垃圾填埋场渗滤液回灌处理的作用和意义丝杆

垃圾填埋场渗滤液回灌处理的作用和意义

垃圾填埋场渗滤液回灌处理的作用和意义 2011年12月04日 来源： 摘 要: 在调研国内外相关文献和实验结果的基础上，对渗滤液回灌处理技术的理论依据、回灌的作用和意义进行了探讨，提出一些建议。 关键词 填埋场 渗透 沥滤液 回灌 1 引言城市垃圾处理、处置常用填埋、堆肥、焚烧等方法。填埋方法因技术成熟、处理费用低、管理方便，被广泛采用。但随之而引出了渗滤液处理问题。垃圾渗滤液的处理方法包括生物、物化及土地处理法。生物处理法包括好氧处理、厌氧处理和厌氧-好氧处理。物化法主要有化学混凝沉淀、电解氧化、活性炭吸附、密度分离、化学氧化、化学还原、膜渗析、汽提、湿式氧化等多种方法。和生物法相比，物化法受水质水量影响小，出水水质稳定，尤其对BOD/COD较低而难以生物处理的垃圾渗滤液有较好的处理效果。由于物化法处理费用较高，一般用于渗滤液预处理或深度处理。渗滤液的土地处理包括慢速渗滤系统（SR）、快速渗滤系统（RI）、表面漫流（OF）、湿地系统（WL）、地下渗滤土地处理系统（UG）以及人工快速渗滤处理系统（ARI）等多种土地处理系统。土地处理主要通过土壤颗粒的过滤，离子交换吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮颗粒和溶解成分。通过土壤中微生物作用使渗滤液中有机物和氮发生转化，通过蒸发作用减少渗滤液量。目前用于渗滤液处理的土地法主要是回灌和人工湿地。由于回灌法具有投资省、运行费用低、抗冲击负荷能力强、操作方便等优点，因此应用前景广阔。 本文从回灌的理论依据、回灌的作用和回灌的意义等方面对渗滤液回灌处理技术进行探讨。2 渗滤液回灌法处理的理论依据Robert K Ham等[1]在模拟研究填埋场内垃圾降解时发现了堆层内的垃圾有处理渗滤液的能力，从而使垃圾填埋场渗滤液回灌技术受到关注并得到发展。渗滤液回灌是用适当的方法将从填埋场底部收集到的渗滤液，将其再从覆盖层表面或覆盖层下部重新灌入填埋场，借助填埋堆层中的垃圾层及覆盖土层的生物降解、物理化学的吸附、螯合、离子交换等净化作用来处理填埋场渗滤液的方法。在国外（如英国），采用回灌法处理垃圾填埋场渗滤液已得到一定程度的应用；国内对回灌法处理垃圾填埋场渗滤液也作了较多研究，对其去除机理有一定了解，徐迪民等[2]详细研究了垃圾填埋场渗滤液回灌的影响因素，发现在实验所用的亚粘土中加入一定比例的细砂，改善了覆盖土层的透水性和透气性，当进水负荷为6.6～115g/(m2穌)时，运行两个月，COD去除率可达到98%左右，并对回灌法处理垃圾填埋场渗滤液的依据、工艺流程、技术参数均作了阐述。同时对垃圾填埋场模拟柱进行镜检表明，回灌后的垃圾填埋层有机残体减少，并有微团聚体出现，其外缘光滑，孔隙发育良好，微生物增多，除原有的菌类和大肠菌群外，呈现一定数量的原生动物、轮虫、蠕虫等。垃圾表面有相当数量菌胶团，这些原生动物以细菌为食，可使生物膜更新，从而防止孔隙堵塞，在生物体的共同作用下，净化作用得以顺利进行。在回灌系统中，填埋形成的垃圾层是半天然的厌氧滤床，渗滤液回灌到垃圾堆体上，借助填埋场覆盖土层和垃圾层的生物降解、物理化学吸附、螯合、离子交换、过滤截留等作用达到水质净化目的，同时也可依靠土壤表面的蒸发和表层植被的蒸腾作用，削减渗滤液量。3 渗滤液回灌的作用和意义3.1 加速垃圾填埋场的稳定化进程垃圾填埋场进行渗滤液回灌，能够增加垃圾含水率，从而增加垃圾降解速率和降解程度，加速垃圾填埋场的稳定化进程。