Characterization and treatment of municipal landfill leachates

Abstract

Abstract The efficiency of different leachate treatment methods for the removal of refractory organic compounds and ammonium-nitrogen was investigated. The methods evaluated were nitrification, denitrification, adsorption onto activated carbon, precipitation by ferric chloride or aluminum sulphate and oxidation by ozone or Fenton´s reagent. Furthermore, analyses were performed on leachates from municipal landfills of different kinds (a biocell deposit, a conventional mixed landfill containing household and industrial waste, and an ash deposit) in order to study the leachate composition in regard to various hydrophobic organic compounds as a function of the type of waste deposited.



The results suggested that, in order to achieve a satisfactory removal of both ammonium-nitrogen and organic substances, the treatment of methanogenic leachates should be performed through a process combining biological and physical or chemical stages. When the biological treatment was not combined with a physical or a chemical process a COD removal of only 20-30% was achieved, wheras the toxicity of the leachate was significantl reduced. In contrast, a combination of nitrification and either adsorption onto activated carbon or oxidation using Fenton´s reagent resulted in a COD removal of about 80%, although certain specific organic compounds, such as phthalates, were unaffected by the treatment. A combination of nitrification, precipitation by ferric chloride and adsorption onto activated carbon removed 96% of the TOC.



The analyses of leachates from municipal landfills of different types showed the leachate from the ash deposit to contain more C4-substituted phenols than the other leachates and to likewise contain alkanes,which the others did not.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Ansamlingen av avfall i soptippar skapar miljöproblem då mikrobiell nedbrytning av lättnedbrytbart avfall ger upphov till växthusgaser (metangas och koldioxid). Dessutom bildas förorenade lakvatten på grund av att regnvatten tränger igenom deponin. Lakvattnet innehåller ofta höga halter av ammoniumjoner samt organiska ämnen. Ammoniumjonen är en giftig förening som ger akuta effekter på miljön medan många av de organiska ämnena kan ansamlas i olika organismer och ge negativa effekter på lång sikt. Problemen med många av de organiska föreningarna beror på att de är svåra för mikroorganismer att bryta ner. Ett skäl till detta är att dessa ämnen i många fall inte är naturligt förekommande, utan substanser som har tillverkats av människan. Detta innebär att mikroorganismerna inte har haft tillräckligt lång tid på sig för att anpassa sig till de organiska föreningarna. De höga koncentrationerna av ammoniumjoner och organiska ämnen medför att lakvattnet måste renas innan det släpps ut i naturen. I dag sker lakvattenreningen i många fall tillsammans med reningen av kommunalt avloppsvatten vid de kommunala reningsverken. En kombinerad rening är dock ingen optimal lösning då den kemiska sammansättningen hos kommunalt avloppsvatten och lakvatten skiljer sig markant. Dessa skillnader gör att det finns risk för att de svårnedbrytbara organiska ämnena i lakvattnet stör de biologiska reningsprocesserna vid det kommunala reningsverket och att reningsverket kan få problem med att uppnå de hårda krav som ställs på det renade vattnet med avseende på kväve. Dessutom finns det en risk att tillförseln av lakvatten till de kommunala reningsverken kan ge höga halter av tungmetaller i överskottsslammet, vilket då inte kan användas som gödselmedel på åkermark. Dessa faktorer gör att den kombinerade reningen av kommunalt avloppsvatten och lakvatten kommer att successivt avvecklas och att flera reningsanläggningar för behandling av lakvatten kommer att byggas i anslutning till soptipparna.



Reningsprocesser för lakvatten måste anpassas till speciella krav då den kemiska sammansättningen hos lakvattnet förändras med tiden och lakvattenflödet dessutom varierar kraftigt med årstiden. Den komplexa sammansättningen hos lakvattnet gör att behandlingen i många fall bör ske i en kombinerad process där mikrobiologiska och fysikaliska och/eller kemiska reningsmetoder kan samverka. Den mikrobiella reningen är i de flesta fall effektiv för avlägsnande av ammoniumjoner medan den fysikaliska/kemiska reningen behövs för att reningen skall bli effektiv med avseende på svårnedbrytbara organiska ämnen.



Mitt arbete omfattar en utvärdering av olika reningsmetoders effekt på både de svårnedbrytbara organiska ämnena och kvävet. Speciell vikt har lagts på de organiska föreningarna då det finns en risk att dessa glöms bort vid optimeringen av reningsprocesser på grund av att de inte ger tydliga synbara effekter på kort sikt. I mitt arbete har också ingått att analysera lakvatten från olika typer av kommunala deponier (en biocell där avfall med högt organiskt innehåll har deponerats, en askdeponi samt en "ordinär" blandad deponi för hushålls- och industriavfall) med avseende på specifika organiska föreningar.



Förhoppningarna är att resultaten som redovisas i min avhandling skall kunna vara till nytta då nya reningsanläggningar för lakvattenbehandling skall planeras och byggas.

• author: Welander, Ulrika
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Tekn. Lic Ek, Mats, The Swedish Environmental Research Institute, Stockholm
• organization: Biotechnology
• publishing date: 1998
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Industrial Biotechnology
• keywords: physical/chemical treatment, biological treatment, characterization, organic substances, leachate treatment, municipal landfill, Biotechnology, Bioteknik
• pages: 136 pages
• defense location: Chemical Center, Sölveg. 39 Hörsal B
• defense date: 1998-04-24 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUTKDH/TKBT--98/1037--SE
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: I. Welander U. (1997) Identification by Gas Chromatography of Organic Constituents in Leachates from Sanitary Landfills. Resource and Environmental Biotechnology 1:283-296. Article: II. Welander U., Henrysson T. and Welander T. (1997) Nitrification of Landfill Leachate using Suspended-Carrier Biofilm Technology. Water Research 31: 2351-2355. Article: III. Welander U., Henrysson T. and Welander T. (1998) Biological Nitrogen Removal from Municipal Landfill Leachate in a Pilot-scale, Suspended Carrier Biofilm process (in press Water Research). Article: IV. Welander U. and Henrysson T. (1998) Degradation of Organic Compounds in a Municipal Landfill Leachate Treated in a Suspended Carrier Biofilm Process (in press Water Environment Research). Article: V. Welander U. and Henrysson T. (1998) Physical and Chemical Treatment of Nitrified Leachate from a Municipal Landfill (in press Environmental Technology).
• id: 4a539543-8884-4ae5-b539-060d53d84607 (old id 38514)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:44:08
• date last changed: 2018-11-21 21:00:29