城市垃圾填埋场渗滤液处理工艺探究

摘要：垃圾渗滤液又称为垃圾渗滤水，是垃圾在堆放或填埋过程中受到挤压、垃圾本身的分解作用以及地表水作用产生的高浓度有机废水，由于我国垃圾混合收集的方式造成水质异常复杂，造成必须采用物理化学、生化处理、膜处理等多种工艺组合才能有效，进而探索出一套典型的处理工艺。

关键词： 垃圾渗滤水特性处理工艺

中图分类号：R124.3文献标识码： A

渗滤水的产生量

垃圾渗滤水产生量受多种因素的影响，如降雨量、蒸发量、地面流失、地下渗入、垃圾的特性、地下层结构、表层覆土和下层排水设施的设置情况等等。

流程选择

1、水质特点：

（1）有机物浓度高

垃圾渗滤水中的CODcr和BOD5浓度最高可达几万mg/L。高浓度的垃圾渗滤水主要是在酸性发酵阶段产生，PH达到或略低于7，低分子脂肪酸的COD占COD总量的80%以上， BOD5与COD比值为0.5-0.6。

（2）金属含量高

垃圾渗滤水中含有十多种金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段浓度较高。据报道，有的填埋场铁的浓度可达2000mg/L左右，锌的浓度可达130mg/L左右。

（3）水质变化大

渗滤水水质取决于填埋场的构造方式、垃圾的种类、质量、数量以及填埋年数的长短，其中构造方式是最主要的。

（4）氨氮含量高

渗滤水的氨氮浓度随着填埋年数的增加而增加，可高达1700mg/L左右，氨氮浓度过高时，会影响微生物的活性，降低生物处理的效果。

（5）营养元素比例失调

对于生化处理，污水中适宜的营养元素比例是BOD5：N：P=100：5：1，而一般的垃圾渗滤水中BOD5/TP大都大于300，与微生物生长所需的磷元素相差较大，因此在污水处理中缺乏磷元素，需要加以补给。

2、渗滤水处理工艺

（1）预处理

渗滤水进入市政下水管道以后，流进城市污水处理厂与生活污水混合处理，但由于渗滤水中的营养元素比例不协调，并可能存在有毒物质，在排放进下水道以前需要进行预处理。

（2）生化处理

现今的污水处理大多数采用生化处理，利用微生物把污水中的有机物降解以达到净化污水的目的。由于垃圾渗滤水的污染物浓度大，因此在处理技术上同一般的生活污水不同，主要体现在有机负荷、停留时间等参数的选取以及处理工艺的运行效果上。

土地处理

土地处理，即利用土壤—微生物—植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能处理污水，使水质得到不同程度的改善，实现废水资源化和无害化。

（4）物化处理

物化处理方法常采用混凝沉淀、化学氧化、吸附、过滤、膜分离、氨氮吹脱等工艺，对去处SS、色度、NH3-N、重金属离子等有较好的效果，对COD特别是一些生物难降解的COD去除效果也较高。

工艺流程组合

新鲜垃圾渗滤水中有机物浓度高，低分子脂肪酸多，BOD5/CODcr值在0.5-0.6，适宜于采用生化处理方法。由于渗滤水浓度较高，直接采用好氧法处理费用较大，而厌氧法的负荷高，占地小，能耗低，产泥少，因此一般多先采用厌氧处理，但厌氧处理出水中的有机物浓度和氨氮浓度仍较高，不能达到排放标准，一般需要后接好氧处理。

随着垃圾填埋年数的增加，有机物浓度降低，但腐殖质类物质增加，BOD5/COD值下降，可生化性降低，生化处理难以达到较好的效果，宜采用物化方法进行处理。另外，渗滤水生化处理以后，仍有部分COD难以进一步去除，要提高出水水质，也宜采用物化方法。因此，在渗滤水处理工艺流程选择是，对填埋年数较短的填埋场渗滤水应以采用生化处理为主，而对使用时间较长的填埋场渗滤水则有必要采用生化和物化处理方法。

