新型垃圾滲濾液處理技術的研究

甘立建　高紹智

（濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司山東濟南250101）

新型垃圾滲濾液處理技術的研究

甘立建高紹智

（濟南市市政工程設計研究院（集團）有限責任公司山東濟南250101）

垃圾滲濾液是一種成分復雜，含有多種多污染物的難降解廢水。是垃圾填埋必然產生的二次污染物，對垃圾滲濾液處理已成為環保領域的研究重點。本文對垃圾滲濾液的產生和特點進行介紹，還對垃圾滲濾液處理技術的發展以及目前新型的處理技術進行了論述。

垃圾滲濾液；處理技術；新型技術

1　引言

目前大多數的生活垃圾都是以衛生填埋作為最終處置的方式，而垃圾滲濾液是垃圾填埋中必然會產生的污染物。而垃圾滲濾液中所含的污染物種類多，毒性高，如果處理不當對填埋場周圍的環境會產生巨大的影響。隨著對垃圾滲濾液的深入研究以及相關環保政策的出臺，使得垃圾滲濾液的處理技術有了快速的發展。垃圾滲濾液的處理設施也得到了不斷完善。但是我國的垃圾滲濾液處理技術起步較晚，有很多問題需要學習和研究。目前普遍存在一些問題，主要有滲濾液的處理工藝相對復雜，運行的成本高，滲濾液處理的標準和規范不夠完善，核心設備國產化率低，附屬產物難以有效降解等[1]。

2　滲濾液的來源及特點

垃圾滲濾液所含的成分復雜，對環境的污染程度大，主要來源有自然降水、填埋垃圾自身所含的水分、地表徑流、地下水的侵入、垃圾自身降解產生的水分等。不同的垃圾組成、填埋時間、氣候環境、水文條件等對滲濾液的性質有著重要的影響。其特點主要有[2]：（1）垃圾滲濾液的成分復雜，危害大。研究表明，垃圾滲濾液中含有有機污染物多達63種，可降解性差。（2）CODcr和BOD5濃度高，不同的填埋時間其濃度變化范圍較大，但危害性會隨著填埋時間的延長而更大。CODcr和BOD5最高濃度可達到100000 mg/L和40000 mg/L，有的甚至會更高。（3）氨氮濃度高，而且隨著填埋時間的延長氨氮濃度會逐漸升高。（4）含有大量的重金屬離子，填埋場中垃圾的成分復雜，多數含有重金屬成分，隨著填埋時間的延長，填埋區的降水等其他原因的影響，重金屬離子逐漸進入到滲濾液中，增加了滲濾液的污染性。（5）滲濾液中可生物利用的營養物質比例不均，對微生物的毒性較大，單獨使用生物處理技術效果差。（6）水質水量變化大。由于填埋場是露天的建筑，天然的降水對滲濾液的量有著重要的影響，雨季是滲濾液的高峰期，進入旱季時滲濾液的量會很少。

3　新型的處理技術

3.1混凝—光電氧化組合技術

混凝是在廢水中添加混凝劑，使廢水中的懸浮物和膠體物質形成絮凝體而沉淀，進而降低污水中污染物的技術。混凝沉淀法具有技術成熟、投資低、設備占地少、處理容量大等優點,是一種常用的廢水中污染物去除技術，但其單獨使用混凝沉淀法處理垃圾滲濾液不能達到預期要求,但可以有效地降低后續工藝的處理負荷,并可與多種工藝對接。光電氧化是在光照的條件下使具有不同類型的兩個導電體界面上發生催化氧化的反應，利用催化反應的協同作用對有機物進行降解，使有機物進一步礦化分解成二氧化碳和水等。但光電氧化技術直接處理垃圾滲濾液存在負荷過高、處理成本較高的問題,因此,通常需要和與其它工藝組合。有研究者采用鐵錳氧化物加氯化鋁與光電氧化技術對垃圾滲濾液進行處理，該組合工藝對滲濾液中COD、TOC、氨氮以及色度有著顯著的去除效果[3]。

