關(guān)于城市生活垃圾滲濾液處理技術(shù)的探討
隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化水平發(fā)展，每一年城市生活垃圾所產(chǎn)生總量增速約為10%以上，估計(jì)到2030年國(guó)內(nèi)城市生活垃圾預(yù)計(jì)達(dá)到4億t。國(guó)內(nèi)大多數(shù)城市通常采用衛(wèi)生填埋，但對(duì)填埋產(chǎn)生的垃圾滲濾液的處理成為城市生活垃圾填埋必須解決的問(wèn)題。城市生活垃圾填埋場(chǎng)所排放的滲濾液中污染物成分多。目前城市生活垃圾滲濾液處理技術(shù)不斷完善改進(jìn)創(chuàng)新，從安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境多方面綜合考慮，采用多組合工藝使?jié)B濾液處理后達(dá)標(biāo)安全排放。
一、滲濾液的來(lái)源及特點(diǎn)
(一)滲濾液來(lái)源
垃圾滲濾液主要來(lái)源于降水和垃圾自身含水，當(dāng)垃圾中的濕度水平超過(guò)其持水能力(即最大濕度，亦即垃圾中的多孔媒介物質(zhì)中含有最大量水而不至于產(chǎn)生水的下滲)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生滲濾液。根據(jù)有關(guān)資料顯示，垃圾含水達(dá)到47%時(shí)，每噸垃圾可產(chǎn)生0.0722t滲濾液。在生活垃圾填埋場(chǎng)中，滲濾液的產(chǎn)生因素及特點(diǎn)如下：(1)直接降水：降水包括降雨，它是滲濾液產(chǎn)生的主要來(lái)源;(2)地表水滲入：包括地表徑流和地表灌溉，具體數(shù)字取決于填埋場(chǎng)地周圍的地勢(shì)、覆土材料的種類及滲透性能、場(chǎng)地的植被情況及排水設(shè)施的完善程度，地表灌溉與地面的種植情況及土壤的類型。(3)地下水：如果填埋場(chǎng)地的底部在地下水位以下，地下水就可能滲入填埋場(chǎng)內(nèi)，滲濾液的數(shù)量和性質(zhì)與地下水和垃圾的接觸情況、接觸時(shí)間及流動(dòng)方向有關(guān)。如果在設(shè)計(jì)施工中采取防滲措施，可以避免或減少地下水的滲入量。(4)廢物中水分：隨固體廢物進(jìn)入填埋場(chǎng)中的水分，包括固體廢物本身攜帶的水分以及從大氣和雨水中的吸附量(當(dāng)儲(chǔ)水池密封不好時(shí))。入場(chǎng)廢物攜帶的水分有時(shí)是滲濾液的主要來(lái)源之一。(5)覆蓋材料中的水分：隨覆蓋材料進(jìn)入填埋場(chǎng)中的水量與覆蓋物質(zhì)的類型、來(lái)源以及季節(jié)有關(guān)。覆蓋層物質(zhì)的含水量可以用持水度來(lái)反映，即克服重力作用之后能在介質(zhì)孔隙中保持的水量體積與覆蓋材料總體積之比。典型持水度對(duì)于砂而言為6%～12%，對(duì)于黏土質(zhì)的土壤為23%～31%。(6)有機(jī)物分解生成水：垃圾中的有機(jī)物質(zhì)在填埋場(chǎng)內(nèi)經(jīng)好氧、厭氧分解產(chǎn)生的水分，其產(chǎn)生量與垃圾的組成、PH值、溫度和菌種有關(guān)。
(二)滲濾液特點(diǎn)
垃圾填埋場(chǎng)則由于垃圾成分的復(fù)雜，垃圾的分解以及降水、地表水、地下滲透、灌溉及液體廢棄物、氣候條件等綜合因素的作用產(chǎn)生滲濾液的數(shù)量不盡相同。同時(shí)隨著填埋年限的增加，滲濾液在垃圾堆體的停留時(shí)間更長(zhǎng)，滲濾液各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)還會(huì)有更大的變化。一般滲濾液的PH值在4～9之間，CODcr在2000～62000mg/L范圍內(nèi)BOD5在60～45000mg/L之間，NH3-N在300～4000mg/L之間。
二、垃圾滲濾液處理存在的主要問(wèn)題
處理垃圾滲濾液面臨主要問(wèn)題：隨城市生活垃圾填埋場(chǎng)填埋時(shí)間的延長(zhǎng),填埋場(chǎng)垃圾滲濾液中的NH3-N濃度就相應(yīng)升高。高濃度氨氮?jiǎng)荼匾鹄鴿B濾液中的碳氮不平衡,從而抑制生物化學(xué)處理滲濾液中的微生物。生活垃圾滲濾液BOD5/CODCr比值一般為0.05～0.2，可生化性比較差，并且其滲濾液中含有一部分難生物降解的腐殖酸等大分子物質(zhì)。對(duì)于“老齡”垃圾填埋場(chǎng)中垃圾滲濾液,需經(jīng)過(guò)生物化學(xué)處理后的CODCr通常一般保持約為500～800mg/L區(qū)間范圍,經(jīng)過(guò)后續(xù)附加的深度處理才能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。目前深度處理技術(shù)主要以物理化學(xué)法為主,主要包括吸附、混凝沉淀、膜處理技術(shù)等常用技術(shù)方法。有毒有害物如果被生物體所吸收,將會(huì)引起生物體的內(nèi)分泌、神經(jīng)、免疫系統(tǒng)功能異常,導(dǎo)致“三致”等致癌的生物效應(yīng)。因此單獨(dú)采用單一的處理技術(shù)處理效果并不理想。
