El lixiviado de basura se refiere a aguas residuales orgánicas de alta concentración formadas por la humedad contenida en la propia basura, la lluvia, la nieve y otra humedad que ingresa al vertedero, deduciendo la capacidad de retención de agua saturada de la basura y la capa de suelo que la cubre, y que pasa a través de la basura. capa y capa de suelo de cobertura.También hay agua acumulada que se filtra de la basura preparada para la incineración.
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1. La etapa de generación de lixiviados de basura.
Las propiedades de los lixiviados de la basura varían con el tiempo de operación del vertedero, determinadas principalmente por el proceso de estabilización de la basura en el vertedero.El proceso de estabilización de los vertederos suele dividirse en cinco etapas: fase de ajuste inicial, fase de transición, fase ácida, fase de fermentación de metano y fase de maduración.
1. Etapa de ajuste inicial: la basura se vierte en el vertedero y la etapa de estabilización del vertedero ingresa a la etapa de ajuste inicial.Durante esta etapa, los componentes fácilmente degradables de la basura sufren rápidamente reacciones de biodegradación aeróbica con el oxígeno transportado en la basura, generando dióxido de carbono (CO2) y agua, al tiempo que liberan una cierta cantidad de calor.
2. Etapa de transición: Durante esta etapa, el oxígeno en el vertedero se agota y comienzan a formarse condiciones anaeróbicas dentro del vertedero.La degradación de la basura pasa de una degradación aeróbica a una degradación anaeróbica facultativa.En esta etapa, el nitrato y el sulfato de la basura se reducen a nitrógeno (N2) y sulfuro de hidrógeno (H2S), respectivamente, y el pH del lixiviado comienza a disminuir.
3. Etapa de acidificación: Cuando se produce continuamente gas hidrógeno (H2) en el vertedero, significa que la estabilización del vertedero entra en la etapa de acidificación.En esta etapa, los microorganismos que juegan un papel importante en la degradación de la basura son las bacterias anaeróbicas facultativas y especializadas.Los principales componentes del gas de vertedero son el dióxido de carbono (CO2), la DQO del lixiviado, los AGV y las concentraciones de iones metálicos, que continúan aumentando hasta alcanzar valores altos en la etapa media y disminuyen gradualmente a partir de entonces;El pH continúa disminuyendo hasta un valor bajo y luego aumenta gradualmente.
4. Etapa de fermentación de metano: cuando el contenido de H2 en el vertedero disminuye a un punto bajo, el vertedero entra en la etapa de fermentación de metano.En este momento, las bacterias metanogénicas convierten los ácidos orgánicos y el H2 en metano.La concentración de materia orgánica, iones metálicos y conductividad disminuyen rápidamente, con una disminución de DBO/DQO y una disminución de la biodegradabilidad.Al mismo tiempo, el valor del pH comienza a aumentar.
5. Etapa de madurez: cuando los componentes fácilmente biodegradables de los residuos del vertedero se degradan básicamente, el vertedero entra en la etapa de madurez.En esta etapa, debido a que la gran mayoría de los nutrientes de la basura se han vertido con el lixiviado, sólo una pequeña cantidad de microorganismos degradan algunas sustancias difíciles de degradar en la basura.En este momento, el pH permanece en un estado ligeramente alcalino y la biodegradabilidad del lixiviado disminuye aún más.La DBO/DQO será inferior a 0,1.Pero la concentración del filtrado ya es muy baja.
2. Comparación y selección de procesos de tratamiento de lixiviados.
El tratamiento de los lixiviados de los vertederos urbanos siempre ha sido un tema muy desafiante en el diseño, operación y gestión de los vertederos.El lixiviado es producto del flujo por gravedad de los líquidos en los vertederos, derivado principalmente de las precipitaciones y del agua contenida en la propia basura.Debido a los muchos factores que pueden afectar las propiedades del filtrado durante el proceso de flujo, incluidos factores físicos, químicos y biológicos, las propiedades del filtrado pueden variar en un rango considerable.En términos generales, su valor de pH oscila entre 4 y 9, la DQO oscila entre 2000 y 62000 mg/l y la DBO5 oscila entre 60 y 45000 mg/l.La concentración de metales pesados coincide básicamente con la de las aguas residuales municipales.
