城市固體廢物的滲濾液處理與處置技術(shù)創(chuàng)新研究

朱 琦

（無錫市博雅匯環(huán)保科技有限公司，江蘇 無錫 214000）

1 城市固體廢物垃圾滲濾液

環(huán)境治理涉及很多方面，其中，城市固體廢物產(chǎn)生的滲濾液具有很大的環(huán)境危害性。滲濾液屬于一種高濃度的有機廢水，具有很強的污染性，如何對城市固體廢物滲濾液進(jìn)行科學(xué)合理的處置，已經(jīng)成為廣大環(huán)境科研工作者及填埋機構(gòu)研究的重點課題。覆蓋垃圾的土層中包含的水分及雨水流入填埋場以后，流經(jīng)垃圾層，從而形成滲濾液；此外，垃圾分解生成的水分、地下滲入水、垃圾本身所含水分通常都帶有很高濃度重金屬鹽、有機物、氨氮及SS等成分，這些高濃度污水也會形成滲濾液。城市固體廢物的滲濾液成分很混雜，如果不能開展合理處置，將對生態(tài)環(huán)境、地下水、空氣和人們的身體健康帶來嚴(yán)重的危害和負(fù)面影響。填埋場的滲濾液是其周邊地區(qū)地表水及地下水的潛在污染源，在填埋場關(guān)閉后，在接下來的十幾年都會持續(xù)產(chǎn)生滲濾液，所以，垃圾填埋場一直要面對滲濾液處理的難題。

2 城市固體廢物垃圾滲濾液的特性

2.1 包含多種有機物

垃圾滲濾液內(nèi)包含多種有機物，主要包括高分子量的碳水化合物類物質(zhì)及腐殖質(zhì)類物質(zhì)、中分子量的灰黃霉酸類成分和低分子量的脂肪酸。滲濾液內(nèi)含有的有機成分會隨著填埋時間的變化而發(fā)生改變，由于滲濾液長期受到擠壓，各種有機物進(jìn)一步相互混合及滲透，各成分相互作用，進(jìn)一步導(dǎo)致有機物發(fā)生相互反應(yīng)，使混合物成分變得更為復(fù)雜。在垃圾填埋場的滲濾液內(nèi)還含有大量帶有毒素的有機物和無機物，其中包括二十多種非甲烷類有毒有害有機化合物。這些物質(zhì)帶有揮發(fā)性，同時這些物質(zhì)中很大一部分有致癌作用，濃度高達(dá)10～6級。如二甲苯和含鹵素化合物，其中鹵代烴是致癌物質(zhì)。

2.2 污染物濃度高且危害大

垃圾滲濾液的污染物濃度可達(dá)到普通污水的200倍，污染物濃度極高，且含有很多酸性物質(zhì)成分。這些物質(zhì)會發(fā)酵，產(chǎn)物具備很強的彌散性，它們可迅速蔓延到空氣中，對空氣產(chǎn)生嚴(yán)重污染。一旦遇到雨雪，滲濾液與其融合，會進(jìn)一步加劇環(huán)境污染，使?jié)B濾液污染強度進(jìn)一步提高。根據(jù)實驗測定[1]，滲濾液內(nèi)部包含90多種有機污染物質(zhì)，其中，22種已經(jīng)列入美國及我國國家環(huán)保署的重點控制名單，5種可誘發(fā)癌癥，1種可直接致癌，此外，還包含多種高濃度鹽類、重金屬及多種病原微生物。由于滲濾液具備極強的污染性，若未對滲濾液進(jìn)行處理或處理不達(dá)標(biāo)而直接將其排放，會對周圍的土壤、地表水體、地下水體和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染及危害。

2.3 水量和水質(zhì)受季節(jié)影響顯著

滲濾液的形成主要來自雨水的滲透，滲濾液的數(shù)量和當(dāng)?shù)貧夂颉⑻盥駡龅牡乩頎顩r、微生物環(huán)境、最終覆土層的性質(zhì)、填埋場的年齡等因素有關(guān)。隨著季節(jié)的變化，滲濾液數(shù)量也會產(chǎn)生變化，雨季由于雨水充足，土壤含水量高，雨水流入滲濾液中，導(dǎo)致滲濾液的數(shù)量要高于旱季；污染物構(gòu)成及濃度也會受到季節(jié)的影響，干冷季節(jié)滲濾液數(shù)量和污染物構(gòu)成成分也比較少，濃度也較低；在潮濕、氣候溫和的地方，滲濾液的數(shù)量多于干熱氣候的地區(qū)，隨著填埋時間的增加，污染物成分和濃度也會產(chǎn)生變化。

