水處理工藝：垃圾滲濾液水質特性和處理技術研究
文章作者: 宏森環(huán)保
眾所周知，在城市垃圾衛(wèi)生填埋過程所產生的垃圾滲濾液, 已被公認為是高風險高污染的廢水, 對地下水和地表水具有極大的潛在危害性, 已成為目前環(huán)境領域研究的熱點。由于垃圾滲濾液具有水質水量差異大、難降解污染物含量高、難降解等特點,使得其有效處理十分困難。
目前滲濾液處理工藝之所以難以達到預期效果的重要因素之一就是滲濾液水質的復雜性及易變性, 因此, 全面了解滲濾液的水質特性, 才能為滲濾液的有效處理提供可靠的理論依據(jù)。本文分析了垃圾滲濾液水質特性和處理技術。
滲濾液的成份變化很大,主要取決于填埋場的年齡、垃圾堆體的高度、填埋操作方式、覆蓋材料、防滲襯墊構造、微生物環(huán)境以及填埋的垃圾的組成。其中,填埋齡對滲濾液水質的影響十分顯著。
一、垃圾滲濾液水質特性
1.填埋廠垃圾滲濾液水質特性
若按填埋場場齡劃分，一般填埋時間在1a 以下的為年輕滲濾液，1~5a的為中齡滲濾液，5a 以上的為老齡滲濾液。垃圾滲濾液的水質一般具有以下特點：
(1)組成復雜，含有多種有機污染物、金屬和植物營養(yǎng)素;
(2)有機污染物濃度高，COD 和BOD 最高可達幾萬mg/L;
(3)金屬種類多，含10 多種金屬離子;
(4)氨氮高，變化范圍大;
(5)組成和濃度會發(fā)生季節(jié)性變化。
目前垃圾滲濾液的處理手段主要以生物法為主，其中年輕滲濾液中易生物降解的有機物含量較高，B/C 比較高，氨氮較低，適宜采用生物法處理。垃圾滲濾液色度很高，呈淡茶色或黃褐色。在生化處理時會產生大量生物泡沫，對處理系統(tǒng)正常運行產生一定影響。由于滲濾液中含有一些有機物很難被生物降解，因此，經生化處理后，COD 濃度通常仍在500～2000mg/L范圍內，也就是說，采用生物方法很難將COD 濃度降到國家最新排放標準規(guī)定的100mg/L以內。
2.發(fā)電廠圾滲濾液水質特性
垃圾滲濾液中含有大量的有機物、氨氮、寄生蟲、有毒有害物及重金屬等，其成分非常復雜且水質水量變化大。垃圾滲濾液污染控制的一個重要內容就是對滲濾液水質特征進行分析、研究，這也是合理選擇垃圾滲濾液處理工藝流程的前提。
滲濾液中含有多種重金屬離子，如Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、Fe、Hg、Mn、As 等。有研究表明，鐵和鋅含量較高，鐵的濃度可達200 mg /L 左右，鋅的濃度可達130 mg /L 左右。我國對滲濾液中重金屬離子的專項研究很少，少量的文獻數(shù)據(jù)差別也很大，這與垃圾的收集填埋不規(guī)范，垃圾中含有不同的工業(yè)廢物等因素有關。在生化處理時會產生大量生物泡沫，對處理系統(tǒng)正常運行產生一定影響。
二、處理技術
通常采用物化法、生物法以及不同種類方法的綜合處理垃圾滲濾液。生物法由于其處理成本低，目前已成為垃圾滲濾液處理的主體工藝。
1.物化法
物化法處理垃圾滲濾液包括混凝沉淀、氨吹脫、吸附、膜分離和化學氧化法等。混凝沉淀主要是用Fe3+ 或Al3 + 作混凝劑去除有機物; 氨吹脫主要是去除垃圾滲濾液中的氨氮，但氨吹脫僅實現(xiàn)了污染物的轉移即氨氮只是從水中轉移到大氣中，而不是從根本上去除污染物。
用混凝與吸附聯(lián)合的方法對北京安定垃圾填埋場滲濾液進行預處理的研究結果表明，該方法對廢水COD 的去除率穩(wěn)定在70%左右，且受水質變化的影響不大。膜分離法通常是運用反滲透(RO) 技術，但其處理成本通常較高。化學氧化法有濕式氧化或催化氧化、Fenton、電化學法等多種方法。
與生物法相比，物化法具有不受進水水質水量影響，處理工藝能承受較大的沖擊負荷，出水水質相對穩(wěn)定等優(yōu)點。特別是對BOD5 /COD 比值較低( 0.07～0.20) 的較難生物降解的成分有較好的處理效果( 對COD 去除率可達50%～87%)，但物化法一個普遍的缺點就是運行費用十分昂貴。因此，物化法處理垃圾滲濾液如果要廣泛推廣，就必須突破處理成本高的瓶頸，積極探究經濟高效的處理工藝。
2.生物法
由于生物法經濟高效，因此生物法仍是處理垃圾滲濾液的主體工藝。生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及厭氧-好氧組合工藝。好氧處理主要有活性污泥法、生物膜法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘和生物轉盤等等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應器、混合反應器及厭氧穩(wěn)定塘等。
厭氧法相比于好氧法具有能耗小，污泥產生量少，對營養(yǎng)物要求低，產生可利用的能源-沼氣等優(yōu)點。但厭氧法啟動時間較長( 通常需2～4個月) ，對BOD5的去除率在60%～90%，凈化出水的水質不能達到很高的水平。其出水水質比好氧法略差。好氧法出水水質好，啟動時間短( 通常需2～4周)。
但好氧法需消耗大量的能源，在污水處理廠，很大的一塊處理成本就是用于曝氣池的電耗上。因此，按目前的技術水平，一般認為BOD5<1000mg /L，采用好氧法在費用上是適宜的，而BOD5≥1000mg/L 時，采用厭氧法適宜。
鑒于垃圾滲濾液的BOD5通常都大于1 000mg /L，因此，處理垃圾滲濾液首先要采用厭氧法。單獨使用厭氧法或好氧法對于處理垃圾滲濾液而言都是不合時宜的。所以，垃圾滲濾液的處理更多的采用厭氧-好氧組合工藝。厭氧氨氧化工藝不但節(jié)省了曝氣量，還不需要外加有機碳源，對C /N 低的晚期垃圾滲濾液處理有著不可替代的優(yōu)越性。因此，若能實現(xiàn)短程硝化和厭氧氨化聯(lián)合技術處理垃圾滲濾液，將會大大降低處理垃圾滲濾液的成本，大大提高垃圾滲濾液的處理效果。
垃圾滲濾液做為地表水與地下水的潛在污染源, 其有效處理受到日益關注。垃圾滲濾液水質雖然在時間、空間上差異性較大, 但垃圾填埋時間對滲濾液水質影響顯著, 其主要污染物有機物與氨氮的變化呈現(xiàn)一定規(guī)律, 即與垃圾填埋場的狀態(tài)密切相關, 多數(shù)填埋場滲濾液符合厭氧產酸階段與產甲烷階段的出水特征。
在滲濾液處理中應針對不同時期滲濾液水質來選取合理的處理工藝。滲濾液的有效處理需要多種處理技術的聯(lián)用, 針對長期填埋形成老齡滲濾液中的腐殖質, 直接進行合理利用效益顯著, 但需合理評價此時滲濾液水質, 主要包括滲濾液的常規(guī)理化指標以及毒性與危險物質對環(huán)境的影響。在垃圾填埋場封場后, 如何合理評價填埋場進入穩(wěn)定階段且滲濾液具備無害化特征仍對垃圾最終處置具有指導意義。
