垃圾滲濾液的處理技術及其國內研究進展
摘要：從垃圾滲濾液的產生及其特點出發，介紹了圍內外正在開發和研究的垃圾滲濾液處理技術。針對國內滲濾液處理技術的現狀，提出了滲濾液處理技術的發展方向。
關鍵詞：垃圾滲濾液；物化法；生物法；化學法；物理法；回灌法
隨著我國城市的迅速發展，垃圾產量不斷增加。目前垃圾處理方法主要有焚燒、堆肥和填埋等。其中衛生填埋由于處理量大、成本低廉、技術成熟等優點而被國內外廣泛應用。但填埋場產生的滲濾液危害極大，它主要來源于降水和垃圾內部的內含水。若處理不當，會嚴重危害周邊環境和污染地下水。因而滲濾液的收集和處理已成為急待解決的問題，成為國內外研究的熱點之一。
目前，關于滲濾液水質成分研究的報道較多，滲濾液是一種高濃度有機廢水，由于其水質水量的不穩定性，以及滲濾液中含有大量難降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物和氨氮等毒性物質，所以滲濾液的處理非常困難。現有的處理方法大概可分為生化法、化學法、物化法、物理法和回灌法等
1 濾液的產生
滲濾液是指垃圾在填埋和堆放過程中由于垃圾中有機物的分解產生的水和垃圾中的游離水、降水以及入滲的地下水，通過淋溶作用形成的污水。滲濾液主要來源?：(1)垃圾自身的水分；(2) 垃圾中有機組分在填埋場內經厭氧、好氧分解產生的水分，產生量與垃圾的組成、pH、溫度和菌種等因素有關；(3)填埋場內的自然降雨與徑流。其中降水是滲濾液的主要來源，這些水分滲過成分復雜的垃圾時，使垃圾發生分解、溶出、發酵等反應，從而使滲濾液中含有大量的有機污染物、氮、磷和種類繁多的重金屬類物質。
2 滲濾液的特點
滲濾液的水質隨垃圾的組分、當地氣候、水文地質、填埋時問和填埋方式等因素的影響而有顯著的不同。其顯著特征[2]：
2．1 有機物濃度高
滲濾液中的BOD5和COD濃度最高可達幾萬mg／L，主要是在酸性發酵階段產生，pH值一般在6．0左右(顯弱酸性)，BOD5與COD比值在 0．5—0．6。
2．2 水質變化大
滲濾液的水質取決于填埋場的構造方式和垃圾種類、質量、數量以及填埋年數的長短，其中構造方式是最主要的。
2．3 氨氨含量高
垃圾滲濾液中氨氮濃度很高，且氨氮濃度在一定時期隨時問的延長會有所升高， 主要是因為有機氮轉化為氨氮造成的。在中晚期填埋場中，氨氮濃度高是垃圾滲濾液的重要特征之一，也是導致處理難度增大的一個重要原因。由于目前多采用厭氧填埋技術，導致滲濾液中的氨氮濃度在填埋場進入產甲烷階段后不斷上升，達到高峰值后延續很長的時間直至最后封場，甚至當填埋場穩定后仍可達到相當高的濃度。
2．4 微生物營養兒素比例失調
對于生物處理，垃圾滲濾液中的磷元素總是缺乏的，一般垃圾滲濾液中的BOD／TP都大于 300。此值與微生物生長所需要的碳磷比f100：1)相差甚遠。在不同場齡的垃圾滲濾液中，碳氮比有很大的差異，也會出現比例失調現象。
3 圾滲濾液的處理方式
3．1 合并處理
合并處理就是將垃圾滲濾液就近引入城市污水處理廠與城市污水合并進行處理的方式。城市污水量較大，可對滲濾液起到稀釋作用，但需控制好比例，以避免對城市污水處理廠造成沖擊負荷。有研究表明[31，如果滲濾液的量與城市污水量之比<0．5％ ， 同時滲濾液帶來的負荷增加在10％以下則是可行的。在合并處理時，為了避免垃圾滲濾液中的有毒有害物質對城市污水的副作用和減輕沖擊負荷，常采用對滲濾液進行預處理后再合并的方案。沈耀良等 在處理蘇州七了山垃圾滲濾液時，采用先經過場內物化預處理(吹脫+混凝沉淀+焦炭吸附)再到城市污水處理廠合并處理的工藝，取得了良好的處理效果。
3．2 土地處理
土地處理是利用土壤的自凈作用進行處理的方法。目前應用于垃圾滲濾液土地處理的方法主要有人工濕地和回灌處理兩種。
用人工濕地處理垃圾滲濾液具有費用低、管理方便等優點，但處理效果隨季節變化較大，處理有機物的濃度也較低。它適應植物生長期長、生長旺盛的南方地區，不適應北方寒冷地區。
