生活垃圾渗滤液处理的研究进展

方琴 金杰 卫新来 王云

摘 要：该文对生活垃圾渗滤液处理包括物理、化学、生物等方面技术进行了综述，对各处理方法的优缺点、适用范围进行了分析，结合现阶段渗滤液处理的现状，对渗滤液膜处理进行了展望，旨在对垃圾渗滤液处理技术的发展提供参考。

关键词：渗滤液;处理技术;优缺点

中图分类号 X703文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）17-0124-04

Review of Landfill Leachate

Fang Qin et al.

（Department of Biological and Environmental Engineering，Hefei University，Hefei 230601，China）

Abstract：The paper gathered so far the leachate treatment technology，including physical，chemical and biological treatment technology，and found the technology to be improved，the paper expounds the advantages and disadvantages of each method，applicable scope in the future，leachate treatment technology.

Key words：Leachate;Treatment technology;Advantages and disadvantages

近些年来，随着国民经济的迅速发展，人们的生活品质得到了显著提升，但随之而来也出现了一系列问题，其中之一就是垃圾处理问题。当前，我国垃圾产生量以每年10%的速度增长，预计到2030年我国城市生活垃圾将超过4亿t[1]，随之而来的就是垃圾渗滤液问题。国内外都对垃圾渗滤液的处理都给予了高度的重视，开展了各种垃圾渗滤液处理方法的研究。

传统的处理技术主要有物化处理、生物处理、物化生物联合处理、土地处理等。物化处理主要在预处理阶段使用，不受渗滤液水质的影响，出水水质也相对较为稳定，操作简单，反应速度快，对渗滤液中的NH3-N、色度、浊度以及一些难降解的有机物都有一定的处理效果，尤其是对可生化性差的水体有较好的处理效果，但由于处理成本问题导致物化方法不适用于渗滤液大量处理。生物处理可在处理中期降低渗滤液中有机物浓度，其运行成本相对较低，无二次污染。由于單个处理工艺很难达到渗滤液的排放标准，一套完整的处理工艺往往是物化前处理，结合生物法及深度处理技术才可达到排放标准。

1 物化处理技术

物化处理主要包括氨吹脱，混凝沉淀，化学沉淀，光催化处理，微电解，活性炭吸附，Fenton氧化，高级氧化等处理技术。混凝沉淀在工业中常被用于去除一些颗粒悬浮物，高分子物质、有机物、废水的色度和浊度等;化学沉淀是通过向废水中加入化学药剂产生难容于水的沉淀的方法去除一些钙、镁、铁、锰等金属离子;吹脱法一般用于前处理，主要针对渗滤液中的NH3-N。高浓度的NH3-N会影响后期生物处理效果。皮金武[2]等对氨吹脱法去除NH3-N的影响因素进行了研究，发现当pH为11，吹脱时间为60min，吹气量与渗滤液比为4000∶1时，NH3-N的去除率最高可达89.63%。混凝沉淀通过向渗滤液中加入混凝剂或助凝剂，使渗滤液中的悬浮的杂质形成胶体，吸附水中的其他杂质，形成更大的胶体沉淀，达到了较好的处理效果。

1.1 光催化氧化 光催化技术是一种新型的污染物处理技术，由于其具有操作简单、无污染排放、效率高等优点，在水处理和大气污染物处理领域都有着广阔的发展前景。但由于光催化剂TiO2在紫外光激发后对负载材料存在一定的腐蚀性，形成了负载体系;由于TiO2表面的亲水性，直接与渗滤液接触后形成悬浊体系;团聚现象造成的比表面积小，氧化不彻底生成有害物质氧等问题的存在，使得该技术的发展一直受到了限制，渗滤液处理中一般只用于后续深度处理。王晟[3]等成功研制出了1种在烧结后具有壳中空结构的新型纳米复合材料，解决了负载系统和悬浊系统的问题，经试验表明，在温度180℃，反应时间5h条件下，处理效果最佳。魏宏斌等对光催化氧化技术进行了可行性和影响因素的实验测定，结果表明，该技术在深度处理阶段具有较好的处理效果，TiO2的投放量与光强度和水质有关，光强与投放量反相关，反应时间一般在1.5～2.5h，波长在253.7nm处时具有最佳的处理效果。

