垃圾滲濾液處理難點(diǎn)及其對(duì)策研究
垃圾滲濾液是指垃圾在填埋和堆放過(guò)程中由于垃圾中有機(jī)物質(zhì)分解產(chǎn)生的水和垃圾中的游離水、降水以及入滲的地下水，通過(guò)淋溶作用形成的污水。滲濾液的產(chǎn)生量受諸多因素的影響，如降水量、蒸發(fā)量、地面流失、地下水滲入、垃圾的特性、地下層結(jié)構(gòu)、表層覆土和下層排水設(shè)施情況等。滲濾液產(chǎn)量的計(jì)算方法有水量平衡法、經(jīng)驗(yàn)公式法與經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)法等。
填埋場(chǎng)滲濾液作為一種水溶性的組分，其性征目前已基本被人們掌握。滲濾液的COD與BOD值都非常高，含有大量有機(jī)質(zhì)、氮、磷以及重金屬等，其濃度高、色度深。垃圾填埋場(chǎng)滲濾液對(duì)周圍地下水和地表水均會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。垃圾填埋場(chǎng)大量的地下水污染事件表明:滲濾液是地下水最重要的污染源。滲濾液中含有相當(dāng)多的有毒物質(zhì)，且濃度很高，正成為環(huán)境的巨大威脅，滲濾液不經(jīng)處理完全排入江河湖泊，其中的有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物會(huì)使水生生物和農(nóng)作物受到污染，并通過(guò)食物鏈和生態(tài)環(huán)境對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。因此必須對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行有效的處理，將其對(duì)環(huán)境的影響降至最低。但垃圾滲濾液卻由于其性征的復(fù)雜性而使得對(duì)其的處理成為目前世界上較為棘手的科學(xué)難題之一。
1 垃圾滲濾液的處理現(xiàn)狀
滲濾液性質(zhì)的復(fù)雜多變性給滲濾液的處理處置帶了極大的困難，到目前國(guó)內(nèi)外尚未發(fā)展出完善的適合垃圾滲濾液處理的工藝。對(duì)滲濾液的處理處置目前的途徑主要有以下幾個(gè)方面:(1)將滲濾液輸送到城市污水處理廠與城市生活污水合并處理；(2)采用滲濾液回灌技術(shù)處理；(3)現(xiàn)場(chǎng)建造滲濾液處理廠處理。
1.1 與城市生活污水合并處理
滲濾液與規(guī)模適當(dāng)?shù)某鞘形鬯畯S合并處理，是最為簡(jiǎn)單的處理方案，它不僅可以節(jié)省單獨(dú)建設(shè)滲濾液處理系統(tǒng)的大額費(fèi)用，還可以降低處理成本，利用污水處理廠對(duì)滲濾液的緩沖、稀釋作用和城市污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)滲濾液和城市污水的同時(shí)處理，但這并非是普遍適用的方法。一方面，由于垃圾填埋場(chǎng)往往遠(yuǎn)離城市污水廠，滲濾液的輸送將造成較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；另一方面由于滲濾液所特有的水質(zhì)及其變化特點(diǎn)，在采用此種方案時(shí)，如不控制，則易造成對(duì)城市污水廠的沖擊負(fù)荷，甚至破壞城市污水廠的正常運(yùn)行。因而，在考慮合并處理方案時(shí)，必須研究其工藝上的可行性。
1.2 滲濾液回灌處理技術(shù)
滲濾液回灌處理技術(shù)是指采用適當(dāng)措施，將從填埋場(chǎng)底部收集到的滲濾液，經(jīng)一定方式預(yù)處理或直接利用動(dòng)力設(shè)施重新打到填埋場(chǎng)覆蓋層表面或覆蓋層下部，利用填埋場(chǎng)覆土層及各年齡段垃圾的物化以及生物降解作用對(duì)滲濾液進(jìn)行處理的一種方法。美國(guó)最早于20世紀(jì)70年代對(duì)滲濾液回灌處理技術(shù)進(jìn)行研究，隨后歐洲一些國(guó)家也開始利用可控制的滲濾液循環(huán)系統(tǒng)來(lái)治理垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液。20世紀(jì)80年代末期國(guó)內(nèi)開始對(duì)滲濾液回灌處理進(jìn)行研究，近幾年國(guó)內(nèi)外主要進(jìn)行回灌加速穩(wěn)定化的研究。