垃圾滲濾液的回灌處理方法是20世紀70 年代由美國的Poh land最先提出的，它實質是把填埋場作為一個以垃圾為填料的巨大的生物濾床。滲濾液經覆土層和垃圾層發生一系列的物理、化學和生物作用而被降解和截留，同時使滲濾液由于蒸發而減少。Dian adopomokos等[5]通過滲濾液的回灌處理，得到了比較穩定的出水，其中COD 和BOD5的平均值分別為1141，85 mg／L。回灌處理滲濾液易造成土壤堵塞，氨氮累積，回灌處理后的滲濾液仍有較高的濃度，還需要做進一步處理，因此回灌處理很少單獨作為滲濾液的處理工藝。
3．3 就地處理合并處理與土地處理比較經濟、簡單，但受各種客觀因素的限制，大部分城市只能在填埋場建立獨立的滲濾液處理系統進行就地處理。
4 垃圾滲濾液的處理技術
4.1 生物處理法
生物處理包括好氧處理、厭氧處理及兩者的結合。
當垃圾滲濾液的BOD5／COD>0．3時，滲濾液的可生化性較好，可以采用生物處理法，包括好氧處理、厭氧處理及好氧一厭氧結合的方法。
4．1．1 好氧處理法
好氧處理法不僅可以有效降低BOD5，COD 和氨氮含量，還可以除去Fe，Mn等金屬。其方法主要包括活性污泥法、曝氣穩定塘、生物膜法、生物濾池和生物流化床等工藝。國內外活性污泥法污水處理廠的運行結果表明，通過提高污泥濃度來降低污泥有機負荷，活性污泥法獲得了令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。希臘的Loukiou M X 等_6j研究了以粉末活性炭為載體的流化床處理高濃度滲濾液的效果， 進水水質為：pH=7．5， COD=5000 mg／L， BOD5=1000mg／L，N 一N=1800 mg／L，結果表明：COD，BOD5，NH 一N以及色度的平均去除率為81％，90％，85％和80％。由于滲濾液成分復雜，陳舊的滲濾液氨氮濃度很高，可生化性較差，還需要結合其他的方法進行處理。
4．1．2 厭氧處理法
厭氧處理法具有能耗少、操作簡單、運行費用低、污泥產率低和可提高污水可生化性等優點，適合于處理有機物濃度高、可生化性差的垃圾滲濾液。用于垃圾滲濾液處理的厭氧法有：厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床及厭氧塘等。徐竺等[7]用上流式厭氧過濾器對垃圾滲濾液的研究結果表明：上流式厭氧過濾器處理垃圾滲濾液的效果良好，在中溫(35～400C)消化時，高濃度 (3000～8000mg／L)進水COD的去除率達95％左右，常溫消化COD去除率可達90％左右。
4．1．3 好氧一厭氧結合處理法
對于高濃度的垃圾滲濾液單獨厭氧處理很難達標排放，需要進一步進行好氧處理，即厭氧一好氧結合處理工藝，效率較高且經濟合理。李平等[8]采用厭氧一好氧生物流化床藕合工藝處理垃圾滲濾液， 當進水COD， NH 一N分別為5000mg／L， 280mg／L時，系統的出水COD，NH 一N達到《生活垃圾填埋污染控制標準》一級排放標準。李征[9]采用UASB一好氧膜生物炭反應器聯合處理工藝對垃圾滲濾液進行處理，在進水COD為500—3000 mg／L，BOD5 為 300～1900mg／L， 氨 氮 為 146．57—1071．5mg／L，水力停留時問為19～30h的條件下， 出水COD降為146～880mg／L，BOD5為7． 8～14．2mg／L，氮氮為55～620mg／L。
4.2 物化處理法
對于老齡滲濾液，必須采用以物化為主的深度處理技術。常見的物理化學方法包括光催化氧化、Fenton法、吸附法、化學沉淀法、膜過濾等。與生物法相比，物化法受水質、水量影響小，出水水質穩定，尤其對BOD／COD較低而難以生物處理的垃圾滲濾液有較好的處理效果。由于物化法處理費用較高，一般用于滲濾液預處理或深度處理。
4．2．1 光氧化和光催化氧化
光氧化和光催化氧化是一種剛剛興起的新型現代水處理技術，具有工藝簡單、能耗低、易操作、無二次污染等優點，尤其對一些特殊的污染物比其他氧化法更具優勢，但目前國內外對光催化降解有機物的研究還處十理論探索階段。TiO：作為納米半導體材料之一在含毒及難生物降解廢水光催化氧化處理中得到了大量的研究[10]并對光催化降解有機廢水的影響因素做了深入的探討，其中包括催化劑用量、pH值、光照強度、光照時間、水中溶解氧等，得出該方法對垃圾滲濾液的深度處理效果很好。
