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污水處理中的垃圾滲透處理技術(shù)
污水處理中的垃圾滲透處理技術(shù)。
近年來(lái)，水污染問(wèn)題一再被提到公眾面前，尤其是地下水污染，令人驚訝，滲坑和垃圾滲濾液，直接影響到我們飲用水的安全。滲水坑的問(wèn)題是眾所周知的。今天我們就來(lái)談?wù)劺鴿B濾液的危害以及如何預(yù)防。
什么是垃圾滲濾液。
垃圾滲濾液是指一種高濃度的有機(jī)廢水，來(lái)源于垃圾在填埋場(chǎng)中所含的水分、進(jìn)入填埋場(chǎng)的雨、雪等水分，扣除垃圾和覆蓋土層的飽和持水量，經(jīng)過(guò)垃圾層和覆蓋土層。
一、垃圾滲濾液的特性。
(1)水質(zhì)復(fù)雜、有害。研究表明，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)了垃圾滲濾液中的63種主要有機(jī)污染物，其中34種的可靠性在60%以上。其中，烷烴6種，羧酸19種，酯類(lèi)5種，醇類(lèi)和酚類(lèi)10種，醛酮類(lèi)10種，酰胺類(lèi)7種，芳香烴類(lèi)1種，其他5種。其中已被確定為1種致癌物、4種致癌物和輔助致癌物、1種致突變物，其中6種已被列入我國(guó)環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”。
(2)CODcr和BOD5濃度高。滲濾液中最大CODcr和BOD5分別可達(dá)90000mg/l、38000mg/l甚至更高。
(3)氨氮含量高，隨著填埋時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，最高可達(dá)1700毫克/升。滲濾液中的氮多以氨氮的形式存在，約占TNK的40%-50%。
(4)水質(zhì)變化大。垃圾滲濾液按填埋年限可分為兩類(lèi):一類(lèi)是填埋時(shí)間小于5年的年輕滲濾液，其特點(diǎn)是CODcr和BOD5濃度高，可生化性強(qiáng)；另一種是已填埋5年以上的老化滲濾液。隨著新鮮垃圾逐漸變成陳垃圾，其pH值接近中性，CODcr和BOD5濃度降低，BOD5/CODcr比值降低，氨氮濃度升高。
(5)金屬含量高。垃圾滲濾液含有十多種金屬離子，其中鐵和鋅在酸發(fā)酵階段含量較高，鐵的濃度可達(dá)2000mg/L左右；鋅的濃度可達(dá)130mg/L左右，鉛的濃度可達(dá)12.3mg/L，鈣的濃度甚至可達(dá)4300mg/L1.6滲濾液中微生物營(yíng)養(yǎng)元素的失衡主要是由于C、N、p的失衡。
二、垃圾滲濾液處理工藝的關(guān)鍵技術(shù)。
(1)高濃度氨氮處理技術(shù)。
目前，在高濃度氨氮的處理中，廣泛采用氨汽提和生物脫氨。大多數(shù)氨汽提技術(shù)使用空氣作為汽提介質(zhì)和低效汽提設(shè)備。相對(duì)來(lái)說(shuō)，蒸餾塔脫氨是一個(gè)很有前途的解決方案。雖然采用這種方法需要一定量的蒸汽，但由于水溫的升高，可以減少用于調(diào)節(jié)酸堿度的酸堿量，降低氣液比，降低風(fēng)機(jī)功耗。另外，脫氨尾氣經(jīng)過(guò)蒸餾后，可以通過(guò)冷凝直接轉(zhuǎn)化為液氨，可以循環(huán)使用，有效解決了尾氣處理難的問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)新型高效汽提設(shè)備和適當(dāng)處理脫氨尾氣已成為未來(lái)的研究方向。
(2)滲濾液深度處理技術(shù)。
對(duì)于老化的滲濾液，生物處理基本無(wú)效，需要采用基于物化處理的深度處理技術(shù)。高級(jí)處理技術(shù)一般包括高級(jí)氧化方法，如臭氧氧化、臭氧+光催化氧化、臭氧催化氧化、膜處理技術(shù)等。
我國(guó)已經(jīng)開(kāi)展了以負(fù)二氧化鈦為催化劑的光催化氧化研究。國(guó)外對(duì)滲濾液深度處理的研究很多，主要集中在光催化氧化和反滲透。a.文澤爾等通過(guò)鼓泡塔+薄膜光反應(yīng)器比較了UV/H2O2、UV/H2O2/O3、UV/O3等方法處理垃圾滲濾液，表明從運(yùn)行成本和去除效率考慮，UV/O3處理滲濾液是最有效的方法。高級(jí)氧化技術(shù)的研究主要集中在高效反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)上，以提高單位能耗的處理效率，減少反應(yīng)的能量投入，找出適合我國(guó)國(guó)情的滲濾液高級(jí)處理技術(shù)，使?jié)B濾液達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
三、垃圾滲濾液的危害。
