城市生活垃圾渗滤液的处理现状和发展趋势

【摘 要】本文就分析了垃圾渗滤液的组成成分、性质，对其处理技术和处理现状进行归纳总结，并就其发展趋势作出展望。

【关键词】垃圾填埋；渗滤液；处理现状；趋势

1 前言

目前卫生垃圾填埋是我国城市垃圾的主要处理方式；其中70%以上都是采取简易填埋方式处理的，这些处理方式对地下水产生一定的污染和潜在的危害。在城市垃圾填埋过程中，由于填埋场的运行和封场等问题，将会从一定程度上导致大量垃圾渗滤液的产生。这些垃圾渗滤液是世界上目前公认的性质复杂、难于处理的高浓度废水，如果不加以处理而进入环境，将会对环境产生重大的污染。

2 垃圾渗滤液的组成及性质

2.1 垃圾渗滤液的组成成分

垃圾渗滤液由于垃圾的种类繁多导致其的成分复杂，根据其主要组成成分大致可分为三大类：

（1）无机污染物，如重金属元素、无机盐离子以及微量元素等，如Cd、Pb、Mg、Mo、Cu等；

（2）有污染物机物，如高浓度的有机酸、醇等有机废液，常以CODcr（化学需氧量）、BOD5（5日生化需氧量）、TOC（总有机碳）等指标来计量。

（3）微生物，垃圾渗滤液中具有着丰富的C、N营养和微量元素，导致大量的微生物产生，如大肠杆菌的有害微生物等。

2.2 垃圾渗滤液的性质

垃圾渗滤液中的有机污染物负荷较高、水质成分复杂，其水质会随着垃圾的组成成分，垃圾含水率，垃圾内部的温度，垃圾埋时间、规律、工艺，以及外界水文、气象条件的变化而变化，尤其是填埋时间和降雨量的影响，随着填埋时间和降雨量的增加，垃圾渗滤液的浓度将渐渐下降。垃圾渗滤液的pH值一般在4～9之间波动，CODcr一般在2000～62000mg/L的范围内变化，BOD5一般在60～4500mg/L的范围波动，重金属浓度等无机污染物和市政污水中重金属的浓度基本相当，微生物等则远高于市政污水中的微生物含量。

3 垃圾渗滤液的处理技术

3.1 物理化学法

物理化学法是指通过物理化学的方法去除垃圾渗滤液中的COD、SS、色度、重金属等影响水质的因素。近年来，国内外的物理化学法主要包括化学沉淀法、吸附法、化学氧化法、反渗透法等。其多用于垃圾渗滤液的预处理或与其他方法联用。

3.1.1 反渗透法

反渗透是一种离子/分子水平的物理分离技术。反渗透是指与自然渗透过程相反的现象，即在外界压力作用下。使溶剂通过半透膜析出的过程。反渗透法处理垃圾渗沥液的原理是利用压力使渗沥液中的水分子透过反渗透膜，把所有污染物质包括氨氮等大于1nm的分子及离子截留。由于截留物质大大增加，反渗透一般经过预处理之后进行，常用混凝絮凝方法作为预处理。反渗透法对COD以及NH3-N的去除可达95%以上，处理后渗沥液的容积减少75%～80%，从而达到处理渗沥液的目的。

反渗透法处理高浓度、高盐份污水已得到广泛应用，在垃圾渗沥液的处理中也已有成熟的运行经验。如1988年德国的schwabach垃圾填埋场首次将反渗透技术运用到垃圾渗沥液的处理中，取得很好地处理效果。1989年在德国建立的1150吨/日的反渗透渗沥液处理系统，2002年扩增为1500吨/日。在韩国渗沥液处理多以反渗透处理技术为主。反渗透工艺因其稳定性、高效性、模块化和易于自动控制等优点，在我国的广州兴丰垃圾填埋场、重庆长生桥垃圾填埋场及北京安定垃圾填埋场都采用反渗透工艺，工程已正常运行，处理效果良好。

