垃圾渗滤液处理技术现状及展望
发布者：李锐 何世德 张占梅 蒋怡
内容摘要摘 要: 城市垃圾渗滤液的处理是垃圾填埋场运行管理中非常重要的问题。文章根据垃圾渗滤液的产生和特点，介绍了其处理工艺的现状，指出了当前垃圾渗滤液处理过程中存在的问题和研究展望，并在此基础上得出了一些结论。
关键词: 垃圾渗滤液； 处理现状； 存在问题；
填埋场渗滤液是世界上公认的污染威胁大、性质复杂、难于处理的高浓度有机废水,从填埋场的运行到封场后管理,都需要对渗滤液的产生进行有效控制,对排出的渗滤液进行妥善处理[1]。但由于渗滤液的水质的复杂性和特殊性，我国渗滤液处理还存在一些问题。本文根据我国填埋场渗滤液的产生特点, 探讨我国渗滤液处理工艺、处理处置现状和发展趋势；对我国渗滤液处理进行了总结，并对存在问题提出一些研究方向。
1.垃圾渗滤液的产生、特点及排放标准
1.1垃圾渗滤液的产生
垃圾渗滤液主要有四个主要来源:垃圾自身含水、垃圾生化反应产生的水、地下潜水的反渗和大气降水,其中大气降水具有集中性、短时性和反复性,占渗滤液总量的大部分,是工程设计的主要依据[2]。这些水分渗过成分复杂的垃圾时,使垃圾发生分解、溶出、发酵等反应,从而使渗滤液中含有大量有机污染物、氮、磷和种类繁多的重金属类物质。垃圾渗滤液水质的变化受垃圾组成、垃圾含水率、垃圾体内温度、垃圾填埋时间、填埋规律、填埋工艺、降雨渗透量等因素的影响,尤其是降雨量和填埋时间的影响[3]。
1.2垃圾渗滤液的特点
垃圾渗滤液的水质有以下特点： （1)水质复杂,危害性大。渗滤液中含有机化合物、金属和氨氮等几十甚至上百种物质。(2)COD和BOD浓度高。最高可达几万,远远高于城市污水。(3)垃圾渗滤液中有机污染物种类多,其中有难以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化合物、磷酸酯、邻苯二甲酸酯、酚类化合物和苯胺类化合物等。(4)氨氮含量高,C/N比例失调,给生物处理带来一定的难度。(5)垃圾渗滤液中含有10多种金属离子,其中的重金属离子会对生物处理过程产生严重抑制作用。(6)水质变化大。一般填埋初期(5年以内),COD、BOD浓度高,可生化性强;到中后期COD和BOD5浓度有所降低而可生化性差,氨氮浓度增加[4]。渗滤液水质受多种因素的影响,变化规律较难确定。渗滤液的污染物浓度高、变化范围大等特性,突出了处理和处理工艺选择的难度。对渗滤液的处理,不仅要考虑工艺方法对渗滤液的处理效果,而且更要考虑该工艺方法对水质、水量变化的适应性。
1.3垃圾渗滤液的排放标准
垃圾渗滤液处理作为一个卫生填埋场必不可少的环节，近几年越来越受到人们的重视，我国根据渗滤液排放的收纳水体不同，渗滤液的排放标准也不尽相同，具体见表1［5］
表1. 垃圾渗滤液的排放标准
排放标准 COD(mg/L) BOD(mg/L) NH3-N(mg/L) SS(mg/L)
三级 1000 600 - 400
二级 300 150 25 200
一级 100 30 15 70
注：三级标准是排市政管网的标准，二级和一级分别是排地表水的标准。
2 垃圾渗滤液现有处理技术
在处理垃圾渗滤液的方法上，目前主要有物理处理法、化学处理法、生物处理法以及土地处理法、渗滤液回灌、渗滤液送垃圾填埋场外的污水处理装置中处理等其他处理方法。以下就这些方法分述如下［6］
2.1垃圾渗滤液的物理处理法
2.1.1气提法
空气吹脱可去除渗滤液中的氨,可在池塘内或吹脱塔中进行。在渗滤液与大量空气接触之前,其pH值要调整到11或者以上。吹脱时产生出来的气态氨便被释放到大气中去。但该方法会对周围的环境造成二次污染,投资和运行费用较高。
