垃圾渗滤液处理工艺综述

[摘要]垃圾渗滤液是垃圾填埋过程中产生的高浓度有机废水，难于处理。简要归纳垃圾渗滤液水质特征，综述垃圾渗滤液的主要处理技术，包括生物法和物理化学法以及近年来发展迅速的光催化技术、电解处理技术等新型处理技术。

[关键词]垃圾渗滤液 处理技术

中图分类号：X8 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0920098－02

随着中国经济的快速发展，城市生活水平的不断提高，我国城市垃圾产量也急剧增加，随之而来的垃圾渗滤液造成了严重的污染。垃圾渗滤液是城市生活垃圾卫生填埋后产生的二次污染。在城市垃圾填埋过程中，由于压实和微生物的分解作用，垃圾所含的污染物将随水分溶出，并与降水、径流等一起形成垃圾渗滤液。垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，若不加处理直接排入环境，会造成严重的环境污染。

一、垃圾渗滤液特点

渗滤液的水质随垃圾的组分、当地气候、水文地质、填埋时间和填埋方式等因素的影响而不同。

（一）有机物浓度高

经鉴定，垃圾渗滤液中有93种有机化合物，其中22种被中国和美国列入EPA环境优先控制污染物的黑名单。在垃圾填埋时间较短，处于酸性发酵阶段而产生出来的渗滤液，pH值为5.5～6.5，CODCr最高达90，000mg/L，BOD5最高达到38，000mg/L，CODCr/BOD5为1.5～3.0，而当填埋场处于碱性发酵阶段时产生出来的渗滤液，其pH值为7～8，CODCr为1，500~5，000mg/L， CODCr/BOD5大于10。与城市污水相比，浓度要高很多。

（二）氨氮浓度和盐含量较高

垃圾渗滤液中氮多以氨氮的形式存在，占TKN的80％～90％，且垃圾渗滤液中的氨氮浓度随时间的增长而增大，最高可达2，960mg/L，是导致其处理难度较大的一个重要原因。盐主要为氯化物（浓度高达2，000～4，000mg/L）和硫酸盐（浓度约100～500mg/L）。

（三)重金属含量大

渗滤液中含有十多种金属离子，其含量随填埋场中pH的变化而变化。在pH较低时，渗滤液中的金属含量增加，其中铁可达2，050mg/L， 铅可达123mg/L，锌可达130mg/L，钙可达4，300mg/L。

（四）色度深且有恶臭

渗滤液的色度可高达2000－4000倍，并伴有极重的腐败臭味。

（五）渗滤液中微生物营养比例失调

主要是C、N、P的比例失调。垃圾渗滤液中有机物和氨氮含量太高，但含磷量一般较低。

二、垃圾渗滤液处理工艺

目前垃圾渗滤液处理方法主要有生物法和物化法。当垃圾渗滤液的BOD/COD大于0.3时，渗滤液的可生化性较好，可以使用生物处理法；对于BOD/COD较小（小于0.2），难以生物处理的垃圾渗滤液，以及生物法难以去除的相对分子量很小有机成分，物化法处理效果很好，但处理成本较高。

（一）生物处理法

生物法分为好氧处理、厌氧处理及兼性处理。主要有SBR好氧处理工艺、UASB厌氧处理工艺、活性污泥法、曝气氧化塘法等。

（1）SBR好氧处理工艺

SBR处理工艺可根据渗滤液水质复杂多变的特点，灵活地调整工艺参数，并且厌氧与好氧交替进行，可以达到较好的脱氧除磷效果。研究表明，当曝气时间为4～12h时，SBR泄出水CODCr、BOD5及氨氮的去除率分别达到85％～95％，90％～95％和65％～80％，从而大大降低了垃圾渗滤液治理工艺中后续处理阶段的负荷。[1]

（2）UASB（上流式厌氧污泥床）厌氧处理工艺

UASB厌氧处理工艺容积负荷高、剩余污泥少、耐冲击负荷强。在填埋场投入使用后的前几年内，产生的渗滤液有机污染物含量较高，并且大部分是一些易生物降解的挥发性脂肪酸，UASB厌氧工艺对这种前期渗滤液有较好的处理效果，对COD的去除率可大于70％。与好氧工艺相比，UASB厌氧处理工艺可大大节约反应器的占地面积及动力消耗。但是，随着填埋年限的增加，填埋堆体中产生甲烷的厌氧状态逐渐成熟，渗滤液在填埋堆体及调节池内长期滞后，UASB的处理效果将变差。[2]

（3）活性污泥法

活性污泥法因其费用低，效率高而得到广泛应用。美国和德国的几个活性污泥法污水处理厂的运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷，活性污泥法可以获得满意的垃圾渗滤液处理效果。周跃光[3]用特殊驯化过的活性污泥对经改性硅藻土处理后的垃圾渗滤液进行二级生化处理，CODCr可去除80％，NH3-N去除85％，处理废水达到垃圾渗滤液排放二级标准。

