垃圾滲濾液處理技術(shù)綜述

佘健 彭聃（中南安全環(huán)境技術(shù)研究院有限公司湖北武漢430051）

垃圾滲濾液處理技術(shù)綜述

佘健 彭聃
（中南安全環(huán)境技術(shù)研究院有限公司湖北武漢430051）

垃圾滲濾液成分復(fù)雜、濃度高、種類多、營養(yǎng)元素比例失衡、隨時間變化其組成和濃度也會改變。不妥善處理會污染環(huán)境。為此，本文簡要介紹滲濾液處理的一般工藝和新工藝，重點針對脫氮過程進(jìn)行了論述。最后，對各工藝做了結(jié)論與展望。

垃圾滲濾液；處理現(xiàn)狀；新工藝

前言

隨著我國工業(yè)和城市迅速發(fā)展，垃圾總數(shù)總量的速度增至每年10%以上，到2030年我國城市生活垃圾預(yù)計超過4億t[1]。垃圾衛(wèi)生填埋產(chǎn)生的滲濾液是高濃度有機(jī)廢水，需引起重視并妥善處理。國家環(huán)境保護(hù)局對生活垃圾填埋場排放水中污染物進(jìn)行了特別限制，對污染物如CODcr、氨氮等的排放要求更為嚴(yán)格，其中《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》對總氮排放要求是質(zhì)量濃度小于40mg/ L。所以，目前的垃圾滲濾液處理技術(shù)必須與時俱進(jìn)，從經(jīng)濟(jì)效率環(huán)境多方面考慮，使?jié)B濾液處理后達(dá)標(biāo)安全排放。

1 垃圾滲濾液傳統(tǒng)處理技術(shù)

1.1 物理化學(xué)處理技術(shù)

物化處理大多用于預(yù)處理，水質(zhì)水量變動對其影響不大，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定。吹脫、電化學(xué)氧化、混凝沉淀、吸附等是常用的物理化學(xué)方法。

吹脫法常用來處理氨氮，作為前期處理，陳建[2]用吹脫塔對高濃度氨氮的滲濾液進(jìn)行吹脫實驗，氨氮去除效率可達(dá)94%。電化學(xué)氧化法去除其氨氮，滲濾液中氨氮能完全去除，氨氮優(yōu)先去除后COD的去除率明顯增大?；炷Ｗ鳛轭A(yù)處理，易操作且較為經(jīng)濟(jì)，對于含大量有機(jī)物，且大多是高分子腐殖質(zhì)物質(zhì)的滲濾液來說，混凝是經(jīng)濟(jì)可行的。唐小偉[3]通過制備的改性膨潤土，可吸附去除滲濾液中重金屬Cr、Ni等，其去除率分別為93.6%、95.2%。

1.2 生物處理技術(shù)

1.2.1 厭氧生物處理技術(shù)

其方法主要有：上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧生物濾池（AF）、厭氧接觸法、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）等。UASB是一種新型高效的厭氧生物處理器，它可以形成高濃度的顆粒污泥床，因而具有比其他的厭氧反應(yīng)器更強(qiáng)的處理能力。滲濾液經(jīng)過厭氧濾池后，COD去除高達(dá)90%。厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)是一種新型兩相厭氧反應(yīng)器，其處理混合污水，COD/BOD5可由0.2-0.3提高至0.4-0.6[4]。

1.2.2 好氧生物處理技術(shù)

好氧穩(wěn)定塘是淺塘，水力停留時間較短，降解有機(jī)物速率快、處理程度高。英國BrynPosteg垃圾填埋場投入運(yùn)行了一座曝氣氧化塘，COD去除率達(dá)97%，平均出水BOD5為24mg/L。相較于活性污泥法受水質(zhì)水量變化影響大，生物膜法有較強(qiáng)的抗水量和水質(zhì)沖擊負(fù)荷，硝化效果較好，更為實用。J Dollerer采用續(xù)批式生物膜反應(yīng)器，在12小時為一個運(yùn)行周期的條件下，取得了平均68%的COD去除率[5]。

1.3 土地處理技術(shù)

回灌法，滲濾液積累到一定程度后噴灌回填埋場，由于噴灌過程中的蒸發(fā)作用，使?jié)B濾液體積減小。而且增加了濕度，提高生物活性，可加速廢物分解。人工濕地，陳玉成等人[6]利用土壤和蘆葦濕地對滲濾液進(jìn)行實驗，提出的設(shè)計參數(shù)為水力負(fù)荷0.10cm/d，停留時間7.7天。如果進(jìn)水COD為400mg/L左右，其出水可達(dá)標(biāo)排放。

1.4 組合工藝處理技術(shù)

垃圾滲濾液與實驗室預(yù)先配置用于實驗的污染物不同，一般采用單一工藝技術(shù)很難將滲濾液中的污染物質(zhì)進(jìn)行有效地去除。當(dāng)前對滲濾液多采用多種工藝搭配使用。趙慶良等[7]利用鐵屑和顆?；钚蕴?GAC)構(gòu)成腐蝕電池反應(yīng)，COD、TOC的去除率分別可達(dá)到70.8%、59.6%。預(yù)處理+生物處理+物化處理的組合工藝，預(yù)處理為混凝氣浮，提高滲濾液的可生化性，物化處理為混凝吸附過濾，對出水進(jìn)行深度處理，使其達(dá)標(biāo)排放。

總的來說，組合工藝適合不同水質(zhì)的滲濾液處理，但是組合工藝一般需要物化的預(yù)處理，這直接增加了處理成本，單一的生物處理達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，并且若是要進(jìn)一步脫氮，必需外加碳源，成本會升高。