2.1.2 活性炭吸附法
颗粒状活性炭(GAC)是一种具有高比表面积的多孔性物质。垃圾渗滤液经用其它处理方法去除掉大部分有机污染物后,常使用GAC(或PAC-粉沫状活性炭)来吸附水中残留的有机物质。在采用此法处理渗滤液之前必须将其中的悬浮固体物去除掉,以避免堵塞炭过滤器。当活性炭的吸附能力达到完全饱和之后可以进行再生［7］。通常在对出水水质要求很高的情况下才用这种处理方法来处理渗滤液,以进一步减少出水中的CODCr、非挥发性有机物和有害物质。用该法处理后其CODCr的去除效率可达到90%以上，但如果有大量的剩余CODCr需要去除的话，通常其费用是很高的。
2.1.3反渗透法
反渗透可去除悬浮物和胶体物质，如氨氮、重金属及大多数不溶解的固体物质,并可减少CODCr和BOD5等。它可适用于浓度高、水量小的渗滤液处理。这种工艺不能够处理或降解任何污染物,但是,使用超滤薄膜(在40Bar或以上的高压下操作),能够把渗滤液中可溶解的组成成分浓缩成“盐”或“浓缩物”,其量可占到排出渗滤液量的25%～40%,使其外排渗透液可达到很高的排放标准。但从长远的观点来看,该方法是不理想的,因为在填埋场内,渗滤液污染物只是简单地被转化为废物,而没有真正使其完全降解去除掉。
2.2 垃圾渗滤液的化学法处理
2.2.1化学氧化法
化学氧化法是采用化学氧化剂将渗滤液中的有机物氧化,使其达到无害化目的的方法［8］。通常使用的氧化剂有臭氧、过氧化氢等。研究发现，把这些氧化剂结合起来使用比使用单一的氧化剂分解效果好。化学氧化法对挥发性和非挥发性有机物以及可生物降解的和不可生物降解的有机物的去除效率都很高。
2.2.2 湿式氧化法
这是一种燃烧型工艺,能够用来处理COD浓度在5000到150000mg/L之间的高浓度渗滤液。该工艺也可以和其它物理化学法或生物处理法结合起来使用,用于渗滤液的最终处理或深度处理阶段。渗滤液与空气混合后用泵送到带有压力的一系列热交换器中。氧化反应在温度高达260℃，压力高达6-7MPa的反应器内进行。产生出来的气相通过空气净化系统排放到大气中,液相回送到热交换器。该工艺的费用虽很高,但可用于处理很高浓度的渗滤液,出水水质较好,一次处理即可达标排放。
2.2.3化学沉淀法
在渗滤液进行其它处理方法之前或之后,向渗滤液中加入药剂,进行混合和沉淀,这对悬浮固体物、重金属、浊度、色度和一些有机物的去除很有效［9］。常使用的药剂包括石灰、NaOH和Ca(OH)2、FeCl3和Fe2(SO4)3及其它混凝剂等。
2.3 垃圾渗滤液的生物法处理
2.3.1好氧氧化法
国内外采用好氧生物氧化法处理填埋场渗滤液是最普遍的处理方法。在废物分解的初期阶段产生出来的渗滤液中含有高浓度的BOD5和CODCr,能够利用好氧生物氧化法迅速地将其去除掉。对填埋时间较长的填埋场所产生的渗滤液来说,只要采用的工艺合理,也可以进行处理。特别重要的是,通过延长曝气时间,就可以使高浓度的氨氮进行有效地硝化,其CODCr和氨氮的去除率可达到90%以上。
2.3.2厌氧处理法
用厌氧法处理渗滤液的降解过程类似于垃圾填埋物的降解过程。该工艺在去除废物中的有机物向甲醇和二氧化碳转化过程中产生出来的高浓度BOD和COD的渗滤液。该方法不但运行稳定,而且运行费用很低。
2.4 垃圾渗滤液的其它处理方法
2.4.1 土地处理法
土地处理法即是将渗滤液用来喷洒草地、针叶树林和阔叶树林以及泥土山坡。由于水的蒸散作用,喷洒能够大量减少渗滤液量。在英国潮湿地区的大面积范围内,该方法已被成功地用于低浓度渗滤液的喷洒。但用高浓度的渗滤液来喷洒灌溉不是理想的处理方法。不过用已处理过的渗滤液来喷洒草地或其它土地,如各种泥土地等,对处理后出水的最终处理具有巨大潜力［10］。
