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垃圾渗滤液的处置及资源化利用现状

更新时间:2009-03-28

改革开放以来我国经济快速发展,一方面物质生活不断丰富,另一方面产生了大量的生活及工业垃圾。根据国家统计局发布的最新数据,2015年我国城市生活垃圾无害化处理量为18 013.0万吨,其中,通过卫生填埋和焚烧方式处理的生活垃圾处理量分别为11 483.1万吨和6 175.5万吨,分别占总处理量的63.75%和34.28%,通过堆肥及其他方式处理的生活垃圾处理量为354.4万吨,仅占总处理量的1.97%。可见在相当长的一段时间内,卫生填埋仍将是我国城市生活垃圾的主要处理方式。如此大量的生活垃圾,若处置不当对环境产生的影响将是不可估量的[1]。很多城市已经出现了垃圾围城的现象,如何有效地处理日益增多的生活垃圾是摆在城市管理者面前的一大难题。在我国生活垃圾处理主要通过卫生填埋、焚烧及堆肥三种方式。其中,填埋方式由于具有工艺简单、处理量大、成本较低的优势,成为生活垃圾处理的主要方法。据有关统计,填埋方式占目前城市生活垃圾处理量的60%左右。

卫生填埋作为城市生活垃圾处理的一种有效方法,也存在一系列问题。一方面,填埋处理要占用大量土地,且填埋后的土地恢复时间长,造成大量土地资源的浪费;另一方面,由于填埋期间会产生垃圾渗滤液等二次污染物,如不加以收集处理,会对生态环境和人们的生活造成很大的影响[2]。垃圾渗滤液不同于一般废水,由于其具有机物浓度高,成分复杂,水质、水量变化大的特点,因此垃圾渗滤液的处理成了垃圾处理处置过程中一个新的难题。目前,我国虽然在垃圾渗滤液无害化处理方面取得了一定的进展,但多是通过投入资金治理垃圾渗滤液,成为我国垃圾处理处置一项新的资金负担。鉴于垃圾渗滤液特别是城市生活垃圾填埋处理后的渗滤液中含有大量的腐殖酸类有机质,因此,对渗滤液的处理不应只停留在无害化,可以通过一定手段,对渗滤液中的腐殖酸类物质进行综合利用,转变思路,寻找实现垃圾渗滤液资源化利用的途径,在处理垃圾渗滤液的过程中创造一定的经济效益,实现变废为宝的目标。

1 垃圾渗滤液组成及性质

1.1 垃圾渗滤液的组成

城市生活垃圾填埋产生的垃圾渗滤液是垃圾卫生填埋或堆放过程中产生的二次污染物,其组成成分十分复杂[3]。渗滤液的水质变化大,主要是含有大量的有机物质,其中腐殖酸类物质所占比重最大,其次还有氨氮类物质、无机盐类物质及重金属离子等[4]

垃圾渗滤液的组成按不同的标准可以有不同的划分形式,但一般可以归类为溶解性有机物、无机物、重金属、少量异型生物质的有机物几大类。表1列出了我国城市垃圾渗滤液的主要成分,可见垃圾渗滤液中含有大量的氨氮和有机物质,为其资源化利用提供了可能性。

 

表1 垃圾渗滤液的主要成分

  

项目 变化范围 项目 变化范围颜色 黄褐色 氯化物/ (mg·L-1) 189~3262嗅觉 恶臭 Fe/ (mg·L-1) 50~600 pH 值 3.7~8.5 Cu/ (mg·L-1) 200~300总残渣/ (mg·L-1) 2356~35703 Mg/ (mg·L-1) 50~1500总硬度 3000~10000 Pb/ (mg·L-1) 0.1~2.0有机酸/ (mg·L-1) 46~24600 Cr/ (mg·L-1) 0.01~2.61 COD/ (mg·L-1) 1200~45000 Hg/ (mg·L-1) 0~0.032 BOD5/ (mg·L-1) 200~30000 SO42-/ (mg·L-1) 9~736氨氮/ (mg·L-1) 20~7400 As/ (mg·L-1) 0.1~0.5总磷/ (mg·L-1) 1~70 Cd/ (mg·L-1) 0~0.13

