城市垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液處理綜述

崔贇璐

（上海三凱建設(shè)管理咨詢有限公司，上海200070）

隨著人類文明的迅速發(fā)展，現(xiàn)代社會節(jié)奏的不斷加快，人們在享受科技革命帶來輝煌的同時(shí)，也感受到了環(huán)境污染的巨大危害。目前城市垃圾已成為各國城市面臨的一大公害，垃圾產(chǎn)量日益增多，垃圾組成不斷復(fù)雜化，垃圾處理帶來的環(huán)境問題日漸突出，因此垃圾無害化處置［1］對改善城市環(huán)境，維護(hù)城市生態(tài)平衡具有重要意義。在城市垃圾處置技術(shù)中，填埋處理處置方法因其處理成本低，處理量大，在我國得到了廣泛應(yīng)用。但在填埋場垃圾堆放、填埋處理過程中，由于厭氧發(fā)酵、有機(jī)物分解、雨水沖淋、地下水浸泡等原因產(chǎn)生的垃圾滲濾液，未經(jīng)處理流經(jīng)地表或滲入地下水后，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染，因此滲濾液的處理是一項(xiàng)主要工作，是衛(wèi)生填埋的重要環(huán)節(jié)。

1 技術(shù)背景

早期垃圾處理的雛形是人類將生活垃圾就地堆放，到20 世紀(jì)30年代后期，垃圾填埋場問世，大量的生活垃圾才有了較科學(xué)的處置手段，60年代歐美國家制定出有關(guān)垃圾衛(wèi)生填埋場的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、管理和維護(hù)等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范后，現(xiàn)代的城市垃圾衛(wèi)生填埋場才得以成型［2］，經(jīng)過長期的實(shí)踐，各國相繼頒布了《垃圾填埋場標(biāo)準(zhǔn)》等各種廢物的排放安全技術(shù)規(guī)范。

填埋技術(shù)的發(fā)展日趨完善，其發(fā)展趨勢為：傳統(tǒng)填埋場—衛(wèi)生填埋場—可持續(xù)發(fā)展填埋場［3-4］。作為城市垃圾處理的一種最終處置方法，填埋處置技術(shù)因其操作簡單、適應(yīng)能力強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，成為目前大多數(shù)國家主要的垃圾處置方法。衛(wèi)生填埋場是采取嚴(yán)格的污染控制措施，對滲濾液和填埋氣體進(jìn)行控制的填埋方式，統(tǒng)一收集后集中處理，使整個(gè)填埋過程的污染和危害降低到最小程度，既有完善的環(huán)保措施，又能滿足環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

可持續(xù)發(fā)展填埋場是最近國內(nèi)外學(xué)者［5］提出的一種新型填埋思想，它將可持續(xù)發(fā)展的思想引入到固體廢棄物處置管理中，建立極少產(chǎn)生廢料和污染物的工藝或技術(shù)系統(tǒng)，盡可能接近“零排放”的工藝方法。

由于城市垃圾填埋具有其他處理方法無可比擬的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)優(yōu)勢，目前許多發(fā)達(dá)國家仍將衛(wèi)生填埋作為處理垃圾的首要方式［6］。

典型的衛(wèi)生填埋場應(yīng)采用嚴(yán)格的封閉措施將垃圾與周圍環(huán)境嚴(yán)密隔離，技術(shù)要求有以下4 點(diǎn)：①保證底部和邊緣不滲透滲濾液，做好襯墊隔離層；②合理選擇垃圾填埋場場址并打好地基；③安排底部合適的滲濾液收集系統(tǒng)；④采取安全可靠的蓋封和隔離措施［7］。

2 滲濾液來源、特點(diǎn)及影響因素

2.1 來源

在垃圾填埋層中，由于壓實(shí)、降雨和微生物的分解作用而產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水即為垃圾滲濾液。其復(fù)雜水質(zhì)特點(diǎn)［8］被認(rèn)為是最難處理的有機(jī)廢水。主要來源［9］：①降水；②外部地表水；③地下水；④垃圾自身的水分；⑤垃圾在衛(wèi)生填埋后，由于微生物的厭氧分解產(chǎn)生的水分。

2.2 特點(diǎn)［10］

2.2.1 污染物質(zhì)組成復(fù)雜

由于進(jìn)場垃圾成分繁多，所進(jìn)行的物理化學(xué)和生物反應(yīng)也不一致，所以滲濾液中的污染物也呈現(xiàn)出非常復(fù)雜的組成。鄭曼英等［11］分析了廣州大田山垃圾填埋場滲濾液有機(jī)污染物，發(fā)現(xiàn)其中含有有機(jī)物77 種，其中芳烴29 種，烷烴稀烴18 種，酸類8種，脂類5 種，醇、酚類6 種，酮、醛類4 種，酞氨類2種，其他5 種。