1.2 高级氧化（AOPs） 高级氧化技术与普通氧化技术不同的是其作用因子是羟基自由基-OH，其强氧化性能降解水中难降解的有机物[4]。高级氧化技术有很多种，如Fenton试剂氧化法，臭氧氧化法，光催化氧化法，湿式氧化法等，在渗滤液处理领域都有着广阔的应用前景。

1.3 催化湿式氧化（CWAO） 传统湿式氧化是让污染物与氧在液相中反应，达到氧化渗滤液中污染物的目的，而催化湿式氧化是在传统的基础上加入催化剂，加快反应速度，温和反应条件。湿式氧化不仅能有效降低渗滤液中的化学需氧量（COD），降低COD/BOD，提高可生化性，去除浊色和异味，而且没有二次污染，具有一定的应用前景。

1.4 Feton氧化 传统的Feton法利用H2O2的氧化性在Fe2+的催化作用下产生具有高反应活性的-OH自由基，-OH自由基能降解污染水体中大部分难降解的、难处理的有机物，具有原理以及操作简单、反应速度快停留时间短、后续产生沉淀处理简单等优点。随着对Feton技术的改进，光Feton法、电Feton法、EF-Feton法相继出现，但是这些方法只在H2O2利用率、H2O2的消耗量等方面作出改进，并没有在处理效率上有所提高，所以一般用于预处理和后续处理、结合生物法和其他方法联合处理渗滤液，如FSR法等联合工艺[5]。杨振宁[6]等对UV-fenton法、Fenton法的处理条件进行了研究，发现UV-feoton法在反应时间为2h，pH为4，Fe2+投加量为3000mg/L，H2O2的投加量为6000mg/L时，达到了最好的处理效果，而Fenton法耗时较短只需90min，反应环境pH没有变化，由于紫外光提高了Fe2、H2O2的利用率，其投加量也相应的减少。

2 厌氧生物处理技术

厌氧生物处理技术和好氧生物技术各有其优缺点，厌氧生物技术主要优点在于能耗少、并且可以产甲烷、甲烷作为清洁能源物质来发电。自20世纪60年代以来，能源问题成为了大家日益关心的问题，厌氧生物处理也有了更好的发展前景。厌氧主要包括厌氧消化池，升流式厌氧污泥床（UASB），厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB），厌氧生物滤池等。

2.1 厌氧消化池 厌氧消化池一般用ASBR反应器对高浓度固体有机渗滤液进行预处理，先降低渗滤液中有机物的含量，再用其他生物处理的方法进行再续处理，如SBR等技术。厌氧消化可在封闭、无氧条件下，微生物通过液化，发酵作用将渗滤液中的有机物转化成沼气和腐殖质，并且减少渗滤液体积和病原微生物，该方法不仅适合高浓度废水，而且耐高负荷，剩余污泥少。耿晓丽[7]等在35℃，pH稳定在7.2～7.8，碱度，NH3-N浓度较高的条件下，以猪粪为接种物，对焚烧垃圾发电厂的渗滤液进行消化，分别以5%～35%的渗滤液体积负荷，进行厌氧消化实验，结果表明，当渗滤液负荷为25%时，甲烷产量达到峰值75.5%，试验中共进渗滤液2800mL，即含CODcr为70472mg/L，实验结束后CODcr为3373mg/L，去除率达95.2%，效果明显，但是对NH3-N无去除能力。耿晓丽[8]等用秸秆作为接种物对渗滤液也开展了类似的实验，结果表明，甲烷占总生物气比重最高可达70.89%，CODcr达83.02%。

2.2 上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 由于污泥床内生物量大，渗滤液负荷大，能适应温度、pH变化等特点，上流式厌氧污泥床反应器（UASB）经常应用于高浓度有机渗滤液的处理[8]。上流式厌氧污泥床反应器主要有3个部件构成，主要部位是反应区，渗滤液由污泥床的底部进入，被颗粒污泥中的大量微生物分解产生甲烷和二氧化碳，已达到处理的渗滤液的效果，其仪器简单，操作相对方便，因而得到了广泛的应用。胡刚[9]等以某垃圾填埋场的渗滤液作为研究对象，用上流式污泥床反应器对其进行因素影响实验，主要研究因素有污泥床的启动时间、容积负荷、碱度、微量元素等，判定指标为COD，结果表明，启动时间82d，最大容积负荷控制在5kgCOD/m3·d较为合理;并得出处理过程中不必投加多余的药剂，只需要适当的时侯投加一些Fe、Ni、Co等微量元素，以保证COD的去除率稳步提升至50%。

