城市生活垃圾滲濾液深度處理技術研究

岳戰(zhàn)林（新疆維吾爾自治區(qū)固體廢物管理中心，烏魯木齊 830011）

?

城市生活垃圾滲濾液深度處理技術研究

岳戰(zhàn)林
（新疆維吾爾自治區(qū)固體廢物管理中心，烏魯木齊 830011）

摘 要：通過對干旱地區(qū)城市生活垃圾滲濾液污染物組分和含量的調查，結合現(xiàn)有多種處理處置技術的優(yōu)缺點進行分析，吸納現(xiàn)有技術的優(yōu)點并進行參數(shù)和方案的改進、完善，通過試驗綜合運用高效生物厭氧技術、高效生物硝化與反硝化技術、納濾膜過濾技術的組合，優(yōu)化完成處理流程和處理效果，試驗驗證了深度處理技術的可行性和有效性。

關鍵詞：干旱區(qū)域；生活垃圾；滲濾液處理；技術研究

1　概述

隨著經濟的不斷發(fā)展，我國城市化水平和人們生活水平的提高，城市生活垃圾的產生量以每年超過10%的速率增長。目前，生活垃圾處理主要采用衛(wèi)生填埋、高溫堆肥、垃圾焚燒和分類收集回收利用技術。

我國幾十年一直沿用的垃圾填埋場基本沒有環(huán)保措施，屬于簡易填埋場，對周圍環(huán)境造成了嚴重污染。當前城市垃圾已成為影響人們生存環(huán)境和城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。近10多年來，對垃圾衛(wèi)生填埋場已具有設計、建設和管理能力。衛(wèi)生填埋場具有處理和最終處置生活垃圾的雙重功能。填埋技術目前在我國生活垃圾處理領域的主導地位，在今后相當長的一段時間內不會改變。一些發(fā)達城市正在使用垃圾焚燒發(fā)電技術，因此我國的垃圾焚燒發(fā)電技術也會得到長足發(fā)展。

衛(wèi)生填埋場產生的垃圾滲濾液的二次污染問題也越來越引起人們的重視。垃圾滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水，對地下水、地表水的污染較嚴重，對其處理已成為水處理領域和衛(wèi)生領域研究的熱點。

2　垃圾滲濾液的主要特點

垃圾填埋場的滲濾液是由外部水和固體廢物所含水分集聚造成的，在西部干旱地區(qū)，因為降雨量小，垃圾填埋場滲濾液主要來自固體廢物所含水分，因此污染物濃度比降雨量多的地區(qū)高。以克拉瑪依市生活垃圾填埋場、烏魯木齊市生活垃圾填埋場2015年7月現(xiàn)場連續(xù)一個月測試的56組數(shù)據(jù)為例，垃圾滲濾液中污染物的含量分布情況見表1。

表1　干旱區(qū)城市生活垃圾場滲濾液污染物濃度范圍表

干旱區(qū)城市生活垃圾場滲濾液有以下特征：有機污染物濃度高；氨氮濃度高；含多種重金屬離子；不可生物降解的有機物量大；懸浮物濃度高；色度深，易發(fā)臭等。

一般干旱區(qū)較新垃圾填埋場的滲濾液污染要比老齡填埋場嚴重。隨著時間的推移，滲濾液由弱酸性逐漸向中性發(fā)展，pH值增大，氨氮濃度相對增高；同時，滲濾液中的BOD/COD值、C/N值和SO42-/Cl-值降低。

3　主要處理方法比較

近幾年，市場上出現(xiàn)和使用的干旱區(qū)生活垃圾滲濾液的主要處理方法優(yōu)缺點見表2。

表2　干旱區(qū)生活垃圾滲濾液處理方法優(yōu)缺點對照表

由于垃圾滲濾液含有高濃度有機污染物及生物難降解物質和高濃度氨氮，因此處理工藝流程較長，運行費用高，管理復雜，出水難達到一級標準。實驗研究和工程運行經驗表明，生物處理出水COD一般在500～1200mg/L，不能滿足GB16889-1997中的一、二級標準。因而后續(xù)多增加深度處理技術，如混凝沉淀、高級氧化技術、膜分離技術和活性炭吸附等。除膜分離技術外，其他深度處理技術很難使污水（特別是老齡填埋場的污水）達到一級標準。通過對生化出水COD成分的分析，主要為腐殖酸、富里酸類有機物以及可吸附有機鹵代物等。這些物質不僅難以生物降解，即使采用高級氧化技術也難以除去。

目前，普遍為業(yè)主和專家接受的處理技術為表2中所列的第4和第5兩項。這兩項技術均有國外引進的背景，都存在投資和運行費用高的問題，限制了在國內市場的推廣應用。

隨著國內膜技術的進步，膜產品的品種、質量和生產規(guī)模已進入國際先進行列，膜產品的市場價格會逐步下降。在不久的將來，“生化處理+納濾膜過濾”工藝技術，可能會成為垃圾滲濾液處理的主導工藝。

4　技術研究

關于干旱區(qū)城市生活垃圾滲濾液對環(huán)境污染的嚴重性和地域分布的廣泛性，是一個高難度的技術難題，又包含一個龐大的產品市場。早在2001年，國內就開始了對垃圾滲濾液處理技術的研究。目前，“高效生物厭氧+高效生物硝化與反硝化+納濾膜過濾”的工藝路線已經非常成熟。

“高效生物厭氧+高效生物硝化與反硝化+納濾膜過濾”的工藝在高濃度有機廢水和高氨氮廢水處理方面應用廣泛，特別是利用“高效厭氧生物顆粒反應器技術”和“高效脫氮微生物菌群技術”，大大提高了垃圾滲濾液的處理效果和污染物的去除率。