研究表明，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測(cè)了垃圾滲濾液中的63種主要有機(jī)污染物，其中34種的可靠性在60%以上。其中，烷烴6種，羧酸19種，酯類(lèi)5種，醇類(lèi)和酚類(lèi)10種，醛酮類(lèi)10種，酰胺類(lèi)7種，芳香烴類(lèi)1種，其他5種。其中已被確定為1種致癌物、4種致癌物和輔助致癌物、1種致突變物，已被列入中國(guó)環(huán)境優(yōu)先污染物，有6個(gè)黑名單。
不管什么樣的廢水，不管什么樣的污染，它對(duì)我們的健康構(gòu)成了巨大的威脅。既然提到了垃圾滲透，我們就詳細(xì)介紹一個(gè)垃圾滲透處理的成功案例。
四、垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的處理。
項(xiàng)目概述。
1、亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年平均降雨量998.4毫米，蒸發(fā)量1000毫米，風(fēng)速2.8米/秒，人口135萬(wàn)，日垃圾處理量1200噸，現(xiàn)產(chǎn)生垃圾滲濾液約600m3/d，滲濾液水質(zhì)CODCr約1萬(wàn)mg/l，氨氮約1500mg/l，BOD5約7000mg/l。
垃圾滲濾液的質(zhì)量和數(shù)量變化很大，尤其是生化需氧量變化很大。垃圾滲濾液處2、理廠(chǎng)已經(jīng)建了三年了。實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，滲濾液廢水的可生化性普遍較好，氨氮濃度呈逐年上升趨勢(shì)。經(jīng)處理后，排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為:CODCr<300mg/L，BOD5<150mg/L，NH3-N<25mg/L，SS<200mg/L，出水主要控制指標(biāo)為CODCr和NH3-N..
3、為滿(mǎn)足處理要求，滲濾液處理工藝采用生化處理與物化處理相結(jié)合的多級(jí)處理方案，工藝流程為:調(diào)節(jié)池—-UASB—FEO反應(yīng)器—氨汽提—-CASS反應(yīng)池—混凝氣浮—消毒—氧化塘—出水。
表1各處理單元的設(shè)計(jì)進(jìn)水口和出水口。
五、工藝流程和相關(guān)處理單元。
本項(xiàng)目主要處理設(shè)施及設(shè)備包括:滲濾液調(diào)節(jié)池提升泵房、調(diào)節(jié)池(2臺(tái)2柵)、UASB反應(yīng)器(2臺(tái)2柵)、一沉池(1臺(tái))、氨汽提塔(2臺(tái))、吸收塔(2臺(tái))、CASS反應(yīng)池(2臺(tái)4柵)、FEO反應(yīng)器(1臺(tái))
UASB反應(yīng)堆。
UASB反應(yīng)堆在實(shí)際運(yùn)行中效果良好，完全能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。它具有以下特點(diǎn):(1)反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，處理效果穩(wěn)定高效，耐沖擊負(fù)荷，特別適合處理高濃度有機(jī)廢水；
(2)剩余污泥產(chǎn)量低，無(wú)需經(jīng)常排放污泥，操作管理簡(jiǎn)單，污泥齡長(zhǎng)；
(3)無(wú)需特殊加熱設(shè)備即可常溫處理，尤其是反應(yīng)器建在地下或半地下時(shí)；
(4)一般具有較高的容積負(fù)荷和產(chǎn)氣率。
六、FEO反應(yīng)堆。
1.FEO是利用電解質(zhì)溶液中鐵和其他金屬晶體結(jié)構(gòu)與碳之間形成的許多局部微電池來(lái)處理有機(jī)廢水的一種電化學(xué)處理技術(shù)，其在無(wú)外加電能條件下，利用金屬—金屬、非金屬—非金屬之間的電位差而產(chǎn)生的無(wú)數(shù)微小電池的作用，使廢水中的污染物通過(guò)電化氧化—還原反應(yīng)、凝聚、氣浮和沉降等作用達(dá)到凈化的目的。
2.垃圾滲濾液與FEO反應(yīng)器填料（主要由Fe、Al、C、Mn、Zn等20幾種物質(zhì)按一定比例均勻混合而成）接觸相應(yīng)時(shí)間后，會(huì)發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，廢水中難生化、不可生化物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其雜環(huán)與雜鏈被打開(kāi)，形成可生化的小分子物質(zhì)，同時(shí)在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生Fe2+及其他離子，互相作用具有較強(qiáng)的吸附及絮凝活性，可大量的吸附廢水中分散的微小離子和高分子物質(zhì)，形成絮凝物可經(jīng)沉淀或氣浮去除。FEO反應(yīng)器對(duì)CODCr和NH3—N都有一定的去除效果，且可以降解相當(dāng)數(shù)量的不可生化降解物質(zhì)。
