城市生活垃圾渗滤液深度处理技术研究

2016-06-21岳战林新疆维吾尔自治区固体废物管理中心乌鲁木齐830011

中国环保产业 2016年5期

岳战林（新疆维吾尔自治区固体废物管理中心，乌鲁木齐 830011）

城市生活垃圾渗滤液深度处理技术研究

岳战林
（新疆维吾尔自治区固体废物管理中心，乌鲁木齐 830011）

摘要：通过对干旱地区城市生活垃圾渗滤液污染物组分和含量的调查，结合现有多种处理处置技术的优缺点进行分析，吸纳现有技术的优点并进行参数和方案的改进、完善，通过试验综合运用高效生物厌氧技术、高效生物硝化与反硝化技术、纳滤膜过滤技术的组合，优化完成处理流程和处理效果，试验验证了深度处理技术的可行性和有效性。

关键词：干旱区域；生活垃圾；渗滤液处理；技术研究

1　概述

随着经济的不断发展，我国城市化水平和人们生活水平的提高，城市生活垃圾的产生量以每年超过10%的速率增长。目前，生活垃圾处理主要采用卫生填埋、高温堆肥、垃圾焚烧和分类收集回收利用技术。

我国几十年一直沿用的垃圾填埋场基本没有环保措施，属于简易填埋场，对周围环境造成了严重污染。当前城市垃圾已成为影响人们生存环境和城市可持续发展的重要因素。近10多年来，对垃圾卫生填埋场已具有设计、建设和管理能力。卫生填埋场具有处理和最终处置生活垃圾的双重功能。填埋技术目前在我国生活垃圾处理领域的主导地位，在今后相当长的一段时间内不会改变。一些发达城市正在使用垃圾焚烧发电技术，因此我国的垃圾焚烧发电技术也会得到长足发展。

卫生填埋场产生的垃圾渗滤液的二次污染问题也越来越引起人们的重视。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，对地下水、地表水的污染较严重，对其处理已成为水处理领域和卫生领域研究的热点。

2　垃圾渗滤液的主要特点

垃圾填埋场的渗滤液是由外部水和固体废物所含水分集聚造成的，在西部干旱地区，因为降雨量小，垃圾填埋场渗滤液主要来自固体废物所含水分，因此污染物浓度比降雨量多的地区高。以克拉玛依市生活垃圾填埋场、乌鲁木齐市生活垃圾填埋场2015年7月现场连续一个月测试的56组数据为例，垃圾渗滤液中污染物的含量分布情况见表1。

表1　干旱区城市生活垃圾场渗滤液污染物浓度范围表

干旱区城市生活垃圾场渗滤液有以下特征：有机污染物浓度高；氨氮浓度高；含多种重金属离子；不可生物降解的有机物量大；悬浮物浓度高；色度深，易发臭等。

一般干旱区较新垃圾填埋场的渗滤液污染要比老龄填埋场严重。随着时间的推移，渗滤液由弱酸性逐渐向中性发展，pH值增大，氨氮浓度相对增高；同时，渗滤液中的BOD/COD值、C/N值和SO42-/Cl-值降低。

3　主要处理方法比较

近几年，市场上出现和使用的干旱区生活垃圾渗滤液的主要处理方法优缺点见表2。

表2　干旱区生活垃圾渗滤液处理方法优缺点对照表

由于垃圾渗滤液含有高浓度有机污染物及生物难降解物质和高浓度氨氮，因此处理工艺流程较长，运行费用高，管理复杂，出水难达到一级标准。实验研究和工程运行经验表明，生物处理出水COD一般在500～1200mg/L，不能满足GB16889-1997中的一、二级标准。因而后续多增加深度处理技术，如混凝沉淀、高级氧化技术、膜分离技术和活性炭吸附等。除膜分离技术外，其他深度处理技术很难使污水（特别是老龄填埋场的污水）达到一级标准。通过对生化出水COD成分的分析，主要为腐殖酸、富里酸类有机物以及可吸附有机卤代物等。这些物质不仅难以生物降解，即使采用高级氧化技术也难以除去。

