垃圾填埋场渗滤液处理技术与工艺路线选择

王 莹，齐美珠

（1.德州市环境保护科学研究所有限公司，山东 德州 253074；2.德州天洁环境影响评价有限公司，山东 德州 253077）

引言

近些年，我国对环境污染治理的力度非常大，而影响环境污染的一个主要因素就是垃圾渗滤液，垃圾渗滤液中含有很多有害物质，不仅会污染水体，而且还会对人类身体健康造成严重威胁，因此，加强垃圾渗滤液处理技术的研究力度，是当前做好我国环境保护与恢复工作的重要内容。现阶段，我国在这方面的技术研究已经取得了一定成果，基于传统处理技术之上，又研究出了很多新型技术，这些技术都有各自的优缺点，在应用过程中结合实际情况产生针对性的应用。

1 垃圾渗滤液的相关概述

1.1 渗滤液的产生

掩埋的处理方法因为操作简单，且适用于全部种类的垃圾，所以国内在处理垃圾时常用这种方法。填埋过程中，在重力的作用下垃圾会被压实，长时间的堆放还会出现发酵等情况，这时如果有外界的水源进入就会产生渗滤液。渗滤液的成分会受到许多因素的干扰，如垃圾组成、填埋场运营周期、地表厚度等。渗滤液的产生主要有以下三大来源：

一是垃圾自身存在一定的水分；二是填埋过程中垃圾发生降解生成水分；三是降水或者地下水进入垃圾内部，由此可以看出渗滤液之间并不存在共性。因为渗滤液的成分构成过于复杂且具有较强的污染性，所以在排放之前一定要进行严格处理，防止其对环境造成危害[1]。

1.2 渗滤液的特性

与其他污水不同，渗滤液的处理过程较为复杂，这是因为它的组成成分以及形成过程较为特殊，主要包括以下几点：（1）组成成分：渗滤液中含有许多对环境有害的成分，还有许多难以降解的化合物，其中有机污染物的种类为77种。（2）与普通污水相比，渗滤液的化学需氧量较高。（3）因为垃圾成分较为复杂，导致渗滤液中的金属离子含量严重超标，如果处理不当，会对环境造成严重危害。（4）填埋场工作时间的延长，会导致渗滤液中氨氯含量的升高，造成渗滤液中的氨氯含量超标。（5）营养元素的比例失调。以上这些因素，都为渗滤液的处理工作带来了难度。

2 垃圾填埋场渗滤液处理技术工艺分析

2.1 垃圾渗滤液的单一处理工艺

从现阶段国内垃圾渗滤液处理工艺来看，其中“预处理+生物处理”以及“生物处理+深度处理”、“预处理+生物处理+深度处理”的组合处理工艺应用比较多，单一工艺往往很难达到处理效果，但是，单一工艺是组合工艺的基础，因此，需要先研究单一工艺。目前，比较成熟的单一处理工艺主要包括物理方法、化学方法、生物方法以及土地方法几种。

2.1.1 垃圾渗滤液的物理处理

现阶段物理处理技术包括吸附工艺、膜分离工艺以及吹脱工艺等，这些处理技术一般应用于预处理中，可以为后续的生物处理打好基础。

（1）吹脱法

这种方法可以有效调节废水至碱性，之后空气或者蒸汽通入汽提塔，这个过程会不断排除气体，因此，气相中氮气的浓度就会改变，废水中溶解的氨不断转入气相，从而将废水中的氨氮脱除出来。一些学者在生活垃圾填埋场渗滤液处理的实验中利用这种方法，去除率可以达到80%，可见，这种处理工艺的效果还是非常显著的。

（2）吸附法

这种处理工艺主要是借助一些特殊的吸附材料，将渗滤液中的污染物质吸附出来，以达到去除的效果。这些吸附材料表面具有不规范的网孔结构，可以将垃圾渗滤液中的污染物吸附出来，现阶段比较常见的吸附材料就是活性炭。活性炭可以有效去除垃圾渗滤液中的有机物，并降低渗滤液色度，并且活性炭吸附与臭氧工艺相结合，可以有效去除稳定渗滤液中的COD、NH3，处理效果非常明显。