3.2生物酶催化技術

生物酶催化技術是采用酶的技術打開復雜有機物的化學鏈，將其分解為小分子物質，從而降低COD的濃度。該技術的機理是利用酶的反應產生游離基，然后游離基與污染物發生聚合反應，進一步生成高分子化學物，最后沉淀去除污染物[4]。相比微生物技術，生物酶處理技術具有催化性能高、反應條件溫和、反應速率快，而且對毒性物質適應范圍廣，此外還可以重復使用等優點。

生物酶催化技術對垃圾滲濾液中COD、氨氮等具有良好的處理效果。主要表現在：（1）可替代現有的傳統藥劑，可降低污水的處理成本；（2）去除COD、氨氮的效率高；（3）生物酶技術可與其他生物處置單元結合，可提高工藝處理量30%左右；（4）生物酶催化技術操作方便、效果穩定、環境友好；（5）能改善垃圾填埋場周圍的環境，可除臭味、蚊蠅等。

3.3微波、活性炭技術

微波是一種電磁能，它的作用是改變離子的遷移和偶極子的轉動，但不會改變分子的結構，是一種非離子化的輻射能。隨著對微波技術的研究，其在滲濾液處理中已成為研究的熱點[5]。大量的研究表明其應用于滲濾液處理技術中有著顯著的效果。活性炭是一種具有吸附能力的材料，廣泛的應用于污水處理技術中。它的吸附能力取決于不同炭型孔徑的大小和分布。水蒸氣活化的泥煤基、褐煤基褐椰殼基粉為例，泥煤基活性炭具有微孔和中孔應用范圍較廣；褐煤基活性炭表面中孔較多，具有優良的可入性；而椰殼基活性炭表面主要是微孔，只適用于較低分子的吸附。而利用化學品活化的活性炭顆粒多具有微孔和中孔，此外在其表面還具有電荷，提高了活性炭的應用范圍。

研究表明利用微波—活性炭和芬頓技術來處理垃圾滲濾液，以微波功率300 W作為預處理，該工藝對垃圾滲濾液中COD、氨氮、SS和濁度的去除率分別為68.2%、78%、79%和99%，有著顯著的效果[6]。還有研究者利用臭氧氧化技術與微波法結合來處理滲濾液，結果表明對滲濾液的處理有著顯著的效果。此外還有研究者利用微波與活性炭以及過硫酸鹽來處理垃圾滲濾液，結果表明滲濾液中COD、氨氮的去除率隨著活性炭、過硫酸鹽量的增加而增加，隨著微波功率的提高而提高。

3.4超聲—芬頓聯用技術

超聲波是指頻率為2×104Hz～2×105Hz的聲波，利用一定強度的超聲波作用于媒體時可以產生一些物理、化學的效應。超聲波應用范圍較廣，在醫療診斷、鉆孔、探傷等領域都有應用。隨著超聲技術的不斷發展和研究，其應用也擴展到環保領域中。研究者利用超聲技術來降解水中的污染物取得了一定的效果，但單獨使用該技術存在能量利用率低、降解率低的問題。Fenton試劑是利用H2O2和Fe2+進行反應，其中Fe2+作為催化劑分解H2O2產生羥基自由基可以將大分子有機物分解成小分子有機物或完全進行礦化。Fenton工藝常用于廢水的深度處理，但其存在H2O2大量消耗的不足。研究者利用Fenton技術作為垃圾滲濾液的預處理技術，可將滲濾液中64%的COD和80%的TOC去除[7]。

垃圾滲濾液中含有大量的污染物質，對其采用的技術不妥將會對周圍環境及地下水產生嚴重的影響。研究者利用超聲波技術和Fenton技術進行聯用來處理垃圾滲濾液中那降解的有機物，相比其它技術可降低藥劑的使用量，同時還能提高有機物的降解率。研究者對超聲波頻率、功率和Fenton試劑的使用量這些參數進行優化，結果表明超聲/Fenton聯用技術對垃圾滲濾液的色度和COD的去除效果均好于單獨的超聲處理和單獨的Fenton高級氧化技術,尤其是對COD的去除[8]。