3. El estado actual de la tecnología de tratamiento de lixiviados.
Los métodos de tratamiento de lixiviados de vertederos incluyen métodos fisicoquímicos y biológicos.Los métodos físicos y químicos incluyen principalmente adsorción de carbón activado, precipitación química, separación por densidad, oxidación química, reducción química, intercambio iónico, diálisis de membrana y oxidación húmeda con elevación de gas.Cuando la DQO es de 2000-4000 mg/L, la tasa de eliminación de DQO de los métodos físicos y químicos puede alcanzar el 50-87%.En comparación con el tratamiento biológico, el tratamiento físico y químico no se ve afectado por los cambios en la calidad y cantidad del agua, y la calidad del efluente es relativamente estable, especialmente para los lixiviados con relaciones DBO5/DQO bajas (0,07-0,20) que son difíciles de biotratar.Tiene un buen efecto de tratamiento.Sin embargo, los métodos físicos y químicos tienen altos costos de procesamiento y no son adecuados para el tratamiento de grandes cantidades de lixiviados de basura.Por tanto, los métodos biológicos se utilizan principalmente para el tratamiento de lixiviados de basura.
Los métodos biológicos se dividen en tratamiento biológico aeróbico, tratamiento biológico anaeróbico y una combinación de ambos.El tratamiento aeróbico incluye proceso de lodos activados, tanque de oxidación y aireación, laguna de estabilización aeróbica, mesa giratoria biológica y filtro de goteo.El tratamiento anaeróbico incluye lechos de lodos de flujo ascendente, biorreactores anaeróbicos inmovilizados, reactores mixtos y estanques de estabilización anaeróbicos.
4 、 Introducción al proceso de tratamiento de lixiviados
Los lixiviados de basura tienen características diferentes a las aguas residuales urbanas generales, como altas concentraciones de DBO5 y DQO, alto contenido de metales, cambios significativos en la calidad y cantidad del agua, alto contenido de nitrógeno amoniacal y proporción desequilibrada de nutrientes microbianos.Entre los métodos de tratamiento de lixiviados, la combinación de lixiviados con aguas residuales urbanas es el método más sencillo.Sin embargo, los vertederos suelen estar lejos de las ciudades, por lo que existen dificultades específicas a la hora de combinar sus lixiviados con las aguas residuales urbanas para su tratamiento y, a menudo, hay que tratarlos por separado.Los métodos de procesamiento comúnmente utilizados son los siguientes
4.1 Tratamiento aeróbico
Existen experiencias exitosas en el uso de métodos aeróbicos como el método de lodos activados, zanja de oxidación, laguna de estabilización aeróbica y mesa giratoria biológica para el tratamiento de lixiviados.El tratamiento aeróbico puede reducir eficazmente la DBO5, la DQO y el nitrógeno amoniacal, y también puede eliminar otros contaminantes como el hierro, el manganeso y otros metales.Entre los métodos aeróbicos, la aireación retardada es el método más comúnmente utilizado, así como los estanques de estabilización de aireación y los platos giratorios biológicos (utilizados principalmente para la eliminación de nitrógeno).A continuación se presentará por separado.
4.1.1 Método de lodos activados
Proceso tradicional de lodos activados
El lixiviado se puede tratar individualmente o en combinación con métodos biológicos, floculación química, adsorción de carbono, filtración por membrana, adsorción de lípidos y extracción de gases.Entre ellos, el método de lodos activados es ampliamente utilizado debido a su bajo costo y alta eficiencia.Los resultados operativos de varias plantas de tratamiento de aguas residuales de lodos activados en los Estados Unidos y Alemania muestran que al aumentar la concentración de lodos para reducir la carga orgánica de los lodos, el método de lodos activados puede lograr resultados satisfactorios en el tratamiento de lixiviados de vertederos.Por ejemplo, la planta de tratamiento de aguas residuales de Fall Township en Pensilvania, EE. UU., tiene una DQO de 6000-21000 mg/L, una DBO5 de 3000-1300 mg/L y un nitrógeno amoniacal de 200-2000 mg/L.La concentración de lodo (MLVSS) del tanque de aireación es de 6000-1200 mg/L, que es de 3 a 6 veces mayor que la concentración de lodo general.Cuando la carga orgánica volumétrica es de 1,87 kg DBO5/(m3 · d), la tasa de eliminación de DBO5 es del 97% con F/M que oscila entre 0,15 y 0,31 kg DBO5/(kgMLSS · d);Cuando el volumen de carga orgánica es 0,3 kg DBO5/(m3 · d), F/M es 0,03-0,05 kg DBO5/(kgMLSS · d), y la tasa de eliminación de DBO5 es 92%.Los datos de fábrica muestran que siempre que la concentración del método de lodo activado se incremente adecuadamente, el F/M debe estar entre 0,03-0,31 kgBOD5/(kgMLSS · d) (no demasiado alto), y el uso del método de lodo activado puede tratar eficazmente los lixiviados de vertederos.
