物化法處理生活垃圾滲濾液新進展
垃圾滲濾液是一種高濃度的難降解的有機廢水，其難降解有機物、氨氮、SS和色度均比較高，并且氮磷比例嚴重失調。目前垃圾滲濾液處理方法很多，按進程可分為預處理、主處理、深度處理。預處理有物理化學方法，主處理有生物方法，如好氧處理，厭氧處理，厭氧與好氧結合，土地處理等，深度處理有物理化學法和組合的方法。筆者對混凝沉淀法、化學沉淀法、空氣吹脫法、吸附法、微波法、光催化氧化法、濕式氧化法、水力空化法、超聲波法、電解法和物化組合工藝進行了概述，并展望了物化法處理垃圾滲濾液發(fā)展的方向。
1 混凝沉淀法
在廢水中投加某些化學混凝劑，它與廢水中可溶性物質反應，產生難溶于水的沉淀物，或混凝吸附水中的細微懸浮物及膠體雜物而下沉。這種凈化方法可降低廢水濁度和色度，可去除多種高分子物質、有機物、某些金屬毒物以及導致富營養(yǎng)化物質氮、磷等可溶性無機物。
混凝沉淀法主要用在垃圾滲濾液的預處理和深度處理上。趙玲等采用PAC混凝一粉煤灰吸附對老齡垃圾滲濾液預處理的研究，結果表明當PAC投量在350mg/L、粉煤灰投量在8.0mg/L，可將滲濾液中CODcr的濃度從1987mg/L降為516.2mg/L，去除率達到74%，滲濾液顏色由原來的深褐色變成淺灰色，可生化性指數BOD5/CODcr由0.19提升到0.35。程建華采用殼聚糖接枝高分子絮凝劑(CAS)處理垃圾滲濾液研究，結果表明CODCr的去除率達到58.7%，色度脫除率達到98.1%，且具有pH適用范圍廣和產污泥量小的優(yōu)點，對絮凝垃圾滲濾液前后顆粒的粒徑分布測定表明，顆粒增大了357倍，且呈正態(tài)分布。
2 化學沉淀法
鎂鹽和磷酸鹽的氨結晶沉淀工藝，即磷酸銨鎂（MAP）法。其有助于高效去除滲濾液中的氨氮。MAP法所生成的六水合磷酸銨鎂在0℃時的溶解度僅為0.23g/L，并且同時含有植物生長所需的Mg、N、P，故該產物可作為堆肥、花園土壤或干污泥的添加劑，或用作結構制品的阻火劑，因此MAP法是一種符合可持續(xù)發(fā)展觀點的脫氮方法。
張記市等采用MAP法對垃圾滲濾液處理研究，在pH值為9.5、反應時間為25 min、Mg2+∶NH4+∶PO43-=1。5∶1∶1.5的最佳條件下，滲濾液中NH3-N濃度由初始3500mg/L，經結晶沉淀后降低至175 mg/L,去除率達95%。湯琪等采用MAP法對垃圾滲濾液處理研究，選用MgO-H3P04作為沉淀劑，在pH=8.25，n(Mg2+: n(P043-):n(N)為1.35:1.20:1.00，反應與沉淀時間均為15min條件下，滲濾液中氨氮最高去除率為94.92%，出水含量為100~130mg/L，COD平均去除率也達到18.52%。
3 空氣吹脫法
在廢水中，NH3與NH4+之間存在著化學平衡（NH4+→NH3+H+），并受pH和溫度的影響。空氣吹脫法（ammo n i a stripping）的流程是先將廢水pH調節(jié)到10.5-11.5；然后把廢水泵引至吹脫塔內，通氣吹脫廢水中的氨；氨可用硫酸回收。一般采用NaOH或CaO調節(jié)廢水pH，采用冷卻塔作為吹脫裝置。在pH9.5、吹脫時間為12h的條件下，吹脫法作為垃圾滲濾液中氨氮的預處理，其去除率可達60%。
4 吸附法
吸附法是應用某些材料的表面物理化學性質，把污水中污染物富集到自身表面的一種方法，常用在垃圾滲濾液的深度處理上。郭紅彥等采用改性粉煤灰對垃圾滲濾液進行預處理研究，結果表明，經過改性的粉煤灰對垃圾滲濾液的COD、NH4-N有較好的去除能力COD去除率至少72%，NH4-N去除率超過83%。改性粉煤灰對滲濾液的重金屬也有很好的去除效果 。Cu、Cd、Zn、Pb、Cr指標低于《污水綜合排放標準》(GB8978-1997)中規(guī)定的污染物最高允許排放濃度。姜浩等采用片沸石對垃圾滲濾液進行處理研究，結果表明片沸石對COD的最大去除量約為31×103，對氨氮的最大去除量約為27×103；去除COD、氨氮的最佳條件分別為：片沸石用量20 g／L、pH為5、溫度4℃、振蕩時間100 min。
5 微波法
