垃圾填埋场渗滤液处理系统改造研究

刘 进

（深圳能源资源综合开发有限公司，广东 深圳 518000）

1 垃圾渗滤液的来源

垃圾渗滤液的来源主要包括以下几个方面：（1）雨水渗入。淤泥填埋与降水量有关，部分降水外流，一部分由填埋外流，一部分由渗滤液外泄。渗滤液在填埋过程中形成的干流水占大部分。对于填埋场而言，高降水地区填埋污泥量也较大。（2）地表径流。在垃圾填埋场表面产生的废水会影响其渗滤性。填埋的地形、植被条件、土壤类型、渗透性和排水设施对地表径流均有影响。（3）地面灌溉。地面灌溉水影响渗滤液处理系统的形成，并与填埋场周围的土壤和植被类型有关。（4）场地内的地下水。在填埋时，如果填埋深度小，地下水就可能渗透至填埋场。渗滤液的接触时间及填埋场的地形条件均会影响滤池的形成，如采用填埋过滤措施，可减少渗滤液的渗滤。（5）垃圾本身含有一部分水分，这部分水分可能来自垃圾本身，也有可能来自雨水或者是大气。垃圾降解过程中产生的水也是垃圾渗滤液的主要成分之一，废品的成分、pH值、温度、细菌及其他因素都可能影响垃圾渗滤液的性质。

2 垃圾渗滤液的特性

垃圾堆填埋场渗滤液是一种浓度很高的有机污水，其性质受到多方面因素影响，尤其是垃圾渗滤液的密度、废物成分、水文条件、气候条件等。垃圾渗滤液本身具备以下特点：（1）自身水质成分复杂程度高，一部分物质危害性极强，造成了严重的污染问题等。垃圾渗滤液中有93种有机物，其中乙醇和苯酚6种，酮和醛4种，醚5种，酸8种，酞和胺2种，烷基18种，芳香烃29种，其他物质21种。（2）有机质含量高。CODCr和垃圾过滤器的BOD5浓度较高，差异较大。在90 000 mg/L和38 000 mg/L水平上，CODCr和BOD5最高。总的来说，BOD5会随着填埋时间的延长、发生反应的程度提升而逐渐降低，生物降解程度随填埋时间的增加而减小。（3）垃圾渗滤液的氨氮含量比较高，产生的氮元素以氮气为主，随着反应时间的延长氨氮浓度可能上升到150 mg/L，而其浓度的进一步升高也会造成微生物活性的大大降低，后续的处理效果并不理想，从而造成一系列问题的出现，难以有效控制和降解垃圾渗滤液中的物质。（4）垃圾渗滤液中存在着铜铁锌铅等金属离子，这些金属离子会发生络合、氧化还原等一系列反应，严重抑制了微生物的活性，也可能在实际垃圾渗滤液控制过程中导致后续污泥增多的问题，因而影响系统的正常运行，增大了处理工作的难度。（5）颜色加深，并产生恶臭气味。垃圾箱一般为暗棕色，需要脱色。除臭剂会通过垃圾过滤器传播，污染环境。

3 垃圾渗滤液处理工艺和技术

3.1 好氧处理方法

该方法通过改变硝化、脱氮的顺序，在很大程度上降低了有机污染物的排放，降低了处理成本。由于滤芯质量复杂，且无需大批量加工，因而符合可靠性、安全性、抗污染性等要求。该方法的主要作用是去除有机物和进行生物除氮，并能有效清除BOD5、二氧化碳、氨气，使之与垃圾过滤器分离。

3.2 厌氧生化处理技术

厌氧生化处理技术是通过厌氧酸化改善污水可生化性的一种处理技术，具有节约土建占地、节约投资、节约能耗等优点。采用厌氧生化处理技术，可以为好氧处理减轻污染负荷，且可以处理较高浓度的废水。通常情况下，进水水质、冲击负荷、运行要求等都会影响厌氧生化处理渗滤液的效果。单纯利用厌氧生化处理技术，很难完全处理可生化降解的有机物，因此，往往要与其他工艺配合使用，如物理化学处理技术、好氧生化处理技术等。只有有效降解有机废水中的氨氮，才能更好地达到渗滤液要求的排放标准。

3.3 混凝沉淀法

混凝沉淀法是目前应用最广泛的一种废水处理技术。常用的混合物有FeCl3，Al2（SO4）3和多氯化铝。本文就泥沙混合技术在城市垃圾填埋场过滤处理中的应用进行了深入研究。对过滤、沉淀后的絮凝物处理效果较好，在废液过滤初期以及挥发性脂肪酸含量较高的焚烧炉中，仅能去除少量的有机物。