滲濾液回灌技術(shù)實(shí)質(zhì)上是以填埋場(chǎng)為巨大的生物濾床，將滲濾液收集起來(lái)，通過(guò)噴灌使之回流到填埋場(chǎng)；毓嗉夹g(shù)具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，如設(shè)施簡(jiǎn)單，投資省，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，對(duì)重金屬去除率較高，有效降低滲濾液氮含量，促進(jìn)垃圾填埋場(chǎng)的穩(wěn)定化等等。但同時(shí)，回灌技術(shù)也存在許多難以解決的問(wèn)題，如回灌過(guò)程惡臭氣體的揮發(fā)增加，產(chǎn)氣量加大容易引發(fā)安全問(wèn)題，對(duì)垃圾填埋場(chǎng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的干擾等等，而且單純的回灌技術(shù)并不能保證污水的達(dá)標(biāo)排放。
1.3 現(xiàn)場(chǎng)建滲濾液處理廠
現(xiàn)場(chǎng)建滲濾液處理廠在國(guó)外應(yīng)用比較多，近些年國(guó)內(nèi)也有不少大型填埋場(chǎng)修建了配套的滲濾液處理廠，但國(guó)外在這方面積累的經(jīng)驗(yàn)較多，F(xiàn)場(chǎng)修建滲濾液處理廠必然涉及到滲濾液處理工藝，目前滲濾液的處理工藝基本上都是采用的廢水處理所運(yùn)用的工藝，包括生物法、物化法與土地法等。
1.3.1 滲濾液處理工藝簡(jiǎn)介
生物法是目前國(guó)內(nèi)外滲濾液處理的主體工藝，它又包括好氧技術(shù)、厭氧技術(shù)及其兩者的耦合技術(shù)。好氧生物處理技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究都很多，比如申秀英等人較早對(duì)活性污泥法進(jìn)行了研究，而氧化溝、SBR、生物膜、氧化塘及其改進(jìn)工藝等也是好氧生物處理的常見(jiàn)工藝。厭氧生物處理技術(shù)也較為豐富，如UASB工藝在世界上許多國(guó)家都有良好的運(yùn)用，另外，厭氧生物濾池、厭氧SBR等厭氧生物處理工藝也運(yùn)用較為廣泛。厭氧-好氧生物處理工藝是中、高濃度有機(jī)廢水的適宜工藝，在國(guó)內(nèi)有許多該工藝的運(yùn)用實(shí)例，比如廣州垃圾填埋和
深圳下坪生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)等均采用了厭氧-好氧生物處理技術(shù)。滲濾液的物化處理過(guò)程包含了混凝吸附、蒸發(fā)、高級(jí)氧化、浮選和膜處理技術(shù)等。蔣建國(guó)等的實(shí)驗(yàn)研究表明，復(fù)合混凝劑(90%PAC+10%PAM)及試劑A(一種殼聚糖)的處理效果明顯優(yōu)于PAC和PAM。尚愛(ài)安等對(duì)混凝在預(yù)處理與后處理滲濾液中的作用進(jìn)行了研究。張徵晟等研究提出，高級(jí)氧化技術(shù)與生物處理聯(lián)合運(yùn)用和各種高級(jí)氧化工藝之間的優(yōu)化組合將是實(shí)現(xiàn)高級(jí)氧化技術(shù)在滲濾液處理中工程化運(yùn)用的發(fā)展方向。
陳鈺等以反滲透處理技術(shù)為例，重點(diǎn)介紹了膜處理技術(shù)在城市垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用，分析了膜處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)并提出膜處理技術(shù)在未來(lái)城市垃圾滲濾液處理中的發(fā)展趨勢(shì)。
滲濾液的土地處理技術(shù)主要包括塘處理技術(shù)和人工濕地處理技術(shù)。美國(guó)、加拿大、英國(guó)、澳大利亞和德國(guó)的小試、中試和生產(chǎn)規(guī)模的研究都表明，采用曝氣穩(wěn)定塘能獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。李寒娥認(rèn)為設(shè)計(jì)方案、基質(zhì)、水生植物的選用以及微生物降解等方面，是決定人工濕地系統(tǒng)凈化效果的主要因素。在國(guó)外，美國(guó)、芬蘭、挪威、加拿大、英
