城市生活垃圾滲濾液的處理方法與應用研究

【摘 要】本文分析了垃圾滲濾液的基本性質和危害，并簡要介紹了目前國內外用于處理垃圾滲濾液的方法，最后根據這些方法對垃圾滲濾液的處理效果和其經濟性，提出了幾種適合我國國情的垃圾滲濾液處理方法。

【關鍵詞】垃圾滲濾液；處理方法

一、垃圾滲濾液的基本性質和危害

（一）垃圾滲濾液的產生特點

當進入填埋場的水大于蒸發(fā)和提供給垃圾本身一定的濕度時，多余部分的水即從垃圾場中滲濾出來，即形成垃圾滲濾液。進入填埋場的水主要有兩部分，一是垃圾本身所含水量；它包括垃圾本身所含的顯水和垃圾在長期的厭氧發(fā)酵過程中產生出來的化合水。二是有效降水量；其主要受降水量、蒸發(fā)量、氣溫和徑流量等因素的影響。眾多實踐表明，垃圾滲濾液的產生量主要受當地的降水量影響，降水量的大小又直接影響垃圾滲濾液的多少。而降水量受季節(jié)性的影響很大，因此滲濾液的產生量又與季節(jié)的變化密切相關。一般來說，在我國冬季和春季的降水量較小，夏季和秋季的降水量多而大，故冬季和春季內的滲濾液產生量相對較小，夏季和秋季內的滲濾液產生量大而多，在我國北方尤顯突出。由此看來，全年內的滲濾液產生量很不平衡，繼而又對水質的變化產生影響。這一特點為滲濾液的處理帶來了一定難度。

（二）垃圾滲濾液的水質特點

垃圾滲濾液的水質除與降水量的多少直接相關外，還與填埋場的垃圾填埋時間有關，處于酸性發(fā)酵階段的較“年輕”的填埋場產生出來的滲濾液，PH5.5～6.5，CODcr15，000～40000mg/l或更高，CODcr/BOD5值為1.5～3.0，由于PH較低，故其中的重金屬含量較高，往往可達3～30mg/l。而處于堿性發(fā)酵階段的較“老”填埋場產生出來的滲濾液，PH為7～8，CODcr1，500～5，000mg/l，CODcr/BOD5值大于10，重金屬含量往往小于5mg/l。滲濾液的另一特點是含氮量和含鹽量高，氮多以氨氮的形式存在，其主要是在廢物的厭氧分解過程中，由各種蛋白質和其它含氮化合物的分解而產生出來的，約占TKN的80～90%。鹽主要為氯化物（2000～4000mg/l）和硫酸鹽（100～500mg/l）。滲濾液的水質特點也給其處理工藝的選擇帶來一定的難度。

（三）垃圾滲濾液的危害

垃圾滲濾液中除含有高濃度的有機物和氨氮外，還含有大量的有毒有害污染物質如重金屬等。如果處理不好，將嚴重污染周圍環(huán)境和水體，尤其是對地下水的污染。據對7600個垃圾填埋場的調查發(fā)現，有2000個填埋場對人體健康產生了直接威脅，所以必須對其進行有效處理。