1.2 垃圾渗滤液的性质

垃圾渗滤液与一般的生活污水或工业废水有很大的不同,其主要表现出污染物成分复杂、有机物浓度高、水质水量波动大、氨氮浓度高、重金属离子及盐分浓度高等特点[5]。表2列出了渗滤液的部分水质特性随填埋年龄的变化情况。一般情况下,渗滤液的BOD5/COD比值介于0.4~0.6之间,但随着填埋时间的增长,渗滤液中的有机物浓度降低,BOD5/COD比值可能降至0.2甚至更低,这意味着垃圾渗滤液的可生化性会随填埋时间的延长而降低。即使在同一年内,天气或气候的变化也会造成渗滤液水质的大幅度波动。由于垃圾渗滤液性质的特殊性,因此,与其他废水相比,渗滤液处理和处置工艺的选择难度要大得多。

“一带一路”建设中的广西保险业创新路径 ………………………………………………………………… 吴望春 李春华(5/44)

 

表2 渗滤液特性随填埋年龄的变化

  

填埋年龄 pH COD/ (mg·L-1) COD/ TOC BOD5/ COD<1年 <6.5 >15 000 <3.3 <0.5 1~5 年 6.5~7.5 3 000~15 000 2.0~3.3 0.1~0.5>5年 >7.5 <3 000 <2.0 <0.1

(4)降低水灰比可以提高混凝土的强度,通过试验可以找到一个水灰比的最佳值,从而使混凝土的各项性能得到改善,同时使水泥水化时有足够量的水溶解石膏,保证硫酸根离子的浓度,改善外加剂与水泥的相容性。

2 垃圾渗滤液的处理和处置方法

国内外长期以来都在研究垃圾渗滤液的常规处理方法及工艺,有些技术也相对比较成熟。目前,对于垃圾渗滤液的处理处置,大致可以分为生物处理技术、物化处理技术以及土地处理技术三大类[6]

2.1 生物处理技术

简单地说,生物处理法就是利用微生物的降解作用来处理污水的方法。生物处理技术有其明显的优点:包括可以高效去除污水中的溶解态有机物质;与其它的物化处理方法相比,具有运营成本较低、污泥沉降性好,易于进一步的脱水处理进而降低污泥的含水率,减小污泥的体积等。但生物处理法也存在一些缺点:比如运行管理的难度较大,容易出现污泥膨胀或污泥上浮现象,严重影响渗滤液的处理效果;由于水质对微生物的成长有较大的影响,因此生物处理法对进水水质要求较为严格;对污水温度也有相应的要求。

2.2 物化处理技术

在垃圾渗滤液的处理及处置过程中,物化处理技术通常作为预处理或后处理工序。与生物处理技术相比,此种方法受水质及水量的影响较小,但是处理成本要比生物处理高出许多,投资费用则高出5~20倍,运行成本多出3~10倍。目前常见的物化处理技术包括膜分离法、混凝处理法、吸附法以及高级氧化法等。通过这些技术处理后的垃圾渗滤液,其可生化性基本都能得到提高,甚至可直接实现达标排放。戴兰华[7]利用混凝/沉淀/过滤/吹脱联合工艺预处理垃圾渗滤液,以 FeCl3作为混凝剂,结果表明,在最佳条件下该工艺对渗滤液中的氨氮去除率可达91.4%,再利用处理后的垃圾渗滤液作为城市生活污水处理的补充碳源,与生活污水按1∶200混合,结果表明混合后的污水COD/TN值由2.4提高到了3.7,COD/TP值则从27.7提高到了46.4,证实了预处理后的垃圾渗滤液作为污水处理过程中的补充碳源具备一定的可行性。

2.3 土地处理技术

土地处理技术是一种利用生态系统的自我调节功能达到处理渗滤液目的的一种方法。该方法具有投资少、运行费用较低、效果好及管理方便等优点,但由于是在露天环境下,土地处理技术受季节变化的影响较大。此外,该方法的长期使用会存在土壤中的重金属及盐类的积累及饱和问题,且具有污染地下水的风险。在垃圾渗滤液无害化处理过程中,土地处理技术又分为人工湿地技术和回灌处理两种方式。

郭玉江[8]对比了不同处理工艺及其组合在工程实际条件下对垃圾渗滤液的投资成本及处理效率,结果表明对于垃圾渗滤液的处理首选的工艺是生化+膜处理,该工艺可以在较低的投资成本条件下达到较高的处理效率,并以此为基础,与其他处理工艺进行组合,达到进一步提高垃圾渗滤液处理效果的目的。