2.3 厌氧生物滤池（AF） 厌氧生物滤池与升流式厌氧污泥床反应器的处理渗滤液的原理相似[10]，在厌氧微生物的载体上有不同，厌氧生物滤池的微生物载体为一些填充材料与微生物形成生物膜滤床，渗滤液经过时，与膜上微生物反应水解、酸化，最终被产甲烷菌转化成甲烷，AF中生物浓度高，运行操作灵敏、简单，没有污泥问题的困扰，从而具有很好的应用前景。魏举旺[11]等考虑到季节因素对厌氧生物滤池处理生活污水和渗滤液处理效果的影响，开展了一系列实验[12]，以COD去除率作为评判指标，结果表明，夏季去除率达61%[13]，秋季去除率为47.5%，冬季30%左右，由此可知夏季处理效果最佳[14];实验还发现在10℃以下时，处理效果急剧下降。王昶[15]等采用降/升流2级厌氧生物膜滤床反应器处理生活污水，连续进水，经过2级厌氧消化后COD含量下降明显，去除率达68%，BOD的去除率达58%。

3 好氧生物处理技术

生物处理法是渗滤液主要的处理手段，一般在物化预处理后对有机物、金属离子进行处理，生物处理总体具有处理效率高[16]，二次污染相对较小等优点，其主要有好氧处理、厌氧处理和好氧厌氧联合处理等技术。好氧处理主要通过曝气手段为微生物提供氧气，让其以渗滤液中的有机物为底物进行氧化分解，释放能量，让有机物最终以无害的无机物的形式排放。好氧生物处理技术包括活性污泥法和生物膜法等，对CODcr、BOD5、NH3-N均有较好的处理效果，还可以去除一些金属离子如Fe2+、Mn2+等。

3.1 活性污泥法 活性污泥法是一种操作简单，运行费用较低，灵活性和缓冲能力都较强，能适应渗滤液水质变化快特点的一种应用较广的好氧生物处理方法。通过向反应池内曝气，让好氧微生物氧化代谢，在沉淀池将代谢产物以沉淀的方式降低渗滤液中的污染BOD5、CODcr、有机碳含量和NH3-N。随着对活性污泥法的深入研究，序批式间歇性活性污泥法（SBR）、磁加载强化活性污泥法、活性污泥法与其他方法联合都应运而生。胡慧青[17]等对杭州天子岭垃圾填埋场进行研究，发现用普通活性污泥法处理流量为300t/d渗滤液时，4—10月对COD、BOD5的去除率达89.2%、94.2%，而在其他月份COD、BOD5的去除率为71.1%、84.4%，有所下降。磁加载强化活性污泥法通过向污泥中加入Fe3O4粉末或其他磁性物质，是污泥在搅条件下形成磁活性污泥，加快了污泥沉降速度，间接提高了污泥中的生物量，郑俊[18]等用磁加载强化活性污泥法对渗滤液进行实验，在每隔3d投入20g磁粉，当磁粉投加量达3～4g/L时，曝气区域的MLVSS从2000mg/L提升至5000mg/L，COD和NH3-N的去除率由45%、35%提升至83%、66%。

氧化沟（循环曝气池）是发明较早的一种污水处理工艺，一直在不断地改进和革新，主要体现在处理效果和使用范围方面，由于其操作管理方便，處理效果好，运行费用较低，得到了广泛的运用，成为了中小型污水处理厂的首选。氧化沟是一种连续环式生物反应池，活性污泥法延伸出来的一种工艺。其构筑物是一条闭合的环形曝气沟渠[19]，依赖沟渠中污泥循环流动，延时曝气，将污水进行生物降解，可有效降低水中NH3-N、总磷含量和COD。但是由于污水成分复杂容易造成污泥膨胀，泡沫问题，污泥上浮等问题，且氧化沟对于BOD较低的污水没有处理能力，从而限制了氧化沟的进一步发展。

