浅谈生活垃圾填埋场渗滤液处理技术

翁桂波

（潮州市市政服务中心，广东 潮州 521000）

引言

垃圾土地填埋技术相对来说较为简单，同时成本也较低，可以有效处理各种类型的垃圾，是一项符合我国基本发展情况的垃圾处理技术。近年来，我国建设了一批全新的固体垃圾填埋场，转变了长期以来垃圾处理的不当状态。但是在垃圾填埋过程中也容易产生渗滤液问题，这也导致我国垃圾填埋场周围受到了污染与影响。

1 我国生活垃圾填埋场运行现状

目前全国范围内共有数千个垃圾填埋场，其中大型、中型和小型填埋场分别占比约为10%、30%和60%[1]。整体填埋场总容量约为数亿立方米，填埋率在不同地区和城市之间有所不同，平均利用率约为50%左右。全国每天产生的生活垃圾总量约为数十万吨，年生活垃圾总量接近2亿吨。生活垃圾主要由可回收物、厨余垃圾、其他可燃物和其他垃圾组成，其中可回收物和厨余垃圾的比例相对较高[2]。

2 渗滤液的产生与组成

2.1 渗滤液的产生

垃圾填埋场渗滤液是指在垃圾填埋过程中，由于降雨、地下水入渗或垃圾自身的含水量等原因，导致垃圾堆积体内水分滲出并流出的液体。当降雨发生时，部分水分会渗透到垃圾填埋体内部，并通过垃圾层之间的缝隙或渗透性较高的垃圾层流动[3]。此外，地下水也可能通过填埋场周围的土壤渗透到垃圾填埋体内。一些生活垃圾本身含有水分，如食物残渣、厨余垃圾等，这些垃圾在填埋过程中逐渐分解，并释放出水分。垃圾填埋过程中，垃圾中的有机物与微生物发生化学反应等过程会产生液体，这些液体中含有溶解的有机物、无机盐等成分，当垃圾填埋体内的水分向下渗透时，会带走一部分溶解在其中的物质，形成渗滤液。

2.2 渗滤液的成分

生活垃圾填埋场渗滤液的成分会因多种因素影响而有所差异，包括垃圾的组成、填埋场的管理方式以及地质环境等。一般情况下，生活垃圾填埋场渗滤液的成分包括以下几个主要部分：首先，生活垃圾中的有机废弃物在填埋过程中逐渐分解，产生有机酸、蛋白质、脂肪酸等，含有机物质。其次，氯化物、硫酸盐、硝酸盐等无机盐大部分来自于垃圾中溶解的无机物质，如食品添加剂、清洁剂和药物残留等。再次，渗滤液中可能携带有土壤颗粒、沉淀物、垃圾颗粒等固体悬浮物。另外，生活垃圾中可能含有少量的重金属（如铅、汞、镉）和其他有害物质，这些物质在填埋过程中可能溶解并存在于渗滤液中。还有一些其他成分如植物养分、微生物代谢产物等也可能存在于渗滤液中。

2.3 渗滤液的特征

由于生活垃圾中包含有机酸和无机盐等成分，使得渗滤液可能呈现酸性、碱性或中性。pH值的范围通常在4到10之间，但具体取决于垃圾的组成和填埋场的情况。渗滤液中含有悬浮物和颗粒物等固体悬浮物质，这使得渗滤液呈现混浊状态。渗滤液中含有生活垃圾分解产生的有机物质，如有机酸、蛋白质、脂肪酸等，还有溶解的无机盐，如氯化物、硫酸盐、硝酸盐等，并可能含有少量的重金属（如铅、汞、镉）和其他有害物质。渗滤液中还含有微生物和其代谢产物，这些微生物参与了垃圾分解和转化的过程。最后，渗滤液是由垃圾堆积体内部的水分渗透出来而形成的，因此水分含量较高。