目前常用的渗滤水处理工艺组合有：生物处理—混凝沉淀、生物处理—化学氧化—（生物后处理）、生物处理—活性炭吸附、生物处理—反渗透—浓缩液的蒸发/干化。

典型工艺流程

参考国内其他同类城市的渗滤液水质指标确定如下：（单位：mg/L.PH除外）

设计进水水质：CODcr＜100000；BOD5＜40000；NH3-N＜2000；PH6.5-8；SS＜1200。

设计出水水质（GB16889-2008）：CODcr＜100；BOD5＜30；NH3-N＜25；PH6-9；SS＜30。

城市垃圾渗滤水处理工艺典型流程图

工艺说明：

调节池

由于影响渗滤水产量的最重要因素—降雨量和蒸发量在一年内随季节变化很大，因此，为减少水量和水质变化对污水水处理工艺过程的影响，在污水处理系统前设置调节池显得十分重要。

（2）氨吹脱塔

吹脱是以曝气的物理方式使游离氨从水中逸出，以降低废水中氨氮浓度，常用作生化处理的前处理。当BOD5/NH3-N＜100:3.6时，生物反应达不到除氮的要求，有时需要用这种方法脱氮。当废水PH增至10或10以上时，氨大部分以游离的形式存在，向水中充气即可使氨释放到大气中去。但PH不宜调的过高，否则吹脱后，溶液的PH仍很高，需要用酸将PH值调回中性，导致成本过高。因此吹脱时一般将PH调至10-11。吹脱塔具有效率高装置结构紧密，处理量大，运行管理方便，能耗较低等特点。

（3）电加热器或换热器

渗滤水通过电加热器或换热器将污水的温度调到35℃左右，以便进UASB反应器的温度要求，进行中温发酵。

（4）上流式厌氧污泥床（UASB）

该装置的最大特点是在反应器上部设置了一个专用的气-液-固三项分离器，分离器下部是反应区，上部是沉淀区，在反应区中根据污泥的分布情况可分为污泥层和悬浮层。

在UASB反应器中，污水以一定流速从下部进入反应器，通过污泥层向上流动，料液与污泥的接触中进行生物降解产生沼气，沼气上升将污泥托起，起到搅拌作用，沉淀性能较差的污泥颗粒或絮体在气体搅拌下形成悬浮污泥层。气-水-泥三项混合液进入三项分离器中，气体碰到反射板时折向气室而被有效分离。污泥和水进入静沉区，在重力作用下进行泥水分离，污泥通过斜壁回到反应区中，清液从沉淀区上部排出。

（5）A/O系统

厌氧处理适用于处理污染物浓度较高的废水，但出水水质达不到排放标准。因而常将厌氧与好氧系统组合起来。厌氧生物处理是在没有氧的情况下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解、稳定的处理方法。在厌氧反应过程中，复杂的有机物被降解，转化为简单、稳定的产物，同时释放能量，大部分能量以CH4形式出现。

废水的好氧生物处理，是好氧微生物在溶解氧存在下，利用水中的胶体状、溶解性的有机物作为营养源，使之经过一系列生化反应，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化要求。由于好氧反应速度较快，所需反应时间较短，因而好氧反应器容积可以减少，而且在处理过程中，基本没有臭气，出水也可以达到比较好的水质。用活性污泥法处理垃圾渗滤水，可采用泥龄为一般城市污水厂的两倍，并将负荷减半。

(6)物理化学法

前期往调节池加酸碱是为了调节进水的PH值。后期往A/O系统加絮凝剂石灰、硫酸铝、FeCL3、FeSO4等是为了有效地去除色度、SS和重金属离子，对COD也有一定的去除效果。

(7)膜分离

膜分离是利用特殊的薄膜对水中的成分进行选择性分离，包括电渗析，扩散渗析，反渗透，超滤和液体膜渗析等分离技术。

超滤截留大分子物质、水中的悬浮物、微生物及及胶体，其产生的渗透压较小，因而需克服渗透压，一般采用2*105-5*105的低压。

NF膜系统有效截留分子量大于100的有机物及多价离子，并去除水中的色度、硬度和异味；RO膜系统能截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而取得净制的水，所需压力因而较高，一般为20*105-80*105Pa.