2.2.2 有機(jī)物濃度高

當(dāng)垃圾中的有機(jī)組分被微生物分解或被水淋濾后，會造成滲濾液中很高的有機(jī)污染濃度，有機(jī)物含量高達(dá)50%以上，COD 和BOD5濃度甚至高達(dá)近10萬mg/L，而且NH3-N 的濃度也很高，具有很強(qiáng)的污染性。

2.2.3 水質(zhì)變化大

滲濾液的成分和性質(zhì)隨填埋場使用期的延長而不斷變化，可生化性越來越差，氨氮含量越來越高。填埋初期滲濾液中的COD 等有機(jī)污染物濃度較高，可生化性較好，填埋中期COD、VFA 等濃度逐漸升高，直到填埋場進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段，封場后COD 濃度開始降低，而BOD、VFA 濃度降低的速率更快，使得滲濾液可生化性下降。成熟期后，BOD/COD 甚至降到0.01 以下。

2.2.4 持續(xù)污染時(shí)間

有機(jī)污染物濃度會長期居高不下，一些難降解的物質(zhì)必須經(jīng)場外處理才能排放。王羅春［12］研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)方式運(yùn)行的大型垃圾填埋場封場17年后滲濾液中的氨氮仍需進(jìn)行處理，填埋場封場32年后才能達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài)。

2.3 影響因素

滲濾液主要由垃圾填埋場范圍的降水滲透、地下水侵入及垃圾本身所含的水分形成。影響滲濾液產(chǎn)量的主要因素有［13］：

2.3.1 降水

包括降雨和降雪，降水量直接影響滲濾液產(chǎn)生量。影響降水的主要因素有降雨量、降雨強(qiáng)度、頻率、降雪和場地覆蓋狀況等。

2.3.2 地表徑流和蒸發(fā)

地表徑流包括場外徑流和場內(nèi)徑流。場內(nèi)徑流受到地表地形、覆蓋層的滲透性能、植被、太陽輻射等影響。

蒸發(fā)及植被的蒸騰作用是填埋場消耗水分的重要途徑。主要受到輻射、溫度、濕度、風(fēng)力、植被及垃圾含水量分布、大小的影響。

2.3.3 地下水侵入

垃圾衛(wèi)生填埋場應(yīng)選用一定滲透系數(shù)的防滲層，阻止地下水的侵入。影響因素有地下水的流向、流速、位置、地下水與垃圾的接觸狀況、接觸時(shí)間、工程地質(zhì)狀況、底部防滲系統(tǒng)等。

2.3.4 垃圾水

垃圾水是指進(jìn)入填埋場垃圾本身的水分和降解過程中產(chǎn)生的水分。主要影響因素有初始水分含量、高度、均一行及壓實(shí)度等。

3 垃圾滲濾液處理技術(shù)

目前的滲濾液處理技術(shù)可分為物化法、生物法和土地處理法3 種，由于其水質(zhì)的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)填埋場滲濾液處理工藝方法必須因地制宜，研究合適的處理技術(shù)。

3.1 物理化學(xué)方法

3.1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法是在廢水中投加化學(xué)混凝劑，與廢水中的膠體和懸浮物生成絮凝體沉淀分離的方法。通常采用混凝處理后，不僅能有效地降低污染物的濃度，而且廢水的生物降解性能也能得到改善。目前廢水處理中常用的凝聚劑有：聚合硫酸鐵、氯化鐵、亞鐵鹽、聚合氯化硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合氯化硫酸鋁鐵、聚丙烯酰胺（PAM）等。楊健等［14］以化學(xué)混凝法進(jìn)行預(yù)處理，可在短時(shí)間內(nèi)將滲濾液中的部分有機(jī)物去除，COD 及色度去除率均可達(dá)到50%，且經(jīng)過混凝沉淀前處理的滲濾液，性質(zhì)較穩(wěn)定，不會對后續(xù)的生物處理造成影響。但混凝沉淀法不足之處是：產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥；出水pH 值較低，含鹽量高；氨氮去除率較低。所以即使有較好的處理效果，在選用時(shí)還是要慎重考慮。

