垃圾渗滤液的可持续处理

垃圾渗滤液的可持续处理

彭雨生 陆佳芸

中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川省成都市 610081

摘要：垃圾渗滤液是一种极其复杂的液体，其中包含高浓度的可生物降解和不可生物降解的产物（酚类，氨氮，重金属和硫化物等）。如果垃圾渗滤液没有得到妥善处理和处置，它可能会渗入填埋场底部的土壤，进而对地下水造成不利影响。因此，垃圾填埋场是地下水的潜在污染源。近年来，已提出各种类型的处理方法以减轻渗滤液污染的风险。本文综述了垃圾渗滤液可持续处理技术的研究进展，其中包括生物技术和物理化学技术。

关键词：垃圾渗滤液处理；可持续处理；生物处理；物理化学处理

1.引言

考虑到技术可行性，易操作性以及成本等因素，固体废弃物的填埋一直是固体废物处理的最优选方法。垃圾填埋的过程中以及填埋完成后会产生垃圾渗滤液。由于垃圾的成分十分复杂，所以产生的渗滤液也是极其复杂，其中包含高浓度的可生物降解和不可生物降解的产物。事实上，已经探索了各种类型的手段处理垃圾渗滤液，包括生物，物理，化学和物理化学技术。生物处理法是处理高BOD₅的最有效方法，因此，本文对垃圾渗滤液的可持续过程进行总结，同时对高浓度垃圾渗滤液的处理进行了探讨。

2.垃圾渗滤液的成分

渗滤液中含有大量的有机物和无机物，其中包括各种难降解有机物、无机盐和金属离子^{[1, 2]}。垃圾渗滤液水质有以下几个特点：1）污染物含量高；2）垃圾渗滤液的水质水量波动大；3）营养比例失调；4）含有大量微生物。通常，渗滤液参数会根据垃圾填埋的时间而变化。这是因为厌氧分解阶段会产生大量腐殖酸和富里酸以及氨氮，而填埋后渗滤液中的BOD₅含量逐渐降低。因此，BOD/COD的比率随时间降低。

3.垃圾渗滤液的处理技术

3.1 生物处理法

生物处理由于具有微生物来源丰富，这些系统分为好氧和厌氧条件。由于生物处理为操作人员提供了较低的资金和运行成本，因此，截至目前生物处理仍是处理渗滤液的可接受手段之一。

3.1.1 好氧处理法

好氧生物处理是在有氧条件下，通过好氧微生物将废水中的可溶性有机物吸收，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，另一部分有机物合成为新的原生质。好氧法对渗滤液中易降解的溶解性有机物具有较高的去除率，运转费用低，效率高，是目前我国垃圾渗滤液处理的核心和主要工艺。通过好氧生物法，可以去除垃圾渗滤液中绝大多数的可生化有机物和氨氮，对于总氮也有一定的去除效果^[3]。采用好氧生物法处理垃圾渗滤液后，出水的COD一般无法直接达到排放标准，还需进一步处理，并且采用好氧法的有机负荷低、运行管理较复杂。

3.1.2 厌氧处理法

厌氧生物处理工艺是指各种没有氧气和硝态氮参与的废水生物处理系统，利用厌氧微生物将有机物分解为甲烷、二氧化碳和水等终产物。一般先通过厌氧工艺进行预处理后再进入好氧工艺。厌氧法比较适用于高浓度有机废水的处理。相对于好氧法，厌氧法能耗少、产泥量小、有机负荷高、对无机营养元素含量要求较低。但厌氧法停留时间长且出水浓度相对较高，一般作为垃圾渗滤液的预处理单元。

