城市生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理工藝的研究

張艷娟

（唐山市生態(tài)環(huán)境局遷安市分局，河北遷安 064400）

1 垃圾滲透液的來源和特征

1.1 垃圾滲透液的來源

①地表水滲透。地表水主要涉及地層表面的灌溉水，地表水會(huì)流入地下并滲入垃圾填埋場(chǎng)。②降水滲漏。雨雪融化形成的水滲入地球表面形成降水滲漏，部分沉積物沉積在垃圾填埋場(chǎng)，形成過濾垃圾的濾液。③生活垃圾自身的水分。生活垃圾含有大量的水，在儲(chǔ)存過程中，水被積聚出來，形成過濾垃圾的濾液。④垃圾中的有機(jī)物分解成水。⑤地下水滲漏。生活垃圾填埋后，地下水不斷分解垃圾，形成特定的粉塵，在垃圾中形成濾液[1-2]。

隨著填埋容量的增加，滲濾液的質(zhì)量逐年變化。當(dāng)濾液或濃縮物被放置在填埋場(chǎng)時(shí)，會(huì)積聚鹽等不可降解的有毒物質(zhì)。通常每年不穩(wěn)定濾液的數(shù)量都不同，需要大量水箱調(diào)節(jié)水量，否則濾液處理廠將影響過濾系統(tǒng)在沖擊載荷下的穩(wěn)定性。隨著填埋場(chǎng)和垃圾的數(shù)量逐年增加，平均年過濾能力發(fā)生顯著變化，因此污水處理廠需要進(jìn)行現(xiàn)代化改造或擴(kuò)建。

1.2 垃圾滲濾液的特征

1.2.1 垃圾滲濾液的水質(zhì)特征

滲濾液有不同的種類，雖然城市的污水較少，但是由于土壤特性和河流的不同，水質(zhì)會(huì)發(fā)生改變。垃圾滲濾液的主要污染物為氮氧化物等有機(jī)污染物，還包括鐵、鉛、鋅、汞等10余種可生物降解的金屬離子[3]。隨著垃圾的堆積和填埋，垃圾分解的可能性逐漸降低，進(jìn)而出現(xiàn)變質(zhì)，一些在變質(zhì)過程中不易分解的有機(jī)材料會(huì)降低滲濾液的生物降解性。

1.2.2 垃圾的主要成分

由于垃圾來源比較廣，垃圾滲濾液的組成成分十分復(fù)雜，既含有有機(jī)物，也含有無機(jī)物，還包含大量的重金屬。

2 垃圾滲透液的主要風(fēng)險(xiǎn)

垃圾滲濾液成分復(fù)雜，含有近百種污染物，包括致癌物、促癌劑、共致癌物、誘變劑等[4]。近年來，隨著生產(chǎn)和生活方式不斷發(fā)展，滲濾液中全氟和多氟烷基物質(zhì)等污染物也越來越多。垃圾滲濾液的主要風(fēng)險(xiǎn)如下。

2.1 滲濾液滲漏和非法排放對(duì)區(qū)域環(huán)境的破壞

①地下水、地表水等水體環(huán)境受到污染，導(dǎo)致水體缺氧、水質(zhì)惡化、富營(yíng)養(yǎng)化，對(duì)飲用水、工業(yè)用水造成嚴(yán)重影響。同時(shí)，由于滲濾液的處理不當(dāng)，導(dǎo)致地下水的污染，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了很大影響。②污染周邊土壤。大量的土地因滲濾液滲漏或非法排放而受到污染。高鹽分的滲濾液會(huì)破壞土壤的微生物，進(jìn)而影響土壤的結(jié)構(gòu)和品質(zhì)，增加土壤中的重金屬含量，嚴(yán)重威脅農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)[5]。

2.2 滲濾液應(yīng)急臨時(shí)儲(chǔ)存設(shè)施對(duì)周圍環(huán)境的影響

隨著滲濾液產(chǎn)量增加，國(guó)內(nèi)滲濾液臨時(shí)應(yīng)急儲(chǔ)存設(shè)施的數(shù)量不斷增加，而臨時(shí)應(yīng)急設(shè)施的建設(shè)和監(jiān)管體系不完善導(dǎo)致滲濾液處理能力不足，進(jìn)而導(dǎo)致滲濾液泄漏、產(chǎn)生異味，長(zhǎng)時(shí)間的泄漏會(huì)污染周圍的空氣環(huán)境、水環(huán)境和土壤環(huán)境。

3 滲透液處理工藝

厭氧和氧生化處理的主要目的是從廢水中去除有機(jī)物，一般采用厭氧處理與氧處理相結(jié)合的生化技術(shù)，目前大多數(shù)技術(shù)符合《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16889—2008）的要求。

