垃圾發(fā)電廠滲瀝液處理工藝研究進(jìn)展

王海軍等

摘 要：介紹垃圾滲瀝液特點(diǎn)及處理現(xiàn)狀，簡述物理-化學(xué)方法（氧化，吸附，凝聚和膜分離）和生物過程等典型滲瀝液處理工藝，分析這些處理工藝存在的問題和成因，探討滲瀝液處理的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒發(fā)電 滲瀝液處理工藝 厭氧生化 MBR

中圖分類號：X7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0128-02

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在人民生活水平日益提高的同時，生活中的垃圾，工業(yè)的垃圾也隨著生活水平的提高而隨之增大。而這些增長的垃圾嚴(yán)重的污染了現(xiàn)在的環(huán)境，同時也制約了城市的發(fā)展。由于傳統(tǒng)垃圾處理方法處于局限性，環(huán)境的惡化，垃圾發(fā)電已經(jīng)成為一個在國內(nèi)外垃圾處理的趨勢，并獲得相當(dāng)大的利益[1]。從生命周期評估（LAC）、經(jīng)濟(jì)成本、垃圾填埋容量和溫室效應(yīng)等方面對垃圾填埋和焚燒在城市固體垃圾（MSW）處理最終廢物轉(zhuǎn)移計(jì)劃和垃圾成分變化的比較，可以發(fā)現(xiàn)垃圾焚燒對現(xiàn)代城市固體垃圾管理更為經(jīng)濟(jì)可行[2]。但在我國垃圾發(fā)電蓬勃發(fā)展的同時，也面臨著幾大難題：垃圾分類、余熱利用、廢棄物處理、環(huán)境污染、職業(yè)危害等[3]。其中滲瀝液由于其復(fù)雜特性，一旦發(fā)生滲漏對周圍地區(qū)的水體、土壤有嚴(yán)重的環(huán)境污染，影響周圍的生態(tài)系統(tǒng)，甚至引起人體慢性中毒，動植物的突然死亡，但是，如果我們采取了有效預(yù)防和保護(hù)措施，大部分垃圾滲濾液產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險是可以預(yù)測和控制的。目前對垃圾滲濾液處理工藝的研究大多停留在垃圾填埋場滲濾液處理階段，由于垃圾發(fā)電場垃圾滲濾液與填埋場滲濾液特點(diǎn)的差異，不能簡單的套用。

1 滲瀝液的產(chǎn)生及特點(diǎn)

垃圾滲瀝液是垃圾在堆放填埋過程中產(chǎn)生的污染性極強(qiáng)的高濃度復(fù)雜有機(jī)廢水。垃圾滲濾液主要有四個來源：第一是垃圾本身是含有水分；第二我是垃圾可以在生化反應(yīng)中也產(chǎn)生水；第三是地下也會出現(xiàn)潛水的反滲的現(xiàn)象；第四是填埋場中的自然降水也會出現(xiàn)地表的徑流。其中降水為其主要來源[4]。滲瀝液由于它的可變成分和耐火材料的高比例難以進(jìn)行處理，以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)[5]。具體特性有：（1）水質(zhì)成分復(fù)雜，水量變化大。（2）有機(jī)污染物含量高。（3）氨氮含量高。（4）重金屬含量高。（5）色度高。（6）惡臭。（7）微生物營養(yǎng)元素比例失衡等[6]。一系列的因素影響垃圾填埋場滲瀝液的特性，如城市生活垃圾組成，垃圾年齡，氣候條件，堆放時間和運(yùn)營實(shí)踐等。

