垃圾滲濾液由于含有大量有機(jī)物和氨氮,一直是我國(guó)污水處理領(lǐng)域的重點(diǎn)及難點(diǎn)。總結(jié)了滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn),然后結(jié)合國(guó)內(nèi)外垃圾滲濾液處理方面的研究,探討了不同垃圾滲濾液處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。目前滲濾液處理技術(shù)主要有物化法和生化法,利用生化法實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液的深度脫氮進(jìn)而降低垃圾滲濾液的處理成本,是未來垃圾滲濾液處理技術(shù)的發(fā)展方向。

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程不斷發(fā)展，城市生活垃圾日產(chǎn)量急劇增長(zhǎng)，2013年，我國(guó)的生活垃圾總產(chǎn)量已達(dá)1.73×105t，其中采用填埋方式處理的垃圾占總量的80%以上。

填埋場(chǎng)產(chǎn)生的垃圾滲濾液是一種有機(jī)污染物含量高、性質(zhì)復(fù)雜、難以處理的高濃度廢水，滲濾液中含有大量難降解有機(jī)物、重金屬離子、高氨氮和多種有毒有害的污染物，會(huì)對(duì)環(huán)境、動(dòng)植物和人類存在長(zhǎng)期潛在危害。GB16889—2008《生活垃圾填埋場(chǎng)控制標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)垃圾滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，尋求、研發(fā)一種滲濾液的收集及高效處理工藝已成為我國(guó)急待解決的水處理難題。

1垃圾滲濾液來源與特性

1.1垃圾滲濾液來源

垃圾滲濾液是指城市生活垃圾在堆放和填埋過程中由于發(fā)酵和雨水的淋溶、沖刷以及地表水和地下水的浸泡而產(chǎn)生的二次污染。

滲濾液來源于填埋場(chǎng)內(nèi)的自然降雨、降雪、徑流(主要來源)、垃圾自身含水、地下水滲入和微生物的厭氧分解產(chǎn)水。

1.2垃圾滲濾液的特性

垃圾滲濾液水質(zhì)特性:1)水質(zhì)變化大，填埋廠年限不同滲濾液成分也不同(如表1);2)有機(jī)物濃度高且組分眾多，多呈淡色、深褐色或黑色，有較重的垃圾腐敗臭味;3)重金屬含量高;4)氨氮濃度較高可達(dá)3000mg/L以上;5)營(yíng)養(yǎng)因素比例調(diào)，且P缺乏;6)生化處理會(huì)產(chǎn)生大量泡沫。

由表1可知:早期滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)是有機(jī)物含量很高，可生化性強(qiáng)，但氨氮濃度相對(duì)較低;晚期滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)是氨氮含量高，可生化性變差且C/N大幅度降低，中期滲濾液的水質(zhì)介于早期和晚期滲濾液之間。

 

2化處理技術(shù)

物化處理主要有吸附法、混凝沉淀法、高級(jí)氧化法、膜分離技術(shù)、氨吹脫法等。

2.1吸附法

1995年德國(guó)首次使用顆粒活性炭處理晚期垃圾滲濾液，COD去除率達(dá)到了91%;Modin研究了顆粒活性炭、骨粉和鐵粉對(duì)垃圾滲濾液中重金屬的去除效率對(duì)比，發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)Co、Cr等重金屬的去除率在90%以上。吸附法操作簡(jiǎn)單方便，處理效果穩(wěn)定，但處理成本高，吸附劑再生難度大。

2.2混凝沉淀法

Amokrane等利用混凝法處理ρ(COD)和ρ(NH3-N)分別為4100，5690mg/L的滲濾液，發(fā)現(xiàn)Fe鹽比Al鹽有更高的有機(jī)物除率。沉淀法可根據(jù)去除氨氮和重金屬離子的不同，對(duì)應(yīng)選擇不同的混凝劑。葉標(biāo)等用磷酸銨鎂法處理進(jìn)水ρ(NH3-N)為800——1100mg/L的滲濾液，NH3-N的較佳去除率可達(dá)90%。

混凝沉淀法廣泛用作生物法或反滲透工藝之前的預(yù)處理或作為去除難生物降解有機(jī)物的深度處理，但此工藝具有以下缺點(diǎn):污泥產(chǎn)量大、液相中可能存在鋁或鐵、沉淀劑消耗量大、pH值較敏感、污泥需進(jìn)一步處理等。

2.3高級(jí)氧化技術(shù)

2.3.1高級(jí)氧化單級(jí)技術(shù)

根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同，高級(jí)氧化技術(shù)可分為Fenton技術(shù)、臭氧氧化技術(shù)、電化學(xué)氧化法等。

 

由表2可知:Fenton法、臭氧氧化法和電化學(xué)氧化法對(duì)COD的去除率均高于50%。Fenton法處理效果較其他方法穩(wěn)定性高，但實(shí)際處理過程中需要多種構(gòu)筑物，并產(chǎn)生二次污染;臭氧氧化法和電化學(xué)氧化法無(wú)二次污染，但設(shè)備費(fèi)用高、耗大、維護(hù)工作復(fù)雜。