经济技术比较与分析

技术比较

渗滤水是一种高浓度污水，有机与无机污染物的含量均很高，渗滤水的处理工艺流程选择，要根据当地的气候特征、周围环境、渗滤水的水量与水质特性及处理的程度进行选择。

对附近有污水处理厂的填埋场，将渗滤水输送到污水处理厂进行处理较好；对气候干燥，蒸发量较大的地区，选择回灌作为渗滤水处理或预处理的手段，可节省不少的投资和运行费用；对地方偏僻，土地较多的地区，采用稳定塘、土地处理等以天然净化系统为主的处理系统，可减少大量的能耗，而且运行、管理、维护都比较方便；对新鲜的垃圾渗滤水，可生化性较好，宜采用生化方法进行处理，当原液浓度很高时，先采用厌氧处理再采用好氧处理比较经济；对生化处理出水达不到当地排放标准或渗滤水是填埋年数较长的垃圾所产生，可生化性较差时，宜采用物化处理，各种方法的应用效果见表1。

表1渗滤水处理工艺优缺点

处理方法 污染物质 优点 缺点

COD NH4-N AOX 金属

曝气工艺 + - 费用上有利，可用于后续物化处理的前处理 需要处置活性污泥，残余COD，残余AOX

物化法

活性碳吸附 + - + - 应用简单，可以再生 废物产量大

混凝沉淀 - + 应用简单

膜分离 + + + 可支配性高 浓缩液处理成问题，高含盐量时不适用

吹脱 + - 需要处理废气

离子交换 + + 应用简单，可以再生

化学氧化 + + 残渣量很少

热处理法

蒸发 + + - + 需要处理的颗粒大都是惰性盐类 原料型式成问题

注：+表示该种工艺能有效去除该污染物；表示该种工艺能部分去除该污染物；-表示该种工艺基本不能去除该污染物。

经济分析

渗滤水时一种难处理废水，其吨处理投资费用远高于一般生活污水。渗滤水水质与排放要求对投资影响很大。1986年兴建的杭州天子岭填埋场的渗滤水处理工程，采用活性污泥法，处理水量为300m3/d,投资为142万元。1993年兴建的上海老港垃圾填埋场二期工程中渗滤水处理工程，采用稳定塘-芦苇湿地工艺，两套处理系统总规模1500 m3/d,投资约900万元。秦皇岛卢龙县2012年投资兴建的填埋场渗滤水处理工程，采用厌氧、好氧、膜处理工艺，处理水量50 m3/d，投资400余万元。由此可见，垃圾渗滤水的处理费用是相当高的。表2是卢龙垃圾填埋场渗滤水处理工程运行成本分析表。

表2 卢龙垃圾填埋场渗滤水处理工程运行成本分析表

运行成本

序号 项目内容 费用估算（元/m3） 备注

1 人工福利费 4.67 保险系数调整及工资上浮

2 电费 7.7 电费单价0.8元/度

3 药剂费 1.75 生化、膜系统药剂费用

4 化验费 0.37 含进出口COD、BOD5、SS等药剂

6 污泥费 6.67 外购污泥

7 办公费用 1.67 含交通、通讯、办公、劳保等费用

8 取暖降温费 0.51 空调

9 接待费 0.67 日常接待费用

10 自来水费 0.2

11 在线仪表

委托运营费 2.74 如果需要由政府出资

12 吨水费用 26.95（元/m3） 按50m3/d计

注：报价不含营养费。

参考文献：

《城市生活垃圾卫生填埋场技术与管理手册》化学工业出版社，赵由才、朱青山主编；

《水污染控制技术》化学工业出版社，2001，王燕飞主编；

《水污染控制工程》高等教育出版社，高庭耀主编，第三版，下册；

《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）。