浅谈垃圾渗滤液的水质特征与处理工艺

查正太，张文文，李亚峰

(沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁　沈阳　110000)



浅谈垃圾渗滤液的水质特征与处理工艺

查正太，张文文，李亚峰

(沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110000)

垃圾渗滤液是一种高浓度的有机废水，处理难度大，如何有效处理垃圾渗滤液是我国目前垃圾填埋场面临的一个难题。分析了渗滤液的水质特征以及危害性，归纳总结渗滤液常规处理办法，如物化法、生化法以及目前正在发展的膜技术等，介绍不同技术的特点，对我国渗滤液处理技术存在的问题以及今后发展的方向进行展望。

垃圾渗滤液；水质特征；物化法；生化法；膜技术

我国城市垃圾越来越多，造成的环境污染越来越严重。目前，处理城市垃圾的方法有焚烧、堆肥、卫生填埋等，卫生填埋技术发展比较成熟，管理和运输等也方便，因此在我国普遍使用这种方法处理城市垃圾[1]。垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中,由于降雨、地表径流、微生物的分解作用和地下水的浸泡而滤出的污水,是垃圾处理过程中产生的一种二次污染。处理渗滤液已成为当今我国垃圾卫生填埋的一个重要方向。

1　垃圾渗滤液的水质特征和危害

1.1渗滤液的来源

渗滤液主要来自四个方面：垃圾中含有的水；地下水；降雨和地表径流；垃圾中微生物分解作用产生的水。其中微生物的分解作用和降雨是产生渗滤液主要原因。郝一琴等[2]以太原垃圾渗滤液为研究目标进行实验，发现渗滤液的产生量具有季节性。

1.2渗滤液的水质特征

渗滤液中含有大量的有机物，郑曼英等[3]曾以广州大田山垃圾填埋场为研究对象，发现渗滤液中可监测到的有机物种类高达77种；填埋垃圾中的蛋白质等含氮类物质的生物降解导致渗滤液中含有高浓度氨氮，浓度变化范围大；渗滤液中含有多种金属离子，其浓度较其他污染物低得多，微量金属离子溶出率低，溶出率仅为0.5%～5.0%，而且垃圾本身也能吸附重金属离子；渗滤液营养元素比例失调，具有高氨氮低磷的特点；渗滤液水质变化范围大，需要进行长期的水质监测。

1.3渗滤液的危害

垃圾渗滤液是一种高浓度有机废水，水质成分复杂，含有高浓度的氨氮和种类繁多的有机污染物。通过渗透等方式，渗滤液会对周围造成严重的水体污染，其中渗滤液流量和速度、垃圾的性质和堆埋时间都影响着污染程度。由于我国目前渗滤液技术仍在发展阶段，处理渗滤液的运营费用昂贵，且管理能力尚未完善，因此如果水质受到渗滤液污染，其处理难度远远高于一般水质。而且被渗滤液污染的水质会丧失利用价值，严重影响人们的健康问题。

杨维等[4]利用PRB(渗透反应格栅)技术处理沈阳市老虎冲垃圾填埋场的垃圾渗滤液受污染的水质，取得了一定的效果。郑曼英[5]等曾对广州市老虎窿垃圾填埋场进行报道，虽然它于1992年被封场，但在其后的三年里排放出的浸出液中COD、BOD、氮和磷仍超标，其中以氨氮为甚。

2　渗滤液处理的方法

2.1渗滤液的预处理

渗滤液中氨氮浓度高，金属离子种类繁多，其中高浓度的氨氮严重抑制生物处理作用，而多种重金属离子会在生物污泥中积累，对菌种产生中毒和抑制作用。此外渗滤液在堆体中存放的时间一旦过长，导致流出的渗滤液中会含有较多的难降解有机物，因此有必要对渗滤液要进行预处理。

预处理主要有氨吹脱法、化学沉淀混凝法和催化氧化法。氨吹脱法是将渗滤液中易挥发的NH3扩散到空气中，这种方法操作简单而且费用不高[6]；对于渗滤液中的金属离子、微小悬浮物和胶体杂质的去除利用化学混凝沉淀法，向渗滤液中添加混凝剂等，将废水中难以沉淀的微小悬浮颗粒与胶体物质脱稳、互相聚合、增大至自然沉淀。沈耀良等[7]利用混凝沉淀一焦碳吸附法去除水中的金属离子，达到良好的效果；催化氧化法的主要目的是直接去除渗滤液中难降解的成分，通过催化氧化，渗滤液的可生化性会大大提高。