3.2 生物法

垃圾渗滤液的BOD5和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高、微生物营养元素比例失调等，比较难以处理。因为物理化学法成本比较高，不适合大规模的垃圾渗滤液处理，目前采用的比较多的还是生物法，主要包括好氧处理和厌氧处理。

3.2.1 好氧处理法

好氧生物法主要是利用好氧微生物来去除污水中的BOD、 COD、 氨氮以及一些重金属离子。近年来主要采用的好氧生物法有SBR法、曝气稳定塘法、氧化沟以及生物膜法。

（1）活性污泥处理法

活性污泥处理法分为鼓风曝气即采用一定的措施使空气溶渗滤液中，以供好氧微生物活动；纯氧曝气即采用一定的措施使氧气溶渗滤液中，提高好氧微生物的氧气利用率。运用曝气―活性污泥处理法处理垃圾渗滤液，对垃圾渗滤液中的BOD5、COD以及氨氮都有着较高的去除率。

（2）曝气稳定塘

曝气稳定塘是利用水中的微生物、藻类、水生植物等对渗滤液进行好氧或厌氧生物处理的天然或人工池塘。相对于活性污泥法，曝气稳定塘体积大，有机负荷低，工程简单，在土地廉价的地区，处理成本极低，是好氧处理中最省钱的。

（3）生物膜法

生物膜法也是常用好氧生物处理法之一，它是指生物膜附着在填料（或滤料、载体）上在有氧的条件下起氧化、还原作用，降解垃圾渗滤液中的有机物。生物膜法过程中污泥量较少，有效解决污泥膨胀的问题，抗水质、水量冲击负荷的能力强，微生物可以在生物膜上长期生长。目前对于渗滤液处理的常用生物膜法主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等方法。

3.2.2 厌氧生物处理法

厌氧生物处理法是利用厌氧微生物对垃圾渗滤液中的有机物进行降解、净化，同时产生甲烷、二氧化碳等气体的过程。厌氧生物处理法通常包括厌氧-好氧生物氧化工艺、厌氧-氧化沟-兼性塘工艺、厌氧-气浮-好氧工艺、UASB-氧化沟-稳定塘等。其耗能少、污泥产生量少、可以降解一些难降解的高分子有机物，但厌氧生物处理过程中对温度和pH的要求比较高，难以达到理想效果。

3.3 物理化学法与生物法组合处理法

垃圾渗滤液由于水质复杂使得单一处理方法不能很好地达到理想的效果。所以宜采用组合处理方法（如MBR）对渗滤液进行处理。

MBR是生化反应器和膜分离相结合的高效废水处理系统，用膜滤替代传统活性污泥法中的二沉池，可使生化反应器内的污泥浓度从3～5g/L提高到20～30g/L，使反应效率提高，出水无菌体及悬浮物。工艺流程为：渗滤液―调节池―筛网―MBR池―贮存池―出水。

垃圾渗滤液经MBR处理，一般能满足间接排放要求，根据不同情况，后续可用活性炭吸附或纳滤（NF）作深度处理，从而能使大部分盐随出水排出，避免盐的富集带来不利影响。相比物理化学法和生物法单独处理而言，MBR处理工艺获得了较好的处理效果。20世纪90年代在安大略省建成的日处理污水3800m3的MBR装置，运行期间的MLSS浓度为12 000～20000mg/L，MLVSS浓度仅为MLSS的55%～70%。运行9个月以来出水BOD和有机磷的去除率都接近100%。其次，我国峨眉山垃圾填埋场的MBR系统运行以来，通过污泥接种、培养、驯化，以及硝化细菌的强化培养，反应器内的微生物浓度为4 g・L-1，预计最终可稳定在6～10g・L-1范围内，反应器在高容积负荷下运行，无污泥产生。

4 我国垃圾渗滤液的处理现状

我国垃圾填埋处理行业与国外相比起步比较晚，始于上世纪80年代末，垃圾渗滤液的处理工艺也历经了几个不同时期的发展。第一阶段是以北京阿苏卫垃圾填埋场为典型的考虑垃圾渗滤液的特殊水质特性的早期渗滤液处理工艺，主要是采用传统的好氧生物法，处理效果相对较差，效率低。第二个阶段是90年代中后期以深圳下坪垃圾填埋场为典型代表的针对渗滤液的特殊水质采用脱氮、厌氧、好氧相结合的处理工艺，处理、运行效果良好，效率较高，成本低廉。第三个阶段是21世纪后现阶段的各个填埋场所采用的以生物法和物理化学法深度处理相结合的渗滤液处理工艺，提高了渗滤液的排放标准要求，适当的增加了工程成本，处理效果大幅度提升。

