垃圾滲瀝液處理新技術(shù)概述*

張戴月，夏　　旻，宋立杰，薛　　驍

（1.上海老港固廢綜合開(kāi)發(fā)有限公司，上?！?00336；2.上海市環(huán)境工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，上?！?00232）

垃圾滲瀝液處理新技術(shù)概述*

張戴月1，夏旻2，宋立杰2，薛驍1

（1.上海老港固廢綜合開(kāi)發(fā)有限公司，上海200336；2.上海市環(huán)境工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，上海200232）

介紹了我國(guó)垃圾滲瀝液的特性和處置形勢(shì)，闡述了MVC工藝、GZBS污水處理工藝、單級(jí)自養(yǎng)脫氨氮技術(shù)+OFR氧化絮凝復(fù)合床等3種已在國(guó)內(nèi)開(kāi)始應(yīng)用的滲瀝液處置新工藝，并對(duì)垃圾滲瀝液處置工藝的選擇和未來(lái)發(fā)展方向提出了建議。

垃圾滲瀝液；達(dá)標(biāo)排放；新工藝

1　　垃圾滲瀝液的特性

垃圾滲瀝液是垃圾在堆放和填埋過(guò)程中因發(fā)酵作用、降水淋溶、地表水和地下水滲透而產(chǎn)生的。垃圾滲瀝液的成分受垃圾組成、垃圾填埋時(shí)間、填埋技術(shù)、氣候條件等因素影響，其中垃圾填埋時(shí)間是最主要的影響因素。若按填埋場(chǎng)場(chǎng)齡劃分，一般填埋時(shí)間在1 a以下的為年輕滲瀝液，1～5 a的為中齡滲瀝液，5 a以上的為老齡滲瀝液［1］。

垃圾滲瀝液的水質(zhì)一般具有以下特點(diǎn)：①組成復(fù)雜，含有多種有機(jī)污染物、金屬和植物營(yíng)養(yǎng)素；②有機(jī)污染物濃度高，COD和BOD最高可達(dá)幾萬(wàn)mg/L；③金屬種類(lèi)多，含10多種金屬離子；④氨氮高，變化范圍大；⑤組成和濃度會(huì)發(fā)生季節(jié)性變化［2］。垃圾滲瀝液的處理手段主要以生物法為主，其中年輕滲瀝液中易生物降解的有機(jī)物含量較高，B/C大，氨氮較低，適宜采用生物法處理。但是隨著填埋場(chǎng)場(chǎng)齡的增加，垃圾滲瀝液的可生化性會(huì)降低，氨氮大幅增加。這些都會(huì)抑制生物法的處理效果。垃圾滲瀝液的氨氮含量很高，達(dá)到了城市污水的幾十到幾百倍的標(biāo)準(zhǔn)，如果使用傳統(tǒng)的城市污水處理方法，根本就達(dá)不到排放的要求。隨著填埋的時(shí)間不斷增加，氨氮含量也會(huì)不斷增加，破壞了垃圾滲瀝液中的碳氮比例，對(duì)生物處理系統(tǒng)中的微生物活性產(chǎn)生巨大的影響，降低生物脫氮的效率。垃圾滲瀝液的水質(zhì)受到各種因素的影響，如氣候、地理位置、時(shí)間以及經(jīng)濟(jì)水平等，這就造成了垃圾滲瀝液的水質(zhì)變化很大［3］。

2　　垃圾滲瀝液處理新工藝

2.1機(jī)械壓縮蒸發(fā)（MVC）工藝

MVC工藝，即（低能耗） 機(jī)械蒸汽壓縮蒸發(fā)（Mechanical Vapor Compression） 工藝，該工藝的原理在1個(gè)世紀(jì)以前就已經(jīng)有了研究，基于控制水平和機(jī)械加工水平的限制，直到20世紀(jì)70年代才開(kāi)始在美國(guó)海軍艦艇中用作從海水中分離出淡水，為遠(yuǎn)洋艦艇提供淡水補(bǔ)給。

