垃圾填埋場滲濾液處理技術(shù)與工藝路線選擇

王 瑩，齊美珠

（1.德州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所有限公司，山東 德州 253074；2.德州天潔環(huán)境影響評價(jià)有限公司，山東 德州 253077）

引言

近些年，我國對環(huán)境污染治理的力度非常大，而影響環(huán)境污染的一個(gè)主要因素就是垃圾滲濾液，垃圾滲濾液中含有很多有害物質(zhì)，不僅會污染水體，而且還會對人類身體健康造成嚴(yán)重威脅，因此，加強(qiáng)垃圾滲濾液處理技術(shù)的研究力度，是當(dāng)前做好我國環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)工作的重要內(nèi)容?，F(xiàn)階段，我國在這方面的技術(shù)研究已經(jīng)取得了一定成果，基于傳統(tǒng)處理技術(shù)之上，又研究出了很多新型技術(shù)，這些技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在應(yīng)用過程中結(jié)合實(shí)際情況產(chǎn)生針對性的應(yīng)用。

1 垃圾滲濾液的相關(guān)概述

1.1 滲濾液的產(chǎn)生

掩埋的處理方法因?yàn)椴僮骱唵?，且適用于全部種類的垃圾，所以國內(nèi)在處理垃圾時(shí)常用這種方法。填埋過程中，在重力的作用下垃圾會被壓實(shí)，長時(shí)間的堆放還會出現(xiàn)發(fā)酵等情況，這時(shí)如果有外界的水源進(jìn)入就會產(chǎn)生滲濾液。滲濾液的成分會受到許多因素的干擾，如垃圾組成、填埋場運(yùn)營周期、地表厚度等。滲濾液的產(chǎn)生主要有以下三大來源：

一是垃圾自身存在一定的水分；二是填埋過程中垃圾發(fā)生降解生成水分；三是降水或者地下水進(jìn)入垃圾內(nèi)部，由此可以看出滲濾液之間并不存在共性。因?yàn)闈B濾液的成分構(gòu)成過于復(fù)雜且具有較強(qiáng)的污染性，所以在排放之前一定要進(jìn)行嚴(yán)格處理，防止其對環(huán)境造成危害[1]。

1.2 滲濾液的特性

與其他污水不同，滲濾液的處理過程較為復(fù)雜，這是因?yàn)樗慕M成成分以及形成過程較為特殊，主要包括以下幾點(diǎn)：（1）組成成分：滲濾液中含有許多對環(huán)境有害的成分，還有許多難以降解的化合物，其中有機(jī)污染物的種類為77種。（2）與普通污水相比，滲濾液的化學(xué)需氧量較高。（3）因?yàn)槔煞州^為復(fù)雜，導(dǎo)致滲濾液中的金屬離子含量嚴(yán)重超標(biāo)，如果處理不當(dāng)，會對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。（4）填埋場工作時(shí)間的延長，會導(dǎo)致滲濾液中氨氯含量的升高，造成滲濾液中的氨氯含量超標(biāo)。（5）營養(yǎng)元素的比例失調(diào)。以上這些因素，都為滲濾液的處理工作帶來了難度。

2 垃圾填埋場滲濾液處理技術(shù)工藝分析

2.1 垃圾滲濾液的單一處理工藝

從現(xiàn)階段國內(nèi)垃圾滲濾液處理工藝來看，其中“預(yù)處理+生物處理”以及“生物處理+深度處理”、“預(yù)處理+生物處理+深度處理”的組合處理工藝應(yīng)用比較多，單一工藝往往很難達(dá)到處理效果，但是，單一工藝是組合工藝的基礎(chǔ)，因此，需要先研究單一工藝。目前，比較成熟的單一處理工藝主要包括物理方法、化學(xué)方法、生物方法以及土地方法幾種。

2.1.1 垃圾滲濾液的物理處理

現(xiàn)階段物理處理技術(shù)包括吸附工藝、膜分離工藝以及吹脫工藝等，這些處理技術(shù)一般應(yīng)用于預(yù)處理中，可以為后續(xù)的生物處理打好基礎(chǔ)。

