垃圾滲濾液處理技術的方法及成本分析

余崑

（甘肅機械化建設工程有限公司，甘肅 蘭州 730060）

垃圾滲濾液是指垃圾在填埋和堆放過程中由于垃圾中有機物質分解產生的水和垃圾中的游離水、降水以及滲入的地下水，通過淋溶作用形成的污水。由于垃圾滲濾液成分復雜，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，一般需要不同類型工藝方法組合處理，即物理、化學、生化相組合，才能適應不同時期的滲濾液特點，做到達標排放的要求。本文旨在通過對三種滲濾液處理工藝進行對比，了解不同滲濾液處理工藝的投資及運行成本，并結合具體項目進行滲濾液處理系統的運營成本分析。

1 垃圾滲濾液處理的技術方法

（1）好氧生物處理。好氧生物處理在廢水處理中技術比較成熟，主要有活性污泥法、氧化溝、好氧穩定塘、生物轉盤、反硝化與硝化等工藝，好氧處理可有效地降低BOD5、COD和氨氮，還可以去除另一些污染物質，如鐵、錳等金屬。好氧生物處理時，有機物轉化成污泥的比例與污泥負荷有關，污泥處理與處置的工藝較為復雜，費用較高，對于垃圾滲濾液而言，由于其水質成分復雜、BOD5和COD濃度高、金屬含量較高、水質水量變化大、氨氮的含量較高、微生物營養元素比例失調等因素，傳統好氧生物處理工藝用于滲濾液處理難度較大，如果排放要求較高，出水水質難以達到要求，并且處理工藝占地面積較大，并且難以達到脫氮要求。

（2）A/O生物處理。硝化（O）和反硝化（A）生物處理在滲濾液處理中得到了越來越多的應用，通過硝化與反硝化進行生物處理可以去除COD、BOD5和NH3-N。當設計一個硝化工藝時，前置反硝化也可以降低需氧量和碳用量。采用高負荷，大生物量生化工藝可以減少場地，但傳統的硝化、反硝化工藝往往達不到大生物量這個要求。目前，硝化、反硝化工藝與超濾的組合處理工藝（MBR）在滲濾液處理工程中有廣泛的應用，且處理效果較好。

（3）超濾。超濾（UF）篩分孔徑為1nm～70μm，不截留滲濾液中所含鹽分，可用來將微生物菌體、沉淀物從污水中分離出來，鑒于該特點，設計將超濾與好氧生化相結合即采用超濾取代傳統的二沉池，該結合即為膜生化反應器（MBR）。

（4）反滲透。反滲透與納濾都是為了滿足水質要求而開發出來的膜技術，反滲透膜孔徑一般在0.1～1nm，納濾膜的孔徑在0.02μm左右。納濾膜和反滲透膜均屬于致密膜范疇，二者的分離機理也相同，但納濾的截留界限僅為分子大小約為1nm的溶解組分。反滲透是壓力驅動型膜分離技術。其操作壓力為1.5～12MPa（部分專有型膜技術的操作壓力更高），截留組分為0.1～1nm小分子溶質，可以從液體混合物中去除全部懸浮物、溶解物和膠體。反滲透是最精密的膜法液體分離技術，它能阻擋全部懸浮物、溶解物和膠體、所有溶解性鹽及分子量大于100的有機物，但允許水分子透過。

（5）組合工藝。膜生物反應器(MBR)是由污水生物處理技術和膜分離技術結合而成的一種新型污水處理與回用工藝。其利用膜的高效截流作用，使微生物被完全截流在生物反應器中，實現水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)的徹底分離，從而保證了反應器中維持大量的污泥齡較長的活性污泥。因此，MBR在處理難降解有機廢水和高濃度氨氮廢水方面有著極強的優勢，是國內研究較多的垃圾滲濾液膜處理工藝。但膜技術和生物結合工藝適用于初期的填埋場滲濾液的處理，此時，C/N比還未失衡，可被生物降解的有機物種類較多。針對中后期老齡化的滲濾液處理，生化處理不能發揮其優勢，碳源投加量的劇增導致運營成本增多，需要增加深度膜處理技術，保證出水的穩定達標。