2.1.2 膜分离工艺

膜分离工艺又被称为膜吸法，主要是利用人工合成膜或者天然膜以外界能量或者化学位差作为推动力，将渗滤液中的有害物质分离、提纯、富集。目前，国内外在垃圾渗滤液处理中应用的膜分离工艺主要有反渗透、高压反渗透以及纳滤几种。

（1）反渗透法

反渗透是借助压力使水分子反向渗透，从而分离出垃圾渗滤液中有害物质的方法。随着新型材料以及组件的研发，应用于海水淡化的反渗透技术也逐渐被应用于垃圾渗滤液处理中。反渗透可以有效降低渗滤液中的COD，经过了不断的实验和研究，在垃圾填埋渗滤液低压反渗透初中应用低压聚酰胺反渗透膜处理工艺，可以去除渗滤液中90%以上的TOC与CI，处理效果十分显著。目前在这个方面，德国的工艺比较成熟，作为一种高效、快速的处理技术，其在我国垃圾渗滤液处理工艺发展中发挥着非常重要的作用[2]。

（2）高压反渗透法

污水处理对回收率有较高的要求，常规的反渗透法受到渗透压的影响，会影响污水回收率，因此，在其基础上研发出了高压反渗透法。这种方法是要求进料端的操作压大于10 MPa的反渗透技术。通常情况下，大于12 MPa就可以实现盐水分离，在这个条件下进行垃圾渗滤液处理，就可以达到很高的回收率。这种方法可以大大降低浓缩液体积，处理效果良好。

（3）纳滤法

该技术属于反渗透技术的一个分支，是基于超低压反渗透技术之上发展出来的。纳米膜表面分布着很多纳米级的细孔这些细孔对污水处理起到了非常大的帮助。将纳滤法应用于垃圾焚烧厂的垃圾渗滤液处理中，可以去除大量其中的二价离子以及有机物，效果很好。但是，因为纳滤孔的孔洞很小，容易堵塞，因此，也会在一定程度上影响处理效果。

2.2 垃圾渗滤液的化学处理

除了单一的物理处理工艺外，化学处理工艺的效果也非常显著，具体分析如下：

2.2.1 絮凝沉淀工艺

这是一种比较传统的处理工艺，具有操作简单、成本低廉的特点，因此，在我国垃圾渗滤液处理中得到了广泛应用。絮凝沉淀工艺主要是依靠絮凝剂将渗滤液中的一些悬浮颗粒以及胶体分离出来，具体来说，絮凝剂通过通电，以及吸附剂等，在胶体以及悬浮颗粒之间形成桥链作用，使其形成较大的沉淀，进而分离出来。目前主要的絮凝剂有无机絮凝剂、有机高分子絮凝剂以及生物絮凝剂几种。

2.2.2 化学氧化法

这种方法是利用化学剂对垃圾渗滤液中的有机物进行氧化，从而降低其中的COD，这种方法在预处理以及深度处理中应用比较多。比较常见的氧化剂有氯气、过氧化氢、臭氧等，通过大量研究发现，结合使用氧化剂，要比使用一种氧化剂的处理效果好。

2.2.3 浓缩液的处理

因为成本低，回灌已经成为当前国内最主要的浓缩液处理方法，但是这种处理方法会导致顽固有机物和盐分的沉积，对膜处理系统以及生化系统造成损害，大多数业主对于这种处理方式也十分抵触。为了满足业主的要求，也为了更好的保护环境，科研人员通过理论推演发现了蒸发工艺。这种工艺以物质循环理论为基础，让浓缩液中的基本元素以分解的方式重新进入大自然，之后再将有毒物质集中掩埋。除此以外，高效絮凝沉淀技术在浓缩液的处理上也颇具成效，该项技术也是从物质循环角度出发。通过实践，发现这两种方法切实可行，且效果较好。

（1）Fenton试剂

Fenton试剂是由亚铁盐以及过氧化氢组成的，在pH值比较低的时候，在Fe2+的催化作用下过氧化氢就会分解，从而产生·OH，引发链式反应。这种处理方法可以有效除去垃圾渗滤液中的TOC以及COD，处理效果十分可观。