（1）吹脫法

這種方法可以有效調(diào)節(jié)廢水至堿性，之后空氣或者蒸汽通入汽提塔，這個(gè)過程會不斷排除氣體，因此，氣相中氮?dú)獾臐舛染蜁淖?，廢水中溶解的氨不斷轉(zhuǎn)入氣相，從而將廢水中的氨氮脫除出來。一些學(xué)者在生活垃圾填埋場滲濾液處理的實(shí)驗(yàn)中利用這種方法，去除率可以達(dá)到80%，可見，這種處理工藝的效果還是非常顯著的。

（2）吸附法

這種處理工藝主要是借助一些特殊的吸附材料，將滲濾液中的污染物質(zhì)吸附出來，以達(dá)到去除的效果。這些吸附材料表面具有不規(guī)范的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)，可以將垃圾滲濾液中的污染物吸附出來，現(xiàn)階段比較常見的吸附材料就是活性炭。活性炭可以有效去除垃圾滲濾液中的有機(jī)物，并降低滲濾液色度，并且活性炭吸附與臭氧工藝相結(jié)合，可以有效去除穩(wěn)定滲濾液中的COD、NH3，處理效果非常明顯。

2.1.2 膜分離工藝

膜分離工藝又被稱為膜吸法，主要是利用人工合成膜或者天然膜以外界能量或者化學(xué)位差作為推動力，將滲濾液中的有害物質(zhì)分離、提純、富集。目前，國內(nèi)外在垃圾滲濾液處理中應(yīng)用的膜分離工藝主要有反滲透、高壓反滲透以及納濾幾種。

（1）反滲透法

反滲透是借助壓力使水分子反向滲透，從而分離出垃圾滲濾液中有害物質(zhì)的方法。隨著新型材料以及組件的研發(fā)，應(yīng)用于海水淡化的反滲透技術(shù)也逐漸被應(yīng)用于垃圾滲濾液處理中。反滲透可以有效降低滲濾液中的COD，經(jīng)過了不斷的實(shí)驗(yàn)和研究，在垃圾填埋滲濾液低壓反滲透初中應(yīng)用低壓聚酰胺反滲透膜處理工藝，可以去除滲濾液中90%以上的TOC與CI，處理效果十分顯著。目前在這個(gè)方面，德國的工藝比較成熟，作為一種高效、快速的處理技術(shù)，其在我國垃圾滲濾液處理工藝發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用[2]。

（2）高壓反滲透法

污水處理對回收率有較高的要求，常規(guī)的反滲透法受到滲透壓的影響，會影響污水回收率，因此，在其基礎(chǔ)上研發(fā)出了高壓反滲透法。這種方法是要求進(jìn)料端的操作壓大于10 MPa的反滲透技術(shù)。通常情況下，大于12 MPa就可以實(shí)現(xiàn)鹽水分離，在這個(gè)條件下進(jìn)行垃圾滲濾液處理，就可以達(dá)到很高的回收率。這種方法可以大大降低濃縮液體積，處理效果良好。

（3）納濾法

該技術(shù)屬于反滲透技術(shù)的一個(gè)分支，是基于超低壓反滲透技術(shù)之上發(fā)展出來的。納米膜表面分布著很多納米級的細(xì)孔這些細(xì)孔對污水處理起到了非常大的幫助。將納濾法應(yīng)用于垃圾焚燒廠的垃圾滲濾液處理中，可以去除大量其中的二價(jià)離子以及有機(jī)物，效果很好。但是，因?yàn)榧{濾孔的孔洞很小，容易堵塞，因此，也會在一定程度上影響處理效果。

2.2 垃圾滲濾液的化學(xué)處理

除了單一的物理處理工藝外，化學(xué)處理工藝的效果也非常顯著，具體分析如下：

2.2.1 絮凝沉淀工藝

這是一種比較傳統(tǒng)的處理工藝，具有操作簡單、成本低廉的特點(diǎn)，因此，在我國垃圾滲濾液處理中得到了廣泛應(yīng)用。絮凝沉淀工藝主要是依靠絮凝劑將滲濾液中的一些懸浮顆粒以及膠體分離出來，具體來說，絮凝劑通過通電，以及吸附劑等，在膠體以及懸浮顆粒之間形成橋鏈作用，使其形成較大的沉淀，進(jìn)而分離出來。目前主要的絮凝劑有無機(jī)絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑以及生物絮凝劑幾種。

