垃圾滲濾液處理工藝詳解

    隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市垃圾量也隨之增加，垃圾的妥善處理已成為人們急需解決的問(wèn)題。我國(guó)大多數(shù)城市采用衛(wèi)生填埋或焚燒的方式處理垃圾，由此產(chǎn)生了大量的垃圾滲濾液。垃圾滲濾液中含有多種污染物，包括重金屬離子和有機(jī)物，不僅在水中存在時(shí)間長(zhǎng)，范圍廣，而且危害極大，若不妥善處理將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。有效收集和處理垃圾滲濾液已成為城市環(huán)境急需解決的問(wèn)題，垃圾滲濾液的處理技術(shù)成為研究者關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
    01
    垃圾滲濾液的產(chǎn)生及特點(diǎn)
    垃圾滲濾液，又稱浸出液或滲瀝水，是垃圾填埋場(chǎng)中不可避免的二次污染物，主要來(lái)源于降水、垃圾含有的水和微生物厭氧分解產(chǎn)生的有機(jī)廢水。垃圾滲濾液是高濃度有機(jī)廢水，若未經(jīng)處理直接排放或未達(dá)標(biāo)排放，會(huì)對(duì)周圍的地下水、地表水和土壤造成嚴(yán)重的污染。
    垃圾滲濾液污染物含量受垃圾成分、填埋年限、氣候條件和填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)等多種因素的影響。垃圾滲濾液水質(zhì)特點(diǎn)可以概括為：
    ①污染物種類多，成分復(fù)雜，濃度高。劉軍等使用GC-MS對(duì)垃圾滲濾液中有機(jī)組分進(jìn)行分析，共有63種有機(jī)化合物，大多是難以生物降解的有機(jī)化合物,如酚類、雜環(huán)類、雜環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴類化合物，約占滲濾液中有機(jī)組分的70%以上；有機(jī)物濃度高，COD和BOD5濃度高，最高可達(dá)幾萬(wàn)mg/L。
    ②水質(zhì)、水量變化復(fù)雜。垃圾填埋場(chǎng)的水文氣候條件、地質(zhì)條件、地理位置、構(gòu)造方式、填埋時(shí)間等不同，垃圾滲濾液的成分和產(chǎn)量也發(fā)生變化。而且生物可降解性隨填埋齡的增加而逐漸降低。
    ③營(yíng)養(yǎng)比例失衡。滲濾液中氨氮含量高，C/N值常出現(xiàn)失調(diào)情況，同時(shí)p缺乏，微營(yíng)養(yǎng)比例不能滿足水處理的要求。
    02
    垃圾滲濾液處理工藝技術(shù)
    在《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)于2008年7月1日頒布實(shí)施后，對(duì)垃圾滲濾液的處理控制提出了更嚴(yán)格的要求。滲濾液水質(zhì)水量受各種因素影響而變得非常復(fù)雜，存在大量生物難以降解的有機(jī)物，目前滲濾液的處理工藝主要有土地處理、物理處理、化學(xué)處理、生物處理等，但采用單一工藝處理，往往只能在某些指標(biāo)上取得好效果，很難使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此滲濾液的處理工藝不是一種方法能夠完成的，而是多種方法的組合工藝。
    目前，滲濾液處理的組合工藝主要有兩種，一種是以生化反應(yīng)為主的“生物法+膜法（納濾/反滲透）”處理系統(tǒng)；另外一種是以DT盤式膜組件為主的高壓膜過(guò)濾工藝。DT盤式膜組件是獨(dú)家代理工藝，過(guò)濾原理即為常見(jiàn)卷式反滲透膜過(guò)濾的原理，在此不多作介紹，本文重點(diǎn)介紹“生物法+膜法”的處理系統(tǒng)。生化法處理設(shè)備和運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)水質(zhì)和水量的變化有很好的適應(yīng)能力，適合我國(guó)生化垃圾有機(jī)物含量高、滲濾液可生化能力較高的特點(diǎn)，當(dāng)前得到了廣泛應(yīng)用。
    2.1早期生物處理工藝
    早期的滲濾液處理工藝缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)滲濾液的水質(zhì)特性考慮不夠充分，處理工藝主要參照城市污水處理工藝，選擇生物法中的氧化溝，SBR及接觸氧化工藝的比較多，由于這些工藝在曝氣量、停留時(shí)間上考慮的不足，最后導(dǎo)致了運(yùn)行的失敗。