3.1.4 生物处理新工艺

由于垃圾渗滤液低的C/N比的特点，一些学者已经对一些目前比较有发展前景的污水处理技术进行了试验，包括短程硝化反硝化和短程硝化厌氧氨氧化技术。

短程硝化反硝化技术是将硝化反应控制在亚硝酸阶段，进而直接进行反硝化。其原理主要是通过FA(游离氨)和FNA(游离亚硝酸)对氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）的抑制来实现的^[4]。短程硝化-厌氧氨氧化组合工艺是先将氨氮氧化为亚硝酸盐，然后厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体，直接将按（NH₄⁺）转化为氮气。由于厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐为电子受体，可直接将按（NH₄⁺）转化为氮气，并且有学者已经研究了将氨氮部分亚硝化，然后进行厌氧氨氧化来实现污水的处理，即部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺，现在已经在市政污水的侧流消化液的处理中应用，与普通的生物法脱氮（硝化/脱氮）相比，该工艺有一下优点：1）氨氮部分氧化减少了60%氧消耗；2）完全不需要碳源；3）剩余污泥减少了80%。结果表明，好氧氨氧化细菌（AOB）和厌氧氨氧化细菌（AnAOB）是优势细菌群，在SNAD工艺中，氮和COD可以同时从废水中去除。

3.2 物化处理法

由于垃圾渗滤液的高浓度和复杂性，常规的生物处理很难达到排放标准，一般经过物化方法进一步处理。物化法主要包括混凝沉淀法、吸附法、高级氧化法、膜分离技术、氨氮吹脱等。

3.2.1 混凝沉淀法

混凝处理是通过外加混凝剂使水中胶体和悬浮颗粒脱稳、凝聚和絮凝成粗大的颗粒而沉降下来。混凝预处理可去除大分子有机物、色度、氨氮和重金属离子，提高渗滤液的可生化性，促进生化中活性污泥的增殖^[5]，混凝作为生化后处理，保证出水指标达到排放标准。

3.2.2 高级氧化法

高级氧化技术具有氧化能力高、二次污染小等特点，包括Fenton试剂法、臭氧氧化、光催化氧化、超声波技术等。

Fenton试剂法是目前研究较多的一种方法，实质是Fe²⁺和H₂O₂之间的链反应催化生成极强氧化性的羟基自由基（∙OH）∙OH能分解渗滤液中大分子有机物氧化成为小分子有机物，从而提高生化性。pH值、反应时间、H₂O₂和铁盐的投加量是Fenton法的主要影响因素。大量研究发现，将UV、O₃和光电效应等引入Fenton体系，可以节省H₂O₂的投加量和提高氧化能力。Fenton法既可以单独使用，也可以与其他工艺联合使用，对高分子有机物有较高的去除效果，但对于氨氮的去除并不理想，需进一步完善和研究。

4.总结和建议

垃圾渗滤液是一种水质水量大、微生物营养元素比例失调、氨氮含量高、成分复杂的高浓度有机废水。生物处理对于新鲜渗滤液有较好的效果，但存在不足之处。如好氧处理，能耗高、污泥产量大，有毒金属将抑制微生物的正常工作状态，渗滤液中的磷含量偏高，需要另外添加磷酸盐才能实现有效的好氧处理；厌氧处理缺点是停留时间长，启动困难，对温度的变化比较敏感。物化法虽然对生物出水中难降解的有机物去除率高，而单一的物化处理效果并不理想，且运行成本高。大量研究表明，各技术之间相互耦合，充分发挥各工艺的特点，取长补短，可取得良好的效果。针对渗滤液水质特点和各处理工艺存在的问题，渗滤液要达到日益严格的排放标准，单纯利用一种工艺很难实现的，因此深入研究各耦合工艺的可行性，是今后渗滤液处理的重要研究方向。

参考文献

[1] T.H. Christensen, P. Kjeldsen, P.L. Bjerg, D.L. Jensen, J.B. Christensen, A. Baun, H.-J. Albrechtsen, G. Heron, Biogeochemistry of landfill leachate plumes, Applied geochemistry 16 (2001) 659-718.

[2] A. Pivato, L. Gaspari, Acute toxicity test of leachates from traditional and sustainable landfills using luminescent bacteria, Waste management 26 (2006) 1148-1155.

[3] 王凯, 武道吉, 彭永臻, 王淑莹, 垃圾渗滤液处理工艺研究及应用现状浅析, (2018).

[4] 祝贵兵, 彭永臻, 郭建华, 短程硝化反硝化生物脱氮技术, (2008).

[5] 尚爱安, 赵庆祥, 徐美燕, 孙贤波, 张辰, 混凝在垃圾渗滤液处理中的作用研究, 中国给水排水 20 (2004) 50-52.