2 滲瀝液的危害

垃圾滲濾液的氨氮含量和CODcr濃度高，使地面水體缺氧，水質(zhì)惡化，同時氨氮是誘發(fā)水體富營養(yǎng)化的誘因，嚴(yán)重的甚至可影響到水源水的質(zhì)量。一般來說，垃圾滲濾液的pH值為4～9，COD為2000～62000 mg/L，BOD5為60～45000 mg/L，處理起來十分棘手。且隨著垃圾堆放的增加，新鮮垃圾逐漸變?yōu)殛惛瑵B濾液中有機(jī)物含量有所下降，但氨氮含量增加，可生化性降低，處理難度也增加。同時，我們應(yīng)該警惕，垃圾滲濾液中有機(jī)污染物較多，其中促癌物、輔致癌物5種，被列入我國環(huán)境優(yōu)先控制污染物“黑名單”。垃圾滲濾液中含有10多種金屬離子，這些金屬離子會對生物處理過程產(chǎn)生嚴(yán)重的抑制作用特別是其中的有毒金屬如果隔離措施不當(dāng)會滲入到地下影響地下水，對周圍的居民和植物的生存產(chǎn)生很大的影響。滲濾液味道十分難聞，也會產(chǎn)生沼氣，影響大氣環(huán)境。

3 滲瀝液處理要求

滲瀝液中含有大量的有機(jī)物、氨氮和有毒物質(zhì)等污染物，這些污染物會直接影響垃圾焚燒廠周邊的地下水、地表水和地面上的空間環(huán)境。為了防止垃圾焚燒處理過程中產(chǎn)生的滲瀝液對環(huán)境造成二次污染，應(yīng)該嚴(yán)格控制其排放標(biāo)準(zhǔn)。鑒于垃圾滲瀝液的上述特點(diǎn)，在選擇滲瀝液的處理工藝時應(yīng)考慮以下要求：[7]

（1）滿足水量變化大的特點(diǎn)。

（2）抗水質(zhì)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

（3）高COD、BOD去除能力。

（4）高氨氮處理能力。

（5）盡可能的減少二次污染。

4 滲瀝液處理現(xiàn)狀及處理工藝

焚燒廠滲瀝液同填埋場滲瀝液特性存在著很多不同，所以在處置上就有一定的區(qū)別。滲濾液回灌被認(rèn)為是一個具有成本效益和環(huán)?？尚械慕鉀Q方案[8]。春秋冬三 季的垃圾滲瀝液產(chǎn)生量不大，完全可以實(shí)現(xiàn)回噴爐膛燃燒，并且不會產(chǎn)生多少不良影響，但是由于夏季雨水增多，垃圾滲瀝液產(chǎn)生量較大，大量回噴爐膛燃燒嚴(yán)重影響鍋爐安全運(yùn)行，容易造成煙氣的二次污染[9]。所以小型生活垃圾焚燒廠采用回噴的處置方式處理滲濾液具有基礎(chǔ)投資少、設(shè)施簡單、處理徹底等優(yōu)點(diǎn)。對于大中型生活垃圾焚燒廠，一般推薦采用集中收集處理垃圾滲濾液。對于中型垃圾焚燒廠，因?yàn)槔鴿B濾液量相對較少，直接生化處理較困難，一般都是借鑒某些化工廢水的濃縮+生化法處理工藝，處理垃圾滲濾液在國外一些發(fā)達(dá)國家的垃圾焚燒發(fā)電廠較常見[10]。