5 展望

垃圾渗滤液是一种有毒有害的高浓度有机废水，其成分极其复杂，考虑到比较容易将产生二次污染，从降低工艺成本、提高运行、处理效率、达到国家排放标准。我国地域广阔，垃圾渗滤液的水质受垃圾成分、处理规模、降水量、气候、填埋工艺及填埋场使用年限等因素的影响，具有成分复杂、有机污染物浓度高、氨氮含量高、前后期水质变化大等特点，其可生化性前期较好、随后逐年下降，直至有机物含量降至零，这使得生化类型工艺的应用受到很大限制。为了使系统能在不同时期都稳定运行，最好推广采用物化工艺进行处理。膜生物反应器（MBR）是一种生物技术与膜技术相结合的高效水处理技术，特别适用于高负荷有机废水的处理，可用于垃圾处理厂的渗沥液处理。由于膜能将全部的生物量截留在反应器内，可以获得长泥龄和高悬浮固体浓度，有利于生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增殖，从而强化了活性污泥的硝化能力，并维持较低的F/M，使剩余污泥产率较小，系统运行也更加灵活和稳定。

工艺流程及特点：MBR处理系统由四部分组成，包括：① 预处理系统；②膜生化反应器MBR系统；③纳滤（NF）、反渗透（R0）系统；④剩余污泥、浓缩液处理系统。

（1）预处理系统。来自填埋场的渗滤液经收集后进人调节池，经回灌处理后提升至袋式过滤器（精度为400ttra），去除较大的颗粒物。

（2）MBR系统。渗滤液经预处理后进入MBR系统，MBR是一种分体式膜生化反应器，包括生化反应器和超滤UF两个单元。生化反应器包括前置式反硝化和硝化两部分，在硝化池中，通过高活性的好氧微生物作用，降解大部分有机物；氨氮一部分通过生物合成去除、大部分在驯化产生的高效的硝化菌的作用下转变成为硝酸盐和亚硝酸盐，回流到反硝化池，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到生物脱氮的目的。为提高氧的利用率，采用特殊设计的曝气机构，保证氧的利用率高达35%。超滤uF采用孔径0.03p.m的超滤膜。膜生化反应器通过超滤膜分离净化水和菌体，污泥回流可使生化反应器中的污泥浓度高达15―30g/L，经过不断驯化形成的微生物菌群，对渗沥液中难生物降解的有机物也能逐步降解。

（3）纳滤及反渗透系统。MBR出水进入纳滤系统，进一步分离难降解较大分子有机物和部分氨氮，同时进一步进行脱盐处理，纳滤系统的核心是在通过抗污染浓缩分离膜（卷式有机复合膜），在13bar左右的压力下对污水进行浓缩分离。纳滤采用浓水内循环两段式系统，回收率保证在90%以上，出水COD去除率在75%左右。纳滤出水经清液罐调节后进人反渗透系统，反渗透膜是采用进口的抗污染膜（卷式有机复合膜），其工作压力为23bar左右，浓缩分离出水稳定达标，进人反渗透出水罐临时调节，其余自流排放到贮水池。反渗透同样采用浓水内循环二段式系统，回收率保证在8o%以上，出水COD去除率在80%左右。

（4）剩余污泥、浓缩液处理系统。系统运行中会产生一定量的剩余污泥和浓缩液，为避免引起二次污染，需对其进行无害化处理。剩余污泥定期定量排人污泥池，上清液回流至调节池，污泥经污泥泵回罐填埋场处理；纳滤、反渗透系统产生的浓缩液收集进入浓缩液池，通过液位控制浓缩液回灌泵进行回灌填埋区处理。

参考文献：

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