垃圾發電廠滲瀝液處理工藝研究進展

王海軍等

摘 要：介紹垃圾滲瀝液特點及處理現狀，簡述物理-化學方法（氧化，吸附，凝聚和膜分離）和生物過程等典型滲瀝液處理工藝，分析這些處理工藝存在的問題和成因，探討滲瀝液處理的發展趨勢。

關鍵詞：垃圾焚燒發電 滲瀝液處理工藝 厭氧生化 MBR

中圖分類號：X7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（c）-0128-02

隨著我國國民經濟的飛速發展，在人民生活水平日益提高的同時，生活中的垃圾，工業的垃圾也隨著生活水平的提高而隨之增大。而這些增長的垃圾嚴重的污染了現在的環境，同時也制約了城市的發展。由于傳統垃圾處理方法處于局限性，環境的惡化，垃圾發電已經成為一個在國內外垃圾處理的趨勢，并獲得相當大的利益[1]。從生命周期評估（LAC）、經濟成本、垃圾填埋容量和溫室效應等方面對垃圾填埋和焚燒在城市固體垃圾（MSW）處理最終廢物轉移計劃和垃圾成分變化的比較，可以發現垃圾焚燒對現代城市固體垃圾管理更為經濟可行[2]。但在我國垃圾發電蓬勃發展的同時，也面臨著幾大難題：垃圾分類、余熱利用、廢棄物處理、環境污染、職業危害等[3]。其中滲瀝液由于其復雜特性，一旦發生滲漏對周圍地區的水體、土壤有嚴重的環境污染，影響周圍的生態系統，甚至引起人體慢性中毒，動植物的突然死亡，但是，如果我們采取了有效預防和保護措施，大部分垃圾滲濾液產生的環境風險是可以預測和控制的。目前對垃圾滲濾液處理工藝的研究大多停留在垃圾填埋場滲濾液處理階段，由于垃圾發電場垃圾滲濾液與填埋場滲濾液特點的差異，不能簡單的套用。

1 滲瀝液的產生及特點

垃圾滲瀝液是垃圾在堆放填埋過程中產生的污染性極強的高濃度復雜有機廢水。垃圾滲濾液主要有四個來源：第一是垃圾本身是含有水分；第二我是垃圾可以在生化反應中也產生水；第三是地下也會出現潛水的反滲的現象；第四是填埋場中的自然降水也會出現地表的徑流。其中降水為其主要來源[4]。滲瀝液由于它的可變成分和耐火材料的高比例難以進行處理，以滿足排放標準[5]。具體特性有：（1）水質成分復雜，水量變化大。（2）有機污染物含量高。（3）氨氮含量高。（4）重金屬含量高。（5）色度高。（6）惡臭。（7）微生物營養元素比例失衡等[6]。一系列的因素影響垃圾填埋場滲瀝液的特性，如城市生活垃圾組成，垃圾年齡，氣候條件，堆放時間和運營實踐等。

2 滲瀝液的危害

垃圾滲濾液的氨氮含量和CODcr濃度高，使地面水體缺氧，水質惡化，同時氨氮是誘發水體富營養化的誘因，嚴重的甚至可影響到水源水的質量。一般來說，垃圾滲濾液的pH值為4～9，COD為2000～62000 mg/L，BOD5為60～45000 mg/L，處理起來十分棘手。且隨著垃圾堆放的增加，新鮮垃圾逐漸變為陳腐垃圾，滲濾液中有機物含量有所下降，但氨氮含量增加，可生化性降低，處理難度也增加。同時，我們應該警惕，垃圾滲濾液中有機污染物較多，其中促癌物、輔致癌物5種，被列入我國環境優先控制污染物“黑名單”。垃圾滲濾液中含有10多種金屬離子，這些金屬離子會對生物處理過程產生嚴重的抑制作用特別是其中的有毒金屬如果隔離措施不當會滲入到地下影響地下水，對周圍的居民和植物的生存產生很大的影響。滲濾液味道十分難聞，也會產生沼氣，影響大氣環境。

3 滲瀝液處理要求

滲瀝液中含有大量的有機物、氨氮和有毒物質等污染物，這些污染物會直接影響垃圾焚燒廠周邊的地下水、地表水和地面上的空間環境。為了防止垃圾焚燒處理過程中產生的滲瀝液對環境造成二次污染，應該嚴格控制其排放標準。鑒于垃圾滲瀝液的上述特點，在選擇滲瀝液的處理工藝時應考慮以下要求：[7]