2.3.2高級(jí)氧化組合技術(shù)

Asaithambi等人采用“臭氧+超聲波+Fenton”工藝處理滲濾液，COD去除率可達(dá)95%。晏飛來等[17]采用超聲波強(qiáng)化TiO2光催化技術(shù)處理進(jìn)水(COD)和ρ(NH3-N)分別為2646，1330mg/L的滲濾液，COD和NH3-N較佳去除率分別為50.1%和75%。

高級(jí)氧化技術(shù)具有反應(yīng)速度快、降解有機(jī)物徹底、無(wú)公害、水質(zhì)適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高濾液出水的可生化性，降低滲濾液毒性。但是高級(jí)氧化技術(shù)不僅投資成本大，且電能需求很高，因此處理成本較高。

2.4膜分離技術(shù)

2.4.1膜分離技術(shù)法處理垃圾滲濾液

Chaudhari等用納濾膜去除Cr3+、Ni2+等金屬離子，去除率在90%以上。Trebouet等采用納濾膜處理滲濾液，COD的去除率可達(dá)74%以上。RO膜對(duì)滲濾液中重金屬、懸浮膠體物質(zhì)和溶解固體有較好的去除效果。Linde等采用RO膜處理滲濾液，去除率達(dá)98%以上。

反滲透和生物處理組合處理滲濾液可保證較優(yōu)的處理效果。Ahn等采用RO膜深度處理生物工藝出水，COD去除率約97%。膜分離技術(shù)的較大優(yōu)點(diǎn)是出水水質(zhì)穩(wěn)定，但缺點(diǎn)是膜污染、投資運(yùn)行成本高和濃縮液處理問題。目前膜工藝通常用于深度處理，去除滲濾液中的大分子難降解有機(jī)物和總氮，保證出水水質(zhì)。

2.4.2膜技術(shù)濃縮液的處理

NF以及RO處理滲濾液會(huì)產(chǎn)生污染物濃度較高的濃縮液。目前主要采用高級(jí)氧化法處理濃縮液。鄭可等利用臭氧處理進(jìn)水ρ(COD)為4114mg/L的濃縮液，去除率達(dá)到67.6%。楊振寧比較了UV-Fenton、Fenton和臭氧3種方法對(duì)進(jìn)水ρ(COD)為4114mg/L的濃縮液的處理效果，在合適條件下，UV-Fenton法、Fenton法和O3工藝對(duì)濃縮液的COD去除率分別為72%、60%、和68%。

2.5氨吹脫技術(shù)

吳方同等采用填料塔吹脫去除氨氮含量為1500——2500mg/L的滲濾液，氨氮較佳吹脫率達(dá)95%以上。作為預(yù)處理工藝，氨吹脫可降低氨氮對(duì)生物處理過程的抑制，提高滲濾液的可生化性，但缺點(diǎn)是高pH值、尾氣處理、吹脫塔結(jié)垢和泡沫問題。

3生物處理技術(shù)

3.1厭氧生物處理技術(shù)

厭氧生物處理技術(shù)主要有UASB、ASBR等。UASB具有較高的處理效率和較短的水力停留時(shí)間，達(dá)到高體積有機(jī)負(fù)載速率值時(shí)可表現(xiàn)出更好的性能。Agdag等采用UASB處理滲濾液，HRT為1.25d，進(jìn)水ρ(COD)從5400mg/L增加到20000mg/L，COD的去除率可達(dá)到96%——98%。

ASBR除了具備SBR典型的特點(diǎn)外，還具有受溫度影響小、適應(yīng)范圍廣、污泥沉降性能好、活性高等優(yōu)點(diǎn)，更適合滲濾液的水質(zhì)水量變化。高峰等將ASBR用作厭氧消化反應(yīng)器，進(jìn)水ρ(COD)為6000——8000mg/L，ASBR的出水COD去除率保持在41.2%左右。

Wang等用ASBR處理早期滲濾液，COD的去除率可達(dá)80%以上。厭氧生物技術(shù)具有能耗少、操作簡(jiǎn)單、投資及運(yùn)行費(fèi)用低廉，產(chǎn)泥量和所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少等優(yōu)點(diǎn)，但它較大缺點(diǎn)是不能去除氨氮且出水COD較高，出水無(wú)法實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，因此一般作為好氧生物處理的預(yù)處理工藝。

3.2好氧生物處理法

好氧生物技術(shù)是目前滲濾液處理主體，有SBR、MBR等技術(shù)。魏桃員等研究交替間歇曝氣攪拌SBR與傳統(tǒng)連續(xù)曝氣攪拌SBR對(duì)滲濾液有機(jī)物去除效果的差異，兩種運(yùn)行模式下COD去除率都在80%以上。Zaloum等采用SBR工藝對(duì)厭氧反應(yīng)后的滲濾液的COD去除率可達(dá)91%。

