垃圾滲濾液處理技術(shù)及工藝

    垃圾滲濾液，又稱浸出液或滲瀝水，是垃圾填埋場中不可避免的二次污染物，主要來源于降水、垃圾含有的水和微生物厭氧分解產(chǎn)生的有機廢水。垃圾滲濾液是高濃度有機廢水，若未經(jīng)處理直接排放或未達標(biāo)排放，會對周圍的地下水、地表水和土壤造成嚴重的污染。
    垃圾滲濾液污染物含量受垃圾成分、填埋年限、氣候條件和填埋場設(shè)計等多種因素的影響。垃圾滲濾液水質(zhì)特點可以概括為：
    ①污染物種類多，成分復(fù)雜，濃度高。劉軍等使用GC-MS對垃圾滲濾液中有機組分進行分析，共有63種有機化合物，大多是難以生物降解的有機化合物,如酚類、雜環(huán)類、雜環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴類化合物，約占滲濾液中有機組分的70%以上；有機物濃度高，COD和BOD5濃度高，最高可達幾萬mg/L。
    ②水質(zhì)、水量變化復(fù)雜。垃圾填埋場的水文氣候條件、地質(zhì)條件、地理位置、構(gòu)造方式、填埋時間等不同，垃圾滲濾液的成分和產(chǎn)量也發(fā)生變化。而且生物可降解性隨填埋齡的增加而逐漸降低。
    ③營養(yǎng)比例失衡。滲濾液中氨氮含量高，C/N值常出現(xiàn)失調(diào)情況，同時p缺乏，微營養(yǎng)比例不能滿足水處理的要求。
    02垃圾滲濾液處理工藝技術(shù)
    在《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準》(GB16889-2008)于2008年7月1日頒布實施后，對垃圾滲濾液的處理控制提出了更嚴格的要求。滲濾液水質(zhì)水量受各種因素影響而變得非常復(fù)雜，存在大量生物難以降解的有機物，目前滲濾液的處理工藝主要有土地處理、物理處理、化學(xué)處理、生物處理等，但采用單一工藝處理，往往只能在某些指標(biāo)上取得好效果，很難使出水達到排放標(biāo)準。因此滲濾液的處理工藝不是一種方法能夠完成的，而是多種方法的組合工藝。
    目前，滲濾液處理的組合工藝主要有兩種，一種是以生化反應(yīng)為主的“生物法+膜法（納濾/反滲透）”處理系統(tǒng)；另外一種是以DT盤式膜組件為主的高壓膜過濾工藝。DT盤式膜組件是獨家代理工藝，過濾原理即為常見卷式反滲透膜過濾的原理，在此不多作介紹，本文重點介紹“生物法+膜法”的處理系統(tǒng)。生化法處理設(shè)備和運行管理簡單，成本低，對水質(zhì)和水量的變化有很好的適應(yīng)能力，適合我國生化垃圾有機物含量高、滲濾液可生化能力較高的特點，當(dāng)前得到了廣泛應(yīng)用。
    2.1早期生物處理工藝
    早期的滲濾液處理工藝缺乏設(shè)計經(jīng)驗，對滲濾液的水質(zhì)特性考慮不夠充分，處理工藝主要參照城市污水處理工藝，選擇生物法中的氧化溝，SBR及接觸氧化工藝的比較多，由于這些工藝在曝氣量、停留時間上考慮的不足，最后導(dǎo)致了運行的失敗。
    例如北京阿蘇衛(wèi)滲濾液處理廠選擇“厭氧+氧化溝+沉淀池”的處理工藝，要求出水達到GB16889-1997二級標(biāo)準，但是由于滲濾液水質(zhì)水量隨時間變化大，尤其隨著填埋場時間的增長，可生化性低，導(dǎo)致出水不能穩(wěn)定達標(biāo)；昆山市第三垃圾填埋場滲濾液處理采用的是“厭氧+生物接觸氧化”工藝，運行過程中進水水質(zhì)遠低于設(shè)計值，結(jié)果造成厭氧效果大幅下降，整個系統(tǒng)出水無法達標(biāo)。
    另外，早期滲濾液生化處理工藝選擇沉淀池進行泥水分離，但是由于高污泥濃度的污水在沉淀池中的沉降性差，抗污泥膨脹的能力差，從而造成生化池中的污泥濃度偏低，出水水質(zhì)不穩(wěn)定。
    2.2膜生物反應(yīng)器（MBR）應(yīng)用
    針對早期生化法在滲濾液處理上的不足，MBR系統(tǒng)在設(shè)計生化反應(yīng)部分時充分考慮滲濾液的水質(zhì)特性，以反硝化池和硝化池為主，在停留時間、池體深度以及曝氣量方面，充分滿足滲濾液中有機物降解的需要。
    膜技術(shù)在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用引起了我國學(xué)者的極大關(guān)注。膜生物法（MBR）是近些年發(fā)展起來的一種集膜過濾和生物處理于一體的新型、高效的處理技術(shù)，在處理高濃度難降解有機物廢水方面有著廣泛的應(yīng)用前景。在MF和UF基礎(chǔ)上研發(fā)的MBR系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生化反應(yīng)末端的泥水分離過程，利用膜的截留作用使微生物完全被截留在生物反應(yīng)器中，實現(xiàn)水力停留時間和污泥齡的完全分離，使生化反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度從3-5g/L提高到10-20g/L，從而提高了反應(yīng)器的容積負荷，使反應(yīng)器容積減小，大大提高了生化系統(tǒng)的運行效果。
