淺談垃圾滲濾液的水質(zhì)特征與處理工藝

查正太，張文文，李亞峰

(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧　沈陽　110000)

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淺談垃圾滲濾液的水質(zhì)特征與處理工藝

查正太，張文文，李亞峰

(沈陽建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧沈陽110000)

垃圾滲濾液是一種高濃度的有機(jī)廢水，處理難度大，如何有效處理垃圾滲濾液是我國目前垃圾填埋場面臨的一個難題。分析了滲濾液的水質(zhì)特征以及危害性，歸納總結(jié)滲濾液常規(guī)處理辦法，如物化法、生化法以及目前正在發(fā)展的膜技術(shù)等，介紹不同技術(shù)的特點(diǎn)，對我國滲濾液處理技術(shù)存在的問題以及今后發(fā)展的方向進(jìn)行展望。

垃圾滲濾液；水質(zhì)特征；物化法；生化法；膜技術(shù)

我國城市垃圾越來越多，造成的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。目前，處理城市垃圾的方法有焚燒、堆肥、衛(wèi)生填埋等，衛(wèi)生填埋技術(shù)發(fā)展比較成熟，管理和運(yùn)輸?shù)纫卜奖?，因此在我國普遍使用這種方法處理城市垃圾[1]。垃圾滲濾液是垃圾在堆放和填埋過程中,由于降雨、地表徑流、微生物的分解作用和地下水的浸泡而濾出的污水,是垃圾處理過程中產(chǎn)生的一種二次污染。處理滲濾液已成為當(dāng)今我國垃圾衛(wèi)生填埋的一個重要方向。

1　垃圾滲濾液的水質(zhì)特征和危害

1.1滲濾液的來源

滲濾液主要來自四個方面：垃圾中含有的水；地下水；降雨和地表徑流；垃圾中微生物分解作用產(chǎn)生的水。其中微生物的分解作用和降雨是產(chǎn)生滲濾液主要原因。郝一琴等[2]以太原垃圾滲濾液為研究目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)滲濾液的產(chǎn)生量具有季節(jié)性。

1.2滲濾液的水質(zhì)特征

滲濾液中含有大量的有機(jī)物，鄭曼英等[3]曾以廣州大田山垃圾填埋場為研究對象，發(fā)現(xiàn)滲濾液中可監(jiān)測到的有機(jī)物種類高達(dá)77種；填埋垃圾中的蛋白質(zhì)等含氮類物質(zhì)的生物降解導(dǎo)致滲濾液中含有高濃度氨氮，濃度變化范圍大；滲濾液中含有多種金屬離子，其濃度較其他污染物低得多，微量金屬離子溶出率低，溶出率僅為0.5%～5.0%，而且垃圾本身也能吸附重金屬離子；滲濾液營養(yǎng)元素比例失調(diào)，具有高氨氮低磷的特點(diǎn)；滲濾液水質(zhì)變化范圍大，需要進(jìn)行長期的水質(zhì)監(jiān)測。

1.3滲濾液的危害

垃圾滲濾液是一種高濃度有機(jī)廢水，水質(zhì)成分復(fù)雜，含有高濃度的氨氮和種類繁多的有機(jī)污染物。通過滲透等方式，滲濾液會對周圍造成嚴(yán)重的水體污染，其中滲濾液流量和速度、垃圾的性質(zhì)和堆埋時間都影響著污染程度。由于我國目前滲濾液技術(shù)仍在發(fā)展階段，處理滲濾液的運(yùn)營費(fèi)用昂貴，且管理能力尚未完善，因此如果水質(zhì)受到滲濾液污染，其處理難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般水質(zhì)。而且被滲濾液污染的水質(zhì)會喪失利用價值，嚴(yán)重影響人們的健康問題。

楊維等[4]利用PRB(滲透反應(yīng)格柵)技術(shù)處理沈陽市老虎沖垃圾填埋場的垃圾滲濾液受污染的水質(zhì)，取得了一定的效果。鄭曼英[5]等曾對廣州市老虎窿垃圾填埋場進(jìn)行報(bào)道，雖然它于1992年被封場，但在其后的三年里排放出的浸出液中COD、BOD、氮和磷仍超標(biāo)，其中以氨氮為甚。

