我国垃圾渗滤液的处理方法现状

2022-01-01王俊萍

辽宁化工 2022年11期

王俊萍

（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）

由于中国现代社会生活水平日益的提升，人们日常生产、生活活动中所排放的垃圾也在日益的增加，从而造成固体废弃物的品种和数量也愈来愈多[1]。卫生填埋、生活垃圾焚烧和堆肥是目前在中国最普遍的3类生活垃圾处理方法。据统计，卫生填埋法基本可以处理将近80%的生活垃圾，但是作为当前最主要的处理垃圾方式，在垃圾填埋的过程中会产生垃圾渗滤液，对填埋场附近的地下水环境、大气环境以及土地等产生污染，所以应该妥善处理垃圾渗滤液[2]。

1 垃圾渗滤液

1.1 垃圾渗滤液的性质及特点

垃圾渗滤液的特性和产生的过程都会受许多个因子影响，包括垃圾成分、气候、填埋场运行使用时间、填埋场的作业方式和技术水平等[3]。垃圾渗滤液中的 COD、NH3-N、悬浮物等含量较高，但各个城市、不同区域的垃圾填埋场的渗滤液生成量和污染物含量在各个时间的变动也不一样[4]。

垃圾渗滤液的主要特点[5]：污染物浓度高；有机污染物含量多，成分复杂；渗滤液中微生物营养元素比例严重失调；水质变化大；金属含量较高。

1.2 垃圾渗滤液的污染及危害

垃圾渗滤液中可能存在着高含量的化学污染物质，如氨氮、各类有机重金属分子和有机物质等[6]，还可能出现某些高致病性细菌以及致癌、致畸的化学物质。夏立江[7]等研究发现垃圾渗滤液会对其周围土壤的pH、总氮和重金属等含量造成影响。垃圾渗滤液中，一些难以被生物降解的污染物会经由食物链径直进入生命体，严重危害人类的身心健康[8]。渗滤液进入水体后还会加快水体的富营养化过程，藻类繁殖速度加快，水中的溶解氧的含量降低，引起水体中的动物特别是鱼类的死亡[9]。

2 垃圾渗滤液的常规处理方法

2.1 物理化学处理法

在生物处理法之前设置物化处理法，可以降低COD、氨氮浓度，并提高渗滤液的可生化性[10]。

2.1.1 混凝法

混凝法是利用凝聚和絮凝的原理，把渗滤液中体积较大的悬浮物、不溶性有机物和重金属等污染物除去，同时色度和浊度也会得到一些的改善[11]。ZOUBOULIS[12]等通过研究生物絮凝剂与传统无机混凝剂的应用，得出生物絮凝剂可用来降低腐殖酸的含量，且20 mg的生物混凝剂可以将85%的腐殖酸去除。

2.1.2 吸附法

吸附法就是向渗滤液中投加大量吸附剂，利用吸附剂的比表面积较大的特点将污染物吸附在其表面并进行离子交换，去除污染物[13]。吸附剂对氨氮的去除效果较好[14]。活性炭是市面上使用最多的一种吸附剂，但由于活性炭成本较高，可再生性差，没有被广泛应用[15]。

2.1.3 自然蒸发法

蒸发基本上被定义为通过加热方法减少垃圾渗滤液体积的过程，对于部分干燥、温暖的土地和少量渗滤液[16]，它是一个十分可行的选择。但气候和局部温度对蒸发效率的影响较大，且蒸发法操作成本高、稳定性低、设备易腐蚀，同时蒸发后剩余的浓缩污泥层被认为有危险，可能会导致环境破坏。

2.1.4 化学氧化法

化学氧化法主要是利用羟基的高效氧化作用，与污染物中的有机物反应，将污染物去除从而提高了处理效率和出水水质[17]。与其他物化方法相比较，高级氧化技术氧化效果好，处理效果稳定且不会对环境造成污染，但投资费用较高，能源消耗大，很难在处理厂中大规模使用[18]。所以研究学者开始研究高级氧化组合工艺，不但可以强化处理效果，还能弥补单独氧化技术的不足[19]。WABLE[20]等研究表明 O3/H2O2联合工艺对进行预处理的垃圾渗滤液COD的去除率可达85%~90%，并改善了垃圾渗滤液的可生化性质。