二、垃圾滲濾液的處理方法及應用

眾多研究結果表明，垃圾滲濾液可用生物法、化學絮凝、炭吸附、膜過濾、脂吸附、氣提等方法單獨或聯(lián)合處理，而其中生物法因其費用低，效率高而得到最廣泛的應用。目前國內外最普遍使用的滲濾液處理方法是好氧生物法，此法可有效地降低BOD5、CODcr和氨氮，還可去除其它污染物，如鐵、錳等金屬。在好氧法中又以延時曝氣法用得最多，另外還有曝氣穩(wěn)定塘和生物轉盤等。對于BOD5含量低，氨氮含量高，一般BOD5/NH3-N<3時，也有采用其它方法進行脫氮的，如調PH至10～11，以便將固定銨轉化為游離氨，再用空氣吹脫的方法將氮脫除，但該法的運行費用很高。國外也有采用在好氧法后增加簡單、經濟有效的后續(xù)處理如蘆塘、濕地系統(tǒng)和土地處理等，可進一步提高出水水質。處理含有大量有機物的滲濾液似乎采用厭氧法更為經濟合理，因其成本低，投資小，特別是當填埋場的沼氣可收集用于加熱滲濾液時。但目前在垃圾滲濾液的處理上卻很少采用，其主要原因是，一但填埋場的垃圾進入堿性發(fā)酵階段后，滲濾液中的BOD5將大大下降，此時滲濾液的處理構筑物的處理能力就會顯得大大過剩。此外厭氧法也不能夠去除氨氮。目前還可采用的另一種非徹底的滲濾液處理法是循環(huán)回流法，即將滲濾液收集后回流到垃圾填埋場。這樣既可保持垃圾的濕潤性以利于厭氧發(fā)酵，同時對有沼氣收集的填埋場來說，又可增加沼氣產量，還可提高垃圾滲濾液中有機物的降解速率。據研究，回流后的滲濾液與沒有經過回流的滲濾液相比，其BOD5的降解速率可提高2倍。因此，目前有把該方法作為滲濾液的預處理而與其它方法聯(lián)合使用。但此法對去除氨氮無效。綜上所述，盡管可用于處理滲濾液的方法很多，但就對我國來說，有的方法很不適用。以下就適合我國國情的幾種滲濾液處理方法作一簡要論述。

（一）與城市污水合并處理法

如果能將垃圾滲濾液直接送到城市污水處理廠或與城市污水相類似的污水處理廠與這些污水合并處理，是最簡單最經濟的處理方法。由于滲濾液中所含成份與城市污水基本相同，所不同之處則是滲濾液中的BOD5、CODcr及氨氮含量高于城市污水中的含量。但由于城市污水量較大，可將滲濾液中的有機物及氨氮加以稀釋，同時又可彌補滲濾液中磷含量的不足，而對于城市污水處理系統(tǒng)的正常運轉來說又不產生任何影響。據國外資料介紹，當滲濾液的CODcr濃度在24000mg/l時，其體積占城市污水處理總體積的2%時，對污水處理廠的處理效果不產生影響，如CODcr濃度為3500mg/l，其滲濾液體積占城市污水處理總體積的40%時，污水處理廠的處理效果也不受影響。因此，將滲濾液送到城市污水處理廠共同處理是可行的，并且污水處理廠中的剩余污泥又可作為垃圾回填到垃圾填埋場。由于剩余污泥中的微生物含量很高，可加速垃圾中有機物的分解穩(wěn)定，縮短垃圾的發(fā)酵期，從而縮短垃圾填埋場的穩(wěn)定過程。將滲濾液與城市污水共同處理的綜合處理工藝，可減少城市污水處理廠的污泥處理部分，又可減少垃圾填埋場的污水處理部分，因此可使整個工程造價和運行費用大大降低，是改善投資效果，提高環(huán)境效益的最佳選擇。但采用該處理工藝時，需要考慮如下幾個因素：（1）城市污水處理廠或與其相類似的污水處

理廠必須具有二級以上的污水處理設施；（2）城市污水處理廠

二級污水處理設施或與其相類似的污水處理廠的設計規(guī)模和遠景規(guī)劃；（3）垃圾填埋場與城市污水處理廠或與其相類似的

污水處理廠的距離等。

（二）滲濾液單獨處理法

對于大多數目前現已存在的城市來說，情況往往是不盡人意的。很多城市的污水處理已先行，而垃圾處理只是近幾年來才實施的項目，并且垃圾填埋場往往又遠離城市，其滲濾液與城市污水合并處理具有一定的困難。因此，在這種情況下必須對滲濾液進行單獨處理。

1.滲濾液循環(huán)回流處理法。滲濾液循環(huán)回流處理就是將垃圾滲濾液收集后，經調節(jié)池預沉淀處理后，噴灌回流至填埋場。一則通過噴灌，在太陽的照射下，可蒸發(fā)掉部分水量以減少后續(xù)處理的水量。二則可將垃圾填埋場當作一個巨大的不加控制的生物濾池，上層垃圾可作為好氧生物濾池，下層垃圾可作為厭氧生物濾池。噴灌回流又可增加污水中的氧量以加速微生物對滲濾液中有機污染物的降解。滲濾液在經過多次回流蒸發(fā)及垃圾滲濾過程中的生物降解和吸附之后，其流量和有機物的含量會越來越少。同時在這一工藝處理過程中，由于滲濾液的回流作用，又可加速垃圾中有機物的分解穩(wěn)定，可以起到縮短填埋場穩(wěn)定過程的作用。對有沼氣回收系統(tǒng)的填埋場來說，又可增加沼氣的產量。但在選擇該工藝處理垃圾滲濾液時，應首先在垃圾填埋場設計時，就要考慮滲濾液的收集與導出措施。