三、滲濾液處理技術(shù)介紹
目前，對(duì)垃圾滲濾液常見(jiàn)的處理技術(shù)的做法：
(一)生物處理技術(shù)
生物處理可大致分為厭氧生物和好氧生物處理兩種技術(shù)。
1.厭氧生物技術(shù)：在厭氧生物處理裝置中，滲濾液中的復(fù)雜有機(jī)分子被產(chǎn)甲烷細(xì)菌轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳，產(chǎn)生極少數(shù)量的需要處理的污泥，同時(shí)還具有低能耗、低運(yùn)行費(fèi)和所需營(yíng)養(yǎng)物少等優(yōu)點(diǎn)。成熟的工藝有厭氧濾池(AF)、升流式厭氧污泥床(UASB)、高效厭氧反應(yīng)器(UBF)等。
2.好氧生物技術(shù)：好氧生物處理方法包括活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤、滴濾池和氧化塘等，對(duì)于BOD5與CODcr比值遠(yuǎn)大于0.5的早期滲濾液，含有大量易于生物降解的脂肪酸，好氧系統(tǒng)是非常有效的。但隨著填埋時(shí)間的延長(zhǎng)，NH3-N濃度的過(guò)高影響了微生物的活性，CODcr濃度仍在500～2000mg/L之間，降低了處理效果，難以達(dá)到正常污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
(二)物化處理技術(shù)
物化處理的主要目的是去除滲濾液中的有毒有害重金屬離子及NH3-N，雖然物化處理不能完全代替生物處理，但某些方法，如混凝、吸附、吹脫和電化學(xué)氧化等，則可作為預(yù)處理或深度處理而為滲濾液的達(dá)標(biāo)排放和生物處理系統(tǒng)有效運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件。
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但化學(xué)氧化法處理效果不穩(wěn)定;活性炭吸附法適用于有機(jī)物比較高的廢水，且活性炭的污染較嚴(yán)重，再生困難，運(yùn)行成本非常高，可行性低;混凝沉淀法對(duì)有機(jī)物去除率不高;吹脫法只對(duì)廢水中的氨氮有去除作用。所以，物化處理技術(shù)針對(duì)性強(qiáng)，處理效果單一。
(三)膜技術(shù)
膜技術(shù)包括微濾膜(MF)、超濾膜(UF)、納濾膜(NF)和反滲透膜(RO)等技術(shù)，膜技術(shù)的發(fā)展首先是在滿足人們引用水處理的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展起來(lái)的，但隨著環(huán)境污染日益嚴(yán)重以及水資源的嚴(yán)重短缺，膜技術(shù)在污水治理及回用中已作為一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。膜過(guò)程常用于二級(jí)處理后的深度處理中，多以微濾(MF)、超濾(UF)替代常規(guī)深度處理中的沉淀、過(guò)濾、吸附、除菌等預(yù)處理。以納濾(NF)、反滲透(RO)進(jìn)行水的軟化和脫鹽。但由于膜技術(shù)不能降解、消除污染物，相應(yīng)會(huì)產(chǎn)生更難處理的濃縮液。
(四)土地處理技術(shù)
土地處理技術(shù)是利用土壤、微生物和植物組成的陸地生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)控機(jī)制和對(duì)污染物的綜合凈化功能處理填埋場(chǎng)滲濾液。污染物通過(guò)物理的過(guò)濾、吸附、揮發(fā)、淋溶，化學(xué)的分解與轉(zhuǎn)化，植物的吸收與微生物的降解、吸收等作用得到去除。城市生活垃圾填埋場(chǎng)常見(jiàn)的滲濾液土地處理方式有人工濕地和回灌兩種。但滲濾液土地處理受氣候條件影響較大，一般對(duì)于蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量的地區(qū)比較適用。
(五)蒸發(fā)處理技術(shù)
滲濾液蒸發(fā)工藝就是利用外加能量蒸發(fā)滲濾液中的水分，使得滲濾液體積大大縮小，所得濃縮液可以回灌或者固化后填埋。滲濾液蒸發(fā)工藝對(duì)滲濾液性質(zhì)的變化不敏感，可以很容易地適應(yīng)滲濾液的性質(zhì)變化，包括BOD、COD、懸浮固體、溶解固體及進(jìn)料溫度等的變化。一般來(lái)說(shuō)，滲濾液蒸發(fā)系統(tǒng)只對(duì)pH值敏感，取決于制造蒸發(fā)器的材料對(duì)酸性滲濾液的抗腐蝕能力。目前開發(fā)的蒸發(fā)器主要有熱交換器式、浸沒(méi)燃燒式和噴淋式三種。
四、滲濾液處理工藝的選擇
