垃圾滲濾液處理技術(shù)研究

摘要:本文介紹了垃圾滲濾液的特點(diǎn)，對(duì)常用的垃圾滲濾液處理技術(shù)及目前的研究現(xiàn)狀作了分析，并對(duì)城市垃圾滲濾液處理組合工藝的可行性進(jìn)行了探討，對(duì)該技術(shù)未來(lái)的研究方向進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
關(guān)鍵詞:垃圾滲濾液;脫氮除磷;廢水治理

垃圾滲濾液是一種含有多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的高濃度廢水，它是由城市垃圾廢棄物分解后產(chǎn)生的液體在外來(lái)水分（包括大氣降水、地表水、地下水等）的沖淋浸泡下產(chǎn)生的，這部分廢水量雖然不大，但污染程度卻很高，會(huì)對(duì)地下水及地表水造成嚴(yán)重污染。由于各種滲濾液的成分變化很大，并且滲濾液的類型也很難判斷，使得滲濾液的可處理性很難把握。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料，城市垃圾的衛(wèi)生填埋有兩個(gè)難以解決的問(wèn)題，一是防止?jié)B濾液的污染，二是燃?xì)獾膶?dǎo)出。本文分析了對(duì)常用的垃圾滲濾液處理技術(shù)及目前的研究現(xiàn)狀，并對(duì)其未來(lái)的研究方向進(jìn)行了預(yù)測(cè)。

1 垃圾滲濾液的特點(diǎn)

垃圾滲濾液的性質(zhì)受填埋物種類、填埋方法、規(guī)模、周期及天氣等各種因素的影響。一般垃圾滲濾液具有以下特點(diǎn)：

（1）水質(zhì)復(fù)雜，危害性大

張?zhí)m英采用GC-MS-DS聯(lián)用技術(shù)鑒定出垃圾滲濾液中有93種有機(jī)化合物，其中22種被列入我國(guó)和美國(guó)EPA環(huán)境優(yōu)先控制污染物的黑名單中。此外，垃圾滲濾液中還含有10多種金屬和植物營(yíng)養(yǎng)素（氨氮等），水質(zhì)成分十分復(fù)雜。

（2）有機(jī)物、金屬離子及氨氮濃度高

垃圾滲濾液中的CODcr一般達(dá)15000mg/L，BOD5 一般達(dá)6000mg/L；垃圾滲濾液中含有10多種金屬離子，且氮多以氨氮形式存在，約占TKN（總凱氏氮）的40%～50%。國(guó)內(nèi)外垃圾衛(wèi)生填埋滲濾液水質(zhì)情況見(jiàn)后表。

（3）色度深、有惡臭，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)

垃圾滲濾液中有機(jī)物和氨氮含量較高，而磷元素則較為缺乏，易影響處理系統(tǒng)的穩(wěn)定。垃圾滲濾液中n(C)與n(P)的比值較大，n(C)與n(N)的比值較小，NH3-N含量過(guò)高，加上堿度高，對(duì)厭氧消化不利；產(chǎn)生的臭味會(huì)給運(yùn)行操作帶來(lái)困難，需考慮脫色處理。

（4）水質(zhì)隨時(shí)間、季節(jié)變化大

在填埋初期，垃圾滲濾液BOD/COD一般為0.40～0.75，采用生物處理可達(dá)到良好的去除效果。但隨著填埋時(shí)間的增大，垃圾層日趨穩(wěn)定，可生化性差的相對(duì)分子質(zhì)量大的有機(jī)化合物逐漸占優(yōu)勢(shì)，其BOD/COD值甚至可低于0.1。這表明生物法處理垃圾滲濾液的效率隨填埋齡的增加會(huì)越來(lái)越低，并且滲濾液水質(zhì)還會(huì)受季節(jié)降雨的影響而波動(dòng)，其變化規(guī)律很難確定。由于垃圾滲濾液的水質(zhì)極不穩(wěn)定，因此要求其處理系統(tǒng)要有一定的調(diào)節(jié)容積，抗沖擊負(fù)荷能力要強(qiáng)。