（4）曝气氧化塘法

与活性污泥法相比，曝气稳定塘占地面积大，降解速度慢，停留时间长，但由于其工程简单、能耗少、运行管理和维护方便，在土地不紧张的地区，是最经济的渗滤液好氧生物处理方法。许多国外的小试、中试及生产规模的研究都表明，采用曝气稳定塘能获得较好的渗滤液处理效果。

生物法中好氧工艺的活性污泥法的处理效果较好，停留时间较短，已有丰富的运行经验，但工程投资大，运行管理费用高；相对而言，曝气氧化塘法工艺简单、投资少、能耗低、便于管理，但停留时间长、占地面积大且易受季节影响。厌氧处理工艺适用于高难度的有机废水，动力消耗低、剩余污泥量少、处理设备较便宜、能降解某些好氧处理难于降解的物质，它的缺点是停留时间长，污染物的去除率较低，对温度的变化敏感。因此高浓度的垃圾渗滤液采用厌氧好氧组合处理工艺既经济合理，又提高了处理效率。目前我国已有不少填埋场采用此法。

（二）物理化学处理

主要有化学沉淀、膜分离技术、化学氧化、光电催化氧化等多种方法。

（1）化学沉淀法

在渗滤液进行其它处理方法之前或之后，向渗滤液中加入药剂，进行混合和沉淀，对悬浮固体物、重金属、浊度、色度和一些有机物的去除很有效。有人以水玻璃、硫酸、硫酸铝和废铁屑为原料研制出的聚硅酸硫酸铝铁类混凝剂（PSAFCA）处理垃圾渗滤液，结果表明：沉淀处理后垃圾渗滤液CODCr去除率达58％，如果结合臭氧氧化渗滤液，CODCr去除率可达70.6％，BOD5去除率达75.4％，色度去除率为90％。化学沉淀对于重金属离子的去除是比较有效的，但该法对于去除渗滤液中的其它有机污染物是不完全的，处理后废水的CODCr值仍然远远高于国家有关的排放标准。为此，该法不能作为单一工艺来处理垃圾渗滤液，同时沉淀物的后处理仍将带来新的问题。

（2）膜分离技术

国外正逐渐采用新型的膜分离技术处理和净化垃圾渗滤液，其中反渗透（RO）分离技术的应用最为广泛，并取得了很好的效果。经分离后的出水能够达到国家相应的排放标准，该法能连续化操作，机械化程度高，易于管理，水质的不稳定性对膜处理效果的影响较小。1989年德国Schonberg填埋场建立了当时最大的渗滤液RO处理厂。运行结果表明，反渗透工艺对垃圾渗滤液中的COD和氨氮的去除率都达到了99％以上，出水水质稳定。但该技术在国内迟迟不能被用于实际工程，究其原因为膜材料成本高，且膜在处理这种受污染较严重的水体时，膜极易被污染，较难清洗，难以再次利用。

（3）化学氧化法

化学氧化法是利用强氧化剂将废水中的有机物氧化分解，从而降低了废水的BOD和COD，或者使废水中含有的有毒有害物质无害化。H2O2和O3是最常用的两种氧化剂。张跃升[4]等以活性炭作催化剂、H2O2做氧化剂处理垃圾渗滤液。结果表明，在H2O2/CODCr=1.5.活性炭、H2O2=0.6，pH值为2的条件下反应可以在180min内结束，其中CODCr及色度的去除率分别为82.8％和85.5％。国外也有人以Fenton"s试剂对处于成熟期的垃圾填埋场渗滤液的预处理效果进行了研究。研究表明，CODCr初始浓度为10540mg/L，经Fenton"s试剂预处理后，CODCr的去除率达到60％，BOD5/CODCr也由原来的0.2变为0.5，大大提高了渗滤液的可生化性。

（4）光、电催化氧化法

光催化氧化反应是利用光催化半导体TiO2产生电子空穴，在吸附H2O后，形成吸附态的·OH，·OH基团是一种具有强氧化活性的自由基，他与有机物结合后，能够很快发生氧化还原反应，达到降解有机物的目的。电催化氧化反应的基本原理也于光催化氧化反应类似，不同之处就是能量的来源是电能，并且能量的大小可以通过电流密度的调节实现。谭小萍[5]等采用光催化氧化法对垃圾渗滤液的深度处理做了实验研究。研究表明，投加一定量的TiO2后，反应时间控制在1.5~2h，具有较好的处理效果，一般CODCr去除率可达40％~50％，脱色率可达70％~80％。国外采用TiO2作光催化半导体处理垃圾渗滤液也有类似的报道，有人分别使用H2O2、O3和紫外/可见光3种光增强氧化法对渗滤液作用，经处理后，渗滤液CODCr的去除率为40％~50％，脱色率70％~80％。