2.好氧生物處理法。好氧生物處理因其運行費用低，對易生物降解的有機污染物的去除率高而在國內外得到廣泛地應用。根據微生物的生長方式，好氧生物法又可分為懸浮生長型和附著生長型兩種。但對于含有高濃度的有機廢水處理，采用懸浮生長型的處理工藝居多。懸浮生長型又有多種工藝，如標準活性污泥法、延時曝氣法、AB法、低氧-好氧活性污泥法及SBR法等工藝。Alber等的實踐表明，在低負荷下運行的活性污泥系統(tǒng)，能去除垃圾滲濾液中80～90%的CODcr，出水BOD5<20mg/l。Maris（1985）報導，對于CODcr4000～13000mg/l，BOD51600～11000mg/l，NH3-N87～590mg/l的垃圾滲濾液，混合式好氧活性污泥法對CODcr的去除率可穩(wěn)定在90%以上。徐迪民等用低氧-好氧兩段活性污泥法處理CODcr6466mg/l，BOD53500mg/l，PH5～6.5的垃圾滲濾液，試驗結果表明處理效果良好，出水CODcr、BOD5分別為227和7mg/l，該系統(tǒng)還具有較高的氮去除率（TKN為67.5%），且該系統(tǒng)的運行負荷明顯高于一般生物法。眾多實驗表明，盡管垃圾滲濾液的可生化性較好，但其中難以降解的高分子芳香族化合物所占比例仍很高，若處理工藝選擇不當，會使出水水質偏高，達不到理想效果。大量研究結果表明，只要微生物馴化充分，就能有效地降解芳香族有機物。也就是說，對于含有高濃度的可生化性又較好的有機廢水，在選擇處理工藝時應盡量避免普通活性污泥法中產生的“葡萄糖效應”。所謂葡萄糖效應即當微生物利用了大量的非常易于降解的底物葡萄糖后，對其它較難降解底物的利用能力就會大大下降，也就是說葡萄糖抑制和排斥了微生物對其它底物的降解。由生物化學可知，乙酸是一種比葡萄糖更易于利用的底物，而芳香族有機物則難以降解，只有在乙酸被基本去除后，再經過較長時間的培養(yǎng)馴化才能使微生物適應于芳香族有機物的降解。AB法或低氧-好氧活性污泥兩段法正是基于這一理論而得到廣泛應用的。這些工藝對垃圾滲濾液的處理都非常有效，但由于垃圾滲濾液的水質水量受各填埋場的具體情況差異而變化很大，考慮到水質水量會發(fā)生長期變化，因此，在選用好氧生物處理工藝時，對設計規(guī)模應考慮留有一定的余地。如近年來又得到重視和發(fā)展的SBR處理工藝就可以很好地適應處理規(guī)模和負荷變化的要求，是處理水質水量變化較大的有機廢水如垃圾滲濾液等的理想工藝。

本文簡要分析了垃圾滲濾液的基本性質和危害，并簡要介紹了目前國內外用于處理垃圾滲濾液的方法，最后根據這些方法對垃圾滲濾液的處理效果和其經濟性，提出了幾種適合我國國情的垃圾滲濾液處理方法。由于我國各地區(qū)的具體情況不同，垃圾填埋場的條件又千差萬別，本文所提出的幾種垃圾滲濾液處理方法可為其選擇適合本地條件的垃圾滲濾液處理方法提供科學有效的途徑。因此，本文在指導設計方面具有一定的理論參考價值。本文中所提出的幾種垃圾滲濾液處理方法都是經過試驗或其它實際應用后而得到實踐檢驗過的，都是切實有效可行的。和其它垃圾滲濾液的處理方法相比，都可經濟有效地去除垃圾滲濾液中的污染物，而且這些方法都比較適合目前我國的基本國情。