2.2物理化学处理法

物理化学法主要有活性碳吸附、化学混凝沉淀、氨吹脱、膜分离、化学氧化、化学还原、离子交换等。化学混凝沉淀利用Fe3+或Al3+作为混凝剂去除渗滤液中的有机物，隋智慧等[8]用混凝与吸附结合的方法处理北京安定垃圾填埋场的渗滤液，结果表明这种方法对渗滤液中的COD去除率在70%左右；化学氧化法有湿式氧化或催化氧化、电化学法等多种方法。郑怀礼等[9]研究了不同Fe2+/H2O2、pH值和Fenton试剂用量对渗滤液的色度去除率影响，证实光助Fenton技术能较好的去除渗滤液的色度。

物化处理方法具有不受水质水量变动的影响的优点，出水的水质比较稳定，尤其是对BOD/COD比值较低(0.07～0.20)、难以生物处理的渗滤液具有较好的处理效果。物化法可以有效减少渗滤液中的有机物、氨氮、重金属离子等含量和去除色度,改善其可生化性,为后面的生物处理工艺创造良好的条件。

2.3生物化学处理法

生物化学处理法主要有好氧生物处理法和厌氧生物处理法以及二者相组合工艺。当COD浓度大于50000mg/L时，采用厌氧生物处理法进行前段处理，好氧生物处理法或其他后续处理后段方法；当COD浓度小于5000mg/L时，采用好氧生物处理法；当COD浓度在5000～50000mg/L之间时，由实际情况选择适当的处理方法。

好氧生物处理法包括活性污泥法、曝气稳定塘法和生物膜法。各种处理方法以及特点见表1。

表1　好氧生物处理法及其特点Table 1　Aerobic biological treatment methods andtheir characteristics

续表1

物化-活性污泥复合处理系统适用于难降解的高分子化合物,存在重金属离子抑制作用情况,运行时具有较大的操作灵活性曝气稳定塘法有机负荷低,体积大,降解速度慢,但工艺简单,成本低,效果较好生物膜法抗水量水质冲击负荷等优点,但由于生物膜上微生物世代生长,仅适用于性质与城市污水相近的渗滤液

厌氧生物处理法包括厌氧生物滤池和UASB(上流式厌氧污泥床)，其中厌氧生物滤池适用于处理溶解性有机物，渗滤液的负荷须维持较低水平才能达到理想效果，而UASB法负荷比厌氧滤池大得多，出水中含有较多氨氮，能够消耗水中溶解的氧。

厌氧和好氧二者组合的处理方法有UASB-氧化沟-稳定塘法、厌氧-好氧生物氧化法、厌氧-气浮-好氧法、厌氧-氧化沟-兼性塘法四种[10]。处理高浓度的渗滤液常采用厌氧-好氧处理法，经济合理且处理效率高；厌氧-吹脱-脱氮-好氧-混凝沉淀流程处理深圳市玉龙坑垃圾填埋场渗滤液时，当COD=2500mg/L，BOD=1500mg/L，NH3-N=1000mg/L时，处理后的渗滤液出水的各项指标均低于排放标准。

2.4渗滤液处理法新发展方向

近几年来，渗滤液的膜分离技术得到迅速发展，其中电化学法和光催化氧化的应用是渗滤液污染化学控制的新发展方向。以TiO2作催化剂的光催化氧化对渗滤液中的有机污染物具有很强的氧化能力，而且TiO2能够回收利用。以Ti/Pb2和Ti/SnO作阳极，能够对渗滤液脱色，COD的浓度能降至100mg/L，其去除率高达69.6%，并且能够完全除去氨氮等，同样该催化剂也可重复使用。

莱特莱德公司将光催化与电化学氧化和污水处理结合在一起。在光催化法中，通过紫外线的辐射触发催化剂，能够推动材料中的电子达到一个高能状态，留下自由正电荷空穴对渗滤液中的污染物进行氧化。但是由于电子通常还会与空穴重新进行结合，因此光触媒并不是很有效；电化学氧化法根据电流穿过水中的催化剂从而对污染物进行氧化。因此将两种方法结合在一起可阻止光触媒建立的电子和空穴进行再结合，从而能够显著提升该过程的效率。

3　垃圾渗滤液处理存在的问题及研究趋向

3.1存在的问题

(1)高浓度的氨氮抑制微生物的活性，而除去氨氮的操作复杂，费用高昂。

(2)目前采用的膜系统存在膜清洗和更换问题。由于渗沥液中污染物浓度较高，使膜系统清洗频率大幅提高，而频繁得清洗又影响运行。同时膜的使用寿命降低，往往较短时间即需要更换；