國(guó)、斯洛文尼亞等國(guó)都成功地應(yīng)用了人工濕地系統(tǒng)工藝處理垃圾滲濾液。
1.3.2 各處理工藝優(yōu)缺點(diǎn)比較
垃圾滲濾液的生物處理方法運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低、處理效率高，不會(huì)出現(xiàn)化學(xué)污泥等造成二次污染，但出水很難達(dá)到滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)滲濾液中高濃度的NH3-N導(dǎo)致C/N過(guò)低，磷元素缺乏，不能滿足BOD∶N∶P=100∶5∶1的微生物營(yíng)養(yǎng)需求，因而，對(duì)處理垃圾滲濾液這種高濃度、成分復(fù)雜的有機(jī)廢水來(lái)說(shuō)，生化法的應(yīng)用受到一定限制。
盡管物化處理技術(shù)受水質(zhì)變動(dòng)影響小，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，對(duì)于BOD5/CODCr比值較低，難以進(jìn)行生物處理的滲濾液有較好處理效果，但僅使用物化方法處理很難達(dá)標(biāo)，而且操作復(fù)雜、處理費(fèi)用昂貴，因此物化法不適于單獨(dú)對(duì)大量的滲濾液進(jìn)行處理。土地處理主要是利用土壤的自凈能力對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理。這種方法簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)，緩沖容量大，適合于土地廣闊的地區(qū)，但該方法容易產(chǎn)生重金屬和鹽類在土壤中積累的問(wèn)題，對(duì)土壤和地下水造成污染，過(guò)量的鹽類也會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。另外，土壤的滲透能力也會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降，對(duì)滲濾液的處理效率也隨之降低。
1.3.3 組合工藝處理技術(shù)
垃圾滲濾液由于其特殊的性質(zhì)使得幾乎任一單一工藝均不能完全達(dá)到理想的處理效果。由于滲濾液特別難以降解，尤其是后期的填埋場(chǎng)滲濾液更具復(fù)雜性，所以在填埋場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)修建滲濾液處理廠時(shí)，宜采用較為復(fù)雜的組合工藝對(duì)滲濾液進(jìn)行處理。國(guó)內(nèi)外目前已經(jīng)發(fā)展出眾多的組合工藝，大都取得了較為良好的處理效果。王堅(jiān)等在研究UASB+MBR組合工藝對(duì)滲濾液進(jìn)行處理的實(shí)驗(yàn)后指出，垃圾滲濾液中存在較多的惰性有機(jī)物，要想達(dá)到較高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，需要采用物化法和生物法相結(jié)合的組合工藝。吳軍等在實(shí)驗(yàn)條件下研究了UASB+SBR+ARF(陳腐垃圾生物反應(yīng)床)+EF(蚯蚓生物濾床)組合處理上海老港填埋場(chǎng)的滲濾液，研究結(jié)果表明，雖然該組合對(duì)BOD5和NH4+-N的去除率均超過(guò)99%，但COD的去除率僅能達(dá)到約76%，出水COD接近1400mg/L，超出1000mg/L三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，而且由于容易降解的有機(jī)物總是首先被去除，所以后續(xù)工藝的反硝化過(guò)程仍然面臨碳源不足的問(wèn)題。而熊小京等采用A/OMBR與BAF組合工藝處理垃圾滲濾液時(shí)可進(jìn)一步降解A/OMBR出水中的剩余氨氮，但BAF處理單元幾乎不能降解A/OMBR出水中的剩余COD，并且隨著A/OMBR出水氨氮濃度的升高，BAF硝化活性受抑制的程度也隨之增大。
由此可見(jiàn)，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)滲濾液的處理工藝，總體上均采用生物處理為主體工藝，把物化法作為預(yù)處理或者后處理工藝，而土地法作為后處理工藝的系統(tǒng)或者作為單獨(dú)的處理系統(tǒng)。但這些組合工藝在實(shí)際運(yùn)行中也都存在一定的問(wèn)題，為了盡可能地對(duì)滲濾液進(jìn)行較為全面、有效地處理，在生物處理的基礎(chǔ)上，必然需要對(duì)滲濾液進(jìn)行一定的預(yù)處理，為了提