（2）催化电解法

这种方法是通过阳极反应直接将液体中的有机物降解，或者产生羟基自由基、臭氧等氧化剂，将有机物降解。这种方法的优点就是可以彻底分解有机物，并且不容易产生有毒的中间产物以及二次污染，目前在我国垃圾渗滤液深度处理中得到广泛应用，尤其是在COD以及NH3-N的处理上效果明显。

2.3 垃圾渗滤液的生物处理

垃圾渗滤液生物处理工艺是目前国内外处理垃圾渗滤液的主要手段，并且发挥着非常重要的作用，其中包括好氧处理、厌氧处理以及厌氧-好氧处理工艺，这种处理工艺的耐冲击负荷较强，处理效果良好。

2.3.1 好氧生物处理

在有氧条件下，好氧生物可以将水中的有机物降解，这种方法稳定性好，并且不会产生有害物质。好氧生物处理法包括活性污泥法、好氧氧化塘、生物膜法等。

2.3.1.1 活性污泥法

活性污泥法的效果显著，并且具有成本低的特点，在我国垃圾渗滤液处理中得到广泛应用。活性污泥法根据不同工艺，可以分为吸附解析工艺、氧化沟工艺、循环活性污泥法工艺等。这些处理工艺都在垃圾渗滤液处理方面的效果都十分显著。可以有效去除或者降低垃圾渗滤液中的COD、NH3-N等物质。

在氧化法处理中活性污泥法的处理效果最好，并且由于这种处理工艺是借助污泥中的微生物分解垃圾渗滤液中的有机物，因此，容易受到活性污泥温度、pH值、含氧量、有机负荷等因素的影响，其中受温度的影响最大。

2.3.1.2 生物膜法

目前，应用比较广泛的生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床技术等工艺形式。这些处理工艺都是依靠微生物在填料、滤料上生长附着形成生物膜的方式，达到污水处理的目的。与活性污泥工艺相比，这种方法的操作更加便捷，并且水质、水量要求低，在垃圾渗滤液处理方面的处理效果非常好。

2.3.1.3 曝气氧化塘

与以上两种处理工艺相比，这种处理方法的污泥负荷低、水流停留时间长，并且体积大，容易受到周围环境影响，因此，处理效率不高，但是，这种处理工艺的结构简单、操作便捷、管理容易，使用范围广泛。

2.3.2 厌氧生物处理

厌氧生物处理技术已有百年的历史，但由于传统厌氧处理水力停留时间长、有机负荷低等缺点，因此在很长的一段时间里没有被广泛的运用。近几十多年来，新的厌氧处理工艺和构筑物不断被开发，使得厌氧处理技术在理论和实践中有了很大的进步，并在垃圾渗滤液的处理中也得到了广泛的运用。最早的厌氧生物处理装置是化粪池。近几年开发的厌氧工艺应用于渗滤液处理的工艺主要有：上流式厌氧污泥反应器（UASB）、厌氧生物滤池、厌氧接触法、两相厌氧法等[3]。

2.3.3 厌氧+好氧生化处理

在20世纪80、90年代，我国开始进行渗滤液处理工作，主要是利用微生物来清除渗滤液中的有机物，这一阶段国家的排放标准大致处于三级水平。这种处理工艺的效果十分显著，去除率良好。好氧处理有机负荷低，对高浓度有机处理效果不显著，厌氧处理具有良好耐冲击负荷，但停留时间长，两者相结合，相互补充、相互促进，处理效果十分显著。值得注意的是，厌氧处理最适合的温度为35℃，如果低于这个温度，那么处理效率就会快速下降，相比来说，好氧处理对温度要求不高，即便是在冬季，不对水温进行特殊控制的情况下，依旧可以获得良好的处理效果。将两者相结合，既可以获得经济、高效的处理效果。通过大量研究表明，这种处理工艺可以有效出去垃圾渗滤液中的BOD5、，CODCr等。在国内，厌氧+好氧生化处理还在不断优化和完善，未来的应用前景十分广阔。

2.4 垃圾渗滤液的组合处理工艺

随着科技的不断发展，渗滤液的处理技术也愈发成熟，由此也可以看出国家排放标准在不断提高。

2.4.1 氨吹脱+生化处理+混凝物化

到了20世纪90年代后期，国家污水排放标准有所提高，为渗滤液的处理以及排放设置了三个标准，大部分处理厂都根据标准对现有的处理工艺进行了改进，在原有的基础上增加了物化处理。

