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城市垃圾填埋場滲濾水處理技術

以往垃圾簡單填埋處理的滲濾水主要是依靠下層土地來凈化,但是,日久天長或地質構造環境發生變化,滲濾水往往對地下水或周圍環境造成污染。調查結果表明,所有的垃圾簡單填埋處理后,在填埋場周圍的地下水均受到污染,許多有毒有害物質在一般地下水中不存在,卻在填埋場周圍的地下水中出現。因此,現代意義的垃圾衛生填埋處理已發成底部密封型結構,或底部和四周都密封的結構,從而防止了滲濾水的流出和地下水的滲入,并且對滲濾水進行收集和處理,有效地保證了環境的安全。

垃圾滲濾水的來源

垃圾滲濾水產生的主要來源有:

(1)降水的滲入降水包括降雨和降雪,它是滲濾水產生的主要來源;

(2)外部地表水的流入這包括地表徑流和地表灌溉;

(3)地下水的流入當填埋場內滲濾水水位低于場處地下水水位,并沒有設置防滲系統時,地下水就有可能滲人填埋場內;

(4)垃圾本身含有的水分這包括垃圾本身攜帶的水份以及從大氣和雨水中的吸附量;

(5)垃圾地降解過程中產生的水分垃圾中的有機組分在填埋場內分解時會產生水份;

這些含有高濃度污染物質的滲濾水是垃圾填埋處理中最主要的污染源,如果不采取有效措施加以控制,則會污染地表水或地下水。

垃圾滲濾水的產生量

滲濾水的產生量受多種因素的影響,如降雨量、蒸發量。地面流失、地下水滲入、垃圾的特征、地下層結構、表層覆土和下層排水設施情況等:

(1)降雨量和蒸發量是影響滲濾水產生的重要因素,這可以從當地的氣象資料來獲得。

(2)填埋場表面的斜坡恨重要,在平緩的斜坡上,水易于集結,因而大量滲濾,而在較陡的斜坡上,水容易流掉,從而減少了到達垃圾中的水量。垃圾填埋場的最終覆土層一般做成中心高、四周低的拱型,保持1-2%的坡度,這樣可使部分降雨沿地表流走。但當表面準斜坡大于8%左右時,表面徑流就有可能侵蝕垃圾堆的頂部覆蓋物,使填埋場暴露,因此。表面斜坡應小得足以預防表面侵蝕。

(3)填埋最終覆土后,表面上長有植物,可以通過根系吸收水分,并通過葉面蒸發作用減少滲濾水發生量。

(4)地下水的滲透,要根據場內滲濾水水位和場外地下水來定,對于防滲情況良好的填埋場,可以不考慮滲濾水的滲出和外部地下水的滲入。

滲濾水產生量波動較大,但對于同一地區填埋場,其單位面積的年平均產生量是在一定范圍內變化的。

垃圾滲濾水的水質特征

由于滲濾水的來源使得滲濾水的水質具有與城市污水所不同的特點:

有機物濃度高滲濾水中的BOD5和COD濃度最高可達幾萬mg/L,主要是在酸性發酵階段產生,pH達到或略低于7,BOD5與COD比值為0.5-0.6。

金屬含量高滲濾水中含有十多種金屬離子,其中鐵和鋅在酸性發酵階段較高,鐵的濃度可達200mg/L左右,鋅的濃度可達130mg/L左右。

水質變化大滲濾水的水質取決于填埋場的構造方式,垃圾的種類、質量、數量以及填埋年數的長短,其中構造方式是最主要的。氨氮含量高滲濾水中的氨氛濃度隨著垃圾填埋年數的增加而增加,可以高達1700mg/L左右。當氨氮濃度過高時,會影響微生物的活性,降低生物處理的效果。營養元素比例失調對于生化處理,污水中適宜的營養元素比例是BOD5:N:P=100:5:1,而一般的垃圾滲濾水中的BOD5/P大都大于300,與微生物生長所需的磷元素相差較大。

其他特點滲濾水在進行生機處理時會產生大量泡沫,不利于處理系統正常運行。由于滲濾水中含有較多難降解有機物,一般在生化處理后,COD濃度仍在500-2000mg/L范圍內。