牛瑞勝等利用MBR反應(yīng)作為核心工藝處理滲濾液，當(dāng)MBR進(jìn)水ρ(COD)、ρ(NH3-N)分別為4700，600mg/L時(shí)，其出水ρ(COD)、ρ(NH3-N)分別為380，28mg/L。好氧生物法是目前滲濾液處理的核心工藝，具有能耗低、二次污染小、可循環(huán)利用的特點(diǎn)，雖然該法對(duì)滲濾液COD和氨氮有約80%和90%的去除率，但出水仍需要進(jìn)一步深度處理。

3.3厭氧-好氧生物處理

Chen等研究厭氧/好氧MBBR工藝處理滲濾液，較終出水ρ(NH+4-N)在10mg/L以下，系統(tǒng)COD、NH+4-N的去除率分別為>97%和92%——95%。王淑瑩等用ASBR與SBR工藝處理滲濾液，ASBR進(jìn)水ρ(COD)為7338——10445mg/L時(shí)，去除率在83%以上;SBR進(jìn)水ρ(NH+4-N)為912.0mg/L左右時(shí)，總氮去除率在90%以上，出水總氮小于40mg/L。

厭氧生物法對(duì)高濃度有機(jī)廢水處理是有效的，但出水COD和去除率由滲濾液的水質(zhì)決定。一般情況下，僅采用厭氧生物法出水COD無(wú)法實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，還需要進(jìn)一步處理。好氧生物法可去除滲濾液中的氨氮，但耗能高于厭氧生物法，因此厭氧-好氧處理組合工藝既可以同時(shí)降低滲濾液中有機(jī)物和含氮物質(zhì)，又能節(jié)約能耗成本。

3.4新型垃圾滲濾液生物脫氮技術(shù)

3.4.1短程硝化反硝化

短程硝化反硝化是將硝化作用控制在亞硝態(tài)氮生成階段，可減少能耗和節(jié)省碳源，是提高滲濾液生物處理效率的有效途徑。Peng[等采用兩級(jí)UASB-A/O處理晚期滲濾液，當(dāng)系統(tǒng)NH+4-N負(fù)荷低于0.45kg/(m3˙d)時(shí)，NH+4-N去除率大于98%，可獲得90%——99%的短程硝化率，出水ρ(NH+4-N)<15mg/L，TN去除率為70%——80%，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的短程硝化反硝化。

吳莉娜等分析了A/O實(shí)現(xiàn)并維持穩(wěn)定短程硝化的影響因素，硝化結(jié)束時(shí)，A/O反應(yīng)器出水ρ(NO-3-N)穩(wěn)定在57mg/L左右，ρ(NO-2-N)在162mg/L左右，亞硝態(tài)氮累積率為74%，實(shí)現(xiàn)了較為明顯的短程硝化反應(yīng)。

3.4.2內(nèi)源反硝化

內(nèi)源反硝化是反硝化細(xì)菌將滲濾液中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為PHA等儲(chǔ)存性內(nèi)碳源，并在厭氧條件下利用儲(chǔ)存性內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化的反應(yīng)。內(nèi)源反硝化技術(shù)可提高工藝的脫氮效果、減少能耗和實(shí)現(xiàn)污泥減排。

王凱[等采用改進(jìn)SBR處理滲濾液，在不添加任何有機(jī)碳源的條件下，系統(tǒng)出水ρ(TN)<40mg/L，脫氮率達(dá)到95%以上，并探索了儲(chǔ)存性內(nèi)碳源對(duì)內(nèi)源反硝化速率的影響，發(fā)現(xiàn)有機(jī)物吸附時(shí)間、曝氣量和曝氣時(shí)間可決定內(nèi)源反硝化速率。

3.4.3厭氧氨氧化

厭氧氨氧化是荷蘭代爾夫特大學(xué)發(fā)現(xiàn)的新型脫氮技術(shù)，它的主要特點(diǎn)是能耗低且無(wú)需外加碳源。張方齋等采用CANON工藝處理進(jìn)水ρ(NH+4-N)、ρ(TN)分別為1625±75，2005±352mg/L的晚期滲濾液，TN去除率達(dá)到了98.76%。Miao等采用除碳、短程硝化和厭氧氨氧化三級(jí)SBR工藝處理進(jìn)水ρ(氨氮)為2000mg/L的晚期滲濾液，TN去除率可達(dá)90%以上。

短程硝化反硝化、內(nèi)源反硝化和厭氧氨氧化都是研究者對(duì)垃圾滲濾液處理的探索，合理利用該工藝勢(shì)必會(huì)大大提高滲濾液總氮去除效率。

4結(jié)論

垃圾滲濾液處理是水處理領(lǐng)域的重點(diǎn)，目前垃圾滲濾液處理的三大關(guān)鍵難題為成本、效率和質(zhì)量。膜技術(shù)可以有效保障出水水質(zhì)，但投資和運(yùn)行成本高，且膜分離技術(shù)產(chǎn)生的濃縮液需要進(jìn)一步處理;生化法是目前垃圾滲濾液的主體，但目前由于工藝的限制，對(duì)滲濾液總氮的去除率并不高。

通過新型脫氮技術(shù)提高生化法的脫氮效率，減輕后續(xù)膜工藝的等級(jí)以降低滲濾液的處理成本，是下一步滲濾液處理的發(fā)展方向。