4.1 滲瀝液的處理方法

滲瀝液的處理方法主要有[11]：（1）合并處理，就是將滲瀝液引入城市污水處理廠進(jìn)行處理，這種方案需要在生活垃圾焚燒廠附近建設(shè)一座配套的城市污水處理廠。一般生活垃圾焚燒廠離市區(qū)較遠(yuǎn)，需要用帶有密封儲罐的汽車，將滲瀝液運(yùn)到城市污水處理廠進(jìn)行處理。這樣，不但提高了滲瀝液的處理費(fèi)用，而且容易在運(yùn)輸途中對環(huán)境造成污染。（2）混合處理，就是將滲瀝液和生活垃圾焚燒發(fā)電廠在焚燒垃圾、發(fā)電等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水一起合并后進(jìn)行處理?；旌咸幚硇枰谏罾贌龔S內(nèi)建造一套專門的廢水處理系統(tǒng)。滲瀝液來自垃圾貯坑的生活垃圾發(fā)酵?；旌咸幚砭褪怯蒙a(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水稀釋滲瀝液。（3）焚燒處理，就是將滲瀝液收集后噴灑到焚燒爐內(nèi)，當(dāng)焚燒爐的爐膛達(dá)到一定溫度時，滲瀝液和生活垃圾會一起燃燒，其中的有機(jī)物會通過高溫分解。所需條件是：處理滲瀝液的產(chǎn)量小，垃圾熱值高。（4）單獨(dú)處理，就是在生活垃圾焚燒廠內(nèi)，建造一套專門處理滲瀝液的系統(tǒng)。該系統(tǒng)不處理生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的其它廢水。滲瀝液單獨(dú)處理方案按照工藝特點(diǎn)可分為生物法、物化法、土地法以及不同類別方法的綜合。endprint

4.2 滲瀝液的處理工藝

生物化學(xué)處理技術(shù)分為好氧處理法和厭氧處理法，以及好氧法和厭氧法的結(jié)合方法。好氧處理技術(shù)主要有活性污泥法、穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)盤和生物膜等。厭氧法主要有UASB（流式厭氧污泥床）、厭氧生物濾池、厭氧接觸池等。單獨(dú)采用好氧或厭氧處理技術(shù)都有一定的局限性，好氧生物處理在溫度低時受影響；厭氧生物處理占地面積大，污泥量大，現(xiàn)場容易產(chǎn)生臭味，造成二次污染，影響環(huán)境。故當(dāng)前更多是采用將厭氧好氧相結(jié)合的方法來處理垃圾滲濾液。

物理化學(xué)處理技術(shù)包括混凝沉淀/混凝氣浮法、氧化還原法、膜處理分離技術(shù)等，一般作為滲濾液的預(yù)處理工藝。

回灌法處理技術(shù)是直接將未處理的滲濾液部分或者全部回噴到填埋堆體的表面，利用表層土壤和填埋層中各種微生物的新陳代謝來消減污染物的一種方法?；毓喾ㄌ幚砑夹g(shù)是目前處理滲濾液成本最低的方法，避免了滲濾液的直接排放[12]。

國內(nèi)現(xiàn)在對焚燒廠廢水以生化和物化相結(jié)合的處理工藝為主，主要有：攪拌-混凝-批式活性污泥法SBR-過濾法[13]、氨吹脫一UBF（復(fù)合型厭氧反應(yīng)器）一好氧SBR一膜深度處理、UBF—MBR、厭氧一好氧MBR、MBR—NF、UASB—MBR—DTRO、混凝沉淀一UASB—AS一氣浮、UASB—SBR—CMF（連續(xù)膜過濾）—RO（反滲透）等[14]。滲瀝液處理的典型流程為生化處理+深度處理，預(yù)處理+厭氧反應(yīng)器（UASB）+A/O（厭氧好氧工藝法）+膜生物反應(yīng)器（MBR）+納濾（NF）工藝在垃圾發(fā)電廠較為普遍。

4.2.1 MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝

MBR是生物處理與膜技術(shù)相結(jié)合的一種工藝，其通過膜對曝氣池出水進(jìn)行過濾，水中SS被截留回到生化反應(yīng)器。膜分離技術(shù)代替了傳統(tǒng)的泥水分離技術(shù)，提高了生化反應(yīng)器中的污泥濃度，使生化處理效率更高，抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)，系統(tǒng)占地面積也遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)工藝。MBR工藝一般包括預(yù)處理系統(tǒng)、生化系統(tǒng)和超濾系統(tǒng)[15]。有效地去除滲濾液中的懸浮物是預(yù)處理工序的主要任務(wù)。生化系統(tǒng)包括反硝化段和硝化段兩部分。生化系統(tǒng)出水進(jìn)入超濾系統(tǒng)，經(jīng)過膜分離，清液除部分進(jìn)入清洗槽用于膜清洗外，其余排放或進(jìn)入深度處理系統(tǒng)。該工藝處理效果穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)而被廣泛接受，并且逐漸成為滲瀝液處理的主流工藝，但投資高、運(yùn)行成本高[16]。主要缺點(diǎn)為耗電量大，濃縮液難于處理。