2 影響垃圾滲濾液處理成本偏高的原因

（1）配套設備無法滿足需求。垃圾滲濾液水質復雜，危害性大，且受到垃圾成分、場地氣候條件、場地的水文地質降雨條件、填埋條件及時間的影響。導致了垃圾滲濾液的水質水量的變化大，變化規律復雜，導致處理難度大，垃圾滲濾液處理項目運營后可能會因處理工藝、水質變化、出水水量等原因，導致原有配套的處理工藝無法滿足實際運營需求。

（2）水質變化大，增加處理難度。垃圾滲濾液的水質變化大，產量呈季節性變化，雨季明顯大于旱季，污染物組成季節性變化，且其濃度隨填埋年限的延長而變化，處理難度增加。

（3）金屬含量高。垃圾滲濾液中含有10多種金屬離子，其中鐵和鋅在酸性發酵階段較高，鐵的濃度可達2000mg/L左右；鋅的濃度可達130mg/L左右，鉛的濃度可達12.3mg/L，鈣的濃度甚至達到4300mg/L，這些金屬離子會對生物處理過程產生嚴重地抑制作用。由于垃圾降解產生的CO2溶解使得垃圾滲濾液呈微酸性，這種偏酸性的環境加劇了垃圾中不溶于水的碳酸鹽、金屬及其金屬氧化物等發生溶解，因此，滲濾液中含有較高濃度的金屬離子，處理難度非常大。

（4）CODcr和BOD5濃度高。垃圾滲濾液分為兩類：一類是填埋時間在5年以下的新鮮滲濾液，其特點是CODcr、BOD5濃度高，可生化性強；另一類是填埋時間在5年以上的陳腐滲濾液，其pH值接近中性，CODcr和BOD5濃度有所降低，BOD5/CODcr比值減小，氨氮濃度增加，可生化性降低，導致項目處理費用較高。滲濾液中CODcr和BOD5最高分別可達90000mg/L、38000mg/L甚至更高。一般而言，CODcr，BOD5，BOD5/CODcr會隨填埋場的“年齡”增長而降低，堿度含量則升高。

（5）氨氮含量高。隨填埋時間的延長而升高，最高可達3000mg/L。滲濾液中的氮多以氨氮形式存在，約占TNK40%-50%。目前，國內對垃圾滲濾液處理大體分為：物化法、生物法和膜法。垃圾滲濾液液處理工藝按流程可分為預處理、生物處理、深度處理和后處理（污泥處理和濃縮液處理）。應根據滲濾液的進水水質、水量及排放標準選擇具體的處理工藝組合方式。

3 滲濾液工藝流程

本案例工藝采用“MBR（反硝化+硝化+內置MBR）+NF/RO”。垃圾填埋場產生的滲濾液經調節池，由水泵提升通過管道過濾器,避免大顆粒砂石等雜質及大量懸浮物進入后續的處理系統，避免管道遠距離輸送的堵塞，減輕后續處理的負荷。出水至反硝化/硝化，生化降解有機物和氨氮等，再經MBR膜過濾后出水至膜清水箱，然后，納濾進水泵打到納濾/反滲透處理系統，通過納濾/反滲透去除不可生化降解的有機物，去除絕大部分的COD、BOD5、NH3-N、SS、重金屬、大腸菌群和色度等，出水進入清水池達標排放，濃縮液回灌至垃圾填埋場處理。生化系統中，硝化池中的硝酸鹽混合液通過硝酸鹽回流泵回流至反硝化池，MBR超濾膜系統污泥通過系統回流至硝化池，剩余污泥排入污泥濃縮池，用泵回灌至垃圾填埋場填埋處理，污泥上清液回流至調節池進一步處理，流程圖1所示。

圖1 滲濾液工藝流程圖

4 結語

由于垃圾滲濾液成分復雜，水質、水量變化大，有機物和氨氮濃度高，微生物營養元素比例失調，因此，在選擇滲濾液處理工藝時，首先，應準確而詳細地測定滲濾液的各種成分，分析滲濾液的特點。其次，明確限制處理工藝的因素和需要重點針對的污染指標，依據滲濾液性質和受納水體環境質量要求，選擇處理工藝。確定處理工藝后，須對其進行技術經濟評價，確保所選擇的處理形式經濟有效。處理工藝的研究與應用以多種方法相結合為最佳。然后，通過小試或中試來取得可靠優化的工藝方案，以獲得理想的處理效果。