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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，水污染問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。滲水坑的問題是眾所周知的。今天我們就來談?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廢水，來源于垃圾在填埋場中所含的水分、進入填埋場的雨、雪等水分，扣除垃圾和覆蓋土層的飽和持水量，經(jīng)過垃圾層和覆蓋土層。
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)用儀檢測了垃圾滲濾液中的63種主要有機污染物，其中34種的可靠性在60%以上。其中，烷烴6種，羧酸19種，酯類5種，醇類和酚類10種，醛酮類10種，酰胺類7種，芳香烴類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90000mg/l、38000mg/l甚至更高。
(3)氨氮含量高，隨著填埋時間的延長而增加，最高可達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:一類是填埋時間小于5年的年輕滲濾液，其特點是CODcr和BOD5濃度高，可生化性強；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2000mg/L左右；鋅的濃度可達130mg/L左右，鉛的濃度可達12.3mg/L，鈣的濃度甚至可達4300mg/L1.6滲濾液中微生物營養(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。相對來說，蒸餾塔脫氨是一個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)機功耗。另外，脫氨尾氣經(jīng)過蒸餾后，可以通過冷凝直接轉(zhuǎn)化為液氨，可以循環(huán)使用，有效解決了尾氣處理難的問題。因此，開發(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的研究方向。
(2)滲濾液深度處理技術(shù)。
對于老化的滲濾液，生物處理基本無效，需要采用基于物化處理的深度處理技術(shù)。高級處理技術(shù)一般包括高級氧化方法，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。
我國已經(jīng)開展了以負二氧化鈦為催化劑的光催化氧化研究。國外對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。高級氧化技術(shù)的研究主要集中在高效反應(yīng)器的開發(fā)上，以提高單位能耗的處理效率，減少反應(yīng)的能量投入，找出適合我國國情的滲濾液高級處理技術(shù)，使?jié)B濾液達到相應(yīng)的排放標準。
三、垃圾滲濾液的危害。
研究表明，利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀檢測了垃圾滲濾液中的63種主要有機污染物，其中34種的可靠性在60%以上。其中，烷烴6種，羧酸19種，酯類5種，醇類和酚類10種，醛酮類10種，酰胺類7種，芳香烴類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，已被列入中國環(huán)境優(yōu)先污染物，有6個黑名單。
不管什么樣的廢水，不管什么樣的污染，它對我們的健康構(gòu)成了巨大的威脅。既然提到了垃圾滲透，我們就詳細介紹一個垃圾滲透處理的成功案例。
四、垃圾填埋場滲濾液的處理。
項目概述。
1、亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(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，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、理廠已經(jīng)建了三年了。實際運行中發(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。經(jīng)處理后，排放水質(zhì)標準為:CODCr<300mg/L，BOD5<150mg/L，NH3-N<25mg/L，SS<200mg/L，出水主要控制指標為CODCr和NH3-N..
3、為滿足處理要求，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)計進水口和出水口。
五、工藝流程和相關(guān)處理單元。
本項目主要處理設(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2柵)、UASB反應(yīng)器(2臺2柵)、一沉池(1臺)、氨汽提塔(2臺)、吸收塔(2臺)、CASS反應(yīng)池(2臺4柵)、FEO反應(yīng)器(1臺)
UASB反應(yīng)堆。
UASB反應(yīng)堆在實際運行中效果良好，完全能夠滿足設(shè)計要求。它具有以下特點:(1)反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，處理效果穩(wěn)定高效，耐沖擊負荷，特別適合處理高濃度有機廢水；
(2)剩余污泥產(chǎn)量低，無需經(jīng)常排放污泥，操作管理簡單，污泥齡長；
(3)無需特殊加熱設(shè)備即可常溫處理，尤其是反應(yīng)器建在地下或半地下時；
(4)一般具有較高的容積負荷和產(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處理有機廢水的一種電化學(xué)處理技術(shù)，其在無外加電能條件下，利用金屬—金屬、非金屬—非金屬之間的電位差而產(chǎn)生的無數(shù)微小電池的作用，使廢水中的污染物通過電化氧化—還原反應(yīng)、凝聚、氣浮和沉降等作用達到凈化的目的。