3.5厭氧氨氧化工藝

氨氮濃度高是垃圾滲濾液的一個主要的特點。氨氮在廢水中的降解過程通常為在有氧條件下，利用亞硝化菌和硝化菌的氧化作用，將氨氮降解為亞硝酸氮、然后被氧化為硝酸氮，然后在厭氧條件下在反硝化菌的作用下將硝酸氮轉化為氮氣。該過程復雜而且消耗大量的能量。隨著對脫氮過程研究的深入，發現了可將硝化過程控制在亞硝化階段，然后在厭氧氨氧化菌的作用下，利用污水中存在的亞硝酸氮和氨氮直接轉化為氮氣，縮短了脫氮的過程而且節省了大量的能源。其中厭氧氨氧化(ANMMOX)是指在厭氧或缺氧條件下，厭氧氨氧化菌以NH4+為電子供體、NO2-作為為電子受體，將NH4+和NO2-轉變成N2的過程[9]。

對厭氧氨氧化以及短程硝化技術的不斷研究，研究者利用該技術將兩個脫氮過程進行結合來處理垃圾滲濾液。通過對厭氧氨氧化、部分亞硝化工藝特點的控制，還有部分亞硝化耦合厭氧氨氧化組合工藝策略的調控。研究實現了亞硝化-厭氧氨氧化耦合對垃圾滲濾液中氨氮的去除，其中氨氮去除率可達88.4±7.2%，亞硝氮去除率92.6±7.3%，TN去除率82.1±7.5%。隨著對厭氧氨氧化技術的研究，對其處理條件的控制，目前在湖北十堰市成功建成了厭氧氨氧化技術來處理垃圾滲濾液的項目，其出水水質完全符合《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889—2008）的出水標準，而且處理工藝產生的污泥量減少了50%左右，為國內垃圾滲濾液的處理提供了一個新的方向[10]。

4　結語

垃圾滲濾液是一種高濃度、成分復雜、水質變化大的有機廢水，然而采用單純的生化法、物化法等無法完全實現滲濾液的無害化處理，應按照滲濾液的具體水質情況選擇合適的組合工藝對其進行處理。此外，在選擇工藝時還應考慮填埋場所在地理位置和經濟狀況，應地制宜的進行工藝的選擇和組合。氨氮、難降解有機物是滲濾液處理技術中的難題，而且不同時期滲濾液的水質情況不同，在這方面還需進行科學、深入的研究，以對其進行合理有效的降解，滿足出水的排放標準。

[1]胡蝶,陳文清,張奎,等.垃圾滲濾液處理工藝實例分析[J].水處理技術,2011,37(3):132-135.

[2]宋燕杰,彭永臻,劉牡,等.生物組合工藝處理垃圾滲濾液的研究進展[J].水處理技術,2011,37(4):9-13.

[3]于清華.化學絮凝－吸附預處理垃圾填埋場滲濾液試驗研究[J].四川環境,2012,31(3):9-12.

[4]Salem S,Abu A,Hamidi A A.Newtreatment of stabilized leachate byozone/Fenton in the advanced oxidation process.Waste Management, 2012,32：1693-1698.

[5]鵬飛,魏曉云,劉銳平,等.強化混凝-光電氧化組合技術深度處理垃圾滲濾液[J].環境科學報,2011,31(1):13-19.

[6]王杰,馬溪平,唐鳳德,等.微波催化氧化法預處理垃圾滲濾液的研究[J].中國環境科學,2011,31(7):1166-1170.

[7]水處理高級氧化技術[M].北京:化學工業出版社,2010.

[8]Orescaninv,Kollar,Rukd,et al.Characterization and electrochemical treatment of landfill leachate[J].Journal of Environmental Science and Health Part A-Toxic/Hazardous Substance&Environmental Engineering，2012，47（3）：462-469.

[9]Wang S L,Wu X H，Wang Y S，et al.Removal of organic matter and ammonia nitrogen fromlandfill leachate byultrasound[J].Ultrasonics Sonochemistry，2008(15):933-937.

[10]李祥,黃勇,袁怡,等.亞硝化的實現及與厭氧氨氧化聯合工藝研究[J].水處理技術,2011,37(12).

甘立建（1981—），男，漢族，本科，環境工程專業，工程師，從事固體廢棄物處理工程設計研究，污水處理工程設計研究工作。