2.2.2 化學(xué)氧化法

這種方法是利用化學(xué)劑對垃圾滲濾液中的有機(jī)物進(jìn)行氧化，從而降低其中的COD，這種方法在預(yù)處理以及深度處理中應(yīng)用比較多。比較常見的氧化劑有氯氣、過氧化氫、臭氧等，通過大量研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合使用氧化劑，要比使用一種氧化劑的處理效果好。

2.2.3 濃縮液的處理

因?yàn)槌杀镜?，回灌已?jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)最主要的濃縮液處理方法，但是這種處理方法會導(dǎo)致頑固有機(jī)物和鹽分的沉積，對膜處理系統(tǒng)以及生化系統(tǒng)造成損害，大多數(shù)業(yè)主對于這種處理方式也十分抵觸。為了滿足業(yè)主的要求，也為了更好的保護(hù)環(huán)境，科研人員通過理論推演發(fā)現(xiàn)了蒸發(fā)工藝。這種工藝以物質(zhì)循環(huán)理論為基礎(chǔ)，讓濃縮液中的基本元素以分解的方式重新進(jìn)入大自然，之后再將有毒物質(zhì)集中掩埋。除此以外，高效絮凝沉淀技術(shù)在濃縮液的處理上也頗具成效，該項(xiàng)技術(shù)也是從物質(zhì)循環(huán)角度出發(fā)。通過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)這兩種方法切實(shí)可行，且效果較好。

（1）Fenton試劑

Fenton試劑是由亞鐵鹽以及過氧化氫組成的，在pH值比較低的時(shí)候，在Fe2+的催化作用下過氧化氫就會分解，從而產(chǎn)生·OH，引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。這種處理方法可以有效除去垃圾滲濾液中的TOC以及COD，處理效果十分可觀。

（2）催化電解法

這種方法是通過陽極反應(yīng)直接將液體中的有機(jī)物降解，或者產(chǎn)生羥基自由基、臭氧等氧化劑，將有機(jī)物降解。這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是可以徹底分解有機(jī)物，并且不容易產(chǎn)生有毒的中間產(chǎn)物以及二次污染，目前在我國垃圾滲濾液深度處理中得到廣泛應(yīng)用，尤其是在COD以及NH3-N的處理上效果明顯。

2.3 垃圾滲濾液的生物處理

垃圾滲濾液生物處理工藝是目前國內(nèi)外處理垃圾滲濾液的主要手段，并且發(fā)揮著非常重要的作用，其中包括好氧處理、厭氧處理以及厭氧-好氧處理工藝，這種處理工藝的耐沖擊負(fù)荷較強(qiáng)，處理效果良好。

2.3.1 好氧生物處理

在有氧條件下，好氧生物可以將水中的有機(jī)物降解，這種方法穩(wěn)定性好，并且不會產(chǎn)生有害物質(zhì)。好氧生物處理法包括活性污泥法、好氧氧化塘、生物膜法等。

2.3.1.1 活性污泥法

活性污泥法的效果顯著，并且具有成本低的特點(diǎn)，在我國垃圾滲濾液處理中得到廣泛應(yīng)用。活性污泥法根據(jù)不同工藝，可以分為吸附解析工藝、氧化溝工藝、循環(huán)活性污泥法工藝等。這些處理工藝都在垃圾滲濾液處理方面的效果都十分顯著?？梢杂行コ蛘呓档屠鴿B濾液中的COD、NH3-N等物質(zhì)。

在氧化法處理中活性污泥法的處理效果最好，并且由于這種處理工藝是借助污泥中的微生物分解垃圾滲濾液中的有機(jī)物，因此，容易受到活性污泥溫度、pH值、含氧量、有機(jī)負(fù)荷等因素的影響，其中受溫度的影響最大。

2.3.1.2 生物膜法

目前，應(yīng)用比較廣泛的生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法和生物流化床技術(shù)等工藝形式。這些處理工藝都是依靠微生物在填料、濾料上生長附著形成生物膜的方式，達(dá)到污水處理的目的。與活性污泥工藝相比，這種方法的操作更加便捷，并且水質(zhì)、水量要求低，在垃圾滲濾液處理方面的處理效果非常好。

