广东省生活垃圾渗滤液处理研究与实践的发展综述

2019-08-12周昭阳吴惠鹏伍琳瑛

中国环保产业 2019年7期

周昭阳，吴惠鹏，伍琳瑛

（1.广东省环境保护工程研究设计院有限公司，广州 510030；2.广东省环境卫生协会，广州 510599）

20世纪80年代末，广东省生活垃圾的无害化处理一直走在我国前列，陆续建设了一系列生活垃圾处理设施，包括广州市最早建设的几个生活垃圾填埋场[1]和清远市、深圳市[2]、江门市等地的生活垃圾填埋场，以及深圳市、珠海市、佛山市、广州市等地的生活垃圾焚烧发电厂等。垃圾渗滤液的处理是垃圾无害化处理设施环境污染防治的重要组成部分，在我国还没有出台有关生活垃圾渗滤液的污染控制标准和工程建设标准规范前，广东省就开始了积极研究和实践探索。回顾三十年来广东省生活垃圾渗滤液处理的研究与实践历程，总结相关经验，分析和预判未来垃圾渗滤液处理的发展方向，可为提高我国的生活垃圾无害化处理和环境保护水平提供更有价值的参考。

1 广东省生活垃圾渗滤液处理的研究与应用实践的发展

综合近30年来广东省生活垃圾渗滤液处理的研究与应用实践，大致可分为四个发展阶段。

1.1 起步摸索阶段（1992年前）

由于广东降雨量丰富，生活垃圾填埋场的垃圾渗滤液产生量较大，对周边地区易造成明显污染，因此，对比国内其他地区，广东省是最早开始重视垃圾渗滤液处理的省份。由于起步初期缺乏对垃圾渗滤液产量和水质特点的认识，更缺乏扎实的研究和探索基础，该阶段的应用实践基本上是一个被现实污染倒逼的技术应用尝试过程。1986年，广州市老虎窿垃圾填埋场建成的渗滤液处理站采用单沟式氧化沟工艺，1990年广州市大田山填埋场建成的渗滤液处理系统采用UBF+二级接触氧化+氧化塘工艺。由于缺乏系统的水质资料、设计基础数据和运行管理经验等，该阶段的实践应用不能达到预期效果，处理能力不足，处理效果与当时的环保排放标准差距较大。1992年广州市李坑垃圾填埋场建成，采用厌氧滤池+双沟式氧化沟+氧化塘工艺，由于吸收了前两个项目的教训，工艺参数选择较为合理，运行效果良好，而当时国家没有专门针对垃圾渗滤液的排放标准，因此该项目的排放标准主要对照相应的污水综合排放标准，但出水的COD和色度指标距当时的排放标准存在差距。

广州市环境卫生研究所从1990年就开始对垃圾渗滤液进行系统性研究，包括长时间的水质水量调研跟踪[4～6]，从厌氧技术开始，针对各种反应器形式包括UASB、UBF、厌氧生物滤池等进行了应用探索。

1.2 常规物化和生化处理技术为主体的探索阶段（1992～2002年）

20世纪90年代初，随着广州市几个填埋场渗滤液处理设施的运营和经验总结，以及以有关部门开展的一系列研究工作，对渗滤液的产生和水质特点有了较为深入的了解，认识到填埋场渗滤液主要是一种有机物和氨氮浓度高、水质复杂且变化较大的高浓度废水，并发现了填埋场渗滤液的逐步老龄化现象和特点。对照当时的污水综合排放标准，以及后来国家发布的《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889—1997），以主要特征污染物COD和NH3-N为去除目标，针对各种处理工艺技术进行了系统的小试、中试，包括物化的混凝技术、氨吹脱（气提）技术，生化的厌氧和好氧技术、化学氧化技术等，摸索出一系列应用方案和技术参数，并在实际生产实践中逐步开展应用，形成了以氨吹脱和生化结合为主的常规水处理工艺组合应用，生化技术采用厌好氧组合脱氮的SBR工艺。较为典型的案例有广州市大田山填埋场渗滤液处理改造工程（1997年）、江门市大推车山填埋场渗滤液处理厂（1998年）等[7]，对当时垃圾填埋场的水污染控制起到了较好的效果。但由于渗滤液有机物浓度高，即使经过很好的生化处理后仍然残留有较多的难降解COD，该工艺针对早期可生化性较好的渗滤液处理可以达到当时满足地表四类水体排放的渗滤液二级标准，但无法进一步提高。随着填埋场的老龄化，出水COD值逐渐升高，常规生化处理工艺已无法满足二级排放标准要求，只能按照三级标准排往市政污水处理厂。如需获得更好的处理出水效果则必须进行深度处理，因此，有关单位于1995年开始采用反渗透膜技术进行渗滤液处理应用小试，并取得了较好的成果。