由于該工藝具有能耗低、出水水質(zhì)優(yōu)良、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)，不斷被應(yīng)用到其他的行業(yè)，如用于高濃度無(wú)機(jī)鹽廢水處理、高濃度有機(jī)廢水處理，也應(yīng)用于純水制備和高濃度化工廢液的濃縮，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外經(jīng)常用于垃圾滲瀝液的處理等。MVC工藝在垃圾滲瀝液中的應(yīng)用完全是物理化學(xué)分離過(guò)程，工藝過(guò)程為：滲瀝液經(jīng)過(guò)濾器去除大部分SS及細(xì)小的纖維后進(jìn)入后續(xù)高效自動(dòng)控制低能耗MVC蒸發(fā)裝置，在蒸發(fā)裝置內(nèi)利用閃蒸原理，把滲瀝液原液的水蒸發(fā)，蒸汽經(jīng)冷凝后變成蒸餾水排出，蒸餾水中含有的氨，經(jīng)DI離子交換系統(tǒng)進(jìn)一步處理達(dá)標(biāo)排放，出水為脫鹽蒸餾水，可作為生產(chǎn)、綠化用水；離子交換系統(tǒng)采用鹽酸再生，產(chǎn)生氯化銨液體，再生液與MVC濃縮液一起回灌至填埋場(chǎng)。同時(shí)蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的不冷凝氣體經(jīng)酸堿處理后，達(dá)標(biāo)排放。

MVC工藝對(duì)垃圾滲瀝液處理效果良好，不受溫度、pH、進(jìn)水濃度、進(jìn)水成分等外界因素的影響，出水能達(dá)到GB 16889—2008生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一般地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)要求，且具有占地少，產(chǎn)水率高，操作管理方便，調(diào)試簡(jiǎn)單，可隨開(kāi)隨停等優(yōu)點(diǎn)，是一種值得推廣利用的新工藝（圖1）。但是，該工藝在實(shí)際應(yīng)用中也有許多不足之處需要改進(jìn)：①整套MVC蒸發(fā)系統(tǒng)能耗較高；②MVC蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸餾水中通常含有200～300 mg/L的氨氮，需要另外加裝DI離子交換系統(tǒng)，將蒸餾水中溶解的氨氮和總氮吸附，使其達(dá)標(biāo)排放；③垃圾滲瀝液含多種有機(jī)物質(zhì)和較高的pH，具有腐蝕性，對(duì)MVC裝置的耐腐性要求很高；④滲瀝液蒸發(fā)后設(shè)備的結(jié)垢問(wèn)題嚴(yán)重影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

圖1 低能耗蒸發(fā)MVC+DI工藝流程

2.2GZBS污水處理工藝

GZBS污水處理工藝目前已用于杭州天子嶺垃圾滲瀝液處置工程。該工程處理規(guī)?？蛇_(dá)1 500 t/d設(shè)計(jì)進(jìn)水滲瀝液COD為15 000 mg/L，利用GZBS工藝可實(shí)現(xiàn)出水COD為60 mg/L。

GZBS工藝整套流程為“AT-BC系統(tǒng)+二級(jí)Fenton+二級(jí)BAF”，主要由前端生化處理及后端深度處理2部分組成（圖2）。其中前端的生化處理部分基于日本的AT-BC技術(shù)的提升優(yōu)化；后端深度處理部分主要采用Fenton+曝氣生物濾池（BAF）的工藝，通過(guò)高級(jí)氧化工藝進(jìn)一步對(duì)剩余的污染物質(zhì)進(jìn)行去除，最終提標(biāo)排放。GZBS工藝的核心環(huán)節(jié)就是從日本引進(jìn)的AT-BC系統(tǒng)。AT-BC系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)網(wǎng)狀微生物接觸器組成，系統(tǒng)中以Bacillus菌作為優(yōu)勢(shì)菌種。通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中溶解氧濃度和投加菌種營(yíng)養(yǎng)液使Bacillus菌大量增殖，并調(diào)節(jié)膜盤(pán)的菌種長(zhǎng)勢(shì)、膜盤(pán)的污泥厚度、轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速與進(jìn)水水質(zhì)濃度的關(guān)系，回流比的控制最終使整套系統(tǒng)處于最優(yōu)狀態(tài)。