2 垃圾滲濾液常用技術(shù)及研究現(xiàn)狀

2.1物化處理技術(shù)

2.1.1滲濾液回流技術(shù)

滲濾液回流技術(shù)即采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑻盥駡?chǎng)底部收集到的滲濾液從垃圾表面覆蓋層或下部重新注入填埋場(chǎng)的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是作為垃圾滲濾液生化處理（土地處理法）的一種而發(fā)展起來(lái)的。國(guó)外研究資料表明：增加垃圾中的水分可以增強(qiáng)垃圾的穩(wěn)定化效果，因此滲濾液回流被認(rèn)為是一種最有效且能較好控制的垃圾滲濾液處理方法。因?yàn)樗�有利于營(yíng)養(yǎng)和酶的分散、pH值的緩沖和抑制化合物的稀釋、甲烷菌的循環(huán)和分散、滲濾液的貯存和減少滲濾液的量。滲濾液回流可使填埋場(chǎng)穩(wěn)定化時(shí)間從幾十年減少到2～3年，這樣可減少長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定化給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響。但是該方法無(wú)法從根本上清除垃圾滲濾液中的污染物。

2.1.2化學(xué)混凝技術(shù)

化學(xué)混凝法是水處理工藝中常用的物化處理方法，但在對(duì)垃圾滲濾液的處理中效果并不理想。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)混凝劑的研究相對(duì)較多，例如：羅道成、易平貴、劉俊峰研制的聚硅酸鐵鋁（PSAF）用于處理垃圾滲濾液，結(jié)果表明濁度、色度、CODcr去除率分別可達(dá)92.0%、91.0%、70.0%；李梅、彭永臻、曲久輝以膨潤(rùn)土為基礎(chǔ)制備出復(fù)合膨潤(rùn)土，該復(fù)合土對(duì)滲濾液中CODcr的去除率達(dá)84.0%，色度去除率為96.17%；張春暉、奚旦立采用聚硫氯化鐵鋁（PAFCS）作為混凝劑，其表現(xiàn)出比PAC更好的除濁、脫色能力，可有效去除垃圾滲濾液的濁度、膠粒和部分CODcr，濁度與CODcr的去除率可達(dá)約90%和40%。

2.1.3 吹脫法除氨氮技術(shù)

高濃度的氨氮可使微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例嚴(yán)重失調(diào)，僅靠硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌不僅不能去除氨氮，反而會(huì)影響處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。王文斌等人進(jìn)行了用空氣吹脫和加石灰自由吹脫預(yù)處理垃圾滲濾液的研究，并在對(duì)兩者進(jìn)行比較后認(rèn)為，加石灰自由吹脫是最簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的物化處理方法。

2.1.4 Fenton技術(shù)

國(guó)外有人應(yīng)用了ele ctro-Fenton-SBR（電解—芬頓—SBR）技術(shù)，國(guó)內(nèi)有人對(duì)用紫外光輔助Fenton試劑處理垃圾滲濾液進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明當(dāng)光輻射為80kW/m3時(shí)，氧化率可提高6倍，當(dāng)光輻射為160kW/m3時(shí)，降解速率會(huì)提高1倍。
2.1.5 亞濾技術(shù)
亞濾處理單元裝置是一個(gè)十分有效的新型深度處理單元，其處理垃圾滲濾液的主要機(jī)理是利用陶粒塔中陶粒的吸附、微生物降解和亞濾塔中陶瓷管的截留、微生物降解作用。經(jīng)亞濾裝置的深度處理，CODcr、BOD5、NH4+-N和SS等均能被有效去除并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2.1.6 膜技術(shù)
英國(guó)垃圾滲濾液處理廠使用反滲透系統(tǒng)對(duì)初級(jí)滲濾液進(jìn)行處理，當(dāng)含有污染物的垃圾滲濾液經(jīng)過(guò)圓柱管內(nèi)膜的表面時(shí)，滲濾液中的污染物由于反滲透作用會(huì)被分離出來(lái)，剩下的則為純水，而被濃縮的污染物會(huì)經(jīng)膜被排泄出來(lái)。但是反滲透法對(duì)滲透膜的質(zhì)量要求較高，目前國(guó)內(nèi)技術(shù)尚未達(dá)到該水平。超濾法處理垃圾滲濾液也有了一些報(bào)道，D. Trebouet、 J. P. Schlumpf等對(duì)超濾法進(jìn)行了研究，達(dá)到了較好的處理效果。