2.3.1.3 曝氣氧化塘

與以上兩種處理工藝相比，這種處理方法的污泥負(fù)荷低、水流停留時(shí)間長，并且體積大，容易受到周圍環(huán)境影響，因此，處理效率不高，但是，這種處理工藝的結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷、管理容易，使用范圍廣泛。

2.3.2 厭氧生物處理

厭氧生物處理技術(shù)已有百年的歷史，但由于傳統(tǒng)厭氧處理水力停留時(shí)間長、有機(jī)負(fù)荷低等缺點(diǎn)，因此在很長的一段時(shí)間里沒有被廣泛的運(yùn)用。近幾十多年來，新的厭氧處理工藝和構(gòu)筑物不斷被開發(fā)，使得厭氧處理技術(shù)在理論和實(shí)踐中有了很大的進(jìn)步，并在垃圾滲濾液的處理中也得到了廣泛的運(yùn)用。最早的厭氧生物處理裝置是化糞池。近幾年開發(fā)的厭氧工藝應(yīng)用于滲濾液處理的工藝主要有：上流式厭氧污泥反應(yīng)器（UASB）、厭氧生物濾池、厭氧接觸法、兩相厭氧法等[3]。

2.3.3 厭氧+好氧生化處理

在20世紀(jì)80、90年代，我國開始進(jìn)行滲濾液處理工作，主要是利用微生物來清除滲濾液中的有機(jī)物，這一階段國家的排放標(biāo)準(zhǔn)大致處于三級水平。這種處理工藝的效果十分顯著，去除率良好。好氧處理有機(jī)負(fù)荷低，對高濃度有機(jī)處理效果不顯著，厭氧處理具有良好耐沖擊負(fù)荷，但停留時(shí)間長，兩者相結(jié)合，相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)，處理效果十分顯著。值得注意的是，厭氧處理最適合的溫度為35℃，如果低于這個(gè)溫度，那么處理效率就會快速下降，相比來說，好氧處理對溫度要求不高，即便是在冬季，不對水溫進(jìn)行特殊控制的情況下，依舊可以獲得良好的處理效果。將兩者相結(jié)合，既可以獲得經(jīng)濟(jì)、高效的處理效果。通過大量研究表明，這種處理工藝可以有效出去垃圾滲濾液中的BOD5、，CODCr等。在國內(nèi)，厭氧+好氧生化處理還在不斷優(yōu)化和完善，未來的應(yīng)用前景十分廣闊。

2.4 垃圾滲濾液的組合處理工藝

隨著科技的不斷發(fā)展，滲濾液的處理技術(shù)也愈發(fā)成熟，由此也可以看出國家排放標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高。

2.4.1 氨吹脫+生化處理+混凝物化

到了20世紀(jì)90年代后期，國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)有所提高，為滲濾液的處理以及排放設(shè)置了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，大部分處理廠都根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)有的處理工藝進(jìn)行了改進(jìn)，在原有的基礎(chǔ)上增加了物化處理。

2.4.2 上流式厭氧污泥床（UASB）+SBR+CMF+反滲透（RO）

這項(xiàng)工藝采用生化處理與膜技術(shù)相結(jié)合的方式，大幅提高了滲濾液的處理效果。使用反滲透膜分離技術(shù)進(jìn)行滲濾液處理工作時(shí)，部分滲濾液在處理后能夠達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)，甚至可以作為回用水使用。為了提高滲濾液處理水平，更好的進(jìn)行環(huán)境保護(hù)工作，在滲濾液處理過程中，相關(guān)部門不斷對現(xiàn)場問題進(jìn)行分析及處理，對處理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，促進(jìn)滲濾液處理工藝的進(jìn)步與發(fā)展。