氨吹脫吸收塔
物化脫氮采用氨吹脫法，其參數(shù)設(shè)置已較成熟，滲濾液先用熟石灰在反應(yīng)槽中調(diào)節(jié)pH至10～10.5，用污水泵送至填料塔，離心風(fēng)機(jī)從塔底送風(fēng)，維持水氣比（1500～2000）∶1；逆流接觸，將水中游離的NH3脫析至空氣中，一般pH越高，NH3的吹脫率越高，其吹脫效果可通過(guò)循環(huán)水量和pH來(lái)調(diào)節(jié)。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)氨吹脫塔的效率很低，經(jīng)常無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的去除率。出水pH由硫酸調(diào)節(jié)至下一階段好氧生化處理要求，排放的NH3須設(shè)置吸收裝置，吸收液可采用20%～25%的稀硫酸吸收。
七、CASS池
好氧生化處理工藝的選擇應(yīng)重點(diǎn)考慮到要有較強(qiáng)的脫氮效果。目前，在實(shí)際應(yīng)用中活性污泥法的處理效果相當(dāng)穩(wěn)定，本系統(tǒng)選用CASS工藝，其在反應(yīng)器的入口處設(shè)一生物選擇區(qū)，并進(jìn)行了20%左右的污泥回流，有利于提高污泥的活性，并能使溶解性易降解基質(zhì)得到快速的去除，進(jìn)一步有效抑制絲狀菌的增殖，且反硝化量也有所增加。主反應(yīng)區(qū)是好氧區(qū)，有機(jī)物在此得到充分的氧化分解。CASS工藝高效耐沖擊負(fù)荷且可靈活進(jìn)行工藝調(diào)整以應(yīng)對(duì)不同的情況，曝氣反應(yīng)沉淀過(guò)程均在一個(gè)池中進(jìn)行，防止污泥膨脹提高了脫氮效果。并且在單池處理效果達(dá)不到要求時(shí)可考慮采用多級(jí)CASS池串聯(lián)系統(tǒng)。
八、混凝沉淀池
生化處理后的出水需設(shè)物化處理裝置以去除難生化降解和不可生化降解的有機(jī)物，目前考慮到降低運(yùn)行成本可采用較為簡(jiǎn)易的混凝沉淀法進(jìn)行處理。滲濾液處理過(guò)程中預(yù)計(jì)產(chǎn)生的剩余污泥約為30m3/d，經(jīng)污泥濃縮池濃縮外運(yùn)填埋，實(shí)際運(yùn)行中剩余污泥的產(chǎn)率比預(yù)計(jì)值低很多。滲濾液處理后出水排放至天然形成并經(jīng)過(guò)人工改造的氧化塘。
生物硝化法處理高氨氮廢水的分析研究
（1）在CASS池硝化過(guò)程中，氨被自養(yǎng)型微生物轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，這些好氧自養(yǎng)型微生物對(duì)環(huán)境有相當(dāng)高的要求，轉(zhuǎn)化進(jìn)程由處理單元中的生長(zhǎng)條件決定，主要影響因素有溶解氧、溫度、碳酸鹽含量及pH、SRT、活性污泥濃度及性能、有毒有抑制作用的物質(zhì)含量（重金屬、NH3—N、NO-x—N等）。在CASS池中生長(zhǎng)的異養(yǎng)型微生物和自養(yǎng)型微生物之間存在相互關(guān)系，應(yīng)選擇合適的生長(zhǎng)條件來(lái)調(diào)節(jié)CODCr和NH3—N的去除率。由于CASS池內(nèi)有機(jī)物的去除是必然因素，也就是只可能發(fā)生去除有機(jī)物不去除氨氮的情況，不可能發(fā)生只去除氨氮不去除有機(jī)物的情況。再加上本處理單元中NH3—N的去除率是控制因素，應(yīng)優(yōu)先考慮滿(mǎn)足適宜生物硝化的條件。
（2）在運(yùn)行研究過(guò)程中，CASS池內(nèi)的DO一般保持在2mg/L以上，溫度大于20℃，SRT超過(guò)60天，進(jìn)水重金屬含量很低，對(duì)微生物幾乎沒(méi)有影響，這些因素都滿(mǎn)足生物硝化的最佳條件。
（3）而關(guān)于活性污泥濃度及性能、碳酸鹽含量及pH、NH3—N、NO-x—N濃度對(duì)硝化進(jìn)程的影響比較復(fù)雜，所以有必要對(duì)這些影響因素進(jìn)行全面的分析和監(jiān)控。