3.1 全膜吸附過濾處理工藝

流程：前處理-雙級(jí)反滲透膜過濾。

典型工藝：二段DTRO反滲透技術(shù)。

工藝流程：垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液在調(diào)節(jié)槽內(nèi)通過循環(huán)泵進(jìn)入一級(jí)DTRO反滲透膜，出水后進(jìn)入DTRO反滲透系統(tǒng)，通過兩個(gè)階段的反滲透處理，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行回收。一次濃縮液回流至填埋場(chǎng)，二次濃縮后，濃縮液進(jìn)入主要進(jìn)料口，其排水量為60%。

3.2 生物處理技術(shù)+膜處理工藝

處理流程：預(yù)處理—微生物處理—膜吸附過濾。

采用工藝：中溫厭氧系統(tǒng)+膜生物反應(yīng)器（membrane bio-reactor,MBR）+反滲透。

工藝講解：垃圾滲濾液通過調(diào)節(jié)槽流入中溫厭氧生物反應(yīng)器，在大分子有機(jī)物的作用下，進(jìn)入低氧MBR，然后與回流水混合，進(jìn)入好氧段MBR曝氣，隨后去除滲濾液中不理想的化合物，將好氧池的污水送入MBR分離器，然后將其送入MBR的低氧區(qū)，MBR出水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，經(jīng)反滲透工藝處理后達(dá)標(biāo)排放。

該技術(shù)具有生物化學(xué)反應(yīng)、物理處理、高度自動(dòng)化、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)點(diǎn)，但其運(yùn)行過程受到諸多因素的制約，需要各部門密切配合。

該技術(shù)的缺點(diǎn)：出水量小，不易回注；由于生物處理的效果不穩(wěn)定，必須對(duì)滲濾過程的微生物進(jìn)行人工培育和人工飼養(yǎng)，因此增加了運(yùn)行成本；生物化學(xué)法處理“老齡化”滲濾液的效果很差；不能長(zhǎng)時(shí)間停用，要連續(xù)使用。

3.3 低耗蒸發(fā)+離子交換處理工藝

工藝流程：預(yù)過濾蒸汽壓縮分離水-吸收氣體氨。

典型工藝：MVC蒸發(fā)+DI離子交換。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

工藝內(nèi)容：利用MVC壓縮-蒸發(fā)技術(shù)，將滲濾液中的雜質(zhì)分離，達(dá)到凈化滲濾液的目的；用專用樹脂脫除精制的樹脂，使其符合水質(zhì)要求；采用DI技術(shù)研究滲濾液中殘留的鹽酸氣體。

該工藝受滲濾液原始水質(zhì)的影響較小，出水率較高，通常以可以達(dá)到90%，能夠?qū)崿F(xiàn)間歇式運(yùn)行，自動(dòng)化程度較高、維護(hù)簡(jiǎn)單，濃液量較少。

該工藝的缺點(diǎn)主要有：蒸發(fā)工藝實(shí)際應(yīng)用較為復(fù)雜，電力能耗較高，需要較高的維護(hù)成本;設(shè)備的材質(zhì)要求較高；要求設(shè)備材質(zhì)具有較強(qiáng)的耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿腐蝕性能；運(yùn)行設(shè)備噪聲較大；后期蒸發(fā)罐清洗頻次較多，藥劑成本較高。

3.4 二次DTRO反滲透技術(shù)

二次DTRO反滲透技術(shù)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)和管理方便。它的缺點(diǎn)是對(duì)原水的水質(zhì)敏感，容易受電導(dǎo)率、溫度等因素影響；二次反滲透工藝中，前期沒有經(jīng)過預(yù)處理，容易造成膜堵塞；由于出水量?。ㄒ话阍?5%～70%），回灌難度和操作費(fèi)用都大幅增加。

3.5 MWC汽化+DI離子交換技術(shù)

MWC汽化+DI離子交換技術(shù)不受初始水質(zhì)條件的限制，出水量高達(dá)90%，此技術(shù)間歇式運(yùn)行，具有自動(dòng)化、維修方便、濃縮量少等特點(diǎn)。但它的缺點(diǎn)是實(shí)際操作起來比較麻煩，能耗高、維護(hù)費(fèi)用高；對(duì)設(shè)備的材料有很高的要求；蒸發(fā)器到了后期要經(jīng)常清洗，需要消耗的藥劑比較多。