Timothy D Baldwin,Jeffrey Stinson 及Robert K Ham等 [3]对代表不同气候的3个垃圾卫生填埋场进行现场对比实验，发现受气候影响佛罗里达的Palm Beach镇卫生填埋场的垃圾含水率较高，其垃圾的降解速率和降解程度也较高，并经过多因素分析，认为含水率是填埋场中影响MSW（城市生活垃圾）降解的最关键因素之一。Townsend等[4]研究发现，垃圾填埋场的稳定速率受诸多环境因素的影响，其中首要的是含水率，在较高含水率水平时，填埋场中微生物更加活跃，渗滤液回灌处的沉降速率为不回灌处的1.5倍。Miller等 [5]人在进行垃圾填埋场现场渗滤液回灌实验时发现，对垃圾填埋场进行渗滤液回灌，能够增加填埋场垃圾层的微生物数量，并把渗滤液中的营养成分带回到垃圾堆体中，同时能在填埋场内形成更有利于垃圾降解的环境,如湿度增大、氧化还原电位降低、VFA（挥发性脂肪酸）和重金属离子浓度下降，从而加快垃圾降解速度，提高填埋场产甲烷速率、填埋场的沉降速率和总沉降幅度，加快垃圾填埋场的稳定化进程。3.2 减少渗滤液量并净化其水质渗滤液回灌可实现渗滤液减量化。由于在回灌条件下，填埋场表层土壤的物理状况发生了变化，对填埋场表层覆土的水平衡状况产生影响，提高了表层覆土的湿润度，改变了蒸发条件，从而影响蒸发速率和水分饱和程度。回灌条件控制得好，可使土壤水分达到饱和状态。若表层土含水量超过垃圾持水量，土壤蒸发面属于饱和蒸发面，此时土壤蒸发与水面蒸发相似，则土壤蒸发可以达到水面蒸发能力，又由于土壤与水的热容量不同以及土壤表面具有较大的表面积，因而土壤的蒸发能力要比同气象条件下水面蒸发大些。此外，在填埋场表土有植被的情况下，回灌的水可被植物截留而最终以植物蒸腾作用的形式得到消耗，植被蒸腾作用也是消减水分的主要手段，植被吸收的水分除一小部分留在植物体内外，90%以上的水分通过蒸腾作用散发。孙月[8]对垃圾填埋场渗滤液水量平衡机理进行实验研究发现，土壤水分饱和程度对蒸发量的影响十分明显，随着回灌水量的增加，土壤水分供给充足，土壤蒸发由蒸发能力决定，土壤蒸发量与下渗量的比值约在0.98左右。在回灌达到18mm/d后，土壤水分饱和程度较高，此时蒸发量最高可达8.82mm/d。除削减水量之外，渗滤液回灌还可达到净化渗滤液水质的目的。渗滤液回灌使填埋场中垃圾含水率增加，有利于垃圾中生物群落的生长，使得垃圾填埋场成为生物滤床，流经垃圾堆层渗滤液中的有机物可经生物（大部分为厌氧微生物）降解转化为甲烷；渗滤液回灌能促使SO42--被还原为H2S，H2S与渗滤液中的重金属离子反应生成硫化物沉淀；渗滤液在回灌条件下，能较快地转变为中性或弱碱性，从而有利于其中的重金属离子生成氢氧化物沉淀；同时，垃圾在降解过程中生成的大分子量腐殖质类有机物能与重金属离子形成稳定的螯合物。因此渗滤液回灌能够降解渗滤液中有机物和重金属离子，达到净化渗滤液水质的作用。3.3 渗滤液回灌的意义渗滤液回灌的意义在于对整个垃圾填埋场中污染物质（包括MSW和污水）的控制和处理所起的作用。传统的卫生填埋场设计和操作方法是收集储存固体废弃物，并在垃圾堆层上设置排水系统，以减少降水的渗入量。这种处理方式尽管减少了渗滤液的产生量，但MSW中可生物降解部分物质的降解速率降低。采取渗滤液回灌技术可使垃圾填埋场由传统的存放场转变成MSW的生物处理系统。可见渗滤液回灌的意义不仅在降解渗滤液本身的污染负荷，而在于对整个垃圾填埋场中污染物质的控制和处理过程中可能起到的重要作用。