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0.前言
本文根據(jù)對城市生活垃圾進行探討,分析了垃圾填埋場滲濾液處理的情況,同時,根據(jù)對各個先進技術(shù)工藝進行深入了解,分析出先進的工藝技術(shù)能夠更好的進行垃圾處理,使其適合我國經(jīng)濟的發(fā)展與環(huán)境的保護。文章還探討了對于生活垃圾填埋場滲濾液問題的處理及解決,為我國環(huán)境保護提供資料參考。
1.垃圾填埋場滲濾液特征
1.1滲濾液來源
(1)降水。由于氣候的變化,經(jīng)常產(chǎn)生降雨或者降雪的天氣,雨水或者雪融化形成的水分滲入到地表,形成降水滲漏。(2)地表水流滲入。地表水主要包括對于地層表面的灌溉,使地表上的水流入地下,滲入到填埋垃圾中。(3)地下水滲入,填埋垃圾產(chǎn)生空缺會使地下水滲入。(4)自身水分。生活垃圾中,自身自帶的水分。(5)分解。垃圾經(jīng)過分解變化形成水分。
1.2滲濾液水質(zhì)特征
(1)水分滲入量小,大但是存在不同類型的水質(zhì)。與城市中廢水、污水的胖放量來說,量比較小,但是收到土質(zhì)及各個渠道的影響水質(zhì)不同,同時水質(zhì)變化也很大。(2)污染物濃度高。垃圾滲濾液中的污染物主要BOD、COD有機污染以及N污染等等,污染物濃度與垃圾中含有的易腐有機物呈正比例關(guān)系;氮物質(zhì)越多,垃圾滲濾液的NH3N含量就越高;(3)金屬含量高。垃圾填埋場中產(chǎn)生的垃圾滲濾液含有十多種金屬離子,如鐵、鉛、鋅、汞等等;(4)可生化性。在垃圾填埋場,垃圾不斷填埋、不斷增加,隨著垃圾的堆積,早期垃圾因為積壓產(chǎn)生降解,受到空氣的流通有機物質(zhì)會出現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象。在填埋完成后降解幾率會逐漸減小。在變質(zhì)過程中,一些不容易降解的有機物質(zhì)會隨著時間的增加而在填埋區(qū)域占主要位置,使?jié)B濾液的可生化性降低。
1.3主要成分
垃圾的來源渠道較廣,由此導(dǎo)致的垃圾組成成分十分復(fù)雜多樣,既含有有機物,也含有無機物,還含有大量的重金屬。
2.垃圾填埋場滲濾液處理方法
目前,垃圾滲濾液的處理方法主要是生化法、物化法,以及新的一些技術(shù)和方法。
2.1物化法
物化法主是對垃圾滲濾液進行預(yù)處理和深度處理。其主要功能是要去.圾滲濾液中的SS、NH-N、色度以及那些難以降解的有機物。當(dāng)前,物化法主要有化學(xué)沉淀法、吹脫法、電化學(xué)氧化法、電催化氧化法、光助Fenton法、臭氧催化氧化法等等多種方法,當(dāng)COD為2000-4000mg/L時,物化法可以將COD濃度去掉50%-87%。而且,經(jīng)過物化法處理后,出水水質(zhì)也將為穩(wěn)定,尤其對生物處理難度較大的低值COD、BDO有較為理想的處理效果。但物化法也有一些弊端,主要表現(xiàn)在處理的成本較高,不適合對那些大水量的垃圾滲濾液的處理。
2.2生化法
生化法則通常擔(dān)負起垃圾滲濾液處理系統(tǒng)中的主體工藝的角色,用于去除垃圾中的大部分可以生化降解的有機物和營養(yǎng)物。目前,使用較多的生化法主要有厭氧一好氧法、SBR法、MBR法等等。目前,國內(nèi)外多數(shù)的垃圾滲濾液的處理工藝選擇r以生化法為主體,生化法的經(jīng)濟性、易管理等特點使得該類方法得到了普遍應(yīng)用
2.3其他技術(shù)
經(jīng)濟的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷提高,在垃圾滲濾液的處理方面也在不斷的創(chuàng)新,研制出污染性小、有效的分解垃圾的技術(shù),同時應(yīng)用到實踐生活當(dāng)中,為省市環(huán)境保護與人類健康提供基礎(chǔ)工藝。
3.廢水處理工藝
3.1工程概況及工藝流程
3.1.1工程概況。
某垃圾填埋場主要接受縣城周邊20萬人口的日常生活垃圾,平均填埋量為500rid,滲濾液的產(chǎn)生量約為20-120m3/d,設(shè)計處理能力為150m3/d,執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)標(biāo)準(zhǔn)。
3.1.2工藝流程。
考慮垃圾填埋場建設(shè)初期,滲濾液的生化性較好,可以通過將調(diào)節(jié)池中的滲濾液用泵進行提升,進入到UASB厭氧中,在去除大部分有機物之后,出水再流入到A/O-MBR池中,通過好氧生物的進一步作用后達到去除滲濾液中有機物的目的,最后經(jīng)過硝化和反硝化達到去除滲濾液中的氨氮的效果。出水經(jīng)過增壓泵的增壓,進行納濾處理后以達到進一步去除氨氮和有機物的目的,最終達到出水達標(biāo)排放。對于那些后期進入填埋場的垃圾,由于滲濾液生化性較差,滲濾液中的碳氮含量濃度較低,可以直接進入A/O-MBR處理系統(tǒng)。
3.2高效節(jié)能管理。
對于垃圾滲濾液中水分的質(zhì)量及水量容易發(fā)生變化,因此,為垃圾的處理與滲濾液的處理措施中增加了管理難度,因此,在處理垃圾滲濾液過程中,必須將滲濾液的水質(zhì)及水量進行控制,控制機械設(shè)備的工作效率,有效改善垃圾填埋場的污染。在機械設(shè)備管理中,首先要進行機械質(zhì)量的檢查,注意各個結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)用先進技術(shù),保證機械運行的高效性與穩(wěn)定性。其次,要注意對機械進行良好的管理與監(jiān)督,加大管理力度,將一些新技術(shù)應(yīng)用到垃圾滲濾液的改善中,其中(1)需要專門的人員進行監(jiān)督,定期檢查垃圾量,控制垃圾的投放;(2)提高創(chuàng)新意識,加大科技投入,將先進的技術(shù)應(yīng)用到垃圾管理的運行中,使新技術(shù)得到利用同時良好的控制垃圾滲濾液的問題;(3)引進專業(yè)人才進行管理,提高管理人員素質(zhì),采取培訓(xùn)的手段將管理人員進行管理,并且提高人員素質(zhì)與職業(yè)道德,使工作人員認真對待垃圾處理問題,提高其環(huán)境保護意識。
4.結(jié)論與建議
(1)不同處理方案的選擇,應(yīng)在對填埋場滲濾液進行分析預(yù)測后,考慮處理系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性及耐沖擊負荷能力,進行技術(shù)經(jīng)濟以及環(huán)境效益分析后慎重選擇;(2)滲濾液回灌技術(shù)因其技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢,可以作為合并處理和單獨處理工藝方案的預(yù)處理,達到削減水量和污染物,并加速滲濾液水質(zhì)穩(wěn)定化的作用;(3)對滲濾液回灌技術(shù)應(yīng)加強對水量平衡的研究,在解決滲濾液惡臭污染物對大氣環(huán)境質(zhì)量影響等問題的條件下,應(yīng)采用蒸發(fā)量大的回灌技術(shù);(4)對滲濾液生化出水中難降解的腐殖質(zhì)類物質(zhì),從目前來看,采用高級氧化去除技術(shù)也存在經(jīng)濟性的問題。除在超臨界水氧化技術(shù)等高級氧化技術(shù)方面深入研究外,還應(yīng)對滲濾液膜處理技術(shù)進行研究。