圖2　GZBS工藝流程

GZBS生化系統(tǒng)總氮的去除率高，該工藝經(jīng)過(guò)微生物Bacillus優(yōu)勢(shì)菌的自然降解后，總氮從2 500 mg/L降至150 mg/L，去除率可以達(dá)到94%以上，為后續(xù)的深度處理工藝有效降低了處理負(fù)荷和處理難度。且生化系統(tǒng)的污泥濃度高達(dá)10 000 mg/L以上，污泥沉降性能好，出水澄清度高，未出現(xiàn)過(guò)污泥膨脹上浮等異?，F(xiàn)象，有效解決了垃圾滲瀝液處理中經(jīng)常出現(xiàn)的污泥膨脹、泥水分離難、水溫波動(dòng)及碳氮比失衡影響處理效率等問(wèn)題?？氨萂BR工藝中高污泥濃度、出水SS低的優(yōu)勢(shì)，但投入成本、運(yùn)行成本均比MBR工藝要低。

GZBS深度處理系統(tǒng)采用的是Fenton高級(jí)氧化+BAF曝氣生物濾池的組合工藝，可有效保證滲瀝液處理的連續(xù)穩(wěn)定達(dá)到GB 16889—2008表3標(biāo)準(zhǔn)GZBS技術(shù)對(duì)于垃圾滲瀝液處理是一種操作簡(jiǎn)單效果穩(wěn)定、實(shí)用性極強(qiáng)的處理工藝。全工藝段沒(méi)有采用膜處理工藝，無(wú)濃縮液產(chǎn)生，解決了目前國(guó)內(nèi)滲瀝液處理方面最大的一個(gè)瓶頸。但是由于GZBS工藝中需要用到Fenton藥劑和生物營(yíng)養(yǎng)液，整套工藝的運(yùn)行成本相對(duì)較高，如何使該工藝環(huán)境性和經(jīng)濟(jì)性相協(xié)調(diào)依然是今后的研究重點(diǎn)。

2.3單級(jí)自養(yǎng)脫氨氮技術(shù)+OFR氧化絮凝復(fù)合床

該工藝主要由兩端主體處置環(huán)節(jié)組成。在脫氨氮階段，單級(jí)自氧脫氨氮技術(shù)將原來(lái)的兩級(jí)硝化反硝化脫氮方式，改變?yōu)樵趩渭?jí)系統(tǒng)中進(jìn)行。通過(guò)利用好氧顆粒污泥方法、生物膜方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)垃圾滲瀝液及相關(guān)高濃度氨氮廢水的高效率自養(yǎng)生物脫氮。到了OFR污水處理階段，系統(tǒng)以電能作OFR反應(yīng)物的激發(fā)能，以來(lái)源穩(wěn)定、性能優(yōu)良、無(wú)毒、穩(wěn)定的物質(zhì)作為OFR反應(yīng)的引發(fā)劑，以來(lái)源豐富、零成本的空氣（氧氣）作為反應(yīng)原料。集物化處理中氧化分解、混凝、吸附、絡(luò)合、置換、消毒于一體。根據(jù)廢水中需要去除的污染物的種類(lèi)和性質(zhì)，在2個(gè)主電極之間充填高效、無(wú)毒而廉價(jià)的顆粒狀專(zhuān)用材料、催化劑及一些輔助劑，組成去除某種或某一類(lèi)污染物最佳復(fù)合條件下，裝置內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的具極強(qiáng)氧化性能的羥基自由基（·OH）和新生態(tài)的混凝劑。這樣廢水中的污染物便會(huì)發(fā)生諸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用，能有效降低水中的COD、SS、重金屬、色度、pH等。

單級(jí)自養(yǎng)脫氨氮技術(shù)有效解決了滲瀝液處理高氨氮的難點(diǎn)，氨氮去除率達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)；多項(xiàng)中試結(jié)果表明OFR氧化絮凝復(fù)合床技術(shù)處理垃圾滲瀝液可使COD去除率達(dá)90%以上，出水水質(zhì)穩(wěn)定且生化性明顯提高。單級(jí)OFR處理時(shí)間僅為30 min，OFR與生化技術(shù)聯(lián)合使用處理垃圾滲瀝液，在實(shí)際運(yùn)行中只需經(jīng)8～9 h，其CODCr便可從4 000～5 000 mg/L穩(wěn)定降至100 mg/L以下；色度可由1 000多（倍）降到50（倍）以下，還能有效去除色度、SS、重金屬等，出水澄清透明而且無(wú)臭味。

單級(jí)自養(yǎng)脫氨氮技術(shù)+OFR氧化絮凝復(fù)合床具有投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、處理徹底等特點(diǎn)，特別適用于垃圾滲瀝液的深度處理。