Muchos estudiosos también han descubierto que los lodos activados pueden eliminar el 99% de la DBO5 del lixiviado, y más del 80% del carbono orgánico se puede eliminar mediante lodos activados.Incluso si el carbono orgánico en el afluente alcanza los 1000 mg/L, la biopelícula de lodo puede adaptarse y degradarse rápidamente.El sistema de lodos activados que funciona con carga baja puede eliminar del 80 % al 90 % de la DQO del lixiviado, y la DBO5 del efluente es inferior a 20 mg/l.Para lixiviados con DQO 4000-13000 mg/L, DBO51600-1100 mg/L y NH3-N 87-590 mg/L, el método de lodo activado aeróbico mixto puede lograr una tasa de eliminación de DQO estable de más del 90%.Numerosos sistemas de tratamiento de lixiviados de vertederos en funcionamiento han demostrado que el método de lodos activados tiene mejores efectos de tratamiento que otros métodos, como la oxidación química.
Proceso de lodos activados aeróbicos con bajo contenido de oxígeno
Los procesos de lodos activados mejorados, como el proceso de lodos activados aeróbicos con bajo contenido de oxígeno y el proceso SBR, son más efectivos que los procesos de lodos activados convencionales debido a su capacidad para mantener una carga operativa alta y un consumo de tiempo corto.Xu Dimin y otros de la Universidad de Tongji utilizaron el método de lodos activados aeróbicos con bajo contenido de oxígeno para tratar los lixiviados de los vertederos.El experimento demostró que, en condiciones operativas controladas, los lixiviados de los vertederos se trataron con el método de lodos activados aeróbicos con bajo contenido de oxígeno con excelentes resultados.El promedio de DQO, DBO5 y SS del efluente final disminuyó de los 6466 mg/L, 3502 mg/L y 239,6 mg/L originales, respectivamente, a DQO<300 mg/L, DBO5 <50 mg/L (promedio 13,3 mg/L). ), y SS<100 mg/L (promedio 27,8 mg/L).Las tasas de eliminación total son DQO 96,4%, DBO5 99,6% y SS 83,4%, respectivamente.
Si el efluente tratado se coagula químicamente con cloruro de aluminio alcalino, la DQO del efluente se puede reducir a menos de 100 mg/l.
El método de dos etapas también es mejor que el método biológico general para tratar el nitrógeno y el fósforo en los lixiviados.La tasa media de eliminación de fósforo es del 90,5%;La tasa media de eliminación de nitrógeno es del 67,5%.Además, el funcionamiento de este método compensa las deficiencias del método de tratamiento biológico anaeróbico aeróbico de dos etapas, donde la primera etapa forma más NH3-N, lo que dificulta la realización de la segunda etapa y los dos tratamientos aeróbicos tardan demasiado. .
Sistema de tratamiento compuesto de lodos activados fisicoquímicos
Debido a la alta proporción de compuestos poliméricos que son difíciles de degradar en los lixiviados y al efecto inhibidor de los metales pesados, comúnmente se usa un sistema compuesto que combina métodos biológicos y fisicoquímicos para tratar los lixiviados de vertederos.Para el lixiviado con DBO5 1500 mg/L, Cl-800 mg/L, dureza (calculada como CaCO3) 800 mg/L, hierro total 600 mg/L, nitrógeno orgánico 100 mg/L, SST 300 mg/L y SO2-4300 mg/L, algunos Los estudiosos utilizaron este método para el tratamiento y descubrieron que el efecto es muy bueno.Las tasas de eliminación de DBO5, DQO, NH3-N y Fe son 99%, 95%, 90% y 99,2%, respectivamente.Después de que el agua de entrada al sistema pasa a través del tanque regulador, puede evitar la alta concentración instantánea de sustancias tóxicas e inhibir la actividad biológica del lodo activado;Agregar cal al tanque de clarificación puede eliminar metales pesados y algo de materia orgánica;El tanque de elevación de aire (aireación, adición de NaOH cuando la temperatura es baja) puede eliminar el 50% del NH3-N entrante, manteniendo así la concentración de NH3 por debajo del nivel inhibidor;Debido a la precipitación de fósforo en las aguas residuales debido a la cal añadida y al alto valor del pH, es necesario añadir fósforo y sustancias ácidas;El sistema de lodos activados se puede utilizar en serie o en paralelo, y durante la operación, se pueden seleccionar métodos de aireación convencionales o retardados para el tratamiento ajustando la proporción de lodos de reflujo, lo que tiene una gran flexibilidad operativa.