2.4 氨氮和金屬含量高

滲濾液中通常含有高濃度的有機物和無機離子，含有很多銨氮和各種溶解態(tài)的金屬陽離子。垃圾滲濾液中包含十多種金屬離子，錳、鐵及鋁等成分含量為32%～36%，還包含丹寧、酚類、可溶性脂肪酸等有機污染物及高濃度的氨氮成分。氨氮是滲濾液中氮的主要存在形式，若氨氮含量太高，滲濾液內(nèi)微生物活性會降低，最終導(dǎo)致生物處理方法不能實現(xiàn)預(yù)期效果。富含氨的物質(zhì)對藻類、細(xì)菌、浮游動物和魚類有極強的毒性，并對植物的生長產(chǎn)生毒害，污染附近地區(qū)的土壤和植被。

3 城市固體廢物滲濾液處理及創(chuàng)新技術(shù)

3.1 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)是處理固體廢物滲濾液過程中常采用的一種技術(shù)，處理方式包括厭氧處理方式、好氧處理方式及二者結(jié)合法。前者是借助厭氧泥床，對城市固體廢物滲濾液展開分段處理；后者是借助微生物調(diào)節(jié)方法，減少滲濾液內(nèi)有害物質(zhì)傳播，把有機化合物進(jìn)行有氧分解，同時消除混合液內(nèi)的微生物、細(xì)菌，均衡溶液的內(nèi)部環(huán)境，降低滲濾液的污染性。采用生物處理技術(shù)，企業(yè)不用投入太多處理成本，治理效果顯著且運行費用比較低。該處理方式適用于可生化性較好的城市垃圾滲濾液，是目前垃圾填埋場使用較多的滲濾液處理方式，但對于不同類型的滲濾液，其處理效果也不同。厭氧處理設(shè)備包括上流式厭氧污泥床反應(yīng)設(shè)備、分段厭氧消化及厭氧生物濾池等設(shè)備。好氧處理方式可處理滲濾液中的NH3-N、金屬離子及COD等。若滲濾液的B/C數(shù)值較大，一般優(yōu)先使用生物處理技術(shù)，一般情況下，先采用厭氧處理技術(shù)，然后再采用好氧處理方式，通過二者結(jié)合，可取得很好的治理效果，從而使?jié)B濾液滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，很多填埋場采用兩者結(jié)合的方式，對滲濾液進(jìn)行處置，有成本低且運行效率高的優(yōu)點。生物處理法是目前滲濾液優(yōu)化調(diào)整和處置過程中采用的較為簡便的處理方法，同時具備良好的生態(tài)保護(hù)特性，實現(xiàn)了生物研究形式的多重性管理，在新時期背景下，該方法實現(xiàn)了城市環(huán)境問題的有效管理，詳見圖1。

圖1 滲濾液處理技術(shù)示意圖

3.2 物化處理法及創(chuàng)新技術(shù)研究

所謂物化處理法，是指借助發(fā)生一系列物理及化學(xué)反應(yīng)，對滲濾液中可吸附有機物與不可溶組分進(jìn)行去除，把難以生物降解的有機物轉(zhuǎn)化成容易生物分解的有機物。物化處理法有多種處理技術(shù)。

3.2.1 吹脫法

借助合理的處置方法，使?jié)B濾液的pH值大于7，然后通入空氣，通過輔助空氣使混合溶液產(chǎn)生離子轉(zhuǎn)換，把滲濾液混合液內(nèi)的NH3-N由離子狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿訝顟B(tài)，從而把滲濾液中的NH3-N脫除，實現(xiàn)氨氮等有機物的脫離，這種處理方式叫做吹脫法，這種處理方式可有效去除氨氮等成分。在實踐工作中，為凈化滲濾液，對滲濾液處置采用吹脫法，需要掌握如下要點：首先取樣分析滲濾液的成分，調(diào)整滲濾液的PH值，通常使pH等于9，同時準(zhǔn)備吹脫法所使用的設(shè)備，使用空氣輔助處置技術(shù)，在比較大的空間范圍里，采取從左到右的順序，借助智能設(shè)備對溶液開展處置，連續(xù)工作3-5 h以后，再一次測定滲濾液的pH值。采用吹脫法處置技術(shù)，借助簡單的資源調(diào)節(jié)手段，來實現(xiàn)生產(chǎn)資源最優(yōu)化安排。

3.2.2 膜處理技術(shù)