2.4.3 膜生物反應(yīng)器（MBR）+反滲透（RO）/納濾（NF）

與上述的幾種工藝相比，使用這種工藝進(jìn)行滲濾液處理可以獲得更好的處理效果，大幅降低其對環(huán)境的毒害以及污染作用，現(xiàn)以被廣泛應(yīng)用。同時(shí)，因?yàn)槟ど疃忍幚砑夹g(shù)的日漸成熟，該項(xiàng)技術(shù)所需的經(jīng)濟(jì)成本也隨之降低。

2.4.3.1 厭氧單元的取舍

對于許多成立時(shí)間不長的填埋場來說，其滲濾液的生化性較高，通過加入?yún)捬鯁卧梢杂行Ы档秃醚鯁挝坏墓ぷ髫?fù)荷，達(dá)到降低運(yùn)行成本的目的。如果填埋場的工作時(shí)間較長，其滲濾液也就不具備較高的生化性，這時(shí)如果再加入?yún)捬鯁卧粌H無法降低運(yùn)行成本，還會造成好氧單位的碳源不足，無法完成滲濾液處理工作。

2.4.3.2 MBR膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用與改進(jìn)

滲濾液處理場一般不需要特別大的土地范圍，但是具有一定的占地要求，MBR工藝因?yàn)榫哂休^高的土地利用率，在處理滲濾液時(shí)效率更高，現(xiàn)以被廣泛應(yīng)用。為了保護(hù)環(huán)境，國家對于污水排放時(shí)的氨氮以及總氮量都有嚴(yán)格要求，氨氮不得高于25 mg/L，總氮不得高于40 mg/L。為了保證膜深度處理環(huán)節(jié)能夠符合標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行生化處理時(shí)，要盡量清除所有氮物質(zhì)，去除率應(yīng)該大于90%。遇到某些特殊情況需要較高的脫氮率時(shí)，可以采取復(fù)合MBR工藝。選取碳源時(shí)，為了保證高性價(jià)比和節(jié)約成本，要選擇附近不存在糞水池等生化污水的碳源。

2.4.3.3 反滲透（RO）和納濾（NF）的應(yīng)用與組合

反滲透的原理是借助壓力差來將滲濾液中的水、小分子、低價(jià)離子分離出來，達(dá)到清除雜質(zhì)的目的，這種工藝對于生化部分的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于納濾，在滲濾液處理過程中發(fā)揮著重要作用。但是，反滲透處理的效果越好，代表著RO濃縮液所具有的有毒物質(zhì)越多，對環(huán)境的威脅越大。盡管已經(jīng)進(jìn)行了多年工程實(shí)踐，但是在選擇反滲透，還是選擇納濾技術(shù)方面卻缺少一定的準(zhǔn)則。

以正在施工的重慶市萬州區(qū)長嶺生活垃圾處理場滲濾液處理改造工程為例，在滲濾液處理過程中，該處理場無法確定該使用納濾還是反滲透技術(shù)。通過實(shí)踐并結(jié)合該地區(qū)的水質(zhì)特點(diǎn)，最終決定使用“水解酸化+兩級硝化/反硝化+外置UF+兩級STRO工藝”處理工藝。

2.4.3.4 MVC蒸發(fā)處理工藝

從本質(zhì)上講，MVC蒸發(fā)處理工藝就是使用純物化的方式對液體進(jìn)行濃縮處理。雖然經(jīng)過論證，表示這種方法切實(shí)可行，但是因?yàn)檫@種方法在反應(yīng)器的材料以及使用壽命方面存在問題，使用過程中還容易出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，因此需要定期清洗，應(yīng)用過程相對繁瑣，所以在國內(nèi)一直沒有進(jìn)行工業(yè)化。最重要的是，使用這種工藝進(jìn)行滲濾液處理時(shí)，也會產(chǎn)生濃縮液。

3 結(jié)語

受到時(shí)間以及地域變化性的影響，垃圾滲濾液處理工藝也具有一定的特殊性，單純采用一種處理方法，往往達(dá)不到良好處理效果，采用多種方法組合的處理方式，效果十分顯著。本文對目前應(yīng)用比較廣泛的處理方法進(jìn)行研究，并對這些方法的工藝特點(diǎn)、應(yīng)用范圍進(jìn)行了討論，從中可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)不同的處理需求，要有針對性的選擇相應(yīng)的處理工藝，這樣才能夠達(dá)到最佳處理效果。