2.1.7 氧化技術(shù)

（1）普通氧化技術(shù)

Samuel Mo和Him曾就Cl2、Ca（OCl）2、KMnO4和O34種氧化劑對(duì)垃圾滲濾液的處理進(jìn)行了小試比較，每種氧化劑都可使?jié)B濾液的COD有較可觀的減少，且化學(xué)氧化的脫色效果也較好，但氧化劑的投加量過(guò)高，會(huì)增加成本。

（2）濕式氧化法

CWO技術(shù)是專門用于高濃度工業(yè)廢水處理的濕式催化氧化處理技術(shù)（Catalytic Wet Oxidation Process），是一種廢水的深度處理技術(shù)，是現(xiàn)階段用于處理高濃度生化難降解工業(yè)廢水的有效方法之一。孫珮石采用CWO技術(shù)處理垃圾滲濾液的結(jié)果表明，在催化時(shí)間為40～60min時(shí)，CODcr、NH4+-N濃度可達(dá)國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）電化學(xué)氧化法

電化學(xué)氧化法近年來(lái)也被發(fā)展成為處理垃圾滲濾液的一種方法，該方法適于處理難處理的污染物（如苯胺、EDTA等），能有效去除色度，具有高效、操作容易等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)Chiang Li-chong報(bào)道，用有三元素的SPR氧化膜覆蓋的鈦陽(yáng)極電解垃圾滲濾液4h，COD的去除率可達(dá)92%，約2600mg/L的氨也可被完全去除。

2.2生化處理技術(shù)

生化處理技術(shù)是污水處理中最常用的方法，應(yīng)用廣泛，尤其對(duì)可降解的有機(jī)物，該技術(shù)具有運(yùn)行費(fèi)用低、易管理等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于難降解的垃圾滲濾液廢水，需要進(jìn)行強(qiáng)化處理。

2.2.1 厭氧技術(shù)

由于垃圾滲濾液中含有大量的NH4+-N，所以在進(jìn)行生化處理時(shí)必須使用厭氧技術(shù)。申歡、金奇庭采用上流式厭氧污泥床（UASB）處理城市垃圾滲濾液，結(jié)果表明：在水力停留時(shí)間為1～6d和容積負(fù)荷為1.5～7.8kgCOD/m3•d的條件下，COD的去除率為60.0%～85.5%。

2.2.2 厭氧—物化聯(lián)合處理技術(shù)

垃圾滲濾液是難降解的有機(jī)廢水，單純的厭氧處理很難達(dá)標(biāo)，而它與物化技術(shù)聯(lián)合使用時(shí)，就能部分解決這一難題。楊建安、羅伯水通過(guò)對(duì)垃圾滲濾液處理的中試試驗(yàn)研究，得出UASB+AMT（利用超聲波、磁場(chǎng)、電子放電以及負(fù)氧離子的交互作用，產(chǎn)生羥基自由基-OH，將難降解有機(jī)物分解）工藝在低溫條件下，可使出水達(dá)到三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。陳忠在處理垃圾滲濾液時(shí)采用厭氧生化+PW生物膜工藝處理，其突出特點(diǎn)是由于膜的截留，生物反應(yīng)池中可保持很高的微生物濃度，省去了二沉池和污泥回流，處理效果可達(dá)到CODcr去除率>95%、BOD5去除率>90%、NH4+-N去除率>90%。左生龍、朱艷芝將內(nèi)電解-厭氧-好氧組合工藝應(yīng)用在高COD、高氨氮滲濾液的處理中，試驗(yàn)證明其具有較高的COD和色度去除率，除NH3-N外，其余指標(biāo)均能滿足垃圾滲濾液二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)國(guó)外在這方面也有相關(guān)報(bào)道，J. Rodríguez等用厭氧－超濾－活性碳技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液處理進(jìn)行了研究，并取得了較好效果。