（1）滿足水量變化大的特點。

（2）抗水質沖擊負荷能力強。

（3）高COD、BOD去除能力。

（4）高氨氮處理能力。

（5）盡可能的減少二次污染。

4 滲瀝液處理現狀及處理工藝

焚燒廠滲瀝液同填埋場滲瀝液特性存在著很多不同，所以在處置上就有一定的區別。滲濾液回灌被認為是一個具有成本效益和環保可行的解決方案[8]。春秋冬三 季的垃圾滲瀝液產生量不大，完全可以實現回噴爐膛燃燒，并且不會產生多少不良影響，但是由于夏季雨水增多，垃圾滲瀝液產生量較大，大量回噴爐膛燃燒嚴重影響鍋爐安全運行，容易造成煙氣的二次污染[9]。所以小型生活垃圾焚燒廠采用回噴的處置方式處理滲濾液具有基礎投資少、設施簡單、處理徹底等優點。對于大中型生活垃圾焚燒廠，一般推薦采用集中收集處理垃圾滲濾液。對于中型垃圾焚燒廠，因為垃圾滲濾液量相對較少，直接生化處理較困難，一般都是借鑒某些化工廢水的濃縮+生化法處理工藝，處理垃圾滲濾液在國外一些發達國家的垃圾焚燒發電廠較常見[10]。

4.1 滲瀝液的處理方法

滲瀝液的處理方法主要有[11]：（1）合并處理，就是將滲瀝液引入城市污水處理廠進行處理，這種方案需要在生活垃圾焚燒廠附近建設一座配套的城市污水處理廠。一般生活垃圾焚燒廠離市區較遠，需要用帶有密封儲罐的汽車，將滲瀝液運到城市污水處理廠進行處理。這樣，不但提高了滲瀝液的處理費用，而且容易在運輸途中對環境造成污染。（2）混合處理，就是將滲瀝液和生活垃圾焚燒發電廠在焚燒垃圾、發電等生產過程中產生的廢水一起合并后進行處理。混合處理需要在生活垃圾焚燒廠內建造一套專門的廢水處理系統。滲瀝液來自垃圾貯坑的生活垃圾發酵。混合處理就是用生產過程中產生的廢水稀釋滲瀝液。（3）焚燒處理，就是將滲瀝液收集后噴灑到焚燒爐內，當焚燒爐的爐膛達到一定溫度時，滲瀝液和生活垃圾會一起燃燒，其中的有機物會通過高溫分解。所需條件是：處理滲瀝液的產量小，垃圾熱值高。（4）單獨處理，就是在生活垃圾焚燒廠內，建造一套專門處理滲瀝液的系統。該系統不處理生產過程中產生的其它廢水。滲瀝液單獨處理方案按照工藝特點可分為生物法、物化法、土地法以及不同類別方法的綜合。endprint

4.2 滲瀝液的處理工藝

生物化學處理技術分為好氧處理法和厭氧處理法，以及好氧法和厭氧法的結合方法。好氧處理技術主要有活性污泥法、穩定塘、生物轉盤和生物膜等。厭氧法主要有UASB（流式厭氧污泥床）、厭氧生物濾池、厭氧接觸池等。單獨采用好氧或厭氧處理技術都有一定的局限性，好氧生物處理在溫度低時受影響；厭氧生物處理占地面積大，污泥量大，現場容易產生臭味，造成二次污染，影響環境。故當前更多是采用將厭氧好氧相結合的方法來處理垃圾滲濾液。

物理化學處理技術包括混凝沉淀/混凝氣浮法、氧化還原法、膜處理分離技術等，一般作為滲濾液的預處理工藝。

回灌法處理技術是直接將未處理的滲濾液部分或者全部回噴到填埋堆體的表面，利用表層土壤和填埋層中各種微生物的新陳代謝來消減污染物的一種方法。回灌法處理技術是目前處理滲濾液成本最低的方法，避免了滲濾液的直接排放[12]。