【參考文獻】
關(guān)鍵詞:垃圾填埋場;滲濾液組合;處理工藝
中圖分類號:TU74文獻標(biāo)識碼: A
近年來,隨著城市發(fā)展和生活水平的提高,固體垃圾產(chǎn)生量逐年增加,已成為世界性的環(huán)境污染問題。目前比較經(jīng)濟和環(huán)保的處置方法是衛(wèi)生土地填埋。然而,在填埋過程中所產(chǎn)生的垃圾滲濾液是亟需解決的關(guān)鍵問題。垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜、含有大量的“致癌、致畸”化合物和重金屬的有機廢水,若不妥善處理,會污染地下水、地表飲用水源,并對環(huán)境和人體造成極大危害。目前,垃圾滲濾液的處理方法主要包括物化法、回灌法和生物法,其中生物法因具有運行費用低、處理效率高,不會產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點,而被世界各國廣泛采用。
一、垃圾滲濾液處理的來源和特點
垃圾滲濾液中污染物主要有以下三個來源:垃圾本身含有的大量可溶性有機物、無機物在雨水、地表水或地下水的浸入過程中溶解的污染物;垃圾通過生物、化學(xué)、物理作用產(chǎn)生的可溶性的污染物;覆土和周圍土壤滲入的可溶性污染物。垃圾滲濾液的組成受垃圾成分、氣候、水文地質(zhì)、垃圾填埋時間和填埋方式等因素的影響,垃圾滲濾液主要有以下幾個特征:滲濾液水質(zhì)水量隨時間變化大;滲濾液成份復(fù)雜,一般而言滲濾液中的有機物可分為三類:低分子量的脂肪酸類、腐殖質(zhì)類高分子的碳水化合物及中等分子量的灰黃霉酸類物質(zhì);COD濃度很高,隨著填埋時間的延長,BOD/COD值降低甚至低于0.1,說明穩(wěn)定期和老齡滲濾液的可生化性較差;氨氮含量高;金屬離子含量高;色度高,有臭味。
二、選擇垃圾滲濾液處理工藝的原則
根據(jù)進水水質(zhì)特點、排放標(biāo)準(zhǔn)要求、滲濾液處理的規(guī)模,結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀缓蜕鐣?jīng)濟等條件綜合分析確定,選擇垃圾滲濾液處理工藝的原則如下:(1)處理工藝確保出水穩(wěn)定并達到設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn),處理技術(shù)先進、可靠;(2)工程運行費用低,管理、維修方便,運轉(zhuǎn)自動化程度較高;(3)可根據(jù)進水水量、水質(zhì)靈活調(diào)整運行方式和參數(shù),最大限度地發(fā)揮處理裝置和構(gòu)筑物的處理能力。借鑒和參考國內(nèi)外先進技術(shù)和經(jīng)驗,結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況,選擇切實可行的處理工藝,保障垃圾滲濾液處理處理系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行。
三、垃圾填埋場滲濾液組合處理工藝
1.膜處理系統(tǒng)性能
近幾年來,基于膜處理的相關(guān)新型組合工藝在垃圾滲濾液處理上得到了廣泛的應(yīng)用。一般常用的是超濾膜、納濾膜和反滲透膜,由于垃圾滲濾液的難處理性,通常使用多種膜集成工藝處理。該工程采用超濾+納濾雙膜法工藝,超濾錯流水回流至SBR出水池,納濾濃水回灌填埋場區(qū),總回收率為75%。采用雙膜法出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠,完全達到設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn)。由于預(yù)處理和生化處理已經(jīng)去除了大部分污染物,因此,膜通量能長時間保持穩(wěn)定,清洗頻率較低,大大降低了運行成本。
2.超臨界水氧化
超臨界水氧化(SCWO)是利用超臨界水的特殊性質(zhì),使有機物和氧氣在超臨界水中迅速發(fā)生氧化反應(yīng)來徹底分解有機物的新型廢水處理技術(shù)。與常規(guī)水處理方法相比,該技術(shù)具有處理徹底、反應(yīng)迅速、無二次污染等優(yōu)點。
SCWO對垃圾滲濾液中的有機物具有極好的降解效果,在較短的反應(yīng)時間(5~10min),溫度為400~450℃時,垃圾滲濾液中COD和NH3-N的去除率可以分別達到99%和97%以上,甚至出水的COD、pH、色度、NH3-N、SS等指標(biāo)可以直接達到國家規(guī)定的《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》。在溫度為450℃、反應(yīng)時間為300s、氧化系數(shù)為3.5、壓力25MPa和MnO2催化作用下,出水COD和NH3-N分別降至50.75mg/L和17.66mg/L。P.T.Williams等進行了兩種垃圾滲濾液(工業(yè)垃圾滲濾液和生活垃圾滲濾液)的亞臨界水氧化和SCWO試驗,滲濾液中數(shù)十種有機污染物的去除率均大于99.99%,垃圾滲濾液中的有機物可以在超臨界條件下得到完全的氧化。
3.重金屬去除效果
SCWO技術(shù)不僅可以去除垃圾滲濾液中的有機污染物,而且可以去除廢水中的重金屬。滲濾液SCWO出水的Ni、Co、Cu、Zn、Cd、Pb等各種重金屬離子的去除率均大于98%,只是在間歇式反應(yīng)釜被冷卻時重金屬離子有部分溶解于水樣中,導(dǎo)致濃度有所增大;馬承愚等在連續(xù)式SCWO系統(tǒng)的出水中未檢測到Cu、Cr、Pb、Cd的存在,滲濾液中重金屬離子的去除率達到了100%。
4.垃圾滲濾氨氮去除的方法
1)反滲透法
利用高壓下的反滲透膜選擇性通過某種物質(zhì)而截留其他物質(zhì),實現(xiàn)對液體混合物不同組分的分離,這是反滲透法的特點。用反滲透膜處理技術(shù),在超低壓下,研究氨態(tài)氮去除的特點,并對工藝條件進行優(yōu)化,實現(xiàn)了高效分離。這些研究為此技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用提供參考。但此法缺點很多,一是膜容易被污染,而是設(shè)備成本較高,限制了其在國內(nèi)外的廢液處理上的應(yīng)用。
2)吸附法
利用多孔性的固體,使?jié)B濾液中氨氮被吸附在固體表面而去除的方法,這是吸附法的特點。由于沸石內(nèi)表面積大,因而它具有較強的離子交換和吸附能力。在國內(nèi),天然沸石資源豐富,沸石吸附法有很大的應(yīng)用前景,且此法可以回收氨,實現(xiàn)變廢為寶,而且此法沒有二次污染。但是對該法用于滲濾液處理的研究還不太多,用于實際生產(chǎn)還有待進一步研究。
5.回灌法