垃圾滲濾水的影響因素

垃圾填埋場結構直接影響到滲濾水的降解和穩定。國土比較寬闊的歐美國家,由于缺乏填埋場早期穩定化或土地再利用的必要性,多采用厭氧性填埋方式,同時回收甲烷氣體用于發電。但厭氧性填埋方式對滲濾水中污染物質分解速度慢,井已近年來由于甲烷氣破壞臭氧層,使這些國家開始采用好氧性填埋方式。如氧性填埋是利用鼓風機直接向寬厚的填埋場中鼓風,通常情況下,好氧性結構的垃圾填埋場能夠使滲濾水中污染物質快速降解,并很快達到穩定。但好氧性垃圾填埋場的建設和維護費用相當高,而且對運行操作要求十分嚴格。日本福岡大學的Matsufji教授根據填埋層中空氣的存在狀況,提出并開發了“準好氧性填埋方式”。

與垃圾的厭氧性和好氧性填埋相比,準好氧性結構能夠滲濾水中污染物質快速降解,從而使滲濾水水質穩定化期間明顯縮短。實際中由于準好氧性結構的垃圾填埋場在費用上與厭氧性填埋沒有大的差別,而在有機物分解方面又與垃圾的好氧性填埋相近,因此,得到越來越廣泛地應用。

另外,滲濾水的化學特性還取決于以下幾個方面:

(1)垃圾的組成成分垃圾的組成成分直接影響到滲濾水的化學特性。

(2)垃圾的加工填埋前將垃圾破碎能增大垃圾的表面積,增加填埋場的密度,降低垃圾對水的滲透性,增大垃圾的持水能力,從而增長了垃圾與水的接觸時間,加速垃圾的降解,使滲濾水中污染物的濃度增加。

(3)填埋時間垃圾填埋后,其填埋年齡不同,降解速率及持水能力和水的滲透性能均不相同,產生滲濾水的組成及其各組成濃度均不相同。通常,埋填時間越長,滲濾水的濃度越低。

(4)填埋場的供水填埋場的供水速率大小直接決定了填埋場內垃圾的濕度。當供水率很小時,垃圾場內垃圾的濕度小于60%,垃圾的降解速率不能達到最大值。當供水率很大時,滲濾水就會被供水所稀釋。

(5)填埋場的深度當垃圾的透水性能相同時,填埋場越深,滲濾水的填埋場內滯留時間越長,滲濾液的強度越大(所合組分濃度越高)。

垃圾滲濾水處理工藝

滲濾水處理采用的最常用處理方法是生化處理和物化處理。

滲濾水的組成成分是隨時間而發生變化的,對于填埋時間少于5年的滲濾水,其中的有機物濃度高,低分子脂肪酸多,BOD5/COD值在0.5~0.6,采用生化處理方法是有效的;而隨著垃圾填埋年數的增加,有機物濃度降低,但腐殖質類物質增加,BOD5/COD值下降,可生化性降低,生化處理難以達到較好的效果。在實際中,因填埋時間的存在先后的差別,使得“新鮮”和“老”的滲濾水并存。因此,為了滿足滲濾水處理效果在垃圾填埋場的使用期間和封場后一直能夠滿足環境的要求,有必要采用生化和物化處理組合的處理工藝。

除了上面提到的生化處理和物化處理技術外,滲濾水的土地處理也許是更適合我國的國情。土地處理是利用土壤——微生物——植物系統的陸地生態系統的自我調控機制和對污染物的綜合凈化功能來處理污水,使水質得到不同程度的改善,實現廢水資源化和無害化。因此,基于垃圾滲濾水土地處理的垃圾循環準好氧性填埋方式得到了越來越廣泛地關注。垃圾循環準好氧性填埋方式是將收集到的滲濾水循環回到填埋場中利用填埋場自身形成的穩定系統使滲濾水中的有機物經過垃圾層和覆土層來降解,從而加速滲濾水的凈化。在準好氧性填埋場中,有機成分(主要是BOD)能夠很快降解,但是氨化物的降解速度卻較慢。當通過將滲濾水循環到填埋場中,就可以促進硝化和反硝化過程的進行,這樣有機成分和氮化物得到更加有效地去除,從而減輕了滲濾水的污染負荷,并且有利于減少滲濾水的最終水量和促進垃圾在填埋場中的穩定化。當然,一般夾說,這種方式產生的滲濾水仍具有較高的濃度,因此很少單獨作為污水處理工藝。

總之,垃圾滲濾水是一種高濃度污水,有機和無機污染物質的含量均很高。垃圾滲濾水的處理工藝流程的選擇,要根據當地的氣候特性、周圍環境、滲濾水的水量與水質特征及處理程度進行綜合考慮和選擇。


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