目前國(guó)內(nèi)已建成的填埋場(chǎng)中，能夠達(dá)到衛(wèi)生要求的填埋場(chǎng)寥寥無幾，很多填埋場(chǎng)由于缺乏足夠的資金，難以滿足環(huán)保要求。所以，采用投資少、效益好的工藝是處理滲濾液的最佳途徑。目前，我國(guó)對(duì)垃圾滲濾液的處置還處在摸索和研究階段，所以要建立一個(gè)規(guī)范化的城市垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)，加強(qiáng)對(duì)其滲濾液的處理。

4 生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理存在的問題

由于我國(guó)生活垃圾的含水率比較高，部分地區(qū)直接在垃圾填埋場(chǎng)處理垃圾，導(dǎo)致過濾量增加。在污水分門別類、工作負(fù)荷過大、堆填區(qū)管理不正規(guī)等因素的影響下，大量雨水流入堆填區(qū)，與滲濾液混合，大大增加了滲濾液的體積。在雨量多、雨量周期長(zhǎng)的南部地區(qū)，填埋區(qū)的滲濾量約占40%，增加了滲濾液處理廠的負(fù)荷。

首先，過去的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)低，監(jiān)管不足，很多垃圾填埋場(chǎng)沒有安裝適當(dāng)?shù)脑O(shè)備去除濾料，導(dǎo)致裝置過載和濾液積累。此外，過濾工藝路線選擇不恰當(dāng)，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期處理。地方政府和企業(yè)對(duì)濾液處理方法認(rèn)識(shí)不足，根據(jù)處理市政污水的常規(guī)方法選擇過濾方法，導(dǎo)致過濾質(zhì)量低，有機(jī)污染物濃度高。再者，很多地方機(jī)構(gòu)缺乏專業(yè)素質(zhì)和工作經(jīng)驗(yàn)，由于過濾液變化較大，相關(guān)經(jīng)營(yíng)者很難根據(jù)指標(biāo)控制過濾裝置。對(duì)此，應(yīng)及時(shí)優(yōu)化參數(shù)和工作方法，使設(shè)備的工作效率和性能達(dá)到最佳。

目前已有先進(jìn)的濃縮液氧化工藝和浸入燃燒蒸發(fā)工藝等技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，但經(jīng)濟(jì)適用性和穩(wěn)定性較差。而通過直接灌溉進(jìn)行凈化，使污染物進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)，則會(huì)進(jìn)入死循環(huán)，引發(fā)次級(jí)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。首先，對(duì)垃圾處理企業(yè)來說，濃縮液中的高濃度鹽在垃圾處理設(shè)施中積聚，導(dǎo)致濾液電導(dǎo)率提高，影響了濾液處理階段的微生物活性，最終導(dǎo)致濾液處理設(shè)施被徹底淘汰，增加了處理的壓力，過濾系統(tǒng)的連續(xù)出水也會(huì)更差。對(duì)于垃圾焚化企業(yè)來說，將濃縮液中的鹽轉(zhuǎn)移到焚化垃圾中會(huì)導(dǎo)致垃圾焚化和回收過程復(fù)雜，造成廢氣和氣體處理廠腐蝕等嚴(yán)重問題。其次，長(zhǎng)期堆填會(huì)帶來環(huán)境安全問題。將濃縮液輸送到垃圾填埋場(chǎng)導(dǎo)致反應(yīng)堆體內(nèi)液位升高，反應(yīng)堆容器不穩(wěn)定，堤壩損壞。同時(shí)，液位升高后，現(xiàn)有的反過濾措施存在泄漏滲濾液的風(fēng)險(xiǎn)。

5 垃圾滲濾液的研究新方向

近年來，為了提高垃圾滲濾液的處理效率，在滲濾液處理中采用了臭氧氧化、活性炭吸附、薄膜分離、蒸氣干燥等方法。深層過濾液處理改善了出水水質(zhì)，而濾液預(yù)處理是滲透處理的關(guān)鍵，它決定了整個(gè)處理的成敗。有效調(diào)節(jié)濾液、減少濾液、控制生成水質(zhì)是未來垃圾滲濾液處理的發(fā)展方向。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著民眾的環(huán)保意識(shí)提高，垃圾滲濾液污染及其危害已廣為人知，應(yīng)采取有效的技術(shù)措施降低生活垃圾過濾資源滲入的風(fēng)險(xiǎn)，推進(jìn)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展。此外，在設(shè)計(jì)過濾回路時(shí)，應(yīng)考慮沉積系統(tǒng)受水的影響以及對(duì)水質(zhì)的要求。在垃圾滲濾液的處理方面，我國(guó)尚處于探索階段，規(guī)范城市垃圾處理填埋場(chǎng)，需要國(guó)家環(huán)境保護(hù)主管部門和環(huán)境保護(hù)專家等對(duì)垃圾滲濾液的處理進(jìn)行更深入的研究。