    據(jù)相關(guān)實例數(shù)據(jù)表明，MBR系統(tǒng)對COD的去除率在90%以上，NH3-N在95%以上。任鶴云等采用MBR法處理滲濾液，生化部分采用硝化/反硝化工藝，膜部分采用的超濾+納濾膜，出水COD小于60mg/L，SS小于50mg/L，氨氮小于18.8mg/L重金屬等未檢出；康建雄等應(yīng)用UASB-A/O-膜工藝處理垃圾滲濾液取得良好效果，CODcr，BOD5和氨氮的去除率分別達97.3%、98.6%和92.8%，出水水質(zhì)優(yōu)于國家排放標(biāo)準。
    2.3膜處理技術(shù)
    膜處理技術(shù)包括微濾膜(MF)、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）和反滲透膜（RO）等，常用于二級處理后的深度處理，多以微濾（MF）、超濾（UF）代替沉淀、過濾、吸附、除菌等常規(guī)深度處理中的預(yù)處理，以納濾（NF）、反滲透（RO）進行水的軟化和脫鹽。在垃圾滲濾液處理系統(tǒng)中，由于滲濾液的生化性較差，單獨依靠生化反應(yīng)和MBR系統(tǒng)并不能完全實現(xiàn)水質(zhì)達標(biāo)排放，因此MBR的出水需要進一步深度處理。根據(jù)目前的處理技術(shù)，MBR出水還可通過NF或RO系統(tǒng)進一步處理，RO和NF都能去除細菌、微生物、溶解鹽等，但RO效果更好。一般RO和NF之前的進水都必須進行預(yù)處理，對SS及濁度都有明確的要求，一般SS≤1mg/L，濁度≤5NTU，pH控制在中性左右。對RO、NF影響比較大的環(huán)境因素除進水水質(zhì)外，還有壓力、溫度等，這些因素是可控的，因此系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性有了一定保證。
    研究表明，MBR-NF工藝經(jīng)過4個多月的運行，運行穩(wěn)定，在進水CODcr遠高于設(shè)計值的情況下，出水狀況仍然良好，滿足設(shè)計要求。
    2.4組合工藝流程
    目前由于環(huán)境污染的不斷加重，國家從加強環(huán)保的角度出發(fā)，頒布了《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準排放標(biāo)準》（GB16889-2008），其中出水總氮成為一個重要的指標(biāo)（非敏感地區(qū)40mg/L，敏感地區(qū)20mg/L）。為了滿足新的垃圾滲濾液排放標(biāo)準中對總氮的要求，原有MBR工藝進一步優(yōu)化，增加一個二級硝化反硝化環(huán)節(jié)，如圖1所示，MBR工藝優(yōu)化為A/O/O+A/O+外置超濾膜（UF）可以保證出水總氮達標(biāo)排放。
    綜上所述，滲濾液處理的工藝以“生物法+膜處理”為主，該工藝技術(shù)處理滲濾液可以達到2008年《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準排放標(biāo)準》的排放要求。其中，生化處理過程可以有效地降解、消除污染物，膜分離處理過程可以有效地分離去除不可生化降解的殘余污染物。
    03結(jié)論和建議
    垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機廢水，其處理技術(shù)各有利弊，單獨采用任何一種處理技術(shù)很難使?jié)B濾液達標(biāo)排放。因此，必須將處理工藝由單一化向多元化發(fā)展，通過組合工藝充分發(fā)揮各工藝的優(yōu)勢，以達到滿意的處理效果。“生物法+膜處理”工藝技術(shù)處理滲濾液可以達到2008年《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準排放標(biāo)準》的排放要求，但在垃圾滲濾液的處理過程中仍存在一些問題。
    3.1老齡化填埋場滲濾液可生化性差
    滲濾液的可生化性差，新生滲濾液用生化法處理是可行的，但是隨著填埋場時間的延長，滲濾液的可生化性降低，尤其是在填埋后期，可生化性很差，B/C不足0.1，生化法使用受到限制。應(yīng)根據(jù)填埋場所處階段來選擇合適的工藝進行滲濾液處理。
    3.2濃縮液處理
    膜分離過程可以有效地分離去除不可生化降解的殘余污染物，但同時會產(chǎn)生濃縮液，濃縮液的最終處理也是目前水處理行業(yè)中一個亟待解決的問題。目前濃縮液的處理方法主要有回灌法、蒸發(fā)法、高級氧化+混凝沉降組合法、活性碳吸附和離子交換法等，但是回灌法勢必造成鹽的累積；蒸發(fā)法能耗相當(dāng)大，而且蒸發(fā)器要有很強的抗腐蝕能力；高級氧化+混凝沉降法對有機物有很好的去除效果，但是對總氮去除效果不明顯；活性碳吸附和離子交換法用來處理濃縮液很容易達到飽和容量，再生困難，運行費用昂貴。
    滲濾液水質(zhì)如果可生化性好的話，優(yōu)先選擇生化法，但是滲濾液中含有大量難降解的物質(zhì)和毒性物質(zhì)，生化出水仍需要深度處理，膜技術(shù)的應(yīng)用解決了深度處理的問題，但是膜處理也存在膜污染和濃縮液處理的問題，如何通過技術(shù)改進和工藝組合降低運行成本和減少膜污染是今后研究的方向。