因城市固體廢物滲濾液的成分越來越復(fù)雜，采用常規(guī)的處理方法，常常達(dá)不到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，所以在對城市固體廢棄物開展處置時，可以使用膜處理技術(shù)，以使污水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。填埋場可首先對滲濾液使用厭氧預(yù)處理技術(shù)，然后使用膜處理技術(shù)，通常采用納濾膜作為膜處理技術(shù)的反應(yīng)膜。采用該技術(shù)時，要注意根據(jù)溶液過濾處理要求，來選擇膜的大?。桓鶕?jù)不同濃度的滲濾液，調(diào)節(jié)膜過濾強度的大小，這也是保證該種處理技術(shù)順利實施的要點。通常，氨氮溶液濃度處于900 mg/L～1 000 mg/L時，一般采用COD和NH3-N的脫除量效率為60%～70%的設(shè)備；溶液濃度在1 000 mg/L～1 500 mg/L時，使用過濾度在75%-80%的設(shè)備；COD處于2 000 mg/L～3 000 mg/L時，一般采用脫除量效率為80%～90%的設(shè)備[2]。這種處理方法可將滲濾液內(nèi)的污染物質(zhì)徹底過濾清除，溶液內(nèi)也不會殘留其他成分物質(zhì)。這種物理處理方式可以獲得清潔程度極高的產(chǎn)物，但這種處理技術(shù)成本很高，填埋場要投入很多資金來購買設(shè)備，所以在選擇處理方法時，也要因地制宜。

3.2.3 活性炭技術(shù)

活性炭具有吸附性，可對無法降解的有機物和色度進(jìn)行脫除，對于COD的脫除率通常可達(dá)到70%～80%，對于色度的脫除率可達(dá)到80%～90%。這種處理方式應(yīng)用范圍廣泛，適用于經(jīng)生物預(yù)處理后的滲濾液，對于填埋時間較長的滲濾液，也具有很好的適應(yīng)性，可去除中等分子量的有機質(zhì)。相關(guān)研究表明[3]，活性炭對于滲濾液內(nèi)重金屬和COD有很好的吸附性，且活性炭吸附力要強于其他吸附劑，此外對于很多難以生物降解的有機物，活性炭也具有很好的吸附效果。為提升氨氮的吸附效率，常采用沸石吸附、臭氧氧化等技術(shù)與活性炭吸附技術(shù)聯(lián)合使用，以彌補單一吸附處理方式存在的工藝不足問題。但這種處理方式對于預(yù)處理技術(shù)有著較為苛刻的要求，且處理成本較高，活性炭也不能進(jìn)行重復(fù)利用。

3.2.4 化學(xué)處置技術(shù)

化學(xué)處置技術(shù)通常分為化學(xué)氧化法與混凝沉淀法，化學(xué)氧化法可脫除滲濾液中的色度和COD，氧化劑通常采用臭氧、高錳酸鉀等。相關(guān)研究及實踐表明，將不同類型的氧化劑進(jìn)行合理搭配使用，相對于僅使用一種氧化劑來說處理效率更高。在預(yù)處理過程中，普遍采用混凝沉淀法，對于滲濾液內(nèi)懸浮物和COD具備很好的去除效果，同時這個過程也會脫除很多重金屬。硫酸鐵、石灰、鹽酸鐵等是常采用的混凝沉淀劑，通過高效的預(yù)處理后，再對滲濾液進(jìn)行后續(xù)深化處理，會取得更好的處理效率（見圖1）。

3.2.5 電化學(xué)法與光催化氧化法

電化學(xué)法與光催化氧化法技術(shù)，是當(dāng)前滲濾液污染防治的發(fā)展新方向。電化學(xué)法包括間接氧化與直接氧化法。直接氧化法，是指滲濾液通電后，混合液內(nèi)溶解的有機物質(zhì)在受到OH-作用后，在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)；所謂間接氧化法，是指滲濾液形成強氧化劑，使污染物發(fā)生氧化反應(yīng)，以此去除混合液內(nèi)的污染物。研究表明，降低pH值，并加入足夠的陰離子Cl-，適當(dāng)增加電極和滲濾液間的接觸面積，對提升COD和氨氮的去除率有積極作用。光催化氧化法是指采用紫外線對填埋的廢物及滲濾液進(jìn)行照射，價帶電子產(chǎn)生遷移，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，以此去除滲濾液里的污染物。研究表明[4]，借助光催化法來處理垃圾滲濾液，混合液的酸堿性不會對處理效果產(chǎn)生顯著的影響，但若混合液呈現(xiàn)中性狀態(tài)，將不利于光催化氧化反應(yīng)進(jìn)行。