1.3 深度处理技术广泛探索和应用阶段（2002～2011年）

2002年，随着广州市兴丰垃圾卫生填埋场的高标准建设和污水排放的高标准要求，经过多方论证，采用UASB+SBR+CMF+RO组合工艺处理渗滤液达到回用水标准，是我国第一个运用反渗透膜技术处理填埋场渗滤液的生产性应用；2006年，佛山市高明苗村卫生填埋场采用MBR+NF工艺的处理厂建成，出水满足《广东省水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）第二时段中的一级标准，是广东省第一个渗滤液处理MBR工艺运用案例；2008年，广州市李坑垃圾焚烧发电厂采用UASB+MBR+DTRO工艺建成的渗滤液处理设施（兼顾填埋场封场后的渗滤液等），亦是国内第一个采用膜深度处理技术的垃圾焚烧厂渗滤液处理案例；2009年，潮州市锡岗填埋场采用MVC+铵回收工艺处理渗滤液，是国内第一个采用机械蒸发技术为主体工艺的应用案例[8～10]。

随着《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889—2008）的出台，更加严格的填埋场污水排放标准倒逼各地加快了渗滤液处理技术研究和设施建设的步伐。广东省多个项目进行了各种水处理高级技术应用尝试，如深圳市下坪填埋场针对氨氮进一步探索高效地吹脱工艺，江门市大推车山填埋场采用Feton氧化工艺为主处理生化系统后的出水，为国内渗滤液处理技术的发展和成熟，做了有益的探索。广东省在这一阶段的垃圾渗滤液处理经验积累处于国内领先水平，但由于渗滤液水质的复杂性和处理难度，相关工艺运用和设施建设在实际生产中还存在着各种不完善的情况。

1.4 工艺全面完善阶段（2011年～至今）

2011年，《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB 16889—2008）开始全面实施，多个垃圾焚烧发电项目开始建设，广东省各市县新建或改造各类渗滤液处理项目超过30个以上，基本以下列两类工艺为主：

一是生化+膜深度处理工艺，生化段主要采用两段A/O的MBR工艺，一方面尽可能降解去除有机物，同时通过硝化反硝化脱氮，高效经济的去除绝大部分污染指标，再通过RO和NF膜系统过滤，保证出水达标排放，垃圾焚烧发电厂的渗滤液处理在前端还增加厌氧处理单元。该组合工艺模式经过多年摸索，目前相应流程与运行参数已基本成熟，运行可靠，出水能够稳定达标，已成为当前广东省生活垃圾填埋场和焚烧厂渗滤液处理的主流应用工艺。但由于膜深度处理有25%～30%的浓缩液富集了较高浓度的难降解COD和盐分，目前尚缺乏成熟稳定和经济的处理技术，只能回灌填埋场、回喷焚烧炉或外运市政污水处理厂。同时，随着填埋场的逐渐老龄化，渗滤液碳氮比和可生化性降低，生化系统需投加越来越多的碳源来脱氮，膜处理系统的运行寿命也受到影响，处理成本不断升高[11]。

二是MVC（MVR）机械蒸发+氨离子交换吸附工艺为主的物化技术，也有超过十个以上的填埋场应用，如江门、梅州、清远市等地，渗滤液处理能够达标排放，但由于蒸发器易于结垢，系统运行稳定性不高，蒸发残留浓液和离子交换再生液出路困难[12]。经过一段时间的运行，部分项目开始重新建设生化+膜深度处理工艺设施，如江门旗杆石填埋场等。