（4）CASS系統(tǒng)在處理中低濃度氨氮廢水時(shí)的一個(gè)重要特征是硝化和反硝化在曝氣階段同時(shí)進(jìn)行，運(yùn)行時(shí)控制溶解氧濃度可使活性污泥外部好氧內(nèi)部缺氧，絮體外部好氧硝化內(nèi)部反硝化以達(dá)到完全脫氮的效果。但在處理高氨氮廢水時(shí)若要滿(mǎn)足處理要求就需要考慮采用多池串聯(lián)的運(yùn)行方式，先將廢水中的氨氮降至200mg/L以下再進(jìn)行硝化和反硝化的后續(xù)脫氮處理，根據(jù)生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理，采用多級(jí)CASS池串聯(lián)運(yùn)行，使廢水在池內(nèi)的流動(dòng)呈現(xiàn)整體推流而在不同區(qū)域內(nèi)為完全混合的復(fù)雜流態(tài)，保持穩(wěn)定的處理效果，提高容積利用率。在第一個(gè)CASS池內(nèi)應(yīng)側(cè)重生物硝化，盡可能提高氨氮轉(zhuǎn)化率，這就需要保持較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間和生物固體停留時(shí)間，保證在池內(nèi)保持較高數(shù)量的硝化菌。根據(jù)實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)，N/MLSS負(fù)荷率應(yīng)盡量小于0.3，高于此值脫氮的效果會(huì)急劇下降，在進(jìn)水氨氮一定的情況下需要盡可能地提高M(jìn)LSS，使其不能低于3000mg/L。在CASS池實(shí)際運(yùn)行中可采取極高的MLSS（>10000mg/L）進(jìn)行生化處理運(yùn)行依舊平穩(wěn)，氨氮去除率達(dá)80%左右，CASS池內(nèi)活性污泥的監(jiān)測(cè)情況見(jiàn)表2
（5）活性污泥濃度的提高是通過(guò)改善污泥沉降性能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，SVI應(yīng)低于50mL/g，本系統(tǒng)處理單元的SVI一般只有25mL/g左右，如此良好的沉降性能是由于FEO反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的鐵鹽和外加的混凝劑PAC、PAM等改善了污泥的絮凝效果。
（6）除了高活性污泥濃度外，碳酸鹽的用量及pH同樣對(duì)生物硝化脫氮有較大影響。氨氮完全氧化所需的碳酸鹽約為7.1mg碳酸鹽/mg氨氮，且必須有足夠的堿度以防止反應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)酸性，碳酸鹽不足時(shí)硝化進(jìn)程難以順利進(jìn)行，除非有足量的無(wú)機(jī)碳（在運(yùn)行中不太可能實(shí)現(xiàn)），在本系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)石灰用量不足（低于4.2t/d）會(huì)直接影響氨氮的去除率。
（7）pH對(duì)硝化作用的影響現(xiàn)有的各種觀(guān)點(diǎn)有些分歧，目前普遍認(rèn)為最佳值為7～8.5，要將CASS池內(nèi)的大部分處理區(qū)域的pH控制在此范圍內(nèi)，需要將CASS池的進(jìn)水pH控制在8.4～8.9，因?yàn)樵谔幚砀甙钡獜U水過(guò)程中生成了較多的強(qiáng)酸（HNO3）使得CASS池的pH值下降較多，一般情況下CASS池的進(jìn)水pH在8.5以上，出水pH就會(huì)在7以下，這樣就可以保證CASS池內(nèi)大部分區(qū)域的處理效果。本系統(tǒng)對(duì)各處理單元的pH進(jìn)行了監(jiān)控，進(jìn)水pH為7.5～7.9時(shí)，UASB進(jìn)水pH7.5～7.9，出水7.6～7.9，氨吹脫吸收塔進(jìn)水pH9～10.5，出水8.6～9.5，CASS池進(jìn)水pH8.4～9，出水6.5～7.1。這反映出垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行了3年多時(shí)間后，其產(chǎn)生的滲濾液pH就已轉(zhuǎn)至弱堿性。從目前看來(lái)滲濾液pH的變化呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的規(guī)律，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)滲濾液pH逐漸由弱酸性轉(zhuǎn)至弱堿性。
在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)氨吹脫吸收塔進(jìn)水pH為9時(shí)的脫氮效率還達(dá)不到pH為10.5時(shí)的1/3，所以石灰的投加量不足也就是氨吹脫吸收塔脫氮效率低的一個(gè)重要原因。CASS池進(jìn)水pH為8.6時(shí)，出水pH一般約為6.7，在這種狀態(tài)下NH3—N的去除率能達(dá)到80%左右，出水NH3—N基本能控制在200mg/L以下，只需要再對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的后續(xù)生化處理就可以了。