4.1高效厭氧生物顆粒反應

將干旱區(qū)典型的多個城市（克拉瑪依市、烏魯木齊市、庫爾勒市、吐魯番市、喀什市）生活垃圾填埋場和垃圾中轉站的滲濾液，直接進行連續(xù)的厭氧生物處理，連續(xù)半年運行數(shù)據(jù)的效果見表3。

表3　典型干旱區(qū)城市垃圾滲濾液厭氧處理效果

從表3可看出，在非常高的負荷下，滲濾液直接采用厭氧處理，仍然具有較高的COD去除率。與普通好氧活性污泥法相比，厭氧處理能夠降低大量的投資和運行費用，節(jié)省占地面積。

4.2高效好氧硝化反硝化反應

傳統(tǒng)活性污泥處理工藝只能將有機氮化合物轉化為氨氮，對氮的去除主要靠微生物細胞的同化作用將氮轉化成細胞原生質成分。雖然硝化菌幾乎存在于所有生物處理系統(tǒng)中，但由于硝化菌的自身生物特性與傳統(tǒng)生化處理工藝存在以下矛盾：1）硝化菌增長速率緩慢，傳統(tǒng)生化處理工藝泥齡相對較短；2）硝化菌是自養(yǎng)菌，廢水BOD5/TKN的值越高，硝化菌所占比例越低；3）和NO2--N本身對硝化菌的毒性作用。因此，普通好氧硝化過程，微生物能承受的氨氮濃度和有機物濃度是非常低的。

高效脫氮微生物菌群成功解決了高氨氮廢水處理難題。高效微生物菌群是以亞硝化單胞菌和硝化桿菌為主，同時配以反硝化菌等多種微生物組成的液態(tài)混合菌群，具有以下特點：1）菌種本身無毒性、無致病性，不會造成二次污染；2）去除COD、氨氮速度快，去除氨氮能力強；3）污泥沉降性能佳、穩(wěn)定性好，污泥產生量少；4）不易隨水流失；5）一次投加，無需補充；6）對pH值適應性強；7）具有耐沖擊負荷強的特殊功能。

4.2.1高效反硝化反應

將干旱區(qū)城市垃圾滲濾液經酸化處理的出水，接種高效微生物菌群，人為添加硝基氮、亞硝基氮進行反硝化脫氮，硝基氮、亞硝基氮的總量為950mg/L，按各種比例混合。部分試驗平均數(shù)據(jù)見表4。

表4　高效微生物菌處理垃圾滲濾液酸化處理水效果表

反硝化試驗所用酸化出水逐漸接近垃圾滲濾液的原水水質，氨氮濃度不斷提高至1000mg/L，對反硝化脫氮沒有明顯影響，當進水總氮不變，而亞硝基氮濃度逐步提高達600mg/L時，對反硝化速度沒有明顯影響。反硝化過程中同時去除一部分氨氮，去除量不穩(wěn)定。反硝化脫氮、去除COD主要與進水的COD濃度關系較大，進水COD濃度越高，反硝化速度越快。

4.2.2高效硝化反應

將經過厭氧處理的滲濾液接種高效微生物菌群，進行好氧硝化處理。控制反應條件，以氨氮、亞硝氮均降解完全為反應結束。匯總部分試驗數(shù)據(jù)見表5。

表5　好氧深度處理厭氧處理后滲濾液效果表

試驗表明：滲濾液經過厭氧處理后，經高效菌群好氧硝化處理，在較短的反應時間內，能夠將幾百到1000mg/L濃度的氨氮完全降解。生化處理最后出水COD為700～1000mg/L，應視為主要是不可生物降解的有機物。

在系統(tǒng)內以適當?shù)谋壤亓飨趸海梢岳脻B濾液的COD作反硝化的碳源，無需外加碳源，能夠同時脫氮和降低廢水COD；回收的堿度和氧量能夠降低運行費用。高效菌群能承受的進水高濃度氨氮及由反應產生的高濃度亞硝基氮的毒性作用。將含高濃度亞硝基氮的硝化液直接回流進行反硝化，也能夠提高整個系統(tǒng)的生物脫氮能力。

5　結論

（1）整個工藝過程以微生物為主，操作簡單，運行維護費用低。

（2）將有機懸浮物生物處理、反硝化脫氮、COD去除、好氧生化處理的廢水再生物酸化等過程結合在一個構筑物內，形成一個“多功能”反應器，工藝巧妙，構筑物結構簡單，處理作用顯著。

（3）高效厭氧生物顆粒反應器技術處理滲濾液有機負荷高，去除COD效果好。

（4）在常規(guī)條件下，高效微生物菌群進行生物脫氮處理具有超強的優(yōu)勢。

（5）微生物處理與納濾膜過濾結合，是二者揚長避短的最佳結合，能夠達到操作簡單，出水穩(wěn)定達標，運行費用較低的效果。

參考文獻：

［1］ 劉牡.FA與FNA對兩級UASB-A/O處理垃圾滲濾液短程硝化的影響［J］.化工學報，2010（1）.

［2］ 孫洪偉.高氨氮垃圾滲濾液SBR法短程深度生物脫氮［J］.化工學報，2009（7）.

［3］ 王孟軍.Fenton試劑降解垃圾滲濾液中溶解性有機物的試驗研究［J］.工業(yè)用水與廢水， 2011（1）.

［4］ 焦斌權.城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液控制技術研究［D］.重慶大學，2004.

Study on Depth Treatment Technology of Leaching Liquor in Urban Domestic Refuse

YUE Zhan-lin

中圖分類號：X703

文獻標志碼：A

文章編號：1006-5377（2016）05-0014-03