3.1.2 化學(xué)沉淀法

該法是向垃圾滲濾液中添加含Mg2+和PO43-的藥劑，使其中的氨氮轉(zhuǎn)化成難溶復(fù)鹽MgNH4PO4·6H2O［15］，劉文輝等［16］采用該法處理高濃度氨氮垃圾滲濾液，其中氨氮和COD 質(zhì)量濃度分別高達(dá)5714mg/L 和50028mg/L，采用氧化鎂和磷酸對其進(jìn)行化學(xué)沉淀預(yù)處理，NH3-N 的去除率達(dá)76.7%，COD 去除率為40.7%。該法可以降解一些難生化有機(jī)物，改善滲濾液的可生化性。

3.1.3 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法是利用強(qiáng)氧化劑分解污染物質(zhì)，從而去除污染物的方法。王喜全等［17］采用Fenton 法氧化處理中年垃圾滲濾液生化出水，COD 去除率可達(dá)80.5%?；瘜W(xué)氧化法可使廢水中的有毒有害物質(zhì)無害化，并降低廢水的BOD5和COD。

3.1.4 吹脫法

當(dāng)氨氮濃度大大超過微生物允許的濃度時(shí)，在采用生物處理過程中，微生物受到NH3-N 的抑制作用，難以取得良好的處理效果。趕氨脫氮往往是廢水處理效果好壞的關(guān)鍵，垃圾填埋場尤其是中老年填埋場的滲濾液中營養(yǎng)比例嚴(yán)重失調(diào)，為調(diào)整C/N可對其進(jìn)行氨吹脫預(yù)處理。沈耀良等［18］處理蘇州七子山垃圾填埋場滲濾液，用曝氣吹脫法去除滲濾液中的氨氮，在溫度為25.5 ℃，pH 值11.0，供氣量10L/min 的條件下，吹脫時(shí)間5h，吹脫效率達(dá)68.7%～82.5%。

3.1.5 吸附法

吸附法是指利用多孔性固體吸附廢水中某種或幾種污染物，以回收或去除污染物使廢水得到凈化的方法。且吸附法可作為高濃度有機(jī)廢水經(jīng)生物處理后的深度處理。常用的吸附劑有活性炭、沸石、焦炭、膨潤土、焚燒爐底灰、粉煤灰等，其中應(yīng)用較廣泛的是顆粒狀和粉末狀的活性炭。隋智慧等［19］用混凝與吸附聯(lián)合的方法對北京安定垃圾填埋場滲濾液進(jìn)行預(yù)處理，廢水COD 的去除率穩(wěn)定在70%左右，且受水質(zhì)變化的影響不大?；钚蕴课椒ㄌ幚沓潭雀?，且成本較低，工藝簡單操作方便，易管理，但吸附效果易受吸附劑的粒徑、表面及結(jié)構(gòu)等影響。

3.1.6 膜分離法

膜技術(shù)包括反滲透、超濾、微孔過濾等，膜分離法的特點(diǎn)是分離過程不發(fā)生相變化，能量的轉(zhuǎn)化率高，一般不需要投加其他物質(zhì)，且可在常溫下進(jìn)行。Hurd 等［20］選用3 種低壓聚酰胺RO 膜處理Trail Road 垃圾填埋場滲濾液，試驗(yàn)表明適當(dāng)條件下，反滲透膜技術(shù)對滲濾液中的TOC 和Cl-的去除率大于96%，NH3-N 的去除率大于88%。膜分離技術(shù)設(shè)備簡單，處理效率高，節(jié)約能源，但處理費(fèi)用高，膜處理前需進(jìn)行良好的預(yù)處理。

3.2 生物處理法

生物法處理滲濾液是利用微生物降解滲濾液中的有機(jī)污染物凈化廢水的方法，適用于填埋場初期產(chǎn)生的高濃度有機(jī)物、良好生化性的滲濾液處理，包括好氧處理、厭氧處理及好氧—厭氧結(jié)合的方法。

3.2.1 好氧生物處理

好氧生物處理是利用微生物的好氧反應(yīng)來降解滲濾液中的有機(jī)物，主要有活性污泥法、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、生物膜法、生物濾池、曝氣穩(wěn)定塘、生物流化床等工藝。利用該方法對填埋初期產(chǎn)生的可生化性較好的滲濾液，可有效較低BOD5、CODCr和氨氮，且能夠部分去除Fe、Mn 等金屬離子。希臘Loukion M X 等［21］以粉末活性炭為載體的生物流化床技術(shù)來處理高濃度滲濾液，結(jié)果表明CODCr、BOD5、NH3-N 的平均去除率分別可以達(dá)81%、90%和85%。史一欣等［22］采用固定化微生物曝氣生物濾池對晚期垃圾滲濾液進(jìn)行了短程脫氮試驗(yàn)研究，經(jīng)過微生物固定化和硝化菌培養(yǎng)后，對氨氮的去除率達(dá)到90%，當(dāng)將2 級I-BAF 與Fenton 工藝聯(lián)用時(shí)，對COD、氨氮和總氮的去除率分別為95.1%、99.1%和73.8%。