回灌法是把填埋場作為一個以垃圾為填料的巨大生物濾床,滲濾液經(jīng)覆土層和垃圾層,發(fā)生一系列生物、化學(xué)和物理作用而被降解和截留,同時使?jié)B濾液由于蒸發(fā)而減少。分析了循環(huán)回灌法對滲濾液不同組分的去除效果,發(fā)現(xiàn)回灌出水中HA、FA的比例提高,HyI比例下降,同時回灌出水中各組分的芳香性構(gòu)成程度提高,但羧基官能團含量減少,DOM中小分子量有機質(zhì)所占比例有所下降。回灌法對滲濾液的去除效果隨垃圾堆體高度的增加而增加,但是進入垃圾堆體的有機負荷不能無限制增加,否則會破壞滲濾液回灌系統(tǒng)。
6.好氧厭氧結(jié)合處理法
中國現(xiàn)行的滲濾液處理廠大多采用厭氧-好氧結(jié)合處理系統(tǒng)以實現(xiàn)廢水達標(biāo)排放。采用上流式厭氧復(fù)合床(UBF)-缺氧/好氧膜生物反應(yīng)器(AOMBR)工藝處理垃圾滲濾液,當(dāng)進水滲濾液COD在10000mg/L左右時,出水COD為1000mg/L左右,COD總?cè)コ剩?0%。AOMBR系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定脫氮,進水NH+4-N最高質(zhì)量濃度達2000mg/L左右時,出水NH+4-N質(zhì)量濃度為50~100mg/L,NH+4-N去除率為95%左右。
綜上所述,城鎮(zhèn)生活垃圾滲濾液處理工藝基本上是借用城鎮(zhèn)污水處理工藝方法進行,尚無針對垃圾滲濾液的特性,創(chuàng)建獨立的處理方法。為避免產(chǎn)生次生污染,省、市有關(guān)主管部門應(yīng)對具有垃圾滲濾液處理試驗研究力量的單位、公司給予財力支持,以深入滲濾液處理工藝的組合研究,探索更完善的、新型的城鎮(zhèn)生活垃圾滲濾液處理工藝,這樣對促進我國垃圾處理事業(yè)有很大的促進作用。
參考文獻:
[1]李莉.生活垃圾填埋場滲濾液物化和生化預(yù)處理及組合處理工藝研究[D].重慶大學(xué),2010.
關(guān)鍵詞:城市垃圾 , 滲濾液,處理技術(shù) , 問題
Abstract: this paper mainly introduces the landfill leachate treatment and the formation of the influencing factors and landfill leachate treatment to the harm of the city. Thus furtheranalyzes urban landfill leachate treatment processing technology points, introduces an operation management simple, low cost, adaptable "biological method + membrane law" handling system, and puts forward the technology in the processing of attention shall be paid to the problem, providing people with effective reference.
Key words: the city garbage, leachate, processing technology, problem
中圖分類號:R124.3 文獻標(biāo)識碼:A文章編號:
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市垃圾量也隨之增加,垃圾的妥善處理已成為人們急需解決的問題。我國大多數(shù)城市采用衛(wèi)生填埋或焚燒的方式處理垃圾,由此產(chǎn)生了大量的垃圾滲濾液。液滲濾液具有水質(zhì)復(fù)雜、水量波動大、有毒有害物質(zhì)含量高等污染特性,其一旦進入外部環(huán)境就會造成嚴(yán)重的二次污染,若滲濾液處理不當(dāng),不僅會污染土壤和地表水源,甚至?xí)廴镜叵滤畬ι鷳B(tài)環(huán)境和人體健康帶來巨大危害。因此,垃圾滲濾液的有效處理勢在必行。
1 城市垃圾滲濾液的產(chǎn)生及影響因素
1.1 垃圾滲濾液的來源
垃圾滲濾液,又稱滲瀝水或浸出液,是指垃圾在堆放和填埋過程中由于發(fā)酵和雨水的淋浴,沖刷,以及地表水和地下水的浸泡而濾出來的污水,滲濾液的來源于降水、垃圾含有的水和微生物厭氧分解產(chǎn)生的有機廢水。垃圾滲濾液是高濃度有機廢水,若未經(jīng)處理直接排放或未達標(biāo)排放,會對周圍的地下水、地表水和土壤造成嚴(yán)重的污染。
1.2 垃圾滲濾液的影響因素
影響垃圾填埋場的滲濾液量的主要因素有:1)垃圾自身因素,即垃圾含水量和飽和持水量,一般垃圾中有機物含量越高,則所含的水量就越多,相應(yīng)的垃圾滲濾液量就越多;2)氣候因素,即降水量和蒸發(fā)量,降水量越大,蒸發(fā)量越小,則垃圾產(chǎn)生的滲濾液就越多;3)土地因素,包括地形、地質(zhì)、地貌、植被等,這些主要決定入滲量和排滲量,入滲量越大,排滲量越小,則垃圾產(chǎn)生的滲濾液量就可能越多;4)時間因素,上述 3 個因素都有時間的積累效應(yīng)。
2 垃圾滲濾液的危害
滲濾液中含有大量的有機物、氨氮、病毒、細菌、寄生蟲等有害有毒成分。其表現(xiàn)特征為:水質(zhì)波動大,成分復(fù)雜,生物可降解性隨填埋場場齡的增加而逐漸降低,金屬離子含量低,污染物濃度高,持續(xù)時間長,流量小而且不均勻。如果垃圾滲濾液處理不當(dāng)就會對環(huán)境造成二次污染,不僅會污染土壤和地表水源,甚至?xí)廴镜叵滤畬ι鷳B(tài)環(huán)境和人體健康帶來巨大傷害與威脅。
3 垃圾滲濾液處理中技術(shù)要點分析
《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)實施后,對垃圾滲濾液的處理控制提出了更嚴(yán)格的要求。滲濾液水質(zhì)水量受各種因素影響而變得非常復(fù)雜,存在大量生物難以降解的有機物,目前滲濾液的處理工藝主要有土地處理、物理處理、化學(xué)處理、生物處理等,但采用單一工藝處理,往往只能在某些指標(biāo)上取得好效果,很難使出水達到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此滲濾液的處理工藝不是一種方法能夠完成的,而是多種方法的組合工藝。
目前,滲濾液處理的組合工藝主要有兩種,一種是以生化反應(yīng)為主的“生物法+膜法(納濾/反滲透)”處理系統(tǒng);另外一種是以DT盤式膜組件為主的高壓膜過濾工藝。DT盤式膜組件是獨家工藝,過濾原理即為常見卷式反滲透膜過濾的原理,
本文重點介紹“生物法+膜法”的處理系統(tǒng)。生化法處理設(shè)備和運行管理簡單,成本低,對水質(zhì)和水量的變化有很好的適應(yīng)能力,適合我國生化垃圾有機物含量高、滲濾液可生化能力較高的特點,當(dāng)前得到了廣泛應(yīng)用。
3.1 早期生物處理工藝