目前，普遍为业主和专家接受的处理技术为表2中所列的第4和第5两项。这两项技术均有国外引进的背景，都存在投资和运行费用高的问题，限制了在国内市场的推广应用。

随着国内膜技术的进步，膜产品的品种、质量和生产规模已进入国际先进行列，膜产品的市场价格会逐步下降。在不久的将来，“生化处理+纳滤膜过滤”工艺技术，可能会成为垃圾渗滤液处理的主导工艺。

4　技术研究

关于干旱区城市生活垃圾渗滤液对环境污染的严重性和地域分布的广泛性，是一个高难度的技术难题，又包含一个庞大的产品市场。早在2001年，国内就开始了对垃圾渗滤液处理技术的研究。目前，“高效生物厌氧+高效生物硝化与反硝化+纳滤膜过滤”的工艺路线已经非常成熟。

“高效生物厌氧+高效生物硝化与反硝化+纳滤膜过滤”的工艺在高浓度有机废水和高氨氮废水处理方面应用广泛，特别是利用“高效厌氧生物颗粒反应器技术”和“高效脱氮微生物菌群技术”，大大提高了垃圾渗滤液的处理效果和污染物的去除率。

4.1高效厌氧生物颗粒反应

将干旱区典型的多个城市（克拉玛依市、乌鲁木齐市、库尔勒市、吐鲁番市、喀什市）生活垃圾填埋场和垃圾中转站的渗滤液，直接进行连续的厌氧生物处理，连续半年运行数据的效果见表3。

表3　典型干旱区城市垃圾渗滤液厌氧处理效果

从表3可看出，在非常高的负荷下，渗滤液直接采用厌氧处理，仍然具有较高的COD去除率。与普通好氧活性污泥法相比，厌氧处理能够降低大量的投资和运行费用，节省占地面积。

4.2高效好氧硝化反硝化反应

传统活性污泥处理工艺只能将有机氮化合物转化为氨氮，对氮的去除主要靠微生物细胞的同化作用将氮转化成细胞原生质成分。虽然硝化菌几乎存在于所有生物处理系统中，但由于硝化菌的自身生物特性与传统生化处理工艺存在以下矛盾：1）硝化菌增长速率缓慢，传统生化处理工艺泥龄相对较短；2）硝化菌是自养菌，废水BOD5/TKN的值越高，硝化菌所占比例越低；3）和NO2--N本身对硝化菌的毒性作用。因此，普通好氧硝化过程，微生物能承受的氨氮浓度和有机物浓度是非常低的。

高效脱氮微生物菌群成功解决了高氨氮废水处理难题。高效微生物菌群是以亚硝化单胞菌和硝化杆菌为主，同时配以反硝化菌等多种微生物组成的液态混合菌群，具有以下特点：1）菌种本身无毒性、无致病性，不会造成二次污染；2）去除COD、氨氮速度快，去除氨氮能力强；3）污泥沉降性能佳、稳定性好，污泥产生量少；4）不易随水流失；5）一次投加，无需补充；6）对pH值适应性强；7）具有耐冲击负荷强的特殊功能。

4.2.1高效反硝化反应

将干旱区城市垃圾渗滤液经酸化处理的出水，接种高效微生物菌群，人为添加硝基氮、亚硝基氮进行反硝化脱氮，硝基氮、亚硝基氮的总量为950mg/L，按各种比例混合。部分试验平均数据见表4。

表4　高效微生物菌处理垃圾渗滤液酸化处理水效果表

反硝化试验所用酸化出水逐渐接近垃圾渗滤液的原水水质，氨氮浓度不断提高至1000mg/L，对反硝化脱氮没有明显影响，当进水总氮不变，而亚硝基氮浓度逐步提高达600mg/L时，对反硝化速度没有明显影响。反硝化过程中同时去除一部分氨氮，去除量不稳定。反硝化脱氮、去除COD主要与进水的COD浓度关系较大，进水COD浓度越高，反硝化速度越快。

4.2.2高效硝化反应

将经过厌氧处理的渗滤液接种高效微生物菌群，进行好氧硝化处理。控制反应条件，以氨氮、亚硝氮均降解完全为反应结束。汇总部分试验数据见表5。