3.4 吸附法处理

可采用活性炭吸附法处理废水中无机有毒及有机污染物。经实验研究发现，处理过程可以去除CODCr超过90%的铝盐，处理后的废水中9%粉末活性炭含量为0.5%、氨量低于35 mg/L，CODCr低于280 mg/L，色度小于18倍。实验结果表明，该方法可以有效地降低氯化物浓度，使染色单体和持久性有机污染物达到可接受的吸附降解水平，并可作为中等分子化合物进行吸附降解。当浓度为4 g/100 mL，pH值控制在5.8时，Mn的去除率分别为92%、86%、85%和95%，但对Cr（II）和Cr（VI）的去除效果不明显。大部分活性炭在水中可有效吸附有机物，吸附能力强，能适应水和有机物负荷的变化，且操作简单。吸附时间、温度、pH值等因素对活性炭的吸附量有很大影响，但不能回收利用，容易造成二次污染。使用活性炭前，为防止悬浮颗粒物对活性炭的污染，应采用滤砂去除悬浮颗粒。

3.5 土地处理技术

土地处理法是利用土壤本身的纯化作用来达到对垃圾进行渗滤的一种方式，因为在土壤中存在着大量的腐植酸和微生物，从而使其在某种程度上能被土壤吸附并降解。目前我国采用的土壤处理方法包括土壤植物处理技术和生物再生技术，是利用人工湿地将生物膜内的有机物转换成作物的养分，从而实现对被污染生物的分解，但是这种方法只适合用于南方潮湿地区。所谓回灌就是将填埋场中的垃圾排入填埋场，对其进行生物过滤，再利用植被对垃圾进行吸附和蒸发，从而降低其总的渗透率。该方法在某种意义上可以降低渗滤液的处理能力，但是重复的积累会使污水中的NH3-N浓度升高，从而产生一种恶性循环。

4 垃圾填埋渗滤液系统的设计要点

根据渗滤液的老化特点，需要对垃圾填埋场渗滤液的基本性质进行全方位的工艺设计工作，并对污水水质处理的相关工作要求进行有效地分析，使工艺改造的针对性更强，只有这样才能在实际的垃圾填埋场渗滤液处理过程中降低工程投资，并降低整体系统运行的费用等，从而使废水处理的有效性大大提升。

4.1 利用先进可靠的处理技术

在对垃圾渗滤液进行处理时，需要在处理前期选择合适的处理手段，并结合国内外先进的垃圾填埋场处理工艺等，进行有效的分析工作，在全方位实践的基础上做好有效的控制工作，并根据当前自身垃圾填埋场渗滤液的特点等选择处理技术，以进一步提升处理效率，不断优化反应工作条件，及时做好系统性处理工作，从而大大提升整体工作的有效性，并在出水水质方面满足现行标准、法规的要求。

4.2 确保系统长期稳定地运行

在垃圾填埋场渗滤液处理系统稳定运行过程中，需要根据实际工作需要对处理水量及产水量等进行有效分析和控制，在综合分析气候、季节变化、水质等多方面工作要求的过程中，及时分析其中水质水量的变化趋势等，从而在可靠的前提下保证工程措施的有效性，在强冲击负荷的作用下也能保证工程措施的有效性、长期性，从而提升工作过程的自动化水平。

4.3 不断地对设备进行改造

在垃圾填埋场渗滤液处理系统运行过程中，可以不断根据先进技术和垃圾填埋场渗滤液的特点，结合当前工艺，做好设备和设施的改造工作，尤其是在对工艺进行全方位处理和分析过程中，保证项目投产、运行全过程的有效性，从而实现投资成本低、处理效果好的双赢效果。

4.4 加强生活污水厂好氧池微生物添加工作的管理，提高处理效果

针对垃圾渗透液接入生活污水厂所造成的微生物活性下降的问题，可以通过向好氧池里添加更多的立体空心填料方式，使其成为硝化细菌以及富集微生物的重要载体，提升生活污水处理系统的硝化作用，降低氨氮浓度，减少垃圾渗透液接入生活污水厂对原有污水处理系统造成的负面冲击和影响。关于向好氧池中添加微生物的具体比例以及相应的填料组合，目前在行业内还处于研究阶段，因此需要加强对各单位的实践应用效果的分析和总结，以提升该方法的应用效果。

4.5 尽量避免二次污染

在项目改造和工艺选择过程中，必须结合垃圾填埋场渗滤液的水质特点进行有效的分析工作，并根据分析结果确定采用多相催化氧化和生物滤池方法相结合的工艺，重点对垃圾填埋场渗滤液的生化性质和氨氮脱除等进行有效地分析，以形成完整的垃圾填埋场渗滤液处理工艺体系。垃圾填埋场渗滤液的各项指标参见表1。

表1 垃圾填埋场渗滤液指标

5 技术路线改造

5.1 曝气生物滤池应用技术(BAF)

BAF工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的功能，在垃圾填埋场渗滤液处理过程中其优势就是将生物氧化处理工作和悬浮物有效结合，从而进行了后续沉淀池的设置，将处理容积、水力负荷作用等大大提升，保证了投资效果，且出水水质好。本次工艺改进中将MBR系统进行了针对曝气生物滤池的改造工作，并提高了其硝化和反硝化能力，从而达到进一步脱氮的目的。