早期的滲濾液處理工藝缺乏設(shè)計經(jīng)驗,對滲濾液的水質(zhì)特性考慮不夠充分,處理工藝主要參照城市污水處理工藝,選擇生物法中的氧化溝,SBR及接觸氧化工藝的比較多,由于這些工藝在曝氣量、停留時間上考慮的不足,最后導(dǎo)致了運行的失敗。
例如某城市滲濾液處理廠選擇“厭氧+氧化溝+沉淀池”的處理工藝,要求出水達到GB16889-1997二級標(biāo)準(zhǔn),但是由于滲濾液水質(zhì)水量隨時間變化大,尤其隨著填埋場時間的增長,可生化性低,導(dǎo)致出水不能穩(wěn)定達標(biāo);昆山市第三垃圾填埋場滲濾液處理采用的是“厭氧+生物接觸氧化”工藝,運行過程中進水水質(zhì)遠低于設(shè)計值,結(jié)果造成厭氧效果大幅下降,整個系統(tǒng)出水無法達標(biāo)。
3.2 膜生物反應(yīng)器(MBR)應(yīng)用
針對早期生化法在滲濾液處理上的不足,MBR系統(tǒng)在設(shè)計生化反應(yīng)部分時充分考慮滲濾液的水質(zhì)特性,以反硝化池和硝化池為主,在停留時間、池體深度以及曝氣量方面,充分滿足滲濾液中有機物降解的需要。
膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用引起了我國學(xué)者的極大關(guān)注。膜生物法(MBR)是近些年發(fā)展起來的一種集膜過濾和生物處理于一體的新型、高效的處理技術(shù),在處理高濃度難降解有機物廢水方面有著廣泛的應(yīng)用前景。在MF和UF基礎(chǔ)上研發(fā)的MBR系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生化反應(yīng)末端的泥水分離過程,利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反應(yīng)器中,實現(xiàn)水力停留時間和污泥齡的完全分離,使生化反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度從3-5g/L提高到10-20g/L,從而提高了反應(yīng)器的容積負荷,使反應(yīng)器容積減小,大大提高了生化系統(tǒng)的運行效果。
關(guān)鍵詞:濃縮液;回灌;填埋體;水位;穩(wěn)定
中圖分類號:TU411 文獻標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-4764(2012)02-0126-06
Effect of Concentrated Leachate Recirculation on Leachate Level and Slope Stability of Municipal Solid Waste Landfill
ZHAN Liang-tong1, LAN Ji-wu1, DENG Lin-heng1, LV Guo-qing2, CHEN Yun-min1
(1. MOE Key of Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, P. R. China;
2. North China Municipal Engineering Design & Research Institute, Tianjin 300074, P. R. China)
Abstract:260 tons concentrated leachate per day is produced at the leachate treatment plant at Changan landfill, which is considered to be recirculated into the landfill of municipal solid wastes. The effect of leachate recirculation on the slope stability of the landfill should be evaluated. The results from engineering geology and hydrogeology survey were firstly presented. Three-dimensional unsaturated-saturated seepage analyses were carried out by using GMS software to predict the change of leachate level as a result of the leachate recirculation. Based on the leachate levels and pore-water pressures obtained from the seepage analyses, slope stability analyses were carried out to evaluate the safety of the landfill. Some control measures were proposed to eliminate the adverse effect of leachate recirculation on the landfill safety. The analyses indicate that the factor of safety (FS) for the landfill with the current leachate level is slightly greater than the safety requirement (FS=1.3), and the current leachate level happens to be the critical level. Direct leachate recirculation will result in a significant rise in leachate level, which will cause a significant decrease in the landfill safety. The landfill is likely to fail after a direct leachate recirculation. If the leachate recirculation is executed after the current leachate level is lowered down by 3 m and the resultant leachate level will be lower than the current leachate level, the landfill can remain safe. Vertical pumping wells are proposed to implement the drawdown work, and if 45 wells are used and pumping is conducfed for 3 mouths, the leachate level will decrease by 3 m, which meets the safety requirement.