4．2．2 Fenton法
Fenton法是一種深度氧化的技術， 即利用 Fe2+和H2O2：之間的鏈反應催化生成·OH 自由基，而·OH自由基具有強氧化性，能氧化各種有毒和難降解的有機化合物。熊忠[11]等對垃圾滲濾液用混凝法處理后再經Fenton法處理，氧化后的滲濾液可生化性仍然很低，之后又結合SBI：I法，加入營養物質，可生化性提高，COD和BOD5去除率均達到95％ 以上， 出水水質達到排放標準。雖然 Fenton法試劑價格低，反應條件溫和，無二次污染，但它只能將部分有機物氧化或偶合成可生化的化合物，而不易氧化多環芳烴等分子量大、化學性能穩定的有機化合物。
4．2．3 膜處理法
膜處理法是用各種隔膜使溶劑同溶質和微粒分離的一種方法。根據溶質或溶劑通過膜的推動力的大小，膜分離法可分為反滲透法、超濾、微空過濾等。一般處理“老齡”滲濾液，使用綜合膜處理土藝，包括一個膜生物反應器和反滲透裝置，處理效果COD5去除率達到97％，總氮去除率91％ ，運行成本為傳統土藝的60％。近幾年來，西方發達國家還興起毫微級膜過濾技術，能夠去除難降解的COD，使出水水質滿足排放標準。
膜處理的最大問題是膜污垢，會堵塞膜孔，對處理效率有很大影響。此外膜過濾技術費用昂貴，不能得到廣泛應用。
4．2．4 化學沉淀法
混凝技術是一種重要的化學沉淀法，常常作為預處理并結合其他方法處理垃圾滲濾液，效果顯著，但受pH值等條件的限制。沈耀良等用PAC 作混凝劑、焦炭作吸附劑，可有效去除滲濾液中的 COD和部分重金屬離子，并證實混凝對滲濾液色度具有明顯的去除效果(68％)；焦炭吸附中存在明顯的競爭現象，其中對COD的吸附具有明顯的競爭優勢。張富韜等采用聚合氯化鋁作為混凝劑，膨潤土為吸附劑處理滲濾液，其結果：滲濾液中的 COD去除率為79％ ．氨氮去除率達46％ ．重金屬去除率為53％～98％ [12]
4．2．5 濕式氧化
濕式氧化是一種在土業廢水處理應用較廣的物理化學方法，它是利用氧與污染物在液相中的接觸達到將污染物氧化的目的。反應在封閉的條件下進行，污染處理徹底，特別適用于高濃度或高毒性的廢水，而且反應體系引入催化劑還可以提高有機物的降解效率并有利于反應向溫和程度發展，因此，目前尋找合適的催化劑以降低濕式氧化處理廢水的經濟成本以及應用于垃圾滲濾液的處理。雖然濕式氧化還未應用于垃圾滲濾液的處理，但是其處理效率高，對于高濃度、高毒性的廢水處理效果很好，因而具有廣泛的前景。
4．3 化學法
和生化法相比，化學法不受水質水量變化的影響，出水水質穩定，尤其是對BOD5／COD值比較低f0．02～0．20)，難以生物處理的滲濾液的處理效果較好。但成木較高，所以通常只作為預處理或后續處理。
4．3．1 光氧化技術
光氧化技術是指利用在可見光或紫外光照射下發生的一系列復雜化學反應處理廢水的技術。光氧化技術在降解難生物降解有機物和避免引入新的污染物方而具有強大的優勢，因而在環境治理尤其是水處理領域有著一定的應用。 Zong—ping Wang等[13]對混凝一光氧化技術處理垃圾滲濾液進行了研究。實驗發現，處理效果受 pH影響，pH在3-8時，pH越低處理效果越好。單獨uV／vIS照射f r>313nm)工藝可達到3l％的 COD去除率和70％的色度去除率。In—Ock Koh等 [141采用光氧化技術和生物處理工藝相結合處理垃圾滲濾液，分別用功率為84kW／m，的低壓汞燈、功率為100kw／m 的中壓汞燈、功率為30kW／m3的真空汞燈進行照射，COD ／BOD5在低壓汞燈和真空汞燈作用下從230降到3~4，在中壓汞燈作用下從 230降到6，而后，再用活性污泥法進行處理， COD，BOD5，AOX都能達標排放。
4．3．2 臭氧氧化技術
臭氧雖然可以氧化水中許多難降解有機物，但它與有機物的反應選擇性差，且不易將有機物徹底礦化，其產物常常是羧酸類易于生物降解的有機物，因此處理垃圾滲濾液時一般是采用臭氧和其他處理方法聯合的工藝去除難生物降解的有機物。