2.1.5 膜分离法

超滤技术（UF）和反渗透技术（RO）是已经研究的两种膜过滤技术[21]，它们能够将有机分子和无机分子截留，但投资成本较高。纳滤（NF）作为一种相对较新的膜技术，具有UF和RO之间的性能。超滤工艺与反渗透工艺相比，要求的需要条件更低，并且可以获得更高的通量。带电有机物、多价离子和重金属的保留率更高[22]。 KAURETAL[23]等研究表明在垃圾填埋场的反渗透过程将95%以上的污染物去除，且投资成本较低。

2.1.6 化学沉淀法

在垃圾渗滤液处理的过程中，磷酸铵镁沉淀法常用来处理其中的高浓度氨氮，原理为向水中加入镁离子生成沉淀使污染物得到去除[24]。

2.2 生物处理法

生物降解是指利用微生物能够在好氧条件下将有机化合物降解为二氧化碳和水，并在厌氧条件下将有机化合物降解为沼气，从而去除渗滤液中的污染物质[25]。年轻的垃圾渗滤液可生化性较好，生物工艺在有机物和含氮物质方面的降解是十分有效[26]。但老龄的垃圾渗滤液可生化性却欠佳，难降解有机化合物（主要是腐殖酸）的存在往往限制了工艺的有效性[27]。

2.2.1 好氧生物法

好氧生物法是指好氧微生物在氧气充足的条件下通过一系列硝化、反硝化过程将污水中的有机污染物降解的过程[28]。常规活性污泥工艺和测序批处理反应器（SBR）已被广泛研究和采用。WELANDER等报告好氧生物法具有近 90%的脱氮率，而 COD约为20%，处理高强度氨氮渗滤液，不受到硝化抑制[29]。同时采用了颗粒状活性碳（GAC）为多孔材料，为有机物质的吸附创造了良好的表面环境条件，并为生物降解创造了较好条件，在吸附和生物降解之间形成了稳态平衡。

2.2.2 厌氧生物法

厌氧处理广泛应用于废水的处理，特别是垃圾渗滤液处理。与有氧生物过程相比，厌氧生物过程有很多的优点：显著降低污泥生产、降低有机物的稳定性[30]。 KARGI[31]等使用实验室规模的 SBR 对预处理的渗滤液进行了营养还原，按照厌氧-需氧操作，在循环结束时COD、铵根和磷酸盐去除率分别为62%、31%和19%。

2.2.3 好氧/厌氧耦合工艺

目前，很多学者专家将两个工艺进行联合，不仅能去除更高浓度的污染物，还可以充分发挥两个工艺的优点，弥补各自的缺点，达到更好的处理效果[32]。 KHERADMAND[33]等研究表明采用联合厌氧消化池和活性污泥系统处理城市垃圾填埋场滤渣是可行性的。组合系统在 2.25 g·L-1·d-1COD 和3.37 g·L-1·d-1COD时，可将渗滤液的COD降低94%和93%。LIANG[34]等将SHARON-ANAMMOX和两个地下土壤渗透系统联合工艺处理城市垃圾填埋场排放物时，可以去除超过97%的氨氮。

2.3 土地处理法

2.3.1 土地渗透处理系统

土地渗滤污水处理系统是一项通过应用过滤作用和土壤微生物的分解作用来实现污水处理的技术[35]。该技术又可区分为快速和慢速2个不同的技术模型。其中，由于慢速渗滤处理技术可以利用土壤和植物之间的相互结合来进行污水处理，所以慢速渗滤式处理技术在雨水较少的地方能够有效使用。快速渗滤技术则是在重力的影响下通过水流动到土壤中来进行净化，快速渗滤技术在实际使用中对土壤自身的性质有着一定要求，需要具备较强的通透性与活性[36]。

2.3.2 湿地处理系统

人工湿地已成功应用于垃圾渗滤液处理，人工湿地法操作简单，经济高效[37]。据报道，它们还具有处理低生物降解能力，比传统生物工艺效率高得多，这是由于湿地提供内源性不稳定OM，提高了BOD/COD和BOD5/N比率，并促进生物分解过程。此外，人工湿地法是具有生物转化过程复杂矩阵的生态系统[38]，包括同时硝化、氧化和反硝化。为垃圾渗滤液处理而设计的人工湿地法必须面临由特定的垃圾渗滤液组成引起的一些障碍，如非常高的铵浓度、垃圾渗滤液对卟啉酸盐的毒性、高浓度的铁以及垃圾渗滤液的波动[39]。