3 影响渗滤液成分的因素

3.1 气候

在设计建造垃圾填埋场和渗滤液处理过程中，相关人员必须要考虑气候条件对渗滤液特性的影响。

3.1.1 降雨量

降雨量是一个重要的影响因素。较高的降雨量会导致填埋场内水分的增加，增大渗滤液的产生量。此外，降雨还可能带来溶解性无机盐和悬浮物等成分，并通过渗透过程进入渗滤液中。

3.1.2 温度

温度对垃圾分解的速度和微生物活动有直接影响。较高的温度可以促进垃圾的分解和有机物质的释放，进而影响渗滤液的成分。而低温则可能减缓垃圾分解的速度。

3.1.3 季节

季节变化会对填埋场渗滤液的成分产生影响。例如，在冬季，填埋场内垃圾的分解速度较慢，从而可能降低渗滤液中有机物质的含量；而在夏季，较高的温度和湿度条件可能导致更多有机物分解和渗滤液的产生。

3.1.4 气候类型

不同气候类型的填埋场渗滤液成分可能存在差异。例如，在干燥地区，降水量较少，渗滤液的产生量相对较低；而在潮湿地区，降雨量多、湿度高，渗滤液的产生量可能更大。

3.2 填埋时间

填埋时间对生活垃圾填埋场渗滤液的成分有一定影响，随着填埋时间的推移，垃圾经历一系列分解、降解和转化过程，这些过程会对渗滤液的成分产生影响。随着填埋时间的增加，垃圾中的有机物质逐渐分解并释放出来。因此，随着填埋时间增长，渗滤液中的有机物质含量可能会逐渐减少。填埋时间较短时，渗滤液中的溶解性无机盐含量可能较低，但随着填埋时间的延长，垃圾中的无机物质可能被分解和溶解，导致渗滤液中溶解性无机盐含量增加。填埋时间的增加还会使垃圾中的颗粒物和固体悬浮物逐渐降解和分解，因此渗滤液中的悬浮物含量可能会减少。填埋时间的增加还可能导致垃圾堆体中的有机酸分解和中和，从而影响渗滤液的pH值，一些研究表明，随着填埋时间增长，渗滤液的pH值可能会逐渐升高。

3.3 垃圾成分

垃圾成分对生活垃圾填埋场渗滤液的成分有重要影响。不同种类的垃圾具有不同的化学性质和分解特点，因此会影响渗滤液的成分。生活垃圾中的有机废弃物（如食物残渣、厨余垃圾等）是渗滤液中有机物的主要来源。垃圾中有机物质的含量高，渗滤液中的有机物含量也可能较高。垃圾中的溶解性无机盐来自于食品添加剂、清洁剂、药物残留等，不同垃圾的组成差异会导致渗滤液中溶解性无机盐含量的变化。某些垃圾中可能含有重金属（如铅、汞、镉）或其他有害物质，如电子废物或化学废物，这些物质可能被渗滤液中的水分溶解或吸附。垃圾中的颗粒物（如纸张、塑料碎片、砂石等）可能以固体悬浮物的形式存在于渗滤液中。某些垃圾中含有酸性或碱性物质，这可能影响渗滤液的pH值。例如，食品废弃物可能导致渗滤液呈现酸性，而部分清洁剂可能导致呈现碱性。不同类型的垃圾在填埋过程中的分解速度也会影响渗滤液的成分，易降解的垃圾（如食物残渣）可能更快地释放出水分和有机物质，难降解的垃圾（如塑料）则可能较少影响渗滤液的成分。