2.4.2渗滤液回灌
通过把渗滤液回灌到废物已填埋后的区域内,或喷洒到还未封顶的填埋区域内的废物表面上可减少渗滤液量和改善渗滤液的生物可降解性。即把填埋场当作一种不加控制的厌氧过滤器或厌氧反应器使用,特别是在废物填埋初期的乙酰基化分解阶段,为更多的有机污染物的微生物降解提供了一种媒介［11］。渗滤液回灌也可以更有效地利用填埋废物的吸收能力和由于改善了填埋场内水份的分布而增加填埋气体的产量。
2.4.3渗滤液送垃圾填埋场外的污水处理装置中处理
从填埋场排出的渗滤液直接送到填埋场外的污水处理装置中处理是渗滤液的另一种处理方法。对于有条件将渗滤液送至污水处理厂合并处理的地方，在不影响污水处理厂运行的前提下，可直接送至污水处理厂，否则应将之处理至符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》三级排放标准。
在选用该方案之前,需要将垃圾渗滤液就地进行初级处理后，再排入市政污水管网进入污水处理厂进行处理，并要对如下因素进行调查研究1)已有装置的可利用性和距离;(2)需要运输的渗滤液量以及运输和处理的费用;(3)场外处理装置的处理能力等。
3. 存在的问题及未来研究展望
3.1存在问题
目前，我国的渗滤液处理厂存在的问题主要表现在：
3.1.1渗滤液高浓度氨氮的问题
高浓度的氨氮是渗滤液的水质特征之一，根据填埋场的填埋方式和垃圾成分的不同，渗滤液氨氮浓度一般从数十至几千mg/L不等。随着填埋时间的延长，垃圾中的有机氮转化为无机氮，渗滤液的氨氮浓度有升高的趋势。
与城市污水相比，垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用；另一方面，由于高浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调，生物脱氮难以进行，导致最终出水难以达标排放。
3.1.2 渗滤液可生化性差的问题
渗滤液可生化性差主要体现在两个方面：
一是指随着填埋场填埋时间的延长，渗滤液的生化性降低，在填埋后期，可生化性很差，BOD/COD 值小于0.1，此时的渗滤液俗称老化渗滤液。
另一方面，在填埋初期，虽然渗滤液的可生化性较好，但是光靠生物处理也很难将之处理至二级甚至一级标准以下，一般来讲，渗滤液的COD中将近有500～600 mg/L无法用生物处理的方式处理。
同时，由于垃圾渗滤液含有高浓度的有机物和有毒物质,对环境的污染较大,处理不当会对环境造成更严重的二次污染,而且垃圾渗滤液的性质随着垃圾的组成、年份、地理和气候环境而变化,因此垃圾渗滤液的处理技术一直是目前的研究热点和难点之一。经过多年的研究,涌现出各种工艺,其中生物处理工艺相对物理和化学工艺具有成本低,处理效率高和对环境的二次污染小等优点,但是单一的生物处理工艺并不能完美地解决垃圾渗滤液的环境污染问题,特别是对可生化性较低的“中老年”填埋场的渗滤液。因此,注重组合工艺的研究以及提高可生化性和降低有毒物的抑制是生物处理技术急需解决的问题。
3.2研究展望
根据渗滤液处理存在的问题，目前我国垃圾渗滤液处理工艺的关键主要集中在以下两个方面：高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术。
3.2.1 高浓度氨氮处理技术