Key words:concentrated liquid; leachate recirculation; landfill; leachate level; stability
中國2008年修訂的《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 16889—2008)[1]提高了生活垃圾填埋場污水排放標(biāo)準(zhǔn),填埋場滲濾液處理后須滿足二級污水排放要求,《生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范(試行)》[2]推薦采用納濾和反滲透作為滲濾液的深度處理工藝。這2種工藝產(chǎn)生的濃縮液具有污染物濃度高、難處理的特點,現(xiàn)有處理方法包括蒸餾、固化、焚燒、回灌等。其中濃縮液回灌處理是在滲濾液回灌的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,能有效降低濃縮液中污染物濃度,同時加速填埋體生物降解的穩(wěn)定化過程[3-4],是一種較為先進的處理方法。歐美發(fā)達國家從20世紀(jì)90年代開始了濃縮液回灌工藝研究及工程應(yīng)用,例如,德國從1986年開始嘗試濃縮液回灌填埋場,目前約有15座填埋場采用濃縮液回灌工藝。1997年哥倫比亞Dona Juana填埋場實施滲濾液回灌時填埋體發(fā)生了失穩(wěn)事故[5-6],實施回灌工程時垃圾填埋體的穩(wěn)定性開始得到重視[6-8],中國許多垃圾填埋場滲濾液水位較高,填埋體存在安全隱患[9]。因此在實施濃縮液回灌之前,必須評估回灌對垃圾填埋體穩(wěn)定的影響。
成都長安垃圾填埋場滲濾液反滲透處理工藝日產(chǎn)260 t濃縮液,擬在填埋場回灌處理。由于垃圾填埋體內(nèi)現(xiàn)狀滲濾液水位較高,濃縮液回灌可能會導(dǎo)致水位進一步上升,威脅垃圾填埋體穩(wěn)定安全,故開展該填埋場回灌工程的安全性及可行性評估工作。首先進行該填埋場工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘查,然后利用GMS軟件進行垃圾填埋體非飽和-飽和三維滲流分析,模擬和預(yù)測了濃縮液回灌前后填埋體內(nèi)滲濾液水位變化;基于滲流分析結(jié)果,利用Slope/W軟件分析了濃縮液回灌對垃圾填埋體穩(wěn)定性的影響,并提出回灌工程安全穩(wěn)定控制措施。
1 場地工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件
如圖1所示,成都長安填埋場為山谷型填埋場,場底地形為U形山谷,谷底峽口設(shè)置高約30 m的漿砌石垃圾壩,壩頂高程為598 m,壩底設(shè)置有垂直防滲帷幕,深度18 m。該填埋場典型填埋剖面及場底地質(zhì)剖面如圖2所示,垃圾填埋體自下游垃圾壩起始直到上游680 m高程,形成了一個約80 m高的垃圾填埋體邊坡,其中630~650 m和650~680 m兩個高程間陡坡坡度分別為1∶0.9、1∶1.6。現(xiàn)場勘察時680 m高程平臺仍在填埋作業(yè)。現(xiàn)場鉆探表明填埋體物質(zhì)組成主要為城市生活垃圾,地表下約0~4 m內(nèi)垃圾較為干燥,降解程度低;4 m以下垃圾降解程度較高。場底主要分布第四系坡積土,谷坡處厚度為0.3~2.5 m,谷底處厚度為1.5~5.2 m。坡積土下覆土層為侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組泥質(zhì)類巖石,滲透系數(shù)介于1.0×10-8~1.0×10-7 m/s,形成相對隔水層。
圖1 現(xiàn)狀地形示意圖
根據(jù)現(xiàn)場水位監(jiān)測結(jié)果,該填埋場內(nèi)滲濾液水位較高,現(xiàn)狀滲濾液水位線如圖2所示,上游680 m高程平臺局部水位埋深只有1~3 m,陡坡處水位埋深大,在650 m高程處及610 m高程下游坡體發(fā)現(xiàn)有滲濾液溢出。
圖2 典型地質(zhì)剖面圖
2 現(xiàn)場滲濾液回灌試驗
為了研究回灌可行性,筆者在680 m高程平臺上開展回灌試驗。由于當(dāng)時滲濾液處理廠還未建成,沒有濃縮液,因此利用該場高濃度的滲濾液進行回灌試驗。試驗采用回灌塘方式,回灌塘平面尺寸為6.0 m×6.0 m,深度約為1.8 m。試驗過程中回灌塘內(nèi)滲濾液水位高度維持在1.0~1.8 m,當(dāng)滲濾液入滲導(dǎo)致塘內(nèi)水位下降至1.0 m即補充滲濾液至1.8 m高度。每日補充到回灌塘內(nèi)的滲濾液總量即為日回灌量,同時在回灌塘周邊布設(shè)水位監(jiān)測井監(jiān)測周邊水位上升情況。其中2個回灌塘的日回灌量時程曲線見圖3,可見初期日回灌量大,4 d后日回灌量趨于穩(wěn)定值,介于28~30 m3/d。日回灌量穩(wěn)定值反映了淺部垃圾的滲透性,由Green-Ampt公式估算垃圾體飽和滲透系數(shù)Ks約為7.5×10-6 m/s。
圖3 日回灌量變化曲線
3 回灌前后填埋體中水位模擬與預(yù)測
填埋體中滲濾液水位模擬與預(yù)測采用GMS(Groundwater Modeling System)軟件中Femwater模塊,F(xiàn)emwater是三維飽和非飽和多孔介質(zhì)中滲流分析有限元軟件,它擁有強大的前后處理功能,能方便的利用地形及地層信息生成三維數(shù)值模型。滲流分析中暫不考慮垃圾體及滲濾液自身壓縮性與滲濾液中化學(xué)溶質(zhì)對滲流的影響,并假定垃圾填埋體為各向同性介質(zhì)。Femwater模塊中非飽和飽和滲流控制方程:
kw2hx2+2hy2+2hz2+kwxhx+kwyhy+
kwzhz+q=Fht(1)
式中:h為總水頭,是位置水頭和壓力水頭之和;kw為非飽和滲透系數(shù);q為匯源項,如降雨補給量、回灌量等;F為儲水系數(shù),可從介質(zhì)的土水特征曲線獲得。
垃圾水力參數(shù)見圖4,暫不考慮濃縮液對水力參數(shù)的影響,土水特征曲線參照中國類似組分垃圾的測試結(jié)果[9],并采用van Genuchten公式擬合得特征參數(shù)值:θs=0.59,θr =0.25,α=4.62,n =1.456;由土水特征曲線與現(xiàn)場回灌試驗得到的垃圾飽和滲透系數(shù)計算垃圾非飽和滲透性曲線[10],如圖4(b)所示。三維滲流分析模型見圖5,填埋體頂面為現(xiàn)狀填埋面,面積約20.6萬m2,填埋體底面為泥質(zhì)類巖石,填埋體最大厚度約60 m,全場共劃分3 594個三棱柱單元。