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)時間后，會發(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，形成可生化的小分子物質(zhì)，同時在反應(yīng)過程中產(chǎn)生Fe2+及其他離子，互相作用具有較強的吸附及絮凝活性，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，其吹脫效果可通過循環(huán)水量和pH來調(diào)節(jié)。實際運行過程中發(fā)現(xiàn)氨吹脫塔的效率很低，經(jīng)常無法達到設(shè)計的去除率。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)重點考慮到要有較強的脫氮效果。目前，在實際應(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)，有機物在此得到充分的氧化分解。CASS工藝高效耐沖擊負荷且可靈活進行工藝調(diào)整以應(yīng)對不同的情況，曝氣反應(yīng)沉淀過程均在一個池中進行，防止污泥膨脹提高了脫氮效果。并且在單池處理效果達不到要求時可考慮采用多級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物，目前考慮到降低運行成本可采用較為簡易的混凝沉淀法進行處理。滲濾液處理過程中預(yù)計產(chǎn)生的剩余污泥約為30m3/d，經(jīng)污泥濃縮池濃縮外運填埋，實際運行中剩余污泥的產(chǎn)率比預(yù)計值低很多。滲濾液處理后出水排放至天然形成并經(jīng)過人工改造的氧化塘。
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)型微生物對環(huán)境有相當(dāng)高的要求，轉(zhuǎn)化進程由處理單元中的生長條件決定，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)選擇合適的生長條件來調(diào)節(jié)CODCr和NH3—N的去除率。由于CASS池內(nèi)有機物的去除是必然因素，也就是只可能發(fā)生去除有機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)先考慮滿足適宜生物硝化的條件。
（2）在運行研究過程中，CASS池內(nèi)的DO一般保持在2mg/L以上，溫度大于20℃，SRT超過60天，進水重金屬含量很低，對微生物幾乎沒有影響，這些因素都滿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濃度對硝化進程的影響比較復(fù)雜，所以有必要對這些影響因素進行全面的分析和監(jiān)控。
（4）CASS系統(tǒng)在處理中低濃度氨氮廢水時的一個重要特征是硝化和反硝化在曝氣階段同時進行，運行時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)部反硝化以達到完全脫氮的效果。但在處理高氨氮廢水時若要滿足處理要求就需要考慮采用多池串聯(lián)的運行方式，先將廢水中的氨氮降至200mg/L以下再進行硝化和反硝化的后續(xù)脫氮處理，根據(jù)生物反應(yīng)動力學(xué)原理，采用多級CASS池串聯(lián)運行，使廢水在池內(nèi)的流動呈現(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，這就需要保持較長的水力停留時間和生物固體停留時間，保證在池內(nèi)保持較高數(shù)量的硝化菌。根據(jù)實際情況發(fā)現(xiàn)，N/MLSS負荷率應(yīng)盡量小于0.3，高于此值脫氮的效果會急劇下降，在進水氨氮一定的情況下需要盡可能地提高MLSS，使其不能低于3000mg/L。在CASS池實際運行中可采取極高的MLSS（>10000mg/L）進行生化處理運行依舊平穩(wěn)，氨氮去除率達80%左右，CASS池內(nèi)活性污泥的監(jiān)測情況見表2
（5）活性污泥濃度的提高是通過改善污泥沉降性能來實現(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)過程中出現(xiàn)酸性，碳酸鹽不足時硝化進程難以順利進行，除非有足量的無機碳（在運行中不太可能實現(xiàn)），在本系統(tǒng)的實際運行中發(fā)現(xiàn)石灰用量不足（低于4.2t/d）會直接影響氨氮的去除率。
（7）pH對硝化作用的影響現(xiàn)有的各種觀點有些分歧，目前普遍認為最佳值為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池的進水pH控制在8.4～8.9，因為在處理高氨氮廢水過程中生成了較多的強酸（HNO3）使得CASS池的pH值下降較多，一般情況下CASS池的進水pH在8.5以上，出水pH就會在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)對各處理單元的pH進行了監(jiān)控，進水pH為7.5～7.9時，UASB進水pH7.5～7.9，出水7.6～7.9，氨吹脫吸收塔進水pH9～10.5，出水8.6～9.5，CASS池進水pH8.4～9，出水6.5～7.1。這反映出垃圾填埋場運行了3年多時間后，其產(chǎn)生的滲濾液pH就已轉(zhuǎn)至弱堿性。從目前看來滲濾液pH的變化呈現(xiàn)較為穩(wěn)定的規(guī)律，隨著時間的增長滲濾液pH逐漸由弱酸性轉(zhuǎn)至弱堿性。
在實際運行中發(fā)現(xiàn)氨吹脫吸收塔進水pH為9時的脫氮效率還達不到pH為10.5時的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重要原因。CASS池進水pH為8.6時，出水pH一般約為6.7，在這種狀態(tài)下NH3—N的去除率能達到80%左右，出水NH3—N基本能控制在200mg/L以下，只需要再對其進行相應(yīng)的后續(xù)生化處理就可以了。