(一)工藝的比選
對(duì)于水質(zhì)成份復(fù)雜的滲濾液，不可能采用單一的處理單元完成滲濾液的全面處理過(guò)程，必須是以一種主體工藝配套相應(yīng)技術(shù)組合。因此，從污染負(fù)荷去除的經(jīng)濟(jì)角度，合理選擇主體工藝和配套技術(shù)是本項(xiàng)目工藝路線流程選定的關(guān)鍵。滲濾液最大的污染負(fù)荷還是有機(jī)物和氨氮，相比之下，生化處理還是針對(duì)高濃度有機(jī)物和氨氮去除最為經(jīng)濟(jì)的工藝，而蒸發(fā)技術(shù)則是單位處理投資及處理成本最為昂貴的單元，膜處理技術(shù)則介于二者之間，但是國(guó)內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行的相關(guān)試驗(yàn)基本認(rèn)定單一的膜處理技術(shù)不太適宜運(yùn)用于滲濾液直接處理。據(jù)調(diào)查，在相同建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)條件下，滲濾液處理生化單元的單位投資約為4萬(wàn)元/噸左右，加上后續(xù)的膜處理深度處理，整個(gè)處理系統(tǒng)單位投資大約為8～10萬(wàn)元，而根據(jù)國(guó)外專業(yè)公司報(bào)價(jià)，蒸發(fā)處理系統(tǒng)的單位投資則高達(dá)12萬(wàn)元以上。
(二)滲濾液處理工藝的選擇
1.滲濾液處理工藝的組成：厭氧型調(diào)節(jié)池+混凝反應(yīng)沉淀池+MBR處理系統(tǒng)+納濾+反滲透過(guò)濾系統(tǒng)。膜生物反應(yīng)器工藝(MembraneBioreactor，MBR)是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型污水處理技術(shù)，也稱膜分離活性污泥法。它利用膜分離組件將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，水力停留時(shí)間(HRT)和污泥停留時(shí)間(SRT)可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)和降解。一方面，膜截留了反應(yīng)池中的微生物，使用池中的活性污泥濃度大大增加，使降解污水的生化反應(yīng)進(jìn)行的更迅速、更徹底;另一方面，由于膜的過(guò)高濾精度，保證了出水的清澈透明從而省掉了第二沉池。因此，膜生物反應(yīng)器工藝通過(guò)膜分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能，與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長(zhǎng)、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前最有前途的污水處理新技術(shù)之一。MBR工藝首先通過(guò)高效生化過(guò)程去除易降解有機(jī)物和氨氮，然后通過(guò)膜技術(shù)過(guò)濾難降解有機(jī)物，同時(shí)，讓鹽分通過(guò)而排除，既利用了生物處理和膜技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)，又避免了單純反滲透的缺點(diǎn)。
2.處理工藝的原理
首先，垃圾填埋區(qū)產(chǎn)生的垃圾滲濾液經(jīng)專用的收集管道匯入調(diào)節(jié)池，對(duì)調(diào)節(jié)池進(jìn)行組合工藝介紹加蓋，形成調(diào)節(jié)池內(nèi)部的厭氧環(huán)境，目的是通過(guò)厭氧反應(yīng)降低滲濾液水中有機(jī)物含量。其次，在遠(yuǎn)離調(diào)節(jié)池進(jìn)水端設(shè)有泵房，通過(guò)泵房?jī)?nèi)設(shè)置的污水泵將滲濾液提升至混凝反應(yīng)沉淀池，降低滲濾液中的懸浮物，最后，送入MBR反應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由反硝化池、硝化池、管式超濾膜組成，滲濾液污水依次經(jīng)過(guò)反硝化池、硝化池處理，然后用泵抽入管式超濾膜進(jìn)行泥水分離，截留下來(lái)的污泥回流至反硝化池。
五、結(jié)束語(yǔ)
城市生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液作為一種可生化性差、氨氮濃度高、有毒有害成分復(fù)雜的有機(jī)廢水，僅僅采用單一的預(yù)處理技術(shù)效果并不理想，應(yīng)依據(jù)填埋場(chǎng)滲濾液的水質(zhì)、水量?jī)蓚(gè)顯著特點(diǎn)，采用與其相適應(yīng)的組合工藝，與處理后循環(huán)利用用途相結(jié)合，選擇適宜的處理垃圾滲濾液的良好方案。
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