3.1 現(xiàn)狀滲濾液水位模擬
根據(jù)水文地質(zhì)勘查結(jié)果確定模型的邊界條件:上游680 m平臺處水位埋深約為1~3 m,因此模型西側(cè)邊界ABC段和南側(cè)CDE段均設(shè)為定水頭邊界。其中AB段總水頭值為地表高程減去1 m,即水位位于地表下1 m;BCDE段總水頭邊界值為675 m。由于滲濾液在610 m左右高程處溢出,故東側(cè)邊界按溢出點劃分為2段,GH為溢出段,設(shè)為定水頭邊界,總水頭值等于節(jié)點高程;HE段設(shè)為不透水邊界。模型北側(cè)和模型底面為不透水邊界。指定模型頂面允許最大積水深度為零,此邊界條件含義為:迭代過程中當(dāng)頂面處的節(jié)點的孔壓為零時,軟件自動將此節(jié)點的邊界條件重置為定水頭邊界,總水頭值等于節(jié)點高程。考慮到現(xiàn)狀滲濾液水位是填埋體長期滲流的結(jié)果,采用穩(wěn)態(tài)滲流分析模擬現(xiàn)狀水位。
圖6 流速矢量圖
填埋體穩(wěn)定滲流分析得到的流速矢量圖(圖6),1-6號剖面為下文垃圾填埋體穩(wěn)定分析剖面。可見滲流場主要分布在2-5號剖面之間,這與填埋場底部為中間低兩側(cè)高的山谷地形有關(guān),此區(qū)域垃圾體厚度大導(dǎo)致滲濾液匯集。圖中W1、W2、W3三點實測水位埋深分別為2.3、3.2 m和4 m,模擬水位埋深為3.6、4.7、3.6 m,模擬結(jié)果與實測結(jié)果比較一致。
剖面1、3、6現(xiàn)狀水位線分布見圖7,可見剖面1滲濾液在630 m高程溢出,3號剖面在650 m和630 m高程2處溢出,6號剖面溢出點高程為650 m,與實際情況相符。對比3號剖面與圖2中水位分布,可見在680 m平臺上模型西側(cè)水平距離為0~100 m內(nèi)的填埋體模擬水位與實測水位差別較大,但下文穩(wěn)定分析表明該填埋場危險滑動于620~650 m高程,此處局部水位差異對穩(wěn)定分析影響可以忽略。
在3號剖面上取A、B兩點繪制孔隙水壓力隨深度分布圖,這兩點分別位于680 m和650 m高程,距垃圾體上游為160 m和320 m,如圖8所示,可見兩點水位埋深分別為17.2、7.4 m,由于分析中假定填埋體各向同性,水位線上下的孔隙水壓力均隨深度呈線性減少,呈靜水壓力分布模式。
3.2 濃縮液直接回灌后水位上升預(yù)測
從穩(wěn)定安全考慮,滲濾液回灌區(qū)域設(shè)置在680 m高程平臺西南側(cè)2/3區(qū)域,距填埋體陡坡頂有35~65 m的距離,如圖5中BCDF所圍成區(qū)域,面積約40 800 m2。設(shè)計回灌總量為260 t/d,回灌模擬分析時假設(shè)滲濾液均布在回灌區(qū)域,即在BCDF區(qū)域內(nèi)施加定流量邊界條件,單位面積入滲量為6.37×10-3 m/d,模型其它邊界條件同前。考慮到滲濾液回灌的長期性,采用穩(wěn)態(tài)滲流分析預(yù)測直接回灌后水位上升情況。
在現(xiàn)狀水位條件下直接實施回灌后滲濾液水位線分布見圖7,可見,填埋體內(nèi)水位均有明顯上升,1-6號剖面水位最大上升高度分別為:2.2、2.2、3.2、3.8、4.54、3.66 m,1-4號剖面水位上升最大處位于為650 m平臺附近。各剖面水位上升規(guī)律為:680 m平臺水位上升約1.3~2.0 m,其余高程點水位上升程度隨高程減小而增大,滲濾液溢出點位置明顯抬升。濃縮液直接回灌后A、B兩點孔壓隨深度變化曲線見圖8,A、B兩點水位上升高度為2.0 m和3.2 m。回灌前后孔壓對比表明B點孔壓上升較A點明顯。回灌工程對650 m平臺水位影響更明顯。
3.3 先降水再回灌后水位上升預(yù)測
上述滲流分析結(jié)果表明在現(xiàn)狀水位條件下直接實施回灌后滲濾液水位上升明顯,下文穩(wěn)定分析表明該回灌方法不能滿足填埋體穩(wěn)定安全控制要求。 通過研究,筆者建議了采取以下措施來解決回灌工程安全問題:預(yù)先將全場滲濾液水位降低3 m,然后再實施回灌,并且回灌期間持續(xù)實施降水。筆者對此工況進行滲流分析預(yù)測全場降水3 m后再回灌可能導(dǎo)致的水位上升情況,滲流分析模型與邊界條件類似于3.2節(jié),只是改變ACE和GH段的定水頭邊界值來模擬全場水位降低3 m,即將ACG和GH段總水頭值降低3 m。同樣采用穩(wěn)態(tài)滲流分析。
預(yù)先降水3 m再回灌后水位上升情況見圖7,可見此工況的水位低于現(xiàn)狀水位,滲濾液溢出點位置有所下降。6號剖面的680 m平臺局部水位高于現(xiàn)狀水位,但上升程度明顯低于滲濾液直接回灌的工況。
3.4 滲濾液水位迫降措施
為了實現(xiàn)回灌前將滲濾液水位迫降3 m的要求,根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗,建議采用豎井抽排滲濾液降水。根據(jù)場底地形條件及上述的滲流場模擬結(jié)果,建議在680、650、630 m高程平臺各布置15口豎井,680 m高程豎井間距為40 m,從平臺邊緣起呈正方形排列,井深為10 m;650 m和630 m高程的豎井布置在2-6號剖面之間,沿等高線呈單排布置,間距取10~15 m,井深為8 m,豎井設(shè)計抽水量取24 m3/d[11]。根據(jù)填埋體滲流分析結(jié)果,采用上述設(shè)計時預(yù)計在3個月內(nèi)可將全場水位降低3 m。水位下降3 m后可實施濃縮液回灌,回灌過程中630 m和650 m高程的30口豎井應(yīng)持續(xù)工作以控制填埋體邊坡中水位。豎井結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工必須采取防淤堵措施,保證其長期有效性。
4 回灌對垃圾填埋體穩(wěn)定性影響分析
采用Geoslope軟件進行垃圾填埋體穩(wěn)定性分析,圖9顯示了具有代表性的3號剖面的分析模型。根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果,模型中填埋體分為4 m厚的淺層垃圾,4 m以下為深層垃圾;土層包括3 m厚坡積土和泥質(zhì)類巖石。各土層的材料特性參數(shù)如表1所示,城市生活垃圾抗剪強度特性復(fù)雜,與垃圾組分、應(yīng)變水平及齡期有關(guān)[9],強度參數(shù)變化大。目前美國推薦的垃圾強度取值為:深度0~4 m內(nèi),c=24 kPa,φ=0°;4 m以下,c=0 kPa,φ=33°;英國推薦取值為:c=5 kPa,φ=25°。從該填埋場鉆探取樣的三軸剪切試驗結(jié)果表明:該場填埋垃圾的c值介于18~61 kPa,φ值介于21.9°~29.5°。參考類似工程經(jīng)驗,分析垃圾強度的參數(shù)取值如表1所示,表中其它材料強度參數(shù)取值來自地質(zhì)勘察報告。