2　滲濾液處理的方法

2.1滲濾液的預(yù)處理

滲濾液中氨氮濃度高，金屬離子種類繁多，其中高濃度的氨氮嚴(yán)重抑制生物處理作用，而多種重金屬離子會在生物污泥中積累，對菌種產(chǎn)生中毒和抑制作用。此外滲濾液在堆體中存放的時間一旦過長，導(dǎo)致流出的滲濾液中會含有較多的難降解有機(jī)物，因此有必要對滲濾液要進(jìn)行預(yù)處理。

預(yù)處理主要有氨吹脫法、化學(xué)沉淀混凝法和催化氧化法。氨吹脫法是將滲濾液中易揮發(fā)的NH3擴(kuò)散到空氣中，這種方法操作簡單而且費(fèi)用不高[6]；對于滲濾液中的金屬離子、微小懸浮物和膠體雜質(zhì)的去除利用化學(xué)混凝沉淀法，向滲濾液中添加混凝劑等，將廢水中難以沉淀的微小懸浮顆粒與膠體物質(zhì)脫穩(wěn)、互相聚合、增大至自然沉淀。沈耀良等[7]利用混凝沉淀一焦碳吸附法去除水中的金屬離子，達(dá)到良好的效果；催化氧化法的主要目的是直接去除滲濾液中難降解的成分，通過催化氧化，滲濾液的可生化性會大大提高。

2.2物理化學(xué)處理法

物理化學(xué)法主要有活性碳吸附、化學(xué)混凝沉淀、氨吹脫、膜分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換等?；瘜W(xué)混凝沉淀利用Fe3+或Al3+作為混凝劑去除滲濾液中的有機(jī)物，隋智慧等[8]用混凝與吸附結(jié)合的方法處理北京安定垃圾填埋場的滲濾液，結(jié)果表明這種方法對滲濾液中的COD去除率在70%左右；化學(xué)氧化法有濕式氧化或催化氧化、電化學(xué)法等多種方法。鄭懷禮等[9]研究了不同F(xiàn)e2+/H2O2、pH值和Fenton試劑用量對滲濾液的色度去除率影響，證實(shí)光助Fenton技術(shù)能較好的去除滲濾液的色度。

物化處理方法具有不受水質(zhì)水量變動的影響的優(yōu)點(diǎn)，出水的水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其是對BOD/COD比值較低(0.07～0.20)、難以生物處理的滲濾液具有較好的處理效果。物化法可以有效減少滲濾液中的有機(jī)物、氨氮、重金屬離子等含量和去除色度,改善其可生化性,為后面的生物處理工藝創(chuàng)造良好的條件。

2.3生物化學(xué)處理法

生物化學(xué)處理法主要有好氧生物處理法和厭氧生物處理法以及二者相組合工藝。當(dāng)COD濃度大于50000mg/L時，采用厭氧生物處理法進(jìn)行前段處理，好氧生物處理法或其他后續(xù)處理后段方法；當(dāng)COD濃度小于5000mg/L時，采用好氧生物處理法；當(dāng)COD濃度在5000～50000mg/L之間時，由實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ā?/p>

好氧生物處理法包括活性污泥法、曝氣穩(wěn)定塘法和生物膜法。各種處理方法以及特點(diǎn)見表1。

表1　好氧生物處理法及其特點(diǎn)Table 1　Aerobic biological treatment methods andtheir characteristics

續(xù)表1

物化-活性污泥復(fù)合處理系統(tǒng)適用于難降解的高分子化合物,存在重金屬離子抑制作用情況,運(yùn)行時具有較大的操作靈活性曝氣穩(wěn)定塘法有機(jī)負(fù)荷低,體積大,降解速度慢,但工藝簡單,成本低,效果較好生物膜法抗水量水質(zhì)沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn),但由于生物膜上微生物世代生長,僅適用于性質(zhì)與城市污水相近的滲濾液