三、新型垃圾渗滤液处理工艺

（一）电解处理技术

电解法处理废水的实质就是利用电解作用把水中的污染物去除，或把有毒物质变成无毒或低毒物质。杨云军[6]采用连续式电解槽对垃圾渗滤液处理。结果表明，在最佳条件下，连续式电解法对中等COD质量浓度（2000~10000mg/L）的垃圾渗滤液有较好的处理效果，可有效去除废水中的COD、氨氮和重金属，并且对难降解的污染物（如苯胺、苯酚等）有良好的去除作用。该法提高了水质的可生化性，强化了后粗生化处理。

王敏等人[7]在处理垃圾渗滤液SBR法出水30min时，NH3-N几乎全部去除，2h时，COD的去除率达93.5％；COD、NH3-N的去除反应符合一级反应，其速率常数随电流的密度的增大、电极间距的减小而增大。

（二）光催化技术

光催化技术是近年来发展起来的一种污水处理新技术。在紫外光的照射下一些半导体材料的阶带电子被激发到导带，从而产生具有很强反应活性的电子空穴对，当它迁移到半导体表面后，在氧化剂或还原剂的作用下参与氧化还原反应，从而起到降解污染物的作用。罗建中等[8]研究了紫外光催化氧化法对垃圾渗滤液的降解机理。根据废水水质的不同，考察了TiO2催化剂用量、pH值、通气量、反应时间、光照强度等因素对废水中有机污染物和色度去除最佳条件。现场采集的渗滤液原水和氧化沟出水实验，CODCr去除率分别达到80.6％、77、3％，色度去除率为87.9％，83.3％。

（三）Fenton 处理技术

Fenton试剂常用于废水的深度处理，属于高级氧化处理技术。高艳娇[9]采用Fenton氧化法深度处理垃圾渗滤液，在最佳条件，进水CODCr的质量浓度为1521mg/L。反应3h，出水CODCr的质量浓度为120mg/L，可以达标排放。

（四）蒸发处理工艺

垃圾渗滤液蒸发处理时，水从渗滤液中沸水，污染物残留在浓缩液中。蒸发处理工艺可把渗滤液浓缩到不足原液体积的2％~10％。根据渗滤液水质和填埋气体产量的不同，渗滤液蒸发处理可分为浸没燃烧蒸发、热泵蒸发、闪蒸蒸发、强制循环蒸发及直接喷射燃烧[10]。蒸发处理工艺通常不需要前处理，如果需要，一般只作重力沉降分离颗粒物；但对于渗滤液蒸汽冷凝液的后处理有时是需要的。后处理方法有膜分离、生物膜法、活性炭吸附和化学氧化。

四、结语

垃圾渗滤液水量变化大，季节性变化量大，成分复杂，随着渗滤液的年龄而变化，因此在选择处理垃圾渗滤液工艺时，必须根据具体情况，因地制宜，通过技术经济比较，选择合理的工艺组合；通过小试和中试取得可靠优化的工艺参数，以获得最佳处理方案，达到理想的去除效果。

基金资助：广西自然科学基金（桂科自0728010）项目资助

参考文献：

[1]谢可蓉，温旭志，谢璨楷等．SBR法在垃圾渗滤液治理中的研究及应用[J]．广东工业大学学报，2001，18(4)：90-93．

[2]司马冰，张向和．UASB技术处理中小城镇生活垃圾渗滤液的试验研究[J]．重庆环境科学，2003，25(11)：61-62．

[3]周跃光．用改性硅藻土、活性污泥处理城市垃圾渗滤液的研究[J]．重庆环境科学，2004，23：143-145．

[4]苏昭辉，张跃升等．北京安定垃圾填埋场渗滤液治理工艺改进研究[J]．环境卫生工程，2001，9(3)：127-129．

[5]谭小萍，汤克敏．光催化法深度处理垃圾渗滤液的影响因素[J]．中国给水排水，1999，15(5)：52-54．

[6]杨云军，李庭刚，堵国成．电解氧化法预处理垃圾渗滤液[J]．环境科学研究，2003，16(6)：53-56．

[7]王敏，阳小敏，陈昭宜．催化电解法去除渗滤液中COD、NH3-N的动力学研究[J]．环境污染与防治，2003，25(4)：211-213．

[8]罗建中，齐水冰，操洲杏．光催化氧化法处理垃圾填埋场渗滤液的研究[J]．环境污染与防治，2001，23(2)：63-65．

[9]高艳娇，黄继国，聂广正等．Fenton氧化法深度处理垃圾渗滤液[J]. 工业用水于废水，2005，36(6)：39-41．

[10]许玉东，聂永丰，岳东北．垃圾填埋场渗滤液的蒸发处理工艺[J].环境污染治理技术与设备，2005，6(1)：68-72．

作者简介：

蒙亚东，男，侗族，广西龙胜人，学士学位，广西崇左市环境保护监测站，工程师，主要研究方向：环境监测。