5.2 多相催化氧化法的应用

因为垃圾填埋场渗滤液自身存在着生化反应，使渗滤液中的有机物在长期作用下容易产生大量的腐殖质，也就使BOD5急剧下降，导致BOD5/COD的比值降低，生物自身的降解能力有限，微生物中的氨氮含量升高，自身的活性差。但是在原本的生化控制单元中，应进行有针对性的分析工作，使其中的硝化与反硝化池发挥关键性作用。同时要依据垃圾填埋场渗滤液自身的特点，提升生化单元的处理效果，使污水中COD的含量大幅度降低。

5.3 新增纳滤(NF)工艺环节

膜生物反应器（MBR）出水流入中间池后提升至NF系统，NF出水流入NF产水箱，再进入反渗透（RO）系统，使RO系统的清水能够达标排放。NF不仅能有效地去除COD，而且还能有效地保护RO，延长RO的寿命，并降低运行成本。浓缩后的NF、RO浓缩液在重力作用下进入浓水池，并被泵回填埋，使得垃圾填埋场渗滤液在反复的处理过程中提升了污泥处理效率，保证了出水水质的稳定性。改造后的工艺流程如图1所示。

图1 改造后的工艺流程图

6 垃圾填埋场渗滤液资源化利用技术

6.1 预处理+生物处理+深度处理技术

该技术的应用比较成熟，在国内已经得到了较好地发展，而且费用低廉，是目前国内垃圾填埋场的常用技术。为确保污水的后续生化处置，必须应用厌氧法和混凝沉降法对污水进行预处理，以实现水质的最佳效果。生物法是将污水中的有机物除去，完成生物脱氮的过程，其中以膜生物法最常用。该方法是利用隔板的阻隔有机氮化合物转化为氨氮。经过生物技术处理的废水COD和总氮含量都比较高，不能直接排出，所以必须进行深加工，需采用纳米过滤技术和反渗透技术去除废水中残留的有机物质和可溶性盐类物质。但由于不同工艺条件下，不同类型的渗滤液组成有不同程度的差别，两者结合可改善污水治理效果，确保出水达到安全的目的。尽管前处理+生化+深度化技术在工程中的应用具有很大的优越性，但是由于堆填区时间的延长，渗滤液中的氨氮浓度不断升高，其处理效率将逐步下降，而膜体系也会出现高盐分的浓缩液，这也是目前污水治理中的一个技术难点。

6.2 预处理+两级碟管式反渗透技术

碟管式渗透膜是我国发明的一种新型的膜法，它的技术关键是其特殊的构造，现将其分成碟管式反渗透和碟管式纳滤两大类。由于在高浓度下，渗透液中的无机盐会在膜层上形成污物，从而对膜片的工作产生不利影响，所以必须对其进行预处理。在实际应用中，常规的预处理方法是通过调整水体水质进行的，而混凝沉淀工艺也可以使水质达到最佳。与常规的卷式RO相比，盘管式RO具有较高的一体化和自动化水平，其流动通道的结构可以防止膜片的阻塞，从而更加适合低质量的入水口，而且薄膜装置容易维修，可以单独更换，极大地提高了薄膜的使用年限。另外，前处理+双盘管复合反滤技术是一种物理拦截技术，其浓缩液的产生比传统方法更为困难。

6.3 预处理+机械蒸发+深度处理

该技术与物理和生物化学处理方法不同，它是由化学方法产生的。首先，利用混凝沉降技术对污水进行预处理，以消除污水中的微粒、悬浮物等杂质，从而减少对水的污染。由于各种物料在一定的压力下具有不同的沸点，利用这一原理，可以将各种物料按一定的温度进行热分解，所以，机械蒸发器是其中的关键技术。利用机械蒸馏技术可以将垃圾填埋场中的渗滤液浓度降低2%～10%，但是由于其成分结构比较特殊，所以其产生的湿气通常不能达标，必须进行深加工。在污水的深度治理中，通常采取活性炭吸附、离子交换和先进的氧化法，以保证经处理的污水达标。在实践中，虽然可以很好地克服高浓度废水问题，但是大部分经深度处理后的高浓度废水仍然是以填埋为主，从而导致了污水的不断积累。

7 结论

综上所述，对于垃圾填埋场渗滤液的工艺、设备、系统的改造工作十分关键，需要在利用现有工艺和条件的基础上做好全方位的垃圾填埋场渗滤液性质分析，并进行部分改造，提升处理技术的有效性。在此过程中可节约垃圾填埋场渗滤液处理过程中的人力物力资源等，符合环境保护的具体工作要求，也可大幅提升垃圾填埋场渗滤液污染控制的有效性，从而满足了垃圾填埋场的工作要求。