垃圾填埋場滲濾液處理技術與工藝路線選擇

王 瑩，齊美珠

（1.德州市環境保護科學研究所有限公司，山東 德州 253074；2.德州天潔環境影響評價有限公司，山東 德州 253077）

引言

近些年，我國對環境污染治理的力度非常大，而影響環境污染的一個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，不僅會污染水體，而且還會對人類身體健康造成嚴重威脅，因此，加強垃圾滲濾液處理技術的研究力度，是當前做好我國環境保護與恢復工作的重要內容。現階段，我國在這方面的技術研究已經取得了一定成果，基于傳統處理技術之上，又研究出了很多新型技術，這些技術都有各自的優缺點，在應用過程中結合實際情況產生針對性的應用。

1 垃圾滲濾液的相關概述

1.1 滲濾液的產生

掩埋的處理方法因為操作簡單，且適用于全部種類的垃圾，所以國內在處理垃圾時常用這種方法。填埋過程中，在重力的作用下垃圾會被壓實，長時間的堆放還會出現發酵等情況，這時如果有外界的水源進入就會產生滲濾液。滲濾液的成分會受到許多因素的干擾，如垃圾組成、填埋場運營周期、地表厚度等。滲濾液的產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生降解生成水分；三是降水或者地下水進入垃圾內部，由此可以看出滲濾液之間并不存在共性。因為滲濾液的成分構成過于復雜且具有較強的污染性，所以在排放之前一定要進行嚴格處理，防止其對環境造成危害[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雜，這是因為它的組成成分以及形成過程較為特殊，主要包括以下幾點：（1）組成成分：滲濾液中含有許多對環境有害的成分，還有許多難以降解的化合物，其中有機污染物的種類為77種。（2）與普通污水相比，滲濾液的化學需氧量較高。（3）因為垃圾成分較為復雜，導致滲濾液中的金屬離子含量嚴重超標，如果處理不當，會對環境造成嚴重危害。（4）填埋場工作時間的延長，會導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。（5）營養元素的比例失調。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工藝分析

2.1 垃圾滲濾液的單一處理工藝

從現階段國內垃圾滲濾液處理工藝來看，其中“預處理+生物處理”以及“生物處理+深度處理”、“預處理+生物處理+深度處理”的組合處理工藝應用比較多，單一工藝往往很難達到處理效果，但是，單一工藝是組合工藝的基礎，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

現階段物理處理技術包括吸附工藝、膜分離工藝以及吹脫工藝等，這些處理技術一般應用于預處理中，可以為后續的生物處理打好基礎。

（1）吹脫法

這種方法可以有效調節廢水至堿性，之后空氣或者蒸汽通入汽提塔，這個過程會不斷排除氣體，因此，氣相中氮氣的濃度就會改變，廢水中溶解的氨不斷轉入氣相，從而將廢水中的氨氮脫除出來。一些學者在生活垃圾填埋場滲濾液處理的實驗中利用這種方法，去除率可以達到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吸附出來，以達到去除的效果。這些吸附材料表面具有不規范的網孔結構，可以將垃圾滲濾液中的污染物吸附出來，現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物，并降低滲濾液色度，并且活性炭吸附與臭氧工藝相結合，可以有效去除穩定滲濾液中的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位差作為推動力，將滲濾液中的有害物質分離、提純、富集。目前，國內外在垃圾滲濾液處理中應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的方法。隨著新型材料以及組件的研發，應用于海水淡化的反滲透技術也逐漸被應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，經過了不斷的實驗和研究，在垃圾填埋滲濾液低壓反滲透初中應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。目前在這個方面，德國的工藝比較成熟，作為一種高效、快速的處理技術，其在我國垃圾滲濾液處理工藝發展中發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，在其基礎上研發出了高壓反滲透法。這種方法是要求進料端的操作壓大于10 MPa的反滲透技術。通常情況下，大于12 MPa就可以實現鹽水分離，在這個條件下進行垃圾滲濾液處理，就可以達到很高的回收率。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

該技術屬于反滲透技術的一個分支，是基于超低壓反滲透技術之上發展出來的。納米膜表面分布著很多納米級的細孔這些細孔對污水處理起到了非常大的幫助。將納濾法應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離子以及有機物，效果很好。但是，因為納濾孔的孔洞很小，容易堵塞，因此，也會在一定程度上影響處理效果。

2.2 垃圾滲濾液的化學處理

除了單一的物理處理工藝外，化學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

這是一種比較傳統的處理工藝，具有操作簡單、成本低廉的特點，因此，在我國垃圾滲濾液處理中得到了廣泛應用。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，進而分離出來。目前主要的絮凝劑有無機絮凝劑、有機高分子絮凝劑以及生物絮凝劑幾種。

2.2.2 化學氧化法

這種方法是利用化學劑對垃圾滲濾液中的有機物進行氧化，從而降低其中的COD，這種方法在預處理以及深度處理中應用比較多。比較常見的氧化劑有氯氣、過氧化氫、臭氧等，通過大量研究發現，結合使用氧化劑，要比使用一種氧化劑的處理效果好。