2.4滲瀝液深度處理新技術(shù)分析

垃圾滲瀝液由于本身存在成分復(fù)雜、難降解有機(jī)物含量高、水質(zhì)指標(biāo)波動(dòng)頻繁等缺點(diǎn)，已經(jīng)成為水處理領(lǐng)域的一道難題。垃圾滲瀝液排放新標(biāo)準(zhǔn)頒布之后，國(guó)內(nèi)可被利用的、能穩(wěn)定滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)的深度處理技術(shù)目前只有膜技術(shù)一種。但是膜技術(shù)存在的膜污染和濃縮液處置問(wèn)題也一直困擾著固廢行業(yè)從業(yè)者。筆者列舉的3項(xiàng)技術(shù)都具有一定的先進(jìn)性，可以實(shí)現(xiàn)垃圾滲瀝液的有效降解，但各自也存在著不足：①M(fèi)VC系統(tǒng)能耗較高，且設(shè)備結(jié)垢會(huì)影響工藝連續(xù)性，另外與膜技術(shù)一樣，只是將污染物進(jìn)行物理分離，蒸發(fā)后濃縮液仍需找尋出路；②GZBS工藝的核心環(huán)節(jié)是微生物Bacillus優(yōu)勢(shì)菌群，因此該工藝受微生物活性影響較大，工藝的穩(wěn)定性需時(shí)刻關(guān)注，在深度處理環(huán)節(jié)的Fenton和BAF工藝的脫氮效果仍需考察；③單級(jí)自養(yǎng)脫氨氮技術(shù)+ OFR氧化絮凝復(fù)合床仍然停留在小規(guī)模工程中試階段，是否能放大到大型垃圾滲瀝液處置工程還有待研究。

3　　結(jié)論

隨著環(huán)保行業(yè)科技水平的進(jìn)步，垃圾滲瀝液處置新工藝不斷出現(xiàn)。根據(jù)前文所述的新工藝可以看出，對(duì)滲瀝液處置工藝的革新主要是將現(xiàn)有水處理技術(shù)重新組合和優(yōu)化。但是，尚未有一套完整處置技術(shù)可以完全替代“前段生化，后端膜處理”的傳統(tǒng)工藝體系。許多新技術(shù)仍處于研究和中試階段。目前最適合滲瀝液達(dá)標(biāo)排放的技術(shù)工藝依然是“生化+膜技術(shù)”。在探索新技術(shù)工藝的同時(shí)，努力解決膜污染和濃縮液處置等現(xiàn)存的膜技術(shù)瓶頸問(wèn)題也是未來(lái)滲瀝液處置技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。升級(jí)改造現(xiàn)有技術(shù)開(kāi)發(fā)新型高效的處理技術(shù)，加強(qiáng)不同技術(shù)之間的集成研究，從整體上提高垃圾滲瀝液的處理效率，降低投資及運(yùn)行成本是今后垃圾滲瀝液研究工作的重點(diǎn)。

［1］ 姚敏，黃力群，成一知.物化法處理MSW滲濾液研究進(jìn)展［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，33（4）：77-83.

［2］ 張富韜，方少明，松全元.活性炭對(duì)垃圾滲濾液中甲醛、苯酚和苯胺吸附規(guī)律的研究［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2003，3（4）：69-72.

［3］ 梁梁，尹軍，蔣寶軍，等.催化氧化技術(shù)處理垃圾滲濾液的研究進(jìn)展［J］.中國(guó)資源綜合利用，2009，27（12）：40-43.

A Review of Treatment Technologies of Landfill Leachate

Zhang Daiyue1，Xia Min2，Song Lijie2，Xue Xiao1
（1.Shanghai Laogang Municipal Solid Waste Development Co.Ltd.，Shanghai200336；2.Shanghai Institute for Design& Research on Environmental Engineering Co.Ltd.，Shanghai200232）

The characteristics and treatment tendency of landfill leachate in China were introduced.The existing new technologiessuch asMVC，GZBS，single-stage autotrophic ammonian removal+OFR（oxido-flocculation reactor）were described in detail.Suggestionson the treatment technologiesoflandfill leachate in the future were provided.

landfill leachate；standard discharge；new technologies

X703

A

1005-8206（2016）01-0008-03

張戴月（1965—），高級(jí)工程師。

科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAC15B05）；科技惠民計(jì)劃項(xiàng)目（S2013GMC000007）；上海市科委項(xiàng)目（14DZ2251800）；國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2014ZX07214-002）

2015-05-05