(3)生化系统，碳氮比偏低，需要外加碳源，才能保持生化系统稳定；

(4)管理能力不足，运营经费太高，处理难度远大于一般废水。

3.2未来发展方向

氨氮浓度过高以及可生化性差是垃圾渗滤液处理技术上的另一个难题。因此，发展高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术应该作为研究的重点[11]。

(1)垃圾渗滤液深度处理技术的研发应集中在膜处理技术，同时积极开发其他高效实用的垃圾渗滤液深度处理技术；

(2)提高垃圾渗滤液中总氮的去除效率及弥补碳源不足，同时加强厌氧处理技术的开发应用，以提高垃圾渗滤液的可生化性；

(3)由于垃圾渗滤液处理费用较高，所以要制定合理的处理方案。多种工艺组合处理技术应是今后发展的趋势，同时加强管理监督能力。

4　结　语

垃圾渗滤液处理难度大，运营费用高，成分复杂，危害性严重。在物化法、生物法和膜技术等处理方法上采取何种处理形式，有待进一步研究。有效去除高氨氮垃圾渗滤液处理工艺具有广阔的发展前景，渗滤液的处理技术发展固然重要，但也应考虑开发渗滤液减量垃圾填埋技术，即从源头上减少渗滤液的产生。

[1]肖峰.浅谈垃圾填埋场渗滤液处理工艺和方式[J].环境科学与管理,2008(08):187-191.

[2]郝一琴,程媛,李小卉.太原生活垃圾填埋渗沥液监测、处理的研究报告[J].环境卫生工程,1995(02):3-6.

[3]郑曼英,李丽桃.垃圾渗液中有机污染物初探[J].重庆环境科学,1996,04:41-43.

[4]杨维,杨军锋,王立东,等.垃圾渗滤液对地下水污染的PRB实验研究[J].节能,2006(09):13-16,2.

[5]郑曼英,李丽桃,邢益和，等.垃圾浸出液对填埋场周围水环境污染的研究[J].重庆环境科学,1998(03):19-22.

[6]王礼宝,黄俊英,王礼兵.FeSO4复合脱色-吹脱-A/O生物膜法处理垃圾渗滤液[J].西南给排水,2007(05):1-5.

[7]沈耀良,杨铨大,王宝贞.垃圾渗滤液的混凝—吸附预处理研究[J].中国给水排水,1999(11):10-14.

[8]隋智慧,曲景奎,卢寿慈，等.物理化学法处理垃圾填埋场渗滤液的研究进展[J].环境污染治理技术与设备,2002(04):43-46.

[9]郑怀礼,潘云霞,李丹丹,等.光助Fenton法氧化垃圾渗滤液中有机物的研究[J].光谱学与光谱分析,2009(06):1661-1664.

[10]张艮林,徐晓军,童雄.城市垃圾渗滤液的水质特性及其处理现状[J].云南冶金,2005(06):60-62.

[11]沈耀良,王宝贞.城市垃圾填埋场渗滤液处理方案及其分析[J].给水排水,1999(08):22-26,2.

Discussion on the Water Quality Characteristics andTreatmentTechnologyofLandfillLeachate

ZHA Zheng-tai, ZHANG Wen-wen, LI Ya-feng

(School of Municipal and Environmental Engineering, Shenyang Jianzhu University,Liaoning Shenyang 110000, China)

Landfillleachateisakindofhighconcentrationorganicwastewater,whichisdifficulttodealwith.Howtoeffectivelydealwiththelandfillleachateisadifficultprobleminourcountryatpresent.Theinfiltrationfiltratequalitycharacteristicsandharmfulnesswereanalyzed,theconventionaltreatmentmethodsofinfiltrationfiltrate,suchasphysicalandchemicalmethod,biochemicalmethodandthedevelopingmembranetechnology,weresummarized.Thecharacteristicsofdifferenttechnologies,theexistingproblemsandthefuturedevelopmentdirectionofleachatetreatmenttechnologyinourcountrywereintroduced.

landfillleachate;waterqualitycharacteristics;physicalandchemicalmethod;biochemicalmethod;membranetechnology

查正太(1995-)，男，本科生，主要从事水污染理论与控制研究。

张文文(1993-)，女，硕士研究生，主要从事水污染理论与控制研究。

X703.1

A

1001-9677(2016)013-0146-03