3.3 土壤處理法

由于土壤自身帶有吸附、過濾和沉淀作用，在對城市固體廢物滲濾液處置過程中，可以充分借助土壤這一特性，清除滲濾液內(nèi)包含的有機成分及諸多懸浮物。由于土壤中的微生物代謝可適當(dāng)加快，可使?jié)B濾液內(nèi)的含氮組分和可溶性有機物產(chǎn)生分解作用，從而去除滲濾液內(nèi)的污染物。目前人工濕地和回灌技術(shù)都是滲濾液處置過程中頻繁采用的土壤處理技術(shù)。

（1）濕地處理技術(shù)對濕地要進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計及運行控制，要注意使?jié)竦貐^(qū)域設(shè)計水深度保持一致，同時注意水溫周期要符合植物及微生物的生長，使?jié)竦刂参锾幱谶m宜的生長環(huán)境中，從而構(gòu)建高效除污水平的濕地群落。

（2）滲濾液回灌技術(shù)指的是采用科學(xué)合理的處理方式，把位于填埋場底層的滲濾液重新回灌到填滿場內(nèi)，回灌位置為覆蓋層下層或覆蓋層表面。滲濾液重新回灌以后，相比沒有經(jīng)過回灌處理的滲漏液來說，污染物濃度顯著降低，但垃圾堆體本身處理能力有限，若有機負(fù)荷大大超過處理系統(tǒng)本身降解能力，滲濾液回灌技術(shù)也不會取得良好的效果。而對成分混合種類較多的滲濾液，是無法達(dá)到徹底清除效果的，需要配合其他處置方式，才可取得良好的治理效果。和生物處理法與物化處理法相比，這種處理方式借助填埋垃圾場的土壤進(jìn)行處理，運行成本較低，對滲濾液水質(zhì)水量有很好的適應(yīng)性，這種方法也是城市資源綜合利用的有效手段。

4 城市固體廢物滲濾液處理的研究價值

隨著我國城市人口數(shù)量的增加和城市發(fā)展的加快，城市人群居住比例也不斷增大，城市垃圾的種類和數(shù)量也在逐漸增加。傳統(tǒng)的固體垃圾處理方式，如固體廢物焚燒和掩埋處理技術(shù)，也會給城市環(huán)境帶來污染問題，甚至還會對地下水及土壤產(chǎn)生污染。在采用傳統(tǒng)方式治理城市固體垃圾的過程中，就要面對滲濾液這個重要的環(huán)境影響因素。滲濾液是垃圾填埋在降解過程中所產(chǎn)生的具有高污染性的排放物，垃圾滲濾液內(nèi)含有的有機物及無機物濃度高、成分復(fù)雜且含有重金屬，氨氮、腐殖酸、無機鹽等有害成分，含量高、波動大，成分也不穩(wěn)定，如處理不當(dāng)就直接排放，將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。對其進(jìn)行科學(xué)合理處置，是廣大環(huán)境工作者需要不斷探索的科研課題。為了對城鎮(zhèn)固體廢物進(jìn)行徹底處置，就要做好滲濾液的處理工作，以此提升環(huán)境效益，環(huán)境研究工作者要統(tǒng)籌安排各項社會資源，科學(xué)地開發(fā)各項環(huán)?？蒲许椖?。

當(dāng)前國內(nèi)已經(jīng)開展對于城市固體廢物中滲濾液處置技術(shù)的研究，包括對手段、治理策略等的研究，這些研究成果有一定的代表性。廣大環(huán)境工作者要進(jìn)一步做好這部分成果的分析研究和應(yīng)用效果評價，以此為城市環(huán)境污染問題的處理提供借鑒和方法指導(dǎo)。例如，滲濾液生物處理技術(shù)也可在工業(yè)污染水源凈化和沉淀過程中得到推廣和使用。

5 結(jié)語

對于城市固體廢物滲濾液處置和處理的研究，是綠色化城市開發(fā)理念向前推進(jìn)的理論歸納。當(dāng)前，國內(nèi)外并沒有對垃圾滲濾液處理技術(shù)形成一套成熟且行之有效的管理體系，當(dāng)前存在多種滲濾液處置方式，但僅僅采用一種方式，并不能實現(xiàn)預(yù)期的治理效果，需要把不同類型治理技術(shù)融為一體，以取得更佳的治理效果，更高的運行效率。在選擇滲濾液處理技術(shù)時，要分析滲濾液的特征，并借助生物處理技術(shù)、物化處理及土壤處理技術(shù)，對滲濾液進(jìn)行處理。同時要分析治理成效，以減少滲濾液對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響。