4 生活垃圾填埋场渗滤液处理技术

4.1 好氧方式

利用好氧方式处理生活垃圾填埋场渗滤液是一种常见的处理方法，它可以有效降低渗滤液中的有机物质和污染物含量，好氧方式对生活垃圾填埋场渗滤液的处理方式包括多种模式。例如，好氧生物反应器，也就是曝气池，其通过向渗滤液中通入氧气并提供适宜的环境条件，促进微生物代谢和生物降解过程。在好氧环境下，细菌和其他微生物能够利用有机物质进行降解和分解，从而减少渗滤液中的有机物含量。生物滤床和植物处理也可以起到非常好的净化效果，生物滤床是由填料构建的床层，用于提供大量表面积供微生物生长和附着。渗滤液通过生物滤床时，微生物在填料上生长，并利用有机物质进行降解和分解。植物具有吸收和分解有机物质的能力。植物处理系统利用湿地或人工植被来处理渗滤液，并通过根系和微生物共同作用，将有机物质转化为无害的物质。微生物附着在污泥颗粒上，通过分解有机物质来清除渗滤液中的污染物，其中活性污泥法对工艺数据有一定要求，如表1所示。

表1 活性污泥工艺最佳运行参数

4.2 硝化和反硝化

硝化和反硝化是一种常见的生物处理方法，用于处理生活垃圾填埋场渗滤液中的氨氮。下面是对硝化和反硝化过程的详细介绍：硝化是指将渗滤液中的氨氮（以氨的形式存在）通过微生物作用转化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程。硝化分为两个步骤：首先是亚硝化，在亚硝化过程中，氨被氨氧化细菌（AOB）氧化成亚硝酸盐。这些细菌利用氨气作为能源，并将其氧化为亚硝酸。反应方程式如下：

随后是硝化：在硝化过程中，亚硝酸盐进一步被亚硝酸氧化细菌（NOB）氧化为硝酸盐。这些细菌将亚硝酸盐作为能源，并将其氧化为硝酸。反应方程式如下：

硝化过程需要适宜的温度、pH值和氧气供应等条件，以保证细菌的生长和代谢活动。

反硝化是指将渗滤液中的硝酸盐通过微生物作用还原为氮气，并释放到大气中的过程。反硝化由一系列反应组成，包括亚硝酸盐（NO2-）被亚硝酸还原细菌进一步还原为一氧化氮（NO）、氮气（N2）和二氧化碳（CO2），这些反应需要在缺氧或低氧条件下进行。反硝化可以通过以下反应方程式表示：

通过硝化和反硝化过程，可以将渗滤液中的氨氮逐步转化为无害的氮气释放到大气中。这样可以有效降低渗滤液中的氮含量，减轻对环境的负面影响。需要注意的是，在硝化和反硝化过程中，需要控制好氧、缺氧和厌氧区域的条件，并提供适宜的有机物质作为电子供体，以促进细菌的生长和代谢。此外，温度、pH值和滞留时间等操作参数也需要根据具体情况进行调控，以实现高效的氮转化和去除效果。

4.3 厌氧处理

厌氧处理是一种处理生活垃圾填埋场渗滤液的方法，它通过厌氧菌群的代谢活动，将有机废物转化为甲烷气体和残渣物。在处理生活垃圾填埋场渗滤液时，厌氧处理可以有效去除其中的有机物质，并减少对环境的污染。

具体来说，这种处理方式包括以下几个步骤：首先，集中收集渗滤液，将填埋场中收集到的渗滤液进行集中处理，以便进行后续的处理步骤。其次，对收集到的渗滤液进行预处理，包括去除悬浮物、固体颗粒和其他杂质，以保证后续处理的有效性。再次，对渗滤液进行厌氧消化处理，将预处理后的渗滤液引入厌氧消化反应器，提供适宜的温度、pH值和环境条件，以促进厌氧菌群代谢活动。这些厌氧菌可以分解有机物质，并产生甲烷气体作为副产品。