用渗滤液回灌对矿化垃圾进行处理，在去除渗滤液中COD等污染物的同时，可以通过蒸发和蒸腾作用达到渗滤液减量化目的。与之相比，对非矿化垃圾，特别是对新近填埋的垃圾进行渗滤液回灌，渗滤液中污染物的降解作用可能并不显著，但是若将固体垃圾和渗滤液中的污染负荷一起考虑，此时的渗滤液回灌措施加速了垃圾填埋场中总污染负荷的降解速率，加速了垃圾填埋场稳定化进程，因而不能仅从渗滤液中污染物的去除效率来否定此时渗滤液回灌的积极意义。渗滤液回灌可显著提高垃圾含水率，加快垃圾降解速率和填埋场稳定化进程；缩短填埋场对周围环境影响的时间；减少封场后填埋场的监测、管理费用；增加填埋场土地重新利用的可能性。总之，回灌法与物化和生化法相比，能较好地适应渗滤液水质水量的变化，是一种投资省、运行费用低、且能加速城市垃圾填埋场稳定的方法。4 建议4.1城市垃圾渗滤液处理问题越来越受到关注，渗率液回灌技术因其投资省、运行费用低、抗水质水量冲击负荷能力强、可以加快填埋场稳定等优势而具有广阔的应用前景。4.2渗滤液回灌技术的作用不仅仅是降解渗滤液中的污染物，因此研究应着眼于对垃圾填埋场整体污染物的管理和控制;渗滤液回灌的应用应在垃圾填埋场的设计建造的同时予以考虑。4.3应多进行大规模或全比例实验研究。因渗滤液回灌在工程实践中受垃圾组分、气候气象条件、水文地质条件、垃圾填埋作业方式、回灌带来的垃圾的变化、渗滤液成分、回灌方式、回灌频率等影响，易受控制和调节的因素有限，且渗滤液回灌为一不稳定过程（随时间），所以建议有条件时应结合已有的研究成果尽量多开展中试和全比例的实验研究。4.4渗滤液回灌处理技术对渗滤液进行处理的效率有限，应积极开展与之配套的技术经济上均可行的后续处理技术的研究，以满足渗滤液达标排放的要求。同时，渗滤液回灌带来的臭气问题不容忽略。5 参考文献1 Robert K Ham and Todd J Bookter. Decompsition of Solid Waste in Test Lysimeters. Journal of the Environment Engineering Dision,1982, 108(6): 147～1170.2 徐迪民等. 垃圾填埋场渗滤水回灌技术的研究. 同济大学学报，1995，32∶119～128.3 Timothy D Baldwin, Jeffrey Stinson , Robert K Ham. Decomposition of Materials Buried Within Sanitary Landfil. Janour of Environmental Engineerin,1998,153(11):1193～1202.4 T ownsend G T, Miller W L, Earle J F K. Acceleration of Landfill Stabilization UsingLeachateRecycle. Journal of Environmental Engneering,1996,122(4): 263～266.5 Miller W L,Townsend T G.Leachate Recycle and the Augmentation of Biological Decomposition at Municipal Solid Waste Landfills, 2nd Annual Research Symposium.摘自－同济大学环境科学与工程学院 (end)

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