病虫防控在猕猴桃生产中的作用和地位,绝大多数种植者都有认识,而且非常重视,舍得投入,但长期以来依赖化学手段进行的药剂防治,已经到了药尽其力而不见其效,越防越多、难以控制的恶性地步。国内外大量植保成功经验证明,利用化学手段或单纯依靠化学手段进行病虫防治已成为传统的、落后的,无法达到有效控制目的的短视行为。无论从消费者食品安全角度,还是现有生产种植现实看,全面推进综合防治措施,大力提高农艺管理水平,增强果树抗性,加大生物、物理防控力度,实施生态绿色种植,才是猕猴桃植保工作的出路,也是质量安全的源头保证。

我以为,来测度诗的不是偏见,应该是批评。对于“什么是诗”的问题,有两种对立的主张:有一种人以为,“诗是不负责任的宣传”;另一种人以为,“诗是美的语言”……第一种主张就侧重在这种宣传的效果方面,我想,这是一种对于诗的价值论者……对于这种不顾价值,而只求感受舒适的人,我想他们是对于诗的效率论者……这两种态度都不是对的。因为单纯的价值论或者是效率论都不是真理。我以为,从批评诗的正确的态度上说,是应该二者兼顾的。[15]217-218

表3总结分析了垃圾渗滤液不同处理处置方式的优缺点。

由于垃圾渗滤液氨氮含量高,可通过一定手段提取出渗滤液中的氨氮物质,并将其作为氮肥应用于农业领域,实现垃圾渗滤液的资源化。如张智烨[13]通过混凝法制备得到的渗滤液腐殖酸肥料,其浓缩液在低浓度的情况下,对植物的生长有促进作用;宋玮华等[14]利用MgSO4·7H2O和Na2HPO4·12H2O与渗滤液中的氨氮反应生成硫酸镁侒结晶(MAP),并探讨了 pH值和反应时间等因素对氨氮回收率的影响,得到的MAP结晶重金属含量低,且富含氮、磷元素,可作为复合肥使用。此外,通过膜分离技术对垃圾渗滤液进行浓缩,然后通过沉淀、分离等工艺处理浓缩液,进而从垃圾渗滤液中提取得到高浓度液态腐殖酸,作为作物生产的肥料来源,而上清液可经过高级氧化法等处理技术实现达标排放[15]。可见,将垃圾渗滤液中的氨氮物质分离并加以利用,不仅可以解决垃圾渗滤液的处理问题,又能作为肥料,为植物的生长提供有利的条件,促进林业及农业的发展。

[6] Peng Y. Perspectives on technology for landfill leachate treatment[J]. Arabian Journal of Chemistry, 2017, 10(2): S2567-S2574.

 

表3 垃圾渗滤液不同处理处置方式的优缺点

  

处理处置方式 优点 缺点生物处理技术 对有机物质去除率高、运营成本低、污泥沉降性好 运行管理难度大、对水质要求高物化处理技术 受水质水量影响小 投资费用高土地处理技术 投资少、运行费用低、管理方便 受季节变化影响大、存在重金属污染问题

目前,国内外对于垃圾渗滤液的处理处置研究较多,其中成熟的工艺主要包括生物处理技术、物化处理技术以及土地处理技术三种,而部分先进工艺也已经实现了产业化应用,取得了一定的社会及环境效益。但以上方式均需要投入大量资金,才能达到垃圾渗滤液无害化处理的目的,增加了垃圾填埋场及污水处理厂的经济负担,而对于垃圾渗滤液的资源化利用则是处理垃圾渗滤液进行的另一种思路,该方式不仅可以实现垃圾渗滤液无害化处理的目的,还可以通过提取渗滤液中的有用组分,进一步获得经济效益,减轻垃圾处理行业的负担。在不远的将来,垃圾渗滤液的资源化会成为垃圾渗滤液无害化处理的一个新方式。

3 垃圾渗滤液的资源化利用现状

对于垃圾渗滤液的常规处理及处置方式研究较早,已有成熟的工艺产生,而目前国内外对垃圾渗滤液的资源化利用研究还相对较少。虽然渗滤液成分较复杂,且含有有害物质,但渗滤液中也含有的腐殖酸和氨氮等物质,这就为垃圾渗滤液的资源化利用提供了可能。垃圾渗滤液的资源化就是对渗滤液经过一定的处理或改性,充分利用垃圾渗滤液中的有机物质,将渗滤液变成沼气、肥料、腐殖酸等可再利用的资源,达到变废为宝的目的[9]