Jerry J．wu等[15]采用臭氧高級氧化技術處理垃圾滲濾液，共有二種處理方案：03，O3/H2O2，03/UV。實驗發現，03/UV方法在提高可生化性和降低色度方而最有效。投加1．2g／L臭氧，二種方案都可以將BOD5／COD從0．06提高到0．5， 這可以大大提高后續生化處理的效率。該方法的脫色效果可達90％，但TOC去除率較低，所以該法只能作為生物處理的前處理。
4．3．3 電解處理技術
垃圾滲濾液經生物處理后，其殘留的COD 仍較高，有的高達600～800mg／L，且很難再處理。李小明等[161探討了采用電解氧化處理垃圾滲濾液，得到了適宜的電解氧化條件：pH為4，C1一質量濃度為5000mg／L，電流密度為10A／dmz，SPR二元電極為陽極，電解時間為4h。COD和NH 一N去除率分別為90．6％和100％ 。
4．4 物理法
4．4．1 蒸發法
蒸發的目的是使污染物在固相濃縮，并同時在冷凝后獲得一個可以排放的液相流。目前蒸發法還存在許多問題，如高濃度有機物引起的泡沫問題、結垢和腐蝕問題、蒸發表面分層問題、氨和有機氯化物需進一步去除的問題、滲濾液蒸發處理的高能消耗問題。
Luca Di Palma等II j采用蒸發和反滲透處理工業垃圾滲濾液，可以去除絕大部分污染物。蒸發在4O 和6kPa壓力下進行，餾出物中含有質量分數1％的有機物和20％的氨．金屬含量可以忽略。而后進行反滲透處理，有機物去除率達90％，在 pH=6．4時，氨去除率達97％ 。
4．4．2 超聲波技術
超聲波技術具有簡便、高效、無污染或少污染的特點，已受到國內外研究者的關注，并開始用于處理垃圾滲濾液。
Evelyne Gonze等[18]對高頻超聲波處理垃圾滲濾液進行了研究，實驗表明超聲波可以降低毒性和提高可生化性。隨著超聲波特定能量的增加，毒性物質增加，當特定能量達到20GJ／ms時，毒性物質的含量達到最大，而后隨著能量的增加，毒性物質開始下降，當能量超過80GJ／m，時，毒性物質基木消失。在能量達到80GJ／m 時，TOC去除率可達70％。當能量達到63GJ／m 時，BOD5從0提高到29rag／L 。
4．5 回灌法
回灌處理法是20世紀7O年代由美國的 Pohland最先提出的[19]，我國同濟大學在20世紀 90年代也開始對垃圾滲濾液進行了研究。滲濾液回灌實質是把填埋場作為一個以垃圾為填料的巨大生物濾床，將滲濾液收集后，再返回到填埋場中，通過自然蒸發減少濾液量，并經過垃圾層和埋土層生物、物理、化學等作用達到處理滲濾液的目的。回灌處理方式主要有填埋期問滲濾液直接回灌至垃圾層、表面噴灌或澆灌至填埋場表面、地表下回灌和內層回灌。據估計，英國50％的填埋場采用了回灌技術。郭蘊蘋[20J試驗模擬蒸發量與降水量日均值比為0．58，進水COD值為8649．3mg／L，經過270天回灌運行后， 出水COD 值為 460．7mg／L，COD去除率為94．7。何厚波等[21]發現，對回灌滲濾液中有機物的去除效果隨垃圾堆體高度的增加而增加，但是進入垃圾堆體的有機負荷不能無限制地增加，否則會毀壞滲濾液回灌系統。
5 結語
(1)在選擇垃圾滲濾液的處理工藝時，由于滲濾液水質復雜性，就需要測定滲濾液的成分，因地制宜，選擇最為適合的處理方式。在有條件的情況下，通過一些模擬試驗來取得可靠優化的工藝參數，并進行處理工藝的技術經濟評價，對實踐起指導作用。
(2)垃圾滲濾液中氨氮濃度較高，不利于生物處理，因此要開發高效的脫氮技術，其中生物脫氮技術可作深入研究。
(3)根據我國國情，宜發展投資省、效果好的滲濾液處理技術，處理工藝的研究和應用以多種方法的結合為方向，在開發組合工藝時要研究易于管理運行又同時達到處理要求的新型組合工藝。
(4)目前，城市垃圾滲濾液處理研究仍處于起步階段，對處理工藝，建設標準化的城市垃圾填埋場，滲濾液處理的設計及運行參數等都還有待于進一步探索。
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