3.2.2 厭氧生物處理

當(dāng)填埋場滲濾液中有機(jī)污染濃度較高時(shí)宜首先利用厭氧生物法進(jìn)行處理，但厭氧處理出水中有機(jī)物濃度和氨氮濃度仍較高，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，一般需后接好氧處理。用于填埋場滲濾液處理的厭氧生物法有升流式厭氧污泥床 （UASB）、厭氧生物濾池（AF）、厭氧混合床過濾系統(tǒng)、厭氧塘等。徐竺等［23］采用UASB 過濾器對垃圾滲濾液進(jìn)行處理，結(jié)果表明在中溫消化時(shí)，高濃度進(jìn)水CODCr（3000～8000mg/L）的去除率達(dá)95%，常溫消化CODCr去除率可達(dá)90%。Henry 等［24］用厭氧濾池處理垃圾 滲濾液，CODCr的去除率可達(dá)90%以上。

3.2.3 厭氧—好氧結(jié)合法

單獨(dú)采用好氧或厭氧方法對于高濃度的垃圾滲濾液處理仍很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，厭氧處理出水中的CODCr和氨氮濃度仍比較高，需進(jìn)行后續(xù)的好氧處理，而好氧處理耗能較大，污泥產(chǎn)量較多，常用的還是采用厭氧—好氧結(jié)合的方法處理垃圾滲濾液。陳石等［25］采用氨吹脫-厭氧生物濾池-SBR 工藝對深圳某填埋場的滲濾液進(jìn)行了中試研究，結(jié)果COD、BOD5、NH3-N 和TN 的去除率分別達(dá)到95%、99%、99.5%和97%。李平等［26］采用厭氧+好氧生物流化床耦合工藝處理垃圾滲濾液，當(dāng)進(jìn)水COD、NH3-N 分別為5000，280mg/L 時(shí)，系統(tǒng)的出水COD、NH3-N 達(dá)到《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 土地處理法

土地處理法處理滲濾液是在人工控制下利用土壤—微生物—植物系統(tǒng)進(jìn)行吸附、離子交換、化學(xué)沉淀和生物降解，土壤將懸浮固體過濾掉，將溶解成分固定在土壤顆粒上，微生物將滲濾液中溶解性有機(jī)物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定，并將有機(jī)氮氧化成氨氮。目前土地處理法處理滲濾液應(yīng)用較多的是人工濕地［27］。陳玉成等［28］對重慶金剛碑垃圾填埋場滲濾液進(jìn)行了土壤滲濾和蘆葦濕地兩級模擬處理試驗(yàn)，原水COD 為（652.3～1333）mg/L，NH3-N 為（186.2～267.8）mg/L，色度為（250～400）倍，SS 為（44～163）mg/L，處理后的CO 和NH3-N 去除率均達(dá)到90%以上，出水水質(zhì)達(dá)國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。Alabama 州Mobile 市的Chunchula 填埋場將一般污水和滲濾液混合，采用表面流人工濕地，經(jīng)過沉淀池沉淀后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其COD 去除率達(dá)90%、TSS 去除率達(dá)97%、重金屬Cu去除率達(dá)52%、Pb 去除率達(dá)到94%［29］。與其他處理方法相比，土地處理法處理填埋場滲濾液具有良好的運(yùn)行效果和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，但該方法占地面積大，受氣候變化影響，重金屬及鹽類易在在土壤中積累并飽和，會對土壤結(jié)構(gòu)及植物的生長帶來負(fù)面影響，使處理效率下降，一般都只用于滲濾液產(chǎn)量低、填埋場周圍有較大面積可用空地的小型城鎮(zhèn)垃圾填埋場。

4 結(jié)語

垃圾滲濾液含有高濃度的有機(jī)物和有毒物質(zhì)水質(zhì)，成分復(fù)雜，隨地域和時(shí)間變化大，由于國內(nèi)垃圾滲濾液的處理工藝目前尚無成熟的處理工藝，且隨著國家對垃圾滲濾液出水標(biāo)準(zhǔn)的提高和垃圾場運(yùn)行年限的增加，處理垃圾滲濾液需要通過不同方法進(jìn)行優(yōu)化組合、靈活運(yùn)用，才能實(shí)現(xiàn)有效的處理。同時(shí)應(yīng)根據(jù)我國國情，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的滲濾液處理技術(shù)，為我國垃圾衛(wèi)生填埋場的滲濾液處理提供切實(shí)可行的處理方法。

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