高處理效果，還必須增加部分后處理工藝。
2 微電解+氧化溝+砂濾組合工藝
通過(guò)對(duì)目前國(guó)內(nèi)外滲濾液處理部分組合工藝的研究可以發(fā)現(xiàn)，預(yù)處理+生物處理+后處理組合方式是目前較為理想的滲濾液處理模式。為此，結(jié)合各工藝的特點(diǎn)，筆者提出了微電解+氧化溝+砂濾的組合工藝對(duì)滲濾液進(jìn)行處理。
2.1 微電解工藝
滲濾液的預(yù)處理方法很多，但主要還是集中在物化法上面，如混凝吸附、蒸發(fā)、高級(jí)氧化、浮選和膜處理技術(shù)等。而微電解雖然屬于電化學(xué)范疇，但同時(shí)也是一種高級(jí)氧化技術(shù)。
2.1.1 微電解原理及優(yōu)點(diǎn)
微電解法是利用金屬腐蝕原理，形成原電池對(duì)廢水進(jìn)行處理的良好工藝，又稱為內(nèi)電解法、鐵屑過(guò)濾法等。微電解一般采用鐵屑(較多使用鑄鐵屑)與其它的一些物質(zhì)(比如C、沸石等)組成反應(yīng)系統(tǒng)。
從機(jī)理來(lái)看，微電解處理廢水是由下面五點(diǎn)機(jī)理協(xié)同作用的結(jié)果:(1)氧化還原反應(yīng)；(2)電化學(xué)絮凝；(3)物理吸附；(4)鐵的混凝作用；(5)鐵離子的沉淀作用。其優(yōu)點(diǎn)主要有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，適用范圍廣，處理效果好，可同時(shí)處理多種毒物，使用壽命長(zhǎng)，操作維護(hù)簡(jiǎn)便等等。
2.1.2 微電解的研究應(yīng)用現(xiàn)狀
微電解是處理高濃度廢水的一種很有效的方法，特別是對(duì)生化性較差，用普通生化方法難于處理的滲濾液效果明顯。劉金香等在處理衡陽(yáng)吉星垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，采用微電解處理該垃圾滲濾液的最佳HRT為80min，最佳pH值為3.5，在此條件下CODCr的去除率達(dá)到29.9%。
叢利澤等在處理廈門某生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液時(shí)也采用了微電解對(duì)滲濾液進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)pH=3、電解時(shí)間為30min時(shí)CODCr、NH3-N的去除最為理想，通過(guò)微電解處理可去除滲濾液中的大部分NH3-N和重金屬離子，改善了廢水的可生化性，有利于后續(xù)生化處理。
2.2 氧化溝工藝
在城市生活污水處理中，氧化溝技術(shù)由于其耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、處理單元少、處理效果好、脫氮效果佳、產(chǎn)泥率低等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。氧化溝的種類各式各樣，有帕斯韋爾(Pasveer)氧化溝、卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝、奧爾伯(Orbal)氧化溝和一體化氧化溝等多種類型。而作為一門技術(shù)相當(dāng)成熟的污水處理工藝，氧化溝自然而然地被人們運(yùn)用到垃圾滲濾液的處理中來(lái)。
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在國(guó)內(nèi)，許多填埋場(chǎng)對(duì)滲濾液處理都采用了氧化溝工藝作為生物處理單元。福州市紅廟嶺、中山市老虎坑、江蘇姜堰市前堡、中山市坦州、北京市六里屯等多個(gè)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)均采用了氧化溝工藝。在這些滲濾液處理廠中，氧化溝的運(yùn)行均較為良好，對(duì)COD去除率達(dá)到50～80%，SS去除率為80%以上，而NH3-N的去除率在90%左右。因此，氧化溝作為筆者提出的組合工藝中的生物處理單元是非常可行的。
2.3 砂濾工藝