填埋體穩(wěn)定分析剖面包括圖6中1-6號剖面,其中3號剖面如圖9所示。模型中滲濾液水位線采用上述兩種工況條件下水位模擬結(jié)果,即現(xiàn)狀水位和濃縮液直接回灌后水位。利用Slope/W軟件搜索危險滑動面,采用Morgenstern Price法計算安全系數(shù)[12]。填埋體穩(wěn)定安全評價標(biāo)準(zhǔn)采用填埋場工程常用的穩(wěn)定安全控制標(biāo)準(zhǔn):即整體穩(wěn)定安全系數(shù)Fs≥1.3,局部穩(wěn)定安全系數(shù)Fs≥1.1。
在現(xiàn)狀水位下3號剖面的潛在滑動面及對應(yīng)的穩(wěn)定安全系數(shù)見圖9,可見,在現(xiàn)狀滲濾液水位條件下,填埋體整體穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.308,滑動面穿過垃圾體底部,屬于深層滑動;局部穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=0.867,滑動面位于650 m高程的陡坡處,屬于淺層滑動,可通過削坡處理解決該局部穩(wěn)定問題。其它剖面的穩(wěn)定分析結(jié)果見表2,表明現(xiàn)狀水位條件下垃圾填埋體恰能滿足穩(wěn)定安全控制要求,現(xiàn)狀水位線即為安全控制水位。
如前所述,滲濾液直接回灌后水位明顯上升,對應(yīng)水位條件下填埋體穩(wěn)定分析見表2,可見整體穩(wěn)定安全系數(shù)明顯降低,尤其是2、3號剖面從1.358、1.308分別降到1.028、1.059,明顯低于整體穩(wěn)定安全控制要求的Fs≥1.3;局部穩(wěn)定安全系數(shù)也降低,3-5號剖面低于局部穩(wěn)定安全控制要求Fs≥1.1,因此濃縮液直接回灌填埋體的安全儲備不足,在現(xiàn)狀高水位條件下不宜實施直接回灌。如前所述,如果預(yù)先將全場滲濾液水位降低3 m后再實施回灌,回灌后水位低于現(xiàn)狀水位,垃圾填埋體能夠滿足穩(wěn)定安全控制要求,因此上述的先降水再回灌的措施具有安全性,可以實施。
5 結(jié) 論
根據(jù)成都長安填埋場的現(xiàn)場勘查、填埋體滲流分析和邊坡穩(wěn)定性評價結(jié)果,得到以下結(jié)論及建議:
1)該填埋場現(xiàn)狀滲濾液水位高,多數(shù)區(qū)域埋深只有1~3 m。若直接實施濃縮液回灌,回灌后全場滲濾液水位明顯上升,各剖面處上升幅度達2~5 m。若預(yù)先將全場水位降低3 m后再實施濃縮液回灌,回灌后水位低于現(xiàn)狀水位。
2)現(xiàn)狀水位條件下垃圾填埋體能滿足穩(wěn)定安全控制要求,現(xiàn)狀水位線可作為安全控制水位。濃縮液直接回灌后,填埋體整體與局部穩(wěn)定安全系數(shù)均明顯降低,不能滿足安全控制要求。若采取本文建議的先降水再回灌的措施,回灌后垃圾填埋體仍能滿足穩(wěn)定安全控制要求,該回灌工程措施具有安全性。
3)建議采用豎井抽排滲濾液降水,在680、650、630 m高程平臺各布置15口豎井,預(yù)計3個月內(nèi)可將全場滲濾液水位降低3 m。水位下降3 m后可在680 m高程平臺實施濃縮液回灌,同時建議630 m和650 m平臺的30口豎井持續(xù)實施降水。
4)文中現(xiàn)場試驗及理論分析結(jié)果是基于現(xiàn)場高濃度滲濾液的流體特性獲得的,必須采用滲濾液反滲透處理工藝產(chǎn)生的濃縮液進一步開展研究工作。
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關(guān)鍵詞:西北地區(qū) 填埋場 滲濾液 升級改造 新標(biāo)準(zhǔn)
中圖分類號:X703.1 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)06(c)-0134-03
1 項目背景
該文涉及的生活垃圾填埋場位于我國西北地區(qū),屬于山谷型填埋場,東、西側(cè)為山體,地勢南高北低,在北側(cè)山體出口地勢較低處建有垃圾截污壩,壩下向北建有100 m3/d滲濾液處理站。該填埋場建于2003年,總占地面積110 hm2,總庫容3 000萬 m3,設(shè)計使用年限30年,日填埋垃圾2 000 t。
100 m3/d滲濾液處理站建于2007年,采用“厭氧+MBR+超濾”的二級膜滲透技術(shù),排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-1997)中的二級標(biāo)準(zhǔn),即COD≤300 mg/L、BOD5≤150 mg/L、NH3-N≤25 mg/L,處理后出水回噴填埋場。由于對滲濾液產(chǎn)生量估算過于保守,填埋場滲濾液實際產(chǎn)生量遠大于處理站設(shè)計處理能力,受過量滲濾液的沖擊,各處理單元處理效率普遍下降,污水處理效果不穩(wěn)定,長期超標(biāo)排放。
2008年4月,國家頒布了新的《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008),對滲濾液排放限值大幅提高并新增了TN指標(biāo),即COD≤100 mg/L、BOD5≤30 mg/L、NH3-N≤25 mg/L、TN≤40 mg/L[1]。原100 m3/d滲濾液處理站處理規(guī)模過小且出水水質(zhì)無法達到新標(biāo)準(zhǔn),受北方天氣條件制約,年運行時間僅153d,出水采用回噴工藝,不利于滲濾液的及時處理,迫切需要對滲濾液處理工程進行升級改造并確保冬季運行,加快對場內(nèi)積存滲濾液的處置。
2 工程概況
2.1 滲濾液水質(zhì)特點