4.2.2 納濾/反滲透處理工藝

MBR出水進(jìn)入NF（納濾）系統(tǒng)，可去除大部分的BOD、COD、TN、SS、重金屬、大腸桿菌和色度等。另外，NF能透過單價離子，不至于使?jié)饪s液鹽含量越來越高，這樣可以獲得高的濃縮倍數(shù)，同時因透過部分單價離子，使膜兩側(cè)的滲透壓降低，可大大降低運(yùn)行費(fèi)用[9]。

4.2.3 低能耗蒸發(fā)處理工藝

低能耗蒸發(fā)處理工藝是利用高效MVC蒸發(fā)裝置，將垃圾滲瀝液中的水分及氨與其他物質(zhì)分離，蒸餾水經(jīng)離子交換樹脂將蒸餾水中的氨氮截流，使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，樹脂吸附的氨氮經(jīng)再生置換到再生廢液，廢液經(jīng)結(jié)晶形成氯化銨產(chǎn)品。采用低能耗蒸發(fā)技術(shù)處理垃圾滲瀝液是目前滲瀝液處理技術(shù)的突破。機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)裝置適用于垃圾滲濾液NF濃縮液的處理[17]。

4.2.4 高級氧化處理

無論采用納濾或反滲透工藝，系統(tǒng)都會產(chǎn)生一定量的濃縮液，由于濃縮液中含有大量的難降解有機(jī)物，同時含鹽量也較高，導(dǎo)致濃縮液很難處理。作為深度處理的一種方法，高級氧化處理工藝可以將污水中的部分難降解有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，并將大分子有機(jī)物氧化成易降解的小分子有機(jī)物。高級氧化處理工藝的最大特點(diǎn)是系統(tǒng)沒有濃縮液產(chǎn)生，對整個系統(tǒng)達(dá)到零排放意義重大，但整個系統(tǒng)能耗較高致使運(yùn)行成本增加。目前該工藝在滲瀝液處理領(lǐng)域工程實(shí)例不多，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較少。Fenton氧化法屬于高級氧化法的一種[18]，它具有氧化劑與催化劑來源廣且便宜無毒、均相傳質(zhì)、操作簡便等優(yōu)勢[19]。

綜上所述，垃圾滲濾液具有成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化巨大，有機(jī)物和氨氮濃度高，微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)等特點(diǎn)，因此在選擇垃圾滲瀝液處理工藝時，必須詳細(xì)測定垃圾滲濾液的各種成分，分析其特點(diǎn)，以便采取相應(yīng)的對策。目前，在滲瀝液的處理技術(shù)和工藝上存在著兩個方面的問題：其一，是傳統(tǒng)工藝的處理無法滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)；其二，是提高處理效率帶來的高額處理費(fèi)用。聯(lián)合工藝設(shè)想的提出，實(shí)現(xiàn)了生活垃圾焚燒煙氣除塵工藝與垃圾滲瀝液深度處理工藝的互補(bǔ)，利用了垃圾焚燒產(chǎn)生的可汽化余熱，同時也解決了RO濃縮液的二次污染問題，實(shí)現(xiàn)了濃縮液的“三化”即“無害化、減量化、資源化”，揚(yáng)長避短，相得益彰[20]。另外，滲瀝液的輸送排放及對于深度處理，開發(fā)廉價的水處理藥劑[21]、促進(jìn)劑[22]及在以廢治廢方面應(yīng)該成為垃圾滲瀝液處理中的一些研究重點(diǎn)。

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