4.4 物理处理

物理处理是生活垃圾填埋场渗滤液处理的一种方法，它主要依靠物理过程来去除污染物，如悬浮固体、颗粒物和溶解性物质等。例如，通过沉淀、凝聚或过滤等方式将悬浮固体物质从渗滤液中分离出来，可以使用沉淀池、絮凝剂或过滤器来实现澄清作用。再比如，利用不同孔径的膜过滤器，将渗滤液中的颗粒物、溶解性物质和微生物等分离出来，常见的膜分离技术包括超滤、纳滤和反渗透等。另外，使用吸附材料，如活性炭、树脂或吸附树脂等，可将渗滤液中的有机物质或溶解性物质吸附到吸附剂表面，从而达到净化效果。除此之外，还可以通过加热渗滤液，使其蒸发并分离成水蒸气和残渣。蒸发和蒸馏可以有效去除大部分水分，从而浓缩污染物。最后，利用离心机或重力沉降的原理，通过离心力或自然沉降作用，将颗粒物和悬浮物从渗滤液中分离出来，比较常见的物理处理方式是活性炭吸附法。

4.5 MVC蒸发+树脂离子交换

MVC即机械蒸汽压缩蒸发工艺，垃圾渗滤液经调节槽过滤器反冲洗，去除渗滤液中的SS和纤维；然后利用MVC压缩蒸发原理将渗滤液中的污染物从水中分离出来，实现水的净化效果；蒸馏水中的氨再用树脂离子交换去除，实现水质的综合达标排放。渗滤液处理工艺是：预处理+生化处理+深度处理。蒸发是生化处理的方法之一，离子交换是深度处理的方法，该工艺的优点是出水水质较好，缺点是运营成本较高。目前潮州市生活垃圾填埋场采用“MVC蒸发+树脂离子交换”工艺，处理后排放的尾水达到广东省第二时段一级排放标准，也符合《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB 16889-2008）[4]规定要求，排放的尾水可用于场内绿化和道路清洗等。

4.6 化学处理

化学方式处理生活垃圾填埋场渗滤液具有一定的优势，具体来说包括启动迅速、易于控制、不受温度变化影响、设备和材料较为简单等。但是一些化学处理方式较为精密，并且费用较高，必须做好预处理工作，这也导致化学方式处理渗滤液难以广泛推广与使用。首先是氧化还原方式，其利用氧化剂和还原剂进行化学反应，将污染物转化为无害或低毒的物质。例如，可以使用过氧化氢、臭氧或高锰酸钾等氧化剂，与有机物或重金属离子发生反应。其次是沉淀法，通过添加适当的沉淀剂，使污染物与之结合形成沉淀物，随后分离出来。常用的沉淀剂包括氢氧化铁、硫化钠或聚合氯化铝等。再次是中和处理，将酸性或碱性渗滤液中的pH值调节到中性范围内，以降低对环境的影响。通常可使用中和剂，如石灰或硫酸铵等进行酸碱中和反应。

4.7 膜分离技术

在进入膜分离系统之前，渗滤液通常需要经过预处理，以去除较大的固体颗粒和悬浮物。这可以通过物理方法（如沉淀、过滤）或化学方法（如调整pH值、加入絮凝剂）来实现。渗滤液进入膜分离系统后，可以选择适当的膜材料和膜孔径，进行微孔过滤或超滤过程，以去除悬浮固体、细菌、病毒等较大的颗粒物质。这些膜通常具有较小的孔径，能够有效阻拦较大的颗粒。接下来，将经过膜过滤的渗滤液引导到反渗透（RO）或纳滤（NF）系统中。这些膜具有更小的孔径，可以去除更小的溶解性有机物、盐类和重金属等。通过反渗透或纳滤过程，渗滤液中的水分被分离并浓缩，形成较为浓缩的废液。同时，也产生了一个相对纯净的水分流，这个纯净的水分流可以通过进一步处理用于回收利用或排放。

5 结语

生活垃圾填埋场渗滤液处理技术是重要的环保技术。随着城市化进程的不断推进，垃圾产生量增加，其对环境的影响已成为一个严峻问题。有效处理生活垃圾填埋场渗滤液，减少其对土壤和水资源的污染具有重要意义。本文介绍了厌氧处理、物理处理、活性炭吸附法和化学处理等几种常用的生活垃圾填埋场渗滤液处理技术，这些技术各具特点，相关人员可以根据实际情况进行创新，选择合适的方法或组合使用，以达到最佳的处理效果。