該填埋場采用厭氧衛(wèi)生填埋方式,滲濾液產(chǎn)生量約470~520 m3/d,滲濾液水質(zhì)呈現(xiàn)出成熟期填埋場特點,主要特征為:①填埋場處于產(chǎn)甲烷階段,COD和BOD濃度均顯著下降,但B/C比下降更為明顯,可生化性變差,較難處理;②NH3-N濃度上升,C/N比相對不協(xié)調(diào),色深,色度在200~4 000,惡臭顯著;③成分復(fù)雜,含有As、Hg等重金屬有毒有害物質(zhì);④滲濾液水質(zhì)、水量季節(jié)性波動較大[2]。滲濾液原水水質(zhì)及出水標(biāo)準(zhǔn)限值見表1。
2.2 滲濾液處理工藝比選
根據(jù)垃圾填埋場滲濾液產(chǎn)生量大、有毒有害物質(zhì)濃度高的特點,對目前國內(nèi)滲濾液的處理方法(包括生物法、物理法、組合處理方法以及深度處理技術(shù)等)進行比較,見表2。
由表2可以看出,單純采用生物法無法確保處理效果。目前國內(nèi)主流的處理工藝是由生物法和物理法組成膜生物反應(yīng)器,然后再采用納濾、反滲透等深度處理技術(shù),確保出水達標(biāo)。
2.3 工程內(nèi)容
該填埋場滲濾液處理改擴建工程新建一座600 m3/d處理站,配套建設(shè)15000 m3地下調(diào)節(jié)池、7500 m3地下均衡池并加蓋;原有100 m3/d滲濾液處理站的露天曝氣池、調(diào)節(jié)池改造為事故池并加蓋,防治惡臭污染;新建一座燃氣鍋爐房對處理站冬季供暖,延長運行時間至360 d/a;配套完善排水管線7.0 km,使出水進入城市二級污水處理廠處置,不再回噴垃圾場。
3 處理工藝
3.1 工藝確定
通過工藝比選,確定采用好氧生化(A/O)+物化(超濾)+深度處理(納濾/反滲透)的滲濾液處理工藝,具體為:均衡池+外置式MBR(二級硝化)+納濾,見圖1。
3.2 工藝概述
滲濾液由調(diào)節(jié)池提升至均衡池,再進入后續(xù)MBR系統(tǒng)。為保護后續(xù)的膜處理單元,在布水系統(tǒng)前設(shè)有過濾級別為400~800mm的袋式過濾器,以防止小顆粒固體物進入后續(xù)的處理單元,外置式膜生物反應(yīng)器由一級反硝化、硝化初級脫氮系統(tǒng),二級反硝化、硝化深度脫氮系統(tǒng)和外置式超濾單元組成。
通過膜生物反應(yīng)器(兩級脫氮)處理后的超濾出水中BOD、NH3-N、重金屬已達到排放標(biāo)準(zhǔn),NH3-N去除效率超過99%。但是難生化降解的有機物形成的COD和色度仍然超標(biāo),出水沒有懸浮物,滿足深度膜處理納濾膜的進水水質(zhì)要求,再采用納濾對出水進行深度處理,去除難生化降解的有機物,可以確保出水中COD達標(biāo)排放。
3.3 各處理單元作用
3.3.1 均衡池
調(diào)節(jié)池的主要功能為調(diào)節(jié)水量,該工程建設(shè)水質(zhì)均衡池,使新、老滲濾液在均衡池中進行調(diào)配以獲得合適的碳氮比,極大地保證了滲濾液系統(tǒng)原水進水水質(zhì)的穩(wěn)定性,使進水的可生化性和碳氮比穩(wěn)定在較好水平,有利于生物脫氮,并減少外加碳源的投加量,從而降低運行成本。
3.3.2 外置式膜生物反應(yīng)器
“反硝化(A)-硝化(O)-超濾(NF)”稱為膜生物反應(yīng)器(MBR)[3]。該工程MBR由一級反硝化、一級硝化、二級反硝化、二級硝化和超濾系統(tǒng)組成。硝化池采用射流鼓風(fēng)曝氣,大部分有機物通過高活性的好氧微生物作用在硝化池內(nèi)得到降解,同時氨氮在硝化微生物作用下氧化為硝酸鹽。硝化池至前置反硝化池設(shè)有混合液回流(硝氮回流),硝氮回流至反硝化池內(nèi)在缺氧環(huán)境中還原成氮氣排出,達到生物脫氮目的。
考慮到出水中TN排放限值為40 mg/L,建設(shè)二級硝化和二級反硝化,當(dāng)前置反硝化和一級硝化脫氮不完全時,在二級反硝化和二級硝化反應(yīng)器中進行深度脫氮反應(yīng),通過控制硝化和反硝化反應(yīng)的完全程度來控制出水中的TN。
硝化系統(tǒng)出水由超濾進水泵分配至超濾環(huán)路。超濾膜內(nèi)表面為高分子有機聚合物的管式錯流式超濾膜。超濾每條環(huán)路設(shè)一臺循環(huán)泵,在沿膜管內(nèi)壁形成紊流,產(chǎn)生較大的過濾通量,避免堵塞。
3.3.3 納濾
MBR膜生物反應(yīng)器出水中NH3-N、總金屬離子、SS等指標(biāo)已達到排放標(biāo)準(zhǔn),但部分難降解有機物尚不能去除,采用納濾可以進一步分離難降解的大分子有機物,進一步深度處理。
3.3.4 污泥處理系統(tǒng)
該工程生化剩余污泥和納濾濃縮液混合后進入污泥池,由板框壓濾機進料泵引入板框壓濾機進行脫水,脫水產(chǎn)生的干泥運至填埋場,板框壓濾機上清液回入生化池。
4 工程運行情況
4.1 水質(zhì)達標(biāo)情況
經(jīng)過幾個月的調(diào)試運行,處理系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行,出水水質(zhì)良好。環(huán)境監(jiān)測部門對該工程進行環(huán)保竣工驗收監(jiān)測給出的監(jiān)測結(jié)果為:處理后出水中COD 12~19 mg/L,BOD
4.2 主要污染物處理效率
根據(jù)環(huán)境監(jiān)測部門對該工程進行環(huán)保竣工驗收監(jiān)測給出的監(jiān)測結(jié)果,核算該工程對滲濾液主要污染物的處理效率分別為:COD 99.7%,BOD≥99.9%,NH3-N≥99.9%,TN 99.6%,TP 99.9%。
5 結(jié)語
(1)經(jīng)過滲濾液處理站改擴建,新建的600 m3/d滲濾液處理站采用先進處理工藝使出水能夠滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)的標(biāo)準(zhǔn)限值,符合滲濾液無害化處理要求,出水不再回噴,經(jīng)排水管線輸送至城市二級污水處理廠處置,符合滲濾液減量化處理要求。
(2)原有100 m3/d滲濾液處理站的調(diào)節(jié)池、曝氣池通過加蓋減少惡臭污染,同時新建燃氣鍋爐對處理站各處理單元供暖,確保工程實現(xiàn)全年360d運行,加速處理滲濾液。
(3)針對國內(nèi)其他生活垃圾填埋場的滲濾液處理中超濾膜易堵塞問題,該工程采用外置式膜生物反應(yīng)器,通過制造紊流避免污泥堵塞超濾膜,是對目前主流處理工藝的大膽創(chuàng)新,效果顯著。
參考文獻
[1] .生活垃圾填埋場滲濾液升級改造項目案例分析[J].中國西部科技,2013,12(12):9-10.