微波是一種電磁波，由于其特性，可以加速有機物合成，降解廢水中的有機物，利用微波去除廢水中的有機物物質是一種新的方法。近年來在垃圾滲濾液方面做了大量研究，但是大都是與其他工藝協同作用的。劉曉等采用微波活性炭對垃圾滲濾液處理進行研究，結果表明在 PAC用量5g，pH值為9，水樣稀釋1倍，微波強度為420W，輻照時間為4min，攪拌時間為45min時處理的效果最好，此時CODcr去除率可達83.12％。微波輻照能改變活性炭的結構，并正在表面產生一些高溫“熱點”，這些“熱點”是導致有機污染物降解的根本原因。微波法具有工藝簡單，反應迅速而徹底，無二次污染等優(yōu)點，同時也具有受濃度，催化劑和吸附劑的性質限制。垃圾滲濾液雖然成分復雜，但它也是高濃度有機廢水，含有許多有機污染物，如果將微波催化氧化技術用于垃圾滲濾液的處理之中，并尋找到合適的催化劑及反應條件，相信定會取得滿意的處理效果。
6 光催化氧化法
趙珊等對垃圾滲濾液原水進行試驗，COD去除率達到31.88%，褪色率達到91.06%,對UASB出水再進行光催化氧化，COD去除率達到63.56%，褪色率達到93.80%。潘云霞等采用太陽光催化氧化法研究垃圾滲濾液，結果表明太陽光Fenton法對垃圾滲濾液的COD有較好的去除效果，COD去除率達86.2%。太陽光Fenton法處理垃圾滲濾液的優(yōu)化條件是：日光輻射時間為120min,pH值為2.5，Fe2＋濃度為5mmol/L，H2O2濃度為570mmol/L。太陽光催化氧化法，不僅充分利用了太陽能，而且提高了Fenton試劑的處理效果，是目前很有前景的一種方法。
7 濕式氧化法
陳迪等采用Fenton試劑處理難降解垃圾滲濾液，研究結果表明，Fent on試劑處理滲濾液的最佳條件為初始pH值4，FeS04·7H2O(20%)投加量0.6mL／100 ml，H202(30％)投加量3.0 mL／100 ml，反應2 h，此條件下處理可使 COD 去除率為84.77％，色度去除率為60％。Fenton法處理滲濾液時，大分子有機物的去除主要靠氧化作用。Fenton處理可有效地將大分子有機物降解為小分子的有機物，小分子有機物主要通過絮凝去除。吳彥瑜等采用Fenton試劑對垃圾滲濾液中腐殖酸的去除研究，當初始pH為 4，c(H202)為240mmol/L，c(Fe2+)為40mmol/L，反應時間為2h時，CODcr和UV254的氧化/混凝去除率比最大，CODcr、UV254、HA和FA去除率分別達到62.5、78.2%，、95%和62.7%。濕式氧化法由于可以破壞難降解有機分子結構，改善其生化性或徹底對其礦化而在垃圾滲濾液處理領域得到應用。
8 水力空化法
水力空化效應產生局部高溫（5000K）、高壓（>150MPa），促使水分子產生·0H和H 自由基，這些含有未配對電子的自由基，直接氧化水溶液中的芳香族有機化合物等有機物，使之降解。一些學者對此進行了實驗研究，結果表明水力空化技術可以利用在廢水中，并成為一個新興的方法。李曉紅等采用水力空化技術隊垃圾滲濾液處理研究，得出了空化水射流能降解有機物，從而顯著提高滲濾液的可生化性的結論，同時確定了最佳空化條件是圍壓0.6MPa，pH值9.0，空化處理時間90rnin，泵壓10MPa。在最佳條件下空化處理垃圾滲濾液，COD和BOD分別上升了124.8%和293.3%，BOD／COD也提高了52.44%，色度降低，SS提高了191.5%，為后續(xù)處理創(chuàng)造有利條件。
9 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／m3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／m3時，毒性物質基本消失。在能量達到80GJ／m3時，TOC去除率可達70％。當能量達到63GJ／m3時，BOD5從0提高到29mg／L。
10 電解法
陳日耀等采用陰陽離子雙隔膜三室電解槽,將電滲析技術與Fenton試劑法結合,去除垃圾滲濾液中氨氮和CODcr。垃圾滲濾液中的氨氮通過電滲析技術富集到陰極液中,隨后用化學沉淀法加以去除。同時,在鐵陽極上生成的Fe2＋離子,與滴加入陽極液中的H2O2反應生成Fenton試劑,降解有機物,降低CODcr。實驗結果表明,模擬廢水中的氨氮透過率達80%,垃圾滲濾液中氨氮濃度和CODcr由原來的1982和2248mg/L分別降至200和127mg/L。姚小麗等采用電解法處理垃圾滲濾液研究，在電解氧化過程中，NH3-N優(yōu)先于COD被氧化去除。當電流密度較小時，用電解法對垃圾滲濾液進行預處理，垃圾滲濾液中COD、NH3-N的去除效率很低，增大電流密度有助于增強電解效果，當電流密度為50.0mA/cm2時，電解5小時COD去除50%，氨氮去除100%。用電解法對垃圾滲濾液進行深度處理，電流密度較小時，滲濾液中COD、NH3-N即可呈現穩(wěn)定降解的趨勢。