過(guò)濾主要用于給水處理及污水深度處理，一般是指以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過(guò)程。過(guò)濾對(duì)雜質(zhì)的全面去除涉及到三個(gè)方面，即遷移機(jī)理、附著機(jī)理和脫落機(jī)理。過(guò)濾過(guò)程的影響因素有濾層厚度與粒度、有效粒徑和不均勻系數(shù)、濾速、水溫、水力波動(dòng)以及化學(xué)因素等，一般來(lái)說(shuō)，濾料越細(xì)、濾層越厚、過(guò)濾時(shí)間越長(zhǎng)則處理效果越好。
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在垃圾滲濾液的處理工藝中，砂濾一般作為后續(xù)處理工藝。這主要是因?yàn)樯盀V主要是去除水中的懸浮固體，垃圾滲濾液有機(jī)物濃度、氨氮含量高，但是滲濾液里的懸浮物并不多。所以過(guò)濾在垃圾滲濾液的COD等方面的去除效果不理想，但作為后續(xù)處理，可進(jìn)一步去除垃圾滲濾液的COD、降低色度等指標(biāo)。李亞峰等在進(jìn)行了均粒石英砂濾料過(guò)濾效果的生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論，均粒濾料的過(guò)濾性能優(yōu)于非均粒濾料，將常規(guī)石英砂濾料更換為平均粒徑相同的均粒石英砂濾料，能夠延長(zhǎng)過(guò)濾周期，提高產(chǎn)水量，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
2.4 各工藝之間的組合
目前，國(guó)內(nèi)并沒(méi)有研究者提出微電解+氧化溝+砂濾的組合工藝來(lái)處理垃圾滲濾液。不過(guò)夏世斌等在研究微電解對(duì)其它廢水的處理效果時(shí)提出了微電解-生化組合工藝，并指出，微電解-生化組合處理廢水的效果受廢水中含鹽量的影響較大，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意控制進(jìn)水中鹽的濃度。其中試研究表明，微電解生化組合工藝具有有機(jī)物去除效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行操作簡(jiǎn)便、維護(hù)少的特點(diǎn)，而其中試驗(yàn)正是建立在微電解氧化溝工藝的基礎(chǔ)之上。而王鋒等對(duì)微電解和砂濾的組合工藝對(duì)滲濾液的處理效果進(jìn)行了研究。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出了重要的結(jié)論:在色度的去除上，砂濾起了很大作用。一方面，砂濾吸附了部分水樣中的發(fā)色基團(tuán)；另一方面，砂濾也去除了水樣中的絕大部分Fe(OH)2和Fe(OH)3絮體。由于本組合在預(yù)處理中提出了使用微電解技術(shù)，而氧化溝并不能對(duì)微電解產(chǎn)生的Fe(OH)2和Fe(OH)3絮體進(jìn)行很好的去除，使得其出水略帶黃色，因此，砂濾工藝的強(qiáng)化加入作用明顯。最后經(jīng)過(guò)砂濾處理，出水變得清澈，達(dá)到較為理想的處理效果。根據(jù)上述分析，擬工藝流程圖如圖3所示。
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3 結(jié) 論
垃圾滲濾液是一種高濃度、成分復(fù)雜、水質(zhì)水量易變化的污水，人們對(duì)滲濾液的處理一直處于探索和發(fā)展之中，單一的滲濾液處理技術(shù)并不能滿足人們對(duì)滲濾液的處理要求，必須采用多種方法的組合工藝。在眾多組合工藝中，預(yù)處理+生化處理+后處理的組合是較為理想的組合方式。微電解由于其經(jīng)濟(jì)性、處理能力以及操作性上的優(yōu)勢(shì)成為眾多預(yù)處理技術(shù)中最為適用、有效的技術(shù)之一；氧化溝具有良好的去除COD等污染物的能力，同時(shí)還具有優(yōu)良的脫氮功能，能很好地對(duì)滲濾液中的NH3-N進(jìn)行去除；砂濾是深度處理的常用技術(shù)之一，由于其對(duì)懸浮物和色度的良好去除功能而成為與微電解、氧化溝最理想的搭配。微電解+氧化溝+砂濾的組合工藝作為一種新的嘗試，將會(huì)在今后的實(shí)踐中進(jìn)一步得到檢驗(yàn)。
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