2 垃圾滲濾液處理新工藝

2.1 短程硝化反硝化工藝

短程硝化反硝化生物脫氮工藝要點是將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮后，直接進(jìn)行反硝化，最終生成N2。相較于全程硝化，可減少曝氣和反應(yīng)時間。李軍等[8]為實現(xiàn)短程硝化，主要考察了DO和溫度對氨氮去除和亞硝態(tài)氮積累的影響，DO濃度為2mg/L時最為合適，適宜溫度為25-30℃，在此條件下亞硝化反應(yīng)速率為83%，氨氮去除率為85%。呂斌等對象實驗是晚期垃圾滲濾液，其氨氮濃度高，可生化性低，采用短程硝化降低氨氮含量，實驗探討影響短程硝化的因素，結(jié)果是控制短程硝化實現(xiàn)的關(guān)鍵點是DO。最佳條件時，可去除96%的氨氮,亞硝態(tài)氮積累率大于96%。

SBR工藝的短程硝化是國內(nèi)學(xué)者的研究焦點，適當(dāng)?shù)臏囟群洼^大pH值會抑制硝酸菌的生長，從而有利于亞硝態(tài)氮的積累。在C/N一定的情況下提高TN的去除率，減少污泥產(chǎn)生。

2.2 厭氧氨氧化工藝

荷蘭Delft工業(yè)大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)在厭氧的條件下發(fā)生了氨氮的消失。通過長時間的研究發(fā)現(xiàn)，亞硝態(tài)氮和氨氮可發(fā)生反應(yīng)，生成了氮?dú)夂拖鯌B(tài)氮。其生物反應(yīng)過程如式(1)所示。

比利時Gent大學(xué)開發(fā)出OLAND工藝，該工藝首先在限氧條件下將一般氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，然后亞硝態(tài)氮與氨氮生成氮?dú)?。厭氧氨氧化菌是自養(yǎng)細(xì)菌，在脫氮過程中不需要添加碳源。由于厭氧氨氧化菌的世代時間較長，因此其啟動和馴化的時間很長，這對于工程實際應(yīng)用是個嚴(yán)重挑戰(zhàn)。有機(jī)物對厭氧氨氧化菌影響大，在應(yīng)用厭氧氨氧化工藝脫氮之前，必須對污水中的有機(jī)物進(jìn)行有效地去除。

厭氧氨氧化反應(yīng)主要有兩種：一種是一段式，也就是厭氧氨氧化和短程硝化在一個反應(yīng)器中完成。例如采用生物膜反應(yīng)器。另一種是兩段式，也就是厭氧氨氧化和短程硝化分別在兩個反應(yīng)器中進(jìn)行。兩段式最典型的工藝是Sharon-Anammox工藝。Sharon工藝是一種典型的亞硝態(tài)氮生成裝置，目前己有生產(chǎn)規(guī)模運(yùn)行。MarcStrous等人對厭氧氨氧化反應(yīng)研究結(jié)果表明，在固定床和流化床中均可以實現(xiàn)厭氧氨氧化反應(yīng)，其氨氮的去除率分別高達(dá)88%和84%，而亞硝態(tài)氮幾乎完全去除。

3 結(jié)論與展望

對于垃圾滲濾液的處理，物理方法和化學(xué)方法都能取得相對不錯的效果，但用這兩種方法處理，除了價格很高外，能耗相對來說也較高。因此，在確切的操作中，物化處理方法通常用作預(yù)處理方法，有時也會與其他工藝聯(lián)合使用。厭氧法的優(yōu)勢在于它具有很多優(yōu)點，但其出水有機(jī)物和氮濃度一般相對來說還較高，直接排放來說，通常并不能達(dá)標(biāo)，因此需要與好氧工藝聯(lián)合使用。老齡垃圾滲濾液C/N質(zhì)量比很低，有機(jī)物屬于難生物降解的有機(jī)物，這對自養(yǎng)的厭氧氨氧化菌沒有什么很大影響，因此，采用短程硝化聯(lián)合厭氧氨氧化技術(shù)脫氮是非常合適的，此方法不僅經(jīng)濟(jì)效益高，而且效率也很高。每一種處理方法都有其側(cè)重點，應(yīng)根據(jù)實際廢水特性及處理成本等綜合選用工藝。

[1]宋曉嵐.城市垃圾處理與可持續(xù)發(fā)展[J].長沙大學(xué)學(xué)報,2001；15(4):36～40.

[2]陳建.吹脫法處理垃圾滲濾液中高濃度氨氮的主要影響因素[D]．環(huán)境科學(xué)與管理,2012:129-130.

[3]唐小偉.改性膨潤土處理城市垃圾滲濾液中重金屬的研究[D]．2014:14-17.

[4]沈耀良，王寶貞，楊銓大，等．厭氧折流板反應(yīng)器處理垃圾滲濾液混合廢水[J].給水排水，1999，15(6): 10-12．

[5]Dollerer J,Wilderer P A.Biological treatment of leachates from hazardous waste landfills using SBBR technology[J].Water Science and Technology,1996,34 (7/8):437-444．

[6]陳玉成，玉成，陳小龍，等．城市生活垃圾滲濾液土地處理模擬研究[J]．城市環(huán)境與生態(tài)，2001,14(2):19-21．

[7]趙慶良，王建芳，等．高級氧化-生化組合工藝處理垃圾滲濾液的研究[J]．黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報，2007, 24:701-711．