我国垃圾渗滤液处理现状探究

2022-01-27柳伟

生物化工 2021年6期

柳伟

（普罗生物技术（上海）有限公司，上海 200120）

1 垃圾渗滤液概述

1.1 垃圾渗滤液的产生

垃圾渗滤液是垃圾在转运及填埋过程中产生的一种深褐色带有刺鼻气味的高浓度有机废水，含有多环芳烃（PAHs）、可吸附有机卤化物（AOXs）、多氯联苯（PCBs）等毒性物质[1-2]，主要由自然降水、垃圾中自带的水分、地表径流、地下水和有机物反应生成的水分组成[3]。垃圾中自带的水分包括自身含有的水分和垃圾从大自然中吸收的水分；地表径流包括场地上坡的径流水，部分地区还会伴随有灌溉水；有机物反应生成的水即在填埋过程中垃圾中的有机物通过发酵反应分解产生的水分。

1.2 我国垃圾渗滤液生成量现状

随着我国经济飞速发展和居民生活水平的提高，生活垃圾产生量不断增加。根据住房和城乡建设部发布的《2020年城乡建设统计年鉴》数据，我国垃圾清运量呈逐年上升趋势，截至2020年，我国城市和乡村的垃圾总清运量已经达到了3.03亿t，比2010年增长了37.1%。

表1 2010—2020年我国生活垃圾清运量统计表（单位：亿t）

1.3 垃圾渗滤液的特点

1.3.1 水质水量变化大

露天开放式、占地面积较大是垃圾填埋场的一大特点，因此自然降雨的水量直接影响填埋场的渗滤液产生量，每年6—9月梅雨季节连续的降雨会导致渗滤液的量猛增，而旱季又会导致渗滤液量减少、浓度增大，同时我国地大物博，南北东西气候差异较大导致各个地区的垃圾种类也会有所不同，水质变化较大，并且由于垃圾渗滤液在填埋过程中会进行发酵反应，下游相应处理厂在处理过程中产生部分不可生化的浓缩液，因此导致时间越长的填埋场水质越难处理（表2）。

表2 不同运行时间填埋场垃圾渗滤液水质指标

1.3.2 污染物浓度高

高COD、高氨氮是垃圾渗滤液的又一大特点：垃圾渗滤液的COD可高达90 000 mg/L，氨氮一般达2 000 mg/L以上[4]，在一些填埋时间较久的填埋场有机氮会转化为无机氮导致氨氮浓度持续增高。在部分填埋场，由于浓缩液的回灌导致BOD慢慢减少，可生化性越来越差。

1.3.3 重金属离子浓度高

垃圾填埋场填埋物的复杂多样性导致渗滤液中金属离子浓度较高：铁浓度最高可达2 000 mg/L，锌浓度可达130 mg/L，铅浓度可达12.3 mg/L，钙浓度甚至达到4 300 mg/L[5]。因此，在大部分渗滤液处理中心都会有絮凝沉淀池在前端去除金属离子，防止金属离子在生化端造成影响。

1.3.4 营养元素严重失衡

渗滤液中COD、氨氮浓度基本都在几千，甚至平稳期能达到上万毫克每升，但是磷元素含量都较低，致使C、N、P比例严重失调。

2 我国垃圾渗滤液处理工艺

经过长期的研究探索以及相应的工程实践，目前我国针对垃圾渗滤液主要的处理工艺可以分为以下几类：（1）物化法，如膜分离技术、混凝沉淀技术等；（2）生化法，如厌氧发酵+活性污泥法；（3）混合法，如厌氧发酵+活性污泥+后置膜处理技术。

2.1 物化处理法

目前我国针对垃圾渗滤液的物化法分为前段预处理和膜处理两种，前段预处理有氨吹脱塔降低高浓度氨氮、混凝沉淀降低金属离子的浓度等；膜处理主要为超滤（UF）+纳滤（NF）+反渗透（RO）或者直接使用两级碟管式反渗透（DTRO）膜，出水满足国家《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）排放标准。

2.2 生化处理法

生化处理法主要是厌氧发酵+水解酸化+两级A/O的处理方法，先通过前段厌氧和水解反应使污水中的大部分COD去除并提高污水的B/C，后续生化处理一般是两级A/O，通过两段反硝化和硝化反应去除渗滤液里面的总氮、氨氮、COD等污染物。不过，一般生化处理出水无法达到排放标准，后续通常需要增加膜处理。

膜生物反应器系统是目前我国在垃圾渗滤液的处理中最为成熟的一项处理方式。2003年，迟军、王宝贞等[6]探讨了一体化复合式膜生物反应器的研究表明一体化复合式膜生物反应器对COD去除率可以达到94%以上，氨氮的去除率甚至可以达到96%以上。主要是因为活性污泥和大分子物质一直在膜内进行流通，提高了污泥浓度，但是膜法无法避免会产生部分浓缩液，但是这部分浓缩液可生化性很差，无机污染物、金属离子浓度的复杂性导致浓缩液的处理一直是膜系统应用过程需要考虑的重难点。

2.3 混合处理法

混合处理法是目前垃圾渗滤液行业使用最多的一种处理方式，如前段絮凝沉淀、氨吹脱+两级A/O+后段DTRO/UF+NF+RO。混合处理法对于垃圾渗滤液中的处理效率可以达到85%～90%。膜法处理的浓缩液使用氧化法或电渗析法进行处理，降低浓缩液的产量。部分垃圾渗滤液运行现场会在膜处理后端继续增加1～2组相应的浓缩液减量膜来减少系统产生的浓缩液，此类减量膜一般可以减少50%～65%的浓缩液。

3 典型案例

3.1 上海老港四期垃圾填埋场渗滤液处理项目

本项目设计规模3 200 m3/d（1 600 m3焚烧厂渗滤液+1 600 m3填埋场渗滤液）。主要处理工艺为渗滤液采用MBR+NF/RO，浓缩液采用臭氧高级氧化组合技术（SHAS）技术。项目规模大、来源复杂、浓缩液处理彻底[7]，是我国目前大的垃圾渗滤液处理现场，给后续借鉴提供了相当大的帮助（图1）。

图1 上海老港四期垃圾填埋场渗滤液处理项目

3.2 杭州天子岭垃圾场渗滤液处理工程

本项目设计规模1200 m3/d，处理工艺为JS-BC+二级芬顿+二级曝气生物滤池（BAF），具有主要使用生化法处理、浓缩液产生量为零的特点（图2）。该现场使用JSBC（Joint System Biological Contact）工艺，核心是使用芽孢杆菌作为系统的优势菌属，采用生物膜法（JSBC装置）和活性污泥法（JSBC生化池）相结合的组合生化处理工艺[8]。