過小試或中試來獲得組合處(chu)理(li)(li)(li)(li)工(gong)藝,才能達(da)(da)標(biao)排放。一(yi)般用(yong)生物(wu)法(fa)(fa)或土地法(fa)(fa)作為(wei)預處(chu)理(li)(li)(li)(li),物(wu)化(hua)法(fa)(fa)作為(wei)后處(chu)理(li)(li)(li)(li)。生物(wu)法(fa)(fa)與物(wu)化(hua)法(fa)(fa)的組合,是今(jin)后垃(la)(la)(la)圾(ji)(ji)滲(shen)濾(lv)液(ye)(ye)處(chu)理(li)(li)(li)(li)研究的主(zhu)要方向。
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