2.4.2 上流式厌氧污泥床（UASB）+SBR+CMF+反渗透（RO）

这项工艺采用生化处理与膜技术相结合的方式，大幅提高了渗滤液的处理效果。使用反渗透膜分离技术进行渗滤液处理工作时，部分渗滤液在处理后能够达到一级标准，甚至可以作为回用水使用。为了提高渗滤液处理水平，更好的进行环境保护工作，在渗滤液处理过程中，相关部门不断对现场问题进行分析及处理，对处理经验进行总结，促进渗滤液处理工艺的进步与发展。

2.4.3 膜生物反应器（MBR）+反渗透（RO）/纳滤（NF）

与上述的几种工艺相比，使用这种工艺进行渗滤液处理可以获得更好的处理效果，大幅降低其对环境的毒害以及污染作用，现以被广泛应用。同时，因为膜深度处理技术的日渐成熟，该项技术所需的经济成本也随之降低。

2.4.3.1 厌氧单元的取舍

对于许多成立时间不长的填埋场来说，其渗滤液的生化性较高，通过加入厌氧单元可以有效降低好氧单位的工作负荷，达到降低运行成本的目的。如果填埋场的工作时间较长，其渗滤液也就不具备较高的生化性，这时如果再加入厌氧单元，不仅无法降低运行成本，还会造成好氧单位的碳源不足，无法完成渗滤液处理工作。

2.4.3.2 MBR膜生物反应器的应用与改进

渗滤液处理场一般不需要特别大的土地范围，但是具有一定的占地要求，MBR工艺因为具有较高的土地利用率，在处理渗滤液时效率更高，现以被广泛应用。为了保护环境，国家对于污水排放时的氨氮以及总氮量都有严格要求，氨氮不得高于25 mg/L，总氮不得高于40 mg/L。为了保证膜深度处理环节能够符合标准，在进行生化处理时，要尽量清除所有氮物质，去除率应该大于90%。遇到某些特殊情况需要较高的脱氮率时，可以采取复合MBR工艺。选取碳源时，为了保证高性价比和节约成本，要选择附近不存在粪水池等生化污水的碳源。

2.4.3.3 反渗透（RO）和纳滤（NF）的应用与组合

反渗透的原理是借助压力差来将渗滤液中的水、小分子、低价离子分离出来，达到清除杂质的目的，这种工艺对于生化部分的要求远远小于纳滤，在渗滤液处理过程中发挥着重要作用。但是，反渗透处理的效果越好，代表着RO浓缩液所具有的有毒物质越多，对环境的威胁越大。尽管已经进行了多年工程实践，但是在选择反渗透，还是选择纳滤技术方面却缺少一定的准则。

以正在施工的重庆市万州区长岭生活垃圾处理场渗滤液处理改造工程为例，在渗滤液处理过程中，该处理场无法确定该使用纳滤还是反渗透技术。通过实践并结合该地区的水质特点，最终决定使用“水解酸化+两级硝化/反硝化+外置UF+两级STRO工艺”处理工艺。

2.4.3.4 MVC蒸发处理工艺

从本质上讲，MVC蒸发处理工艺就是使用纯物化的方式对液体进行浓缩处理。虽然经过论证，表示这种方法切实可行，但是因为这种方法在反应器的材料以及使用寿命方面存在问题，使用过程中还容易出现结垢现象，因此需要定期清洗，应用过程相对繁琐，所以在国内一直没有进行工业化。最重要的是，使用这种工艺进行渗滤液处理时，也会产生浓缩液。

3 结语

受到时间以及地域变化性的影响，垃圾渗滤液处理工艺也具有一定的特殊性，单纯采用一种处理方法，往往达不到良好处理效果，采用多种方法组合的处理方式，效果十分显著。本文对目前应用比较广泛的处理方法进行研究，并对这些方法的工艺特点、应用范围进行了讨论，从中可以发现，根据不同的处理需求，要有针对性的选择相应的处理工艺，这样才能够达到最佳处理效果。