11 物化組合工藝 物化組合工藝
滲濾液是一種高濃度有機廢水，由于其水質水量的不穩(wěn)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，并且營養(yǎng)不平衡，含有一定量的重金屬，所以滲濾液的處理非常困難。現有的單一方法不能有效的處理，工程和研究上通常是多個工藝協同作用。近年來采用物理化學方法協同預處理或深度處理垃圾滲濾液的研究和工程發(fā)展比較快。
吳迪等采用O3-H2O2高級氧化結合催化O3氧化技術對晚期垃圾滲濾液進行預處理，考察了顆；钚蕴控撦d二氧化鈦（TiO2/GAC）催化劑的催化效果，并研究了反應體系中O3和H2O2投加量以及pH等因素對COD去除效果的影響。結果表明，當O3投加量為1.8g/L，H2O2投加量為0.27g/L，催化劑投加質量分數為15%時，反應90min的COD去除率達到40%；對出水調節(jié)pH≥11.4，經過沉淀后，COD去除率提高到58%。出水澄清透明，BOD5/COD從<0.1提高到0.26。水質得到較大改善，可生化性明顯提高，為后續(xù)的生化處理工藝起到較好的預處理作用。于霞等用混凝-活性碳-過氧化氫組合工藝處理垃圾滲濾液，探討了不同處理技術的最佳工藝條件和處理效果。結果表明，pH為4、投加200mg/L氯化鐵、慢速攪拌25min、靜置60min時混凝效果最好；而后在室溫、pH=3、H2O2(質量分數為30％)投加量為5mL/L、活性碳與H2O2的質量比為1:2、反應120min時，COD去除率最好。經混凝-活性炭-H2O2組合工藝處理后，垃圾滲濾液中COD、UV254、UV410和UV436的去除率分別能達到89.44％、82.13％、90．625％和91.35％，其中出水中COD為75.69mg/L，達到GB16889--2008中污染物的排放限值。晏飛來等采用超聲波強化TiO2光催化技術處理垃圾滲濾液。研究了TiO2催化劑用量、光照作用、超聲波作用、pH值、曝氣作用等因素對垃圾滲濾液COD和氨氮去除率的影響。結果表明，在TiO2粉末的投加量為2g／L、pH值為11時，先采用功率為292.5W的超聲波輻射3min，再以高壓汞燈(250W)照射3min，垃圾滲濾液中的COD和NH4-N去除率分別達到50.1％和75％。若在同一條件下進行飽和曝氣可以使NH4-N去除率進一步達到85.3％，但會降低COD的去除率。
12 展望
應用在垃圾滲濾液處理的方法除以上所述外，還有氣浮法、超臨界法、臭氧氧化法、折點加氯法、電滲析法。物理化學方法是垃圾滲濾液中被廣泛應用預處理和深度處理中，特別是GB16889-2008《生活垃圾填埋場污染物控制》新標準出臺以后，物化法處理垃圾滲濾液顯得尤為重要了。綜上所述，筆者認為今后物化法發(fā)展方向有以下幾個：
⑴ 開發(fā)針對垃圾滲濾液處理的性能優(yōu)良價格低廉的絮凝劑、脫色劑，提高混凝沉淀的去除效果。
⑵ 開發(fā)高效廣譜的、沒有二次污染的物化處理工藝，在各物化工藝協同作用的機理和條件上深入研究。
⑶ 水力空化技術具有處理徹底、不許加藥和沒有二次污染的優(yōu)點，但是條件控制要求苛刻，今后應在水力空化理論和設備上優(yōu)化研究。
⑷ 光催化氧化是水處理中新興的技術，應用在垃圾滲濾液處理上應有廣闊的前景，但是催化劑易中毒，針對這種狀況應深入研究，開發(fā)高效的催化劑、催化劑載體和催化工藝。
⑸ 我國硅酸鹽礦物比較豐富，而硅酸鹽礦物又有良好的吸附性、離子交換性、催化活性等優(yōu)點？赏ㄟ^硅酸鹽原礦、廢礦或加工副產品開發(fā)新型高效的水處理材料應用在垃圾滲濾液處理中。
參考文獻
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作者簡介：韓芳（1983-），女，山東菏澤人，西安科技大學，碩士，參與水處理工程設計、施工、運行與研究兩年，研究方向：水污染控制與環(huán)境評價。
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