    例如北京阿蘇衛(wèi)滲濾液處理廠選擇“厭氧+氧化溝+沉淀池”的處理工藝，要求出水達(dá)到GB16889-1997二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，但是由于滲濾液水質(zhì)水量隨時(shí)間變化大，尤其隨著填埋場(chǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)，可生化性低，導(dǎo)致出水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；昆山市第三垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理采用的是“厭氧+生物接觸氧化”工藝，運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)水水質(zhì)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，結(jié)果造成厭氧效果大幅下降，整個(gè)系統(tǒng)出水無(wú)法達(dá)標(biāo)。
    另外，早期滲濾液生化處理工藝選擇沉淀池進(jìn)行泥水分離，但是由于高污泥濃度的污水在沉淀池中的沉降性差，抗污泥膨脹的能力差，從而造成生化池中的污泥濃度偏低，出水水質(zhì)不穩(wěn)定。
    2.2膜生物反應(yīng)器（MBR）應(yīng)用
    針對(duì)早期生化法在滲濾液處理上的不足，MBR系統(tǒng)在設(shè)計(jì)生化反應(yīng)部分時(shí)充分考慮滲濾液的水質(zhì)特性，以反硝化池和硝化池為主，在停留時(shí)間、池體深度以及曝氣量方面，充分滿足滲濾液中有機(jī)物降解的需要。
    膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用引起了我國(guó)學(xué)者的極大關(guān)注。膜生物法（MBR）是近些年發(fā)展起來(lái)的一種集膜過(guò)濾和生物處理于一體的新型、高效的處理技術(shù)，在處理高濃度難降解有機(jī)物廢水方面有著廣泛的應(yīng)用前景。在MF和UF基礎(chǔ)上研發(fā)的MBR系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生化反應(yīng)末端的泥水分離過(guò)程，利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)水力停留時(shí)間和污泥齡的完全分離，使生化反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度從3-5g/L提高到10-20g/L，從而提高了反應(yīng)器的容積負(fù)荷，使反應(yīng)器容積減小，大大提高了生化系統(tǒng)的運(yùn)行效果。
    據(jù)相關(guān)實(shí)例數(shù)據(jù)表明，MBR系統(tǒng)對(duì)COD的去除率在90%以上，NH3-N在95%以上。任鶴云等采用MBR法處理滲濾液，生化部分采用硝化/反硝化工藝，膜部分采用的超濾+納濾膜，出水COD小于60mg/L，SS小于50mg/L，氨氮小于18.8mg/L重金屬等未檢出；康建雄等應(yīng)用UASB-A/O-膜工藝處理垃圾滲濾液取得良好效果，CODcr，BOD5和氨氮的去除率分別達(dá)97.3%、98.6%和92.8%，出水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
    2.3膜處理技術(shù)
    膜處理技術(shù)包括微濾膜(MF)、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）和反滲透膜（RO）等，常用于二級(jí)處理后的深度處理，多以微濾（MF）、超濾（UF）代替沉淀、過(guò)濾、吸附、除菌等常規(guī)深度處理中的預(yù)處理，以納濾（NF）、反滲透（RO）進(jìn)行水的軟化和脫鹽。在垃圾滲濾液處理系統(tǒng)中，由于滲濾液的生化性較差，單獨(dú)依靠生化反應(yīng)和MBR系統(tǒng)并不能完全實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放，因此MBR的出水需要進(jìn)一步深度處理。根據(jù)目前的處理技術(shù)，MBR出水還可通過(guò)NF或RO系統(tǒng)進(jìn)一步處理，RO和NF都能去除細(xì)菌、微生物、溶解鹽等，但RO效果更好。一般RO和NF之前的進(jìn)水都必須進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)SS及濁度都有明確的要求，一般SS≤1mg/L，濁度≤5NTU，pH控制在中性左右。對(duì)RO、NF影響比較大的環(huán)境因素除進(jìn)水水質(zhì)外，還有壓力、溫度等，這些因素是可控的，因此系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性有了一定保證。