2.2.3 菌種優(yōu)化技術(shù)

所謂菌種優(yōu)化，就是利用優(yōu)勢(shì)菌種處理難降解有機(jī)物的優(yōu)勢(shì)，集中優(yōu)化培養(yǎng)，以處理相關(guān)難降解廢水。高航、徐宏勇、劉勇弟以煤渣為填料，在自制反應(yīng)器內(nèi)利用白腐菌生物膜對(duì)垃圾滲濾液生化出水進(jìn)行深度處理，與活性污泥法相比，白腐菌對(duì)CODcr、色度及氨氮的去除率都較高，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。丁雪梅利用EM（有效微生物群）生物強(qiáng)化技術(shù)與傳統(tǒng)的生物治理技術(shù)相結(jié)合的方式對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理，結(jié)果表明EM菌劑在活性污泥和生物膜系統(tǒng)中能夠加快啟動(dòng)速度、增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，明顯提高CODcr和BOD5的去除率。

3 城市垃圾滲濾液處理組合工藝的可行性探討

3.1UASB＋濕式氧化＋好氧處理

垃圾滲濾液中含有大量的氨氮和難降解有機(jī)物，UASB可去除滲濾液中的大部分有機(jī)物，而濕式氧化技術(shù)可將滲濾液中的難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化成易降解的小分子有機(jī)物，然后經(jīng)過(guò)好氧生物處理使?jié)B濾液達(dá)標(biāo)排放。大連化學(xué)物理研究所在催化濕式氧化處理垃圾滲濾液方面的研究取得了階段性進(jìn)展，生化與濕式氧化聯(lián)用也取得了小試成果。以大連毛塋子垃圾處理場(chǎng)的垃圾滲濾液為例，經(jīng)處理后可達(dá)“污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ3082－1999）”，再經(jīng)過(guò)深度凈化可達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。但由于濕式氧化技術(shù)設(shè)備投資較大，該工藝工業(yè)化還有一定難度。

3.2預(yù)處理＋高級(jí)氧化＋高效好氧設(shè)備

（培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)菌種）該工藝經(jīng)過(guò)預(yù)處理以后，可先去除氨氮、重金屬離子等有害物質(zhì)，再利用高級(jí)催化氧化技術(shù)將難降解氧化物氧化成易降解有機(jī)物，然后利用多種優(yōu)勢(shì)菌種對(duì)其進(jìn)行污水處理。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)可使處理后的垃圾滲濾液接近“污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ3082－1999）”，目前正致力于優(yōu)勢(shì)菌種的篩選及特效氧化技術(shù)的研究。該工藝比第一種工藝節(jié)省了一次性投資費(fèi)用，但運(yùn)行費(fèi)用有所上升。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3.3UASB＋過(guò)濾＋膜技術(shù)

該工藝是通過(guò)UASB去除垃圾滲濾液中的氨氮以及部分有機(jī)物，然后經(jīng)過(guò)濾后再利用膜的截留作用，使其達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法不僅要考慮建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)用，更需要考慮頻繁更換膜所增加的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。

4 垃圾滲濾液處理技術(shù)研究方向

垃圾滲濾液屬于高濃度廢水，產(chǎn)生量的季節(jié)性變化較大，主要特點(diǎn)可歸結(jié)為成分復(fù)雜、污染物濃度高且變化無(wú)規(guī)律、可生化性低、含鹽量高，并含有較高濃度的氨氮。工程上對(duì)此尚無(wú)滿意的處理方法，但目前有幾個(gè)方向值得研究：（1）優(yōu)勢(shì)菌種的培養(yǎng)；（2）高級(jí)氧化技術(shù)的研究，主要集中在高效氧化試劑的使用、氧化條件的降低和新型催化劑的開(kāi)發(fā)等幾方面；（3）適合滲濾液的膜技術(shù)的研究。(中科院大連化學(xué)物理研究所)