國內現在對焚燒廠廢水以生化和物化相結合的處理工藝為主，主要有：攪拌-混凝-批式活性污泥法SBR-過濾法[13]、氨吹脫一UBF（復合型厭氧反應器）一好氧SBR一膜深度處理、UBF—MBR、厭氧一好氧MBR、MBR—NF、UASB—MBR—DTRO、混凝沉淀一UASB—AS一氣浮、UASB—SBR—CMF（連續膜過濾）—RO（反滲透）等[14]。滲瀝液處理的典型流程為生化處理+深度處理，預處理+厭氧反應器（UASB）+A/O（厭氧好氧工藝法）+膜生物反應器（MBR）+納濾（NF）工藝在垃圾發電廠較為普遍。

4.2.1 MBR（膜生物反應器）工藝

MBR是生物處理與膜技術相結合的一種工藝，其通過膜對曝氣池出水進行過濾，水中SS被截留回到生化反應器。膜分離技術代替了傳統的泥水分離技術，提高了生化反應器中的污泥濃度，使生化處理效率更高，抗沖擊負荷能力更強，系統占地面積也遠小于傳統工藝。MBR工藝一般包括預處理系統、生化系統和超濾系統[15]。有效地去除滲濾液中的懸浮物是預處理工序的主要任務。生化系統包括反硝化段和硝化段兩部分。生化系統出水進入超濾系統，經過膜分離，清液除部分進入清洗槽用于膜清洗外，其余排放或進入深度處理系統。該工藝處理效果穩定、抗沖擊負荷能力強而被廣泛接受，并且逐漸成為滲瀝液處理的主流工藝，但投資高、運行成本高[16]。主要缺點為耗電量大，濃縮液難于處理。

4.2.2 納濾/反滲透處理工藝

MBR出水進入NF（納濾）系統，可去除大部分的BOD、COD、TN、SS、重金屬、大腸桿菌和色度等。另外，NF能透過單價離子，不至于使濃縮液鹽含量越來越高，這樣可以獲得高的濃縮倍數，同時因透過部分單價離子，使膜兩側的滲透壓降低，可大大降低運行費用[9]。

4.2.3 低能耗蒸發處理工藝

低能耗蒸發處理工藝是利用高效MVC蒸發裝置，將垃圾滲瀝液中的水分及氨與其他物質分離，蒸餾水經離子交換樹脂將蒸餾水中的氨氮截流，使出水水質達到排放標準，樹脂吸附的氨氮經再生置換到再生廢液，廢液經結晶形成氯化銨產品。采用低能耗蒸發技術處理垃圾滲瀝液是目前滲瀝液處理技術的突破。機械蒸汽壓縮蒸發裝置適用于垃圾滲濾液NF濃縮液的處理[17]。

4.2.4 高級氧化處理

無論采用納濾或反滲透工藝，系統都會產生一定量的濃縮液，由于濃縮液中含有大量的難降解有機物，同時含鹽量也較高，導致濃縮液很難處理。作為深度處理的一種方法，高級氧化處理工藝可以將污水中的部分難降解有機物氧化成二氧化碳和水，并將大分子有機物氧化成易降解的小分子有機物。高級氧化處理工藝的最大特點是系統沒有濃縮液產生，對整個系統達到零排放意義重大，但整個系統能耗較高致使運行成本增加。目前該工藝在滲瀝液處理領域工程實例不多，運行經驗較少。Fenton氧化法屬于高級氧化法的一種[18]，它具有氧化劑與催化劑來源廣且便宜無毒、均相傳質、操作簡便等優勢[19]。

綜上所述，垃圾滲濾液具有成分復雜，水質水量變化巨大，有機物和氨氮濃度高，微生物營養元素比例失調等特點，因此在選擇垃圾滲瀝液處理工藝時，必須詳細測定垃圾滲濾液的各種成分，分析其特點，以便采取相應的對策。目前，在滲瀝液的處理技術和工藝上存在著兩個方面的問題：其一，是傳統工藝的處理無法滿足嚴格的排放標準；其二，是提高處理效率帶來的高額處理費用。聯合工藝設想的提出，實現了生活垃圾焚燒煙氣除塵工藝與垃圾滲瀝液深度處理工藝的互補，利用了垃圾焚燒產生的可汽化余熱，同時也解決了RO濃縮液的二次污染問題，實現了濃縮液的“三化”即“無害化、減量化、資源化”，揚長避短，相得益彰[20]。另外，滲瀝液的輸送排放及對于深度處理，開發廉價的水處理藥劑[21]、促進劑[22]及在以廢治廢方面應該成為垃圾滲瀝液處理中的一些研究重點。

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