厭氧生物處理法包括厭氧生物濾池和UASB(上流式厭氧污泥床)，其中厭氧生物濾池適用于處理溶解性有機(jī)物，滲濾液的負(fù)荷須維持較低水平才能達(dá)到理想效果，而UASB法負(fù)荷比厭氧濾池大得多，出水中含有較多氨氮，能夠消耗水中溶解的氧。

厭氧和好氧二者組合的處理方法有UASB-氧化溝-穩(wěn)定塘法、厭氧-好氧生物氧化法、厭氧-氣浮-好氧法、厭氧-氧化溝-兼性塘法四種[10]。處理高濃度的滲濾液常采用厭氧-好氧處理法，經(jīng)濟(jì)合理且處理效率高；厭氧-吹脫-脫氮-好氧-混凝沉淀流程處理深圳市玉龍坑垃圾填埋場滲濾液時，當(dāng)COD=2500mg/L，BOD=1500mg/L，NH3-N=1000mg/L時，處理后的滲濾液出水的各項(xiàng)指標(biāo)均低于排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4滲濾液處理法新發(fā)展方向

近幾年來，滲濾液的膜分離技術(shù)得到迅速發(fā)展，其中電化學(xué)法和光催化氧化的應(yīng)用是滲濾液污染化學(xué)控制的新發(fā)展方向。以TiO2作催化劑的光催化氧化對滲濾液中的有機(jī)污染物具有很強(qiáng)的氧化能力，而且TiO2能夠回收利用。以Ti/Pb2和Ti/SnO作陽極，能夠?qū)B濾液脫色，COD的濃度能降至100mg/L，其去除率高達(dá)69.6%，并且能夠完全除去氨氮等，同樣該催化劑也可重復(fù)使用。

萊特萊德公司將光催化與電化學(xué)氧化和污水處理結(jié)合在一起。在光催化法中，通過紫外線的輻射觸發(fā)催化劑，能夠推動材料中的電子達(dá)到一個高能狀態(tài)，留下自由正電荷空穴對滲濾液中的污染物進(jìn)行氧化。但是由于電子通常還會與空穴重新進(jìn)行結(jié)合，因此光觸媒并不是很有效；電化學(xué)氧化法根據(jù)電流穿過水中的催化劑從而對污染物進(jìn)行氧化。因此將兩種方法結(jié)合在一起可阻止光觸媒建立的電子和空穴進(jìn)行再結(jié)合，從而能夠顯著提升該過程的效率。

3　垃圾滲濾液處理存在的問題及研究趨向

3.1存在的問題

(1)高濃度的氨氮抑制微生物的活性，而除去氨氮的操作復(fù)雜，費(fèi)用高昂。

(2)目前采用的膜系統(tǒng)存在膜清洗和更換問題。由于滲瀝液中污染物濃度較高，使膜系統(tǒng)清洗頻率大幅提高，而頻繁得清洗又影響運(yùn)行。同時膜的使用壽命降低，往往較短時間即需要更換；

(3)生化系統(tǒng)，碳氮比偏低，需要外加碳源，才能保持生化系統(tǒng)穩(wěn)定；

(4)管理能力不足，運(yùn)營經(jīng)費(fèi)太高，處理難度遠(yuǎn)大于一般廢水。

3.2未來發(fā)展方向

氨氮濃度過高以及可生化性差是垃圾滲濾液處理技術(shù)上的另一個難題。因此，發(fā)展高濃度氨氮處理技術(shù)和滲濾液深度處理技術(shù)應(yīng)該作為研究的重點(diǎn)[11]。

(1)垃圾滲濾液深度處理技術(shù)的研發(fā)應(yīng)集中在膜處理技術(shù)，同時積極開發(fā)其他高效實(shí)用的垃圾滲濾液深度處理技術(shù)；

(2)提高垃圾滲濾液中總氮的去除效率及彌補(bǔ)碳源不足，同時加強(qiáng)厭氧處理技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，以提高垃圾滲濾液的可生化性；