    研究表明，MBR-NF工藝經(jīng)過(guò)4個(gè)多月的運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定，在進(jìn)水CODcr遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值的情況下，出水狀況仍然良好，滿足設(shè)計(jì)要求。
    2.4組合工藝流程
    目前由于環(huán)境污染的不斷加重，國(guó)家從加強(qiáng)環(huán)保的角度出發(fā)，頒布了《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889-2008），其中出水總氮成為一個(gè)重要的指標(biāo)（非敏感地區(qū)40mg/L，敏感地區(qū)20mg/L）。為了滿足新的垃圾滲濾液排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)總氮的要求，原有MBR工藝進(jìn)一步優(yōu)化，增加一個(gè)二級(jí)硝化反硝化環(huán)節(jié)，如圖1所示，MBR工藝優(yōu)化為A/O/O+A/O+外置超濾膜（UF）可以保證出水總氮達(dá)標(biāo)排放。
    綜上所述，滲濾液處理的工藝以“生物法+膜處理”為主，該工藝技術(shù)處理滲濾液可以達(dá)到2008年《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)》的排放要求。其中，生化處理過(guò)程可以有效地降解、消除污染物，膜分離處理過(guò)程可以有效地分離去除不可生化降解的殘余污染物。
    03
    結(jié)論和建議
    垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，其處理技術(shù)各有利弊，單獨(dú)采用任何一種處理技術(shù)很難使?jié)B濾液達(dá)標(biāo)排放。因此，必須將處理工藝由單一化向多元化發(fā)展，通過(guò)組合工藝充分發(fā)揮各工藝的優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到滿意的處理效果?！吧锓?膜處理”工藝技術(shù)處理滲濾液可以達(dá)到2008年《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)》的排放要求，但在垃圾滲濾液的處理過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題。
    3.1老齡化填埋場(chǎng)滲濾液可生化性差
    滲濾液的可生化性差，新生滲濾液用生化法處理是可行的，但是隨著填埋場(chǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，滲濾液的可生化性降低，尤其是在填埋后期，可生化性很差，B/C不足0.1，生化法使用受到限制。應(yīng)根據(jù)填埋場(chǎng)所處階段來(lái)選擇合適的工藝進(jìn)行滲濾液處理。
    3.2濃縮液處理
    膜分離過(guò)程可以有效地分離去除不可生化降解的殘余污染物，但同時(shí)會(huì)產(chǎn)生濃縮液，濃縮液的最終處理也是目前水處理行業(yè)中一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。目前濃縮液的處理方法主要有回灌法、蒸發(fā)法、高級(jí)氧化+混凝沉降組合法、活性碳吸附和離子交換法等，但是回灌法勢(shì)必造成鹽的累積；蒸發(fā)法能耗相當(dāng)大，而且蒸發(fā)器要有很強(qiáng)的抗腐蝕能力；高級(jí)氧化+混凝沉降法對(duì)有機(jī)物有很好的去除效果，但是對(duì)總氮去除效果不明顯；活性碳吸附和離子交換法用來(lái)處理濃縮液很容易達(dá)到飽和容量，再生困難，運(yùn)行費(fèi)用昂貴。
    滲濾液水質(zhì)如果可生化性好的話，優(yōu)先選擇生化法，但是滲濾液中含有大量難降解的物質(zhì)和毒性物質(zhì)，生化出水仍需要深度處理，膜技術(shù)的應(yīng)用解決了深度處理的問(wèn)題，但是膜處理也存在膜污染和濃縮液處理的問(wèn)題，如何通過(guò)技術(shù)改進(jìn)和工藝組合降低運(yùn)行成本和減少膜污染是今后研究的方向。