3.1 渗滤液在能源领域的应用

垃圾渗滤液在能源领域的应用主要是利用其有机物含量高的特点,通过厌氧产甲烷菌的代谢活动,以垃圾渗滤液中高浓度的有机物为营养物质发酵产沼气,然后利用沼气作为燃料利用,实现环境与能源的双重效益。钱光人等[10]提出了一种垃圾渗滤液资源化制备沼气的方法,利用厌氧反应器对垃圾渗滤液中大量的有机物进行发酵产沼气,该方法不仅降低了垃圾渗滤液的COD值,且每升垃圾渗滤液最高可产甲烷25升,经济效益可观;Watanabe等[11]用工业垃圾填埋场未经预处理的渗滤液产氢细菌,并成功发酵制得氢气;徐乔根等[12]研究了实际垃圾渗滤液的产氢产甲烷特性,结果表明,垃圾渗滤液发酵产甲烷的最大累积量达到了91.59 mL(以每克COD计),为产氢量的3.7倍。可见通过垃圾渗滤液发酵产甲烷具有良好的应用前景。

3.2 渗滤液在农业领域的应用

有些时候我们读古诗词,会产生一种这首诗或者词时序颠倒、不和逻辑的感觉。例如李颀的《送魏万之京》:朝闻游子唱离歌,昨夜微霜初渡河。[9]首句点明了魏万出发的时间是早上,为什么下一句却写昨夜的景象。这不是时间错乱了吗?其实这是倒戟而入的笔法,倒追昨晚发生的事件。早上诗人见到魏万将走是实景实写,“昨夜微霜初渡河”实际上是诗人想象魏万昨晚的情形。看似今晨、昨夜是时间上的混乱,实际上却是艺术创作的神来之笔。

3.3 渗滤液在工业领域的应用

垃圾渗滤液除了在能源和农业领域的应用外,还可以通过从垃圾渗滤液中提取有用物质,制备工业品,实现其在工业领域的应用。如李琳等[16]以氮吹吸的方法为基础,利用渗滤液中富含的氨氮物质,生产制得硫酸铵晶体,并对资源化工艺进行经济性分析,结果表明该工艺不仅可以有效降低垃圾渗滤液的处理成本,减轻处理氨氮物质的经济负担,还可以实现渗滤液的资源化利用,创造一定的经济效益。

4 结论

从上表可以看出,虽然目前垃圾渗滤液的几种处理处置方式可以在一定程度上解决垃圾渗滤液的污染问题,但均需要相应的资金投入,使垃圾渗滤液成了垃圾填埋场的一项经济负担,不利于垃圾处理行业的健康发展。

此外,除了高浓度的有机物质外,垃圾渗滤液中还具有高浓度氨氮,这也是渗滤液难以处理的重要原因。对于城市生活垃圾渗滤液,目前认为其氨氮浓度在20~7 400 mg/L范围内,多数处于1 500~2 000 mg/L左右。同时,垃圾渗滤液中还具有高浓度、种类繁多的重金属离子,而重金属离子浓度过高会对一般的生化处理过程中的微生物产生抑制毒害作用,降低处理效率,这也是垃圾渗滤液难以和一般生活污水混合处理的重要原因。

参考文献:

(1)网络资源种类不全,建设质量不高。各高职院校的精品课程资源库、教学资源库等网络教学资源还存在门类不全、重复建设等问题,部分网络资源质量不高。(2)网络设施系统落后,网络速度缓慢。一方面是由于网络基础设施建设系统不够完善,存在网速慢或网络资源无法打开的情况;另一方面是网络资源访问权限低,网络资源访问受限的问题较突出。(3)网络资源平台不兼容,使用不便。由于各种网络资源使用的检索方式、系统平台不统一,给用户使用资源带来诸多不便,检索效率低。(4)网络资源读者认知度低,使用范围小。有些高职院校中还存着读者“不知道有什么,不知道如何用”的现象,网络资源认知度低,读者范围小,网络资源浪费严重。

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吴敬梓在《儒林外史》中运用多种写作手法刻画小说人物形象,突出德行在社会生活中的重要价值,为宣扬德行、突出德行服务。这些写作手法包括:运用结对描写的手法展现同胞兄弟在德行方面的异同;不断反复描写一些相同的场景,强化德行的作用;将同类人物放在一起描写,通过揭示人物的共同命运突显德行。

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傅福金,蔡明亮,刘明华
《广州化学》 2018年第02期
《广州化学》2018年第02期文献

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