(3)由于垃圾滲濾液處理費(fèi)用較高，所以要制定合理的處理方案。多種工藝組合處理技術(shù)應(yīng)是今后發(fā)展的趨勢，同時加強(qiáng)管理監(jiān)督能力。

4　結(jié)　語

垃圾滲濾液處理難度大，運(yùn)營費(fèi)用高，成分復(fù)雜，危害性嚴(yán)重。在物化法、生物法和膜技術(shù)等處理方法上采取何種處理形式，有待進(jìn)一步研究。有效去除高氨氮垃圾滲濾液處理工藝具有廣闊的發(fā)展前景，滲濾液的處理技術(shù)發(fā)展固然重要，但也應(yīng)考慮開發(fā)滲濾液減量垃圾填埋技術(shù)，即從源頭上減少滲濾液的產(chǎn)生。

[1]肖峰.淺談垃圾填埋場滲濾液處理工藝和方式[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2008(08):187-191.

[2]郝一琴,程媛,李小卉.太原生活垃圾填埋滲瀝液監(jiān)測、處理的研究報(bào)告[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,1995(02):3-6.

[3]鄭曼英,李麗桃.垃圾滲液中有機(jī)污染物初探[J].重慶環(huán)境科學(xué),1996,04:41-43.

[4]楊維,楊軍鋒,王立東,等.垃圾滲濾液對地下水污染的PRB實(shí)驗(yàn)研究[J].節(jié)能,2006(09):13-16,2.

[5]鄭曼英,李麗桃,邢益和，等.垃圾浸出液對填埋場周圍水環(huán)境污染的研究[J].重慶環(huán)境科學(xué),1998(03):19-22.

[6]王禮寶,黃俊英,王禮兵.FeSO4復(fù)合脫色-吹脫-A/O生物膜法處理垃圾滲濾液[J].西南給排水,2007(05):1-5.

[7]沈耀良,楊銓大,王寶貞.垃圾滲濾液的混凝—吸附預(yù)處理研究[J].中國給水排水,1999(11):10-14.

[8]隋智慧,曲景奎,盧壽慈，等.物理化學(xué)法處理垃圾填埋場滲濾液的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2002(04):43-46.

[9]鄭懷禮,潘云霞,李丹丹,等.光助Fenton法氧化垃圾滲濾液中有機(jī)物的研究[J].光譜學(xué)與光譜分析,2009(06):1661-1664.

[10]張艮林,徐曉軍,童雄.城市垃圾滲濾液的水質(zhì)特性及其處理現(xiàn)狀[J].云南冶金,2005(06):60-62.

[11]沈耀良,王寶貞.城市垃圾填埋場滲濾液處理方案及其分析[J].給水排水,1999(08):22-26,2.

Discussion on the Water Quality Characteristics andTreatmentTechnologyofLandfillLeachate

ZHA Zheng-tai, ZHANG Wen-wen, LI Ya-feng

(School of Municipal and Environmental Engineering, Shenyang Jianzhu University,Liaoning Shenyang 110000, China)

Landfillleachateisakindofhighconcentrationorganicwastewater,whichisdifficulttodealwith.Howtoeffectivelydealwiththelandfillleachateisadifficultprobleminourcountryatpresent.Theinfiltrationfiltratequalitycharacteristicsandharmfulnesswereanalyzed,theconventionaltreatmentmethodsofinfiltrationfiltrate,suchasphysicalandchemicalmethod,biochemicalmethodandthedevelopingmembranetechnology,weresummarized.Thecharacteristicsofdifferenttechnologies,theexistingproblemsandthefuturedevelopmentdirectionofleachatetreatmenttechnologyinourcountrywereintroduced.

landfillleachate;waterqualitycharacteristics;physicalandchemicalmethod;biochemicalmethod;membranetechnology

查正太(1995-)，男，本科生，主要從事水污染理論與控制研究。

張文文(1993-)，女，碩士研究生，主要從事水污染理論與控制研究。

X703.1

A

1001-9677(2016)013-0146-03