李亚[20]等对交替运行时氧化沟技术（PID）进行研究，让2～3个氧化沟交替执行好氧，缺氧，沉淀工作。通过对邯郸市垃圾处理场中渗滤液采用该方法的处理效果进行研究，结果表明，PID的基础建设费用仅为普通氧化沟的30%～50%，BOD/TN值大于3～5，BOD/TP值大于10～20时，对BOD5、COD、TN、TP、NH3-N的去除率分别为96.5%、91.28%、72.54%、88.8%、96.32%，符合《生活垃圾卫生填埋污染控制标准》，也满足了《污水综合排放标准》二级排放标准，处理效果良好。王进安[21]等对北京阿苏卫垃圾卫生填埋场渗滤液处理进行了系统的介绍，该处理厂2001年用氧化沟单独运行时，对BOD5、COD、SS的去除率分别为85%、85%、83%，效果一般。在对其进行改进，加入了反渗透处理工艺，组成DT-RO工艺，对BOD5、COD、NH3-N、SS的去除率分别达到99.8%、99.7%、99.5%、97.5%，是一种处理效果比较理想的处理工艺。

3.2 生物膜法 当前，生物转盘（RBC）处理工艺现已广泛应用于生活污水和工业污水，在渗滤液处理这一方面也有一定的处理效果。该处理工艺主要依靠一个交替处于渗滤液和空气的盘体进行旋转，盘体上有多个相同间隔的盘片，旋转过程中盘片浸过渗滤液带着微生物和水膜转到空气中，吸收到水膜中的溶解氧和空气中的溶解氧，利用微生物的好氧作用对渗滤液进行降解，即吸附，氧化分解，吸氧的循环过程，以达到处理效果。

该方法在短时间内就可以达到较好的处理效果，且操作和盘片维护清洗方便，但对于流量较大，成分复杂的特性，该方法的处理效果受到了限制，一般可以将渗滤液与生活污水按一定比例混合处理，以达到较好的出水质量。李燕[22]等将渗滤液和生活污水按一定比例进行混合处理，发现当混合比例渗滤液∶生活污水为1∶600的处理效果最好，在HRT为10h，、转盘转速为2r/min的最优工况下，出水浓度NH3-N<5mg/L，COD<50mg/L，TN<15mg/L，均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，表明生物转盘处理渗滤液和村镇污水混合液是可行的。

生物转盘处理工艺由于膜表面积大，可处理浓度较高的渗滤液，且可长时间超负荷运载，并且具有硝化反硝化的作用，但是盘片费用较高且不适宜处理流量大的污水渗滤液。

3.3 稳定塘 稳定塘处理工艺是一种既可以实现污水资源化利用又可以实现较好的经济效益效果的新型处理工艺。自20世纪90年代初到现在，该技术多使用在发展中国家的城市污水处理中，在垃圾渗滤液处理方面也表现出了对有机污染物出色的去除效果，得到了我国政府的大力推广。稳定处理工艺包括水生植物塘、生态系统塘、深度处理塘等，其利用天然净化能力对污水进行净化，生态系统塘中生产者水生植物，分解者微生物，消费者养殖的水生动物三者的分工合作对污水进行处理和资源化利用。吴荻[23]等通过实例，对3级稳定塘在渗滤液后续处理系统中的处理效果进行了研究，发现好氧曝气塘，水生植物塘、自然氧化塘的单阶处理效果都比较稳定，对NH3-N的去除率在36%～68.7%，对BOD5的去除率在31.9%～47.8%，对COD的去除率在40.1%～56.5%。经过后续处理，出水水质也都达到了《生活垃圾填埋污染控制指标》排放要求。

4 结语

单独渗滤液处理技术各有优点以及需要完善的地方。如氧化沟渗滤液处理技术处理效果，工艺简单，运行费用低，但是泡沫、浓缩等问题也亟待完善等，就导致无法完成渗滤液处理达标排放这个硬要求。这就要求我们把2种或多种处理技术联合以来，相互弥补，互相支撑，相得益彰。

渗滤液处理技术愈发成熟，渗滤液水质变化受到了很多因素的影响，其中主要是填埋时间和降水量。现有的垃圾渗滤液处理技术都有其独特的优势，在渗滤液污染参数如COD、BOD的去除率方面都有一定的效果，但每种方法都需要进一步改进，随着科技创新的进步，这种改进迟早会实现。期待未来有更多的新型垃圾渗滤液技术出现，从而达到更好的处理效果。

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（责编：张宏民）