高浓度氨氮处理技术，目前应用较多的主要有氨吹脱和生物脱氨技术。氨吹脱技术大多用空气为吹脱介质，低效率的吹脱设备吹脱的方式。相对而言，精馏塔脱氨是一种比较有前途的解决方案，虽然采用该法需要一定量的蒸汽，但由于水温提高了，可以减少调整pH的酸碱用量，还可以减小气液比，减少风机的电耗。另外，由于蒸馏后，脱氨尾气可以通过冷凝直接转换成液氨，可以回收利用，有效地解决了尾气难以治理的问题。因此，新型高效吹脱装置的开发，脱氨尾气的妥善处理成为了今后研究的方向。
3.2.2 渗滤液深度处理技术
对于老化渗滤液，由于生物处理基本无效，因此，必须采用以物化为主的深度处理技术处理。深度处理技术一般有深度氧化法，如臭氧氧化、臭氧＋光催化氧化、臭氧催化氧化，以及膜处理技术等。
能耗最少化和避免二次污染的新工艺处理技术的研究已成为我国水污染处理技术研究的重要方向,也是近年来国际上环境保护领域面向21世纪的研究热点之一。特别对于经济不发达、污染源分散和渗滤液量小的地区,更易采用成本低和操作简单的处理系统,因而污泥产量低,耗能小和维护运行简便的新型处理系统,具有广泛的应用前景。
膜技术能够有效的截留各种污染物,获得纯度较高的出水,在国外得到广泛的应用,其中反渗透技术(RO)的应用最广,但是膜组件的成本较高,新型低成本膜的开发与应用将带来水污染处理领域的全新革命［12］。
4. 结 语
垃圾填埋场渗滤液的控制和处理是保证固体废物的长期、安全处置的关键因素。根据目前渗滤液处理现状和存在的问题,得到以下结论[2,14]：
由于垃圾渗滤液性质的复杂性及水质水量的不稳定性,单纯的生化处理技术难以满足处理达标要求,所以应加强其预处理或后续处理技术的研究.渗滤液的处理方法不是千篇一律,也不能生搬硬套,而要因地制宜,根据具体情况研究适宜性、经济有效的处理方法和工艺。
目前,垃圾渗滤液的处理方法和技术开发已经成为研究的热点,如何有效控制渗滤液的水量和水质,研究和开发合适的处理工艺和方法,都有待于作更深入和系统的研究。
参考文献：
[1]. 岳东北,刘建国,等. 生活垃圾填埋场渗滤液处理技术研究[J].环境污染治理技术与设备, 2004, 5(6):59-62.
[2]杨军,黄涛.垃圾填埋场渗滤液处理方法及其分析[J].四川环境,2005,24(1):87-90
[3]卢平,曾丽璇,张秋云,等.高浓度氨氮垃圾渗滤液处理方法研究[J].中国给水排水,2003,19(5):44-45.
[4]高新红,张玉华,城市生活垃圾填埋场渗滤液处理工程实例[J].环境科学与管理,2005,30(3):80-81.
[5]中华人民共和国建设部标准.GB16889 1997生活垃圾填埋污染控制标准
[6]张祥丹,王家民.城市垃圾渗滤液处理工艺介绍[J].给水排水,2000,26(10):8-15.
[7]王宝贞,王琳.城市固体废物渗滤液处理与处置[M].北京:化学工业出版社、环境科学与工程出版中心,2005，25(3)：128-188.
[8]张艮林,徐晓军,童雄.城市垃圾渗滤液的水质特性及其处理现状[J].云南冶金,2005,34(6):60-62.
[9]赵庆良,李湘中.化学沉淀法去除垃圾渗滤液中的氨氮[J].环境科学,1999,20(5):90-92.
[10]陈玉成,陈小龙,皮广洁.城市生活垃圾渗滤液土地处理的模拟研究[J].城市环境与城市生态,2001,14(2):19-21.
[11]李晔,吴飞等.垃圾填埋场渗滤液回灌法处理技术探讨[J].工业安全与环保,2004,30(5):19-21.
[12]石永,周少奇,张鸿郭.垃圾渗滤液处理技术研究进展[J].中国沼气,2006,24(3):27-30.
[13]柯水洲,欧阳衡.城市垃圾填埋场渗滤液处理工艺及其研究进展[J].给水排水,2004,30(11):26-32.
|