通过广东省各企事业单位和专业技术人员多年的努力，其他的应用技术在渗滤液处理领域也在不断尝试和积累经验，如Feton氧化和电化学氧化、短程硝化反硝化和厌氧氨氧化的生化技术、渗滤液回灌填埋场或回喷焚烧炉等，其适用性、经济性逐渐得到客观验证和展示，一些物化技术如絮凝沉淀、氨吹脱等因其局限性在实践中逐渐被弃用。

2 广东省渗滤液处理行业发展形成的共识

（1）根据渗滤液的水质特征和当前的环保排放标准，没有单一的应用技术能够满足其处理需求，必须根据具体项目水质特点和处理要求采用专门设计的工艺组合处理系统。

（2）生化技术作为主体工艺运用是渗滤液处理系统最为经济且有效的配置，其应用需根据具体项目要求选择经济可靠的工艺流程、反应器形式和运行参数，最大效率地去除COD、TN等主要特征污染物，并结合相应配套的组合工艺技术合理控制生化系统的运行状态和处理效率。

（3）关于生化处理后续保障达标排放的各种深度处理技术应用虽然进行了大量的尝试，但仍处于探索和完善阶段，其长期运行的可靠性、成熟性仍需进一步落实。至今为止，尚未形成能达成行业共识的最优工艺技术与装备，渗滤液处理系统全面满足环保排放要求及经济性的优化仍有待进一步完善。如膜深度处理后的浓缩液处理仍然缺乏能够长期有效稳定运行的技术与装备，非膜工艺中化学氧化技术在氧化工艺的选择、运行流程及参数、与生化工艺的协同配合等方面仍有待优化，蒸发工艺相关技术与装备的完善以及在处理流程组合上的合理运用等需要进一步落实等。

3 结语

目前我国城乡生活垃圾无害化处理水平进一步提高，但存量填埋垃圾仍有大量的垃圾渗滤液需要妥善处理，相当数量的渗滤液处理设施需要新建或改造。经过三十多年的实践研究，渗滤液处理主体工艺技术路线已基本形成行业共识，未来值得关注和需要完善的几个主要问题有：

（1）针对现行的排放标准，当前的各类工艺应用技术仍可以进一步完善和发展，问题主要聚焦在渗滤液生化处理后的全方位深度处理方案如何择优选择、结合新的生物技术继续强化生化处理单元效果与效率等方面。

（2）随着相当一批卫生填埋场达到较长的使用年限或已经封场，该渗滤液水质日趋老龄化，其特点与前中期水质差异较大，可生化性极差，而氨氮浓度仍然维持在较高的状态，使得原本有效的生化处理设施运行难度加大，成本不断提高，系统运行未来难以长期持续。因此，根据老龄化渗滤液的特点，需要继续优化和开发新的技术，不依托生化处理的物化处理技术或许重新成为重点。

（3）随着未来垃圾无害化处理的精细化管理水平加强、垃圾分类的进一步推行、存量垃圾的处理和环境整治等，垃圾处理各流通和处置环节与时段中渗滤液会呈现不同的水质差异，针对各类垃圾处理处置设施的具体污染控制要求，对应的渗滤液处理技术和装备有待于继续优化和开发。

（4）渗滤液处理标准应该与时俱进。关于渗滤液的排放标准，业内一直存在不同的声音。我国当前渗滤液处理排放标准是全世界最为严格的，尤其是垃圾填埋污染控制标准要求渗滤液必须在本填埋场内处理达标才可排放，导致渗滤液处理难度极大，且造成巨大的社会经济投入，一些日处理生活垃圾几十吨的垃圾填埋场仍需要同步配建渗滤液处理设施，单位投资大，运行管理费用极高，其经济代价是否合理值得商榷。目前，国外许多发达国家是根据污水排放去向合理设定对应的标准，如可处理至一定标准则排入市政污水管网或者市政污水处理厂，因此，合理选择渗滤液的排放去向、优化对应的排放限制指标和标准，在保证环境安全的情况下根据具体项目污染控制要求选择更为经济有效的渗滤液处理技术值得深入探讨。