2.2.3 濃縮液的處理

因為成本低，回灌已經成為當前國內最主要的濃縮液處理方法，但是這種處理方法會導致頑固有機物和鹽分的沉積，對膜處理系統以及生化系統造成損害，大多數業主對于這種處理方式也十分抵觸。為了滿足業主的要求，也為了更好的保護環境，科研人員通過理論推演發現了蒸發工藝。這種工藝以物質循環理論為基礎，讓濃縮液中的基本元素以分解的方式重新進入大自然，之后再將有毒物質集中掩埋。除此以外，高效絮凝沉淀技術在濃縮液的處理上也頗具成效，該項技術也是從物質循環角度出發。通過實踐，發現這兩種方法切實可行，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值比較低的時候，在Fe2+的催化作用下過氧化氫就會分解，從而產生·OH，引發鏈式反應。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直接將液體中的有機物降解，或者產生羥基自由基、臭氧等氧化劑，將有機物降解。這種方法的優點就是可以徹底分解有機物，并且不容易產生有毒的中間產物以及二次污染，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外處理垃圾滲濾液的主要手段，并且發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荷較強，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物降解，這種方法穩定性好，并且不會產生有害物質。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，在我國垃圾滲濾液處理中得到廣泛應用。活性污泥法根據不同工藝，可以分為吸附解析工藝、氧化溝工藝、循環活性污泥法工藝等。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。可以有效去除或者降低垃圾滲濾液中的COD、NH3-N等物質。

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物，因此，容易受到活性污泥溫度、pH值、含氧量、有機負荷等因素的影響，其中受溫度的影響最大。

2.3.1.2 生物膜法

目前，應用比較廣泛的生物膜法包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法和生物流化床技術等工藝形式。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、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荷低、水流停留時間長，并且體積大，容易受到周圍環境影響，因此，處理效率不高，但是，這種處理工藝的結構簡單、操作便捷、管理容易，使用范圍廣泛。

2.3.2 厭氧生物處理

厭氧生物處理技術已有百年的歷史，但由于傳統厭氧處理水力停留時間長、有機負荷低等缺點，因此在很長的一段時間里沒有被廣泛的運用。近幾十多年來，新的厭氧處理工藝和構筑物不斷被開發，使得厭氧處理技術在理論和實踐中有了很大的進步，并在垃圾滲濾液的處理中也得到了廣泛的運用。最早的厭氧生物處理裝置是化糞池。近幾年開發的厭氧工藝應用于滲濾液處理的工藝主要有：上流式厭氧污泥反應器（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80、90年代，我國開始進行滲濾液處理工作，主要是利用微生物來清除滲濾液中的有機物，這一階段國家的排放標準大致處于三級水平。這種處理工藝的效果十分顯著，去除率良好。好氧處理有機負荷低，對高濃度有機處理效果不顯著，厭氧處理具有良好耐沖擊負荷，但停留時間長，兩者相結合，相互補充、相互促進，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。將兩者相結合，既可以獲得經濟、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，厭氧+好氧生化處理還在不斷優化和完善，未來的應用前景十分廣闊。

2.4 垃圾滲濾液的組合處理工藝

隨著科技的不斷發展，滲濾液的處理技術也愈發成熟，由此也可以看出國家排放標準在不斷提高。

2.4.1 氨吹脫+生化處理+混凝物化

到了20世紀90年代后期，國家污水排放標準有所提高，為滲濾液的處理以及排放設置了三個標準，大部分處理廠都根據標準對現有的處理工藝進行了改進，在原有的基礎上增加了物化處理。

2.4.2 上流式厭氧污泥床（UASB）+SBR+CMF+反滲透（RO）

這項工藝采用生化處理與膜技術相結合的方式，大幅提高了滲濾液的處理效果。使用反滲透膜分離技術進行滲濾液處理工作時，部分滲濾液在處理后能夠達到一級標準，甚至可以作為回用水使用。為了提高滲濾液處理水平，更好的進行環境保護工作，在滲濾液處理過程中，相關部門不斷對現場問題進行分析及處理，對處理經驗進行總結，促進滲濾液處理工藝的進步與發展。

2.4.3 膜生物反應器（MBR）+反滲透（RO）/納濾（NF）

與上述的幾種工藝相比，使用這種工藝進行滲濾液處理可以獲得更好的處理效果，大幅降低其對環境的毒害以及污染作用，現以被廣泛應用。同時，因為膜深度處理技術的日漸成熟，該項技術所需的經濟成本也隨之降低。

2.4.3.1 厭氧單元的取舍

對于許多成立時間不長的填埋場來說，其滲濾液的生化性較高，通過加入厭氧單元可以有效降低好氧單位的工作負荷，達到降低運行成本的目的。如果填埋場的工作時間較長，其滲濾液也就不具備較高的生化性，這時如果再加入厭氧單元，不僅無法降低運行成本，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膜生物反應器的應用與改進

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工藝因為具有較高的土地利用率，在處理滲濾液時效率更高，現以被廣泛應用。為了保護環境，國家對于污水排放時的氨氮以及總氮量都有嚴格要求，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節能夠符合標準，在進行生化處理時，要盡量清除所有氮物質，去除率應該大于90%。遇到某些特殊情況需要較高的脫氮率時，可以采取復合MBR工藝。選取碳源時，為了保證高性價比和節約成本，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、低價離子分離出來，達到清除雜質的目的，這種工藝對于生化部分的要求遠遠小于納濾，在滲濾液處理過程中發揮著重要作用。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越多，對環境的威脅越大。盡管已經進行了多年工程實踐，但是在選擇反滲透，還是選擇納濾技術方面卻缺少一定的準則。

以正在施工的重慶市萬州區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。通過實踐并結合該地區的水質特點，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蒸發處理工藝

從本質上講，MVC蒸發處理工藝就是使用純物化的方式對液體進行濃縮處理。雖然經過論證，表示這種方法切實可行，但是因為這種方法在反應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結垢現象，因此需要定期清洗，應用過程相對繁瑣，所以在國內一直沒有進行工業化。最重要的是，使用這種工藝進行滲濾液處理時，也會產生濃縮液。

3 結語

受到時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。本文對目前應用比較廣泛的處理方法進行研究，并對這些方法的工藝特點、應用范圍進行了討論，從中可以發現，根據不同的處理需求，要有針對性的選擇相應的處理工藝，這樣才能夠達到最佳處理效果。