我國(guó)垃圾滲濾液處理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
0引言
隨著我國(guó)城市人口的增加、城市規(guī)模的擴(kuò)大和居民生活水平的提高，我國(guó)城市生活垃圾的產(chǎn)量在急劇增加。到1999年，我國(guó)的城市生活垃圾年產(chǎn)量已達(dá)到1.4億噸t，并且以每年8％～10％的速度遞增，人均日產(chǎn)垃圾已超過(guò)1kg，接近工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家水平。
根據(jù)我國(guó)垃圾處理無(wú)害化、減量化、資源化的原則，將有一大批生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)得到新建。而垃圾滲濾液是否處理達(dá)標(biāo)排放是衡量一個(gè)填埋場(chǎng)是否為衛(wèi)生填埋場(chǎng)的重要指標(biāo)之一。作為一種高濃度有機(jī)廢水，滲濾液的處理近幾年得到了廣大研究人員的關(guān)注，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，取得了不少成果，并有一批滲濾液處理廠已經(jīng)或正在興建。
但由于滲濾液的水質(zhì)的復(fù)雜性和非凡性，我國(guó)滲濾液處理還存在一些問(wèn)題。本文對(duì)我國(guó)滲濾液處理現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)存在問(wèn)題提出一些研究方向。
1排放標(biāo)準(zhǔn)
垃圾滲濾液處理作為一個(gè)衛(wèi)生填埋場(chǎng)必不可少的環(huán)節(jié)，近幾年越來(lái)越受到人們的重視，我國(guó)根據(jù)滲濾液排放的收納水體不同，滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。
2處理現(xiàn)狀
受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，我國(guó)衛(wèi)生填埋起步較晚，真正意義上的衛(wèi)生填埋場(chǎng)從20世紀(jì)80年代末才開(kāi)始建設(shè)。滲濾液處理廠的建設(shè)就更晚，從時(shí)間上看，滲濾液的處理經(jīng)歷了三個(gè)階段。
2.1第一階段
垃圾滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)CODBODNH3-NSS三級(jí)1000600-400二級(jí)30015025200一級(jí)100301570注：三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是排市政管網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，二級(jí)和一級(jí)分別是排地表水的標(biāo)準(zhǔn)。
此階段在90年代初期，處理工藝主要參照城市污水的處理方法，代表性的工程實(shí)例有杭州天子嶺、北京阿蘇衛(wèi)等。
杭州天子嶺滲濾液處理廠簡(jiǎn)介：
滲濾液處理廠處理量為300m3/d，采用三沉二曝活性污泥法工藝。
設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)為：COD為6000mg/L，BOD為3000mg/L；出水標(biāo)準(zhǔn)為：COD為300mg/L，BOD為60mg/L，SS為100mg/L，pH為6～9。
工藝特點(diǎn)為：采用兩段式活性污泥法，對(duì)DO與MLSS的濃度控制要求不一樣，一段利用細(xì)菌和低級(jí)霉菌占優(yōu)勢(shì)的混合種群，二段培養(yǎng)原生動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)。
滲濾液處理廠從1991年開(kāi)始投產(chǎn)，在填埋初期，由于滲濾液的有機(jī)物、氨氮濃度較低、可生化性較好，因此可以滿足排放要求。隨著填埋時(shí)間的延長(zhǎng)，垃圾滲濾液的濃度越來(lái)越高、成分越來(lái)越復(fù)雜、可生化性降低，且變化幅度大、變化規(guī)律復(fù)雜，使得處理難度越來(lái)越大。
北京阿蘇衛(wèi)滲濾液處理廠簡(jiǎn)介：
滲濾液處理廠處理量為1000m3/d，工程投資為700萬(wàn)，采用厭氧＋氧化溝的處理工藝。
設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)為：COD為5000mg/L，BOD為2000mg/L；出水標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
阿蘇衛(wèi)滲濾液處理廠的運(yùn)行情況與天子嶺情況類似。
在此階段，由于滲濾液處理廠主要參照城市污水處理廠進(jìn)行建設(shè)，沒(méi)有考慮到滲濾液水質(zhì)特性，因此都存在不能穩(wěn)定運(yùn)行的狀況，出水也不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。以生物處理為主的處理工藝處理成本一般為3～5元/m3。
2.2第二階段
此階段在90年代中后期，研究人員考慮到滲濾液的水質(zhì)獨(dú)特性，如高濃度的氨氮、高濃度的有機(jī)物等，采取了脫氨措施，采取的處理工藝一般為氨吹脫＋厭氧處理＋好氧處理，代表性的工程實(shí)例有深圳下坪、香港新界西等。
深圳下坪滲濾液處理廠簡(jiǎn)介：
滲濾液處理廠處理量為800m3/d，采用氨吹脫＋厭氧復(fù)合床＋SBR的處理工藝。
設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)為：COD為5000～10000mg/L，BOD為1000～6000mg/L，NH3-N為2000～3000mg/L；出水標(biāo)準(zhǔn)為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
該工程投資1500萬(wàn)，工程于2002年投入使用，通過(guò)為期一年的運(yùn)行，設(shè)備運(yùn)行良好、出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，處理成本12元/m3。
工藝特點(diǎn)：采用了化工規(guī)整填料塔，有效地解決了滲濾液的脫氨問(wèn)題。出水的氨氮保持在10mg/L左右。
香港新界西滲濾液處理廠簡(jiǎn)介：
滲濾液處理廠處理量為1800m3/d，采用氨汽提＋SBR的處理工藝。
設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)為：COD為10000mg/L，BOD為4000mg/L，NH3-N為3000mg/L；出水標(biāo)準(zhǔn)為：COD＜1000mg/L，NH3-N＜25mg/L。
該工程投資700萬(wàn)美元，工程于1998年投入使用，處理成本為4.35美元/m3。
工藝特點(diǎn)：采用了汽提吹脫塔，將滲濾液的水溫提高到60～70℃，用蒸汽進(jìn)行汽提，減少了氣量，同時(shí)不需要對(duì)滲濾液進(jìn)行pH調(diào)整，另外，該滲濾液處理廠采用了脫氨尾氣的分解裝置，利用高溫焚燒爐，操作溫度在850℃，用催化燃燒的方法將脫氨尾氣的氨氣分解成氮?dú)，有效地解決了脫氨尾氣二次污染的問(wèn)題。
2.3第三階段
2000年以后，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新建的滲濾液處理廠一般遠(yuǎn)離城區(qū)，滲濾液沒(méi)有條件排入城市污水管網(wǎng)，因此處理要求也相應(yīng)提高，一般需要處理到二級(jí)甚至一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)的滲濾液若僅靠生物處理無(wú)法達(dá)到處理要求，一般采取生物處理＋深度處理的方法。代表性的工程實(shí)例有廣州新豐、重慶長(zhǎng)勝橋等。
廣州新豐滲濾液處理廠采用的是UASB+SBR+反滲透處理工藝，處理規(guī)模為500m3/d，工程投資約6000萬(wàn)，處理成本約25元/m3。重慶長(zhǎng)勝橋滲濾液處理廠采用的是反滲透的處理工藝，處理規(guī)模500m3/d，工程投資約3700萬(wàn)，處理成本約10元/m3，目前這兩個(gè)項(xiàng)目均在建設(shè)過(guò)程中。
3存在問(wèn)題
目前，我國(guó)的滲濾液處理廠存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在：
3.1滲濾液高濃度氨氮的問(wèn)題
高濃度的氨氮是滲濾液的水質(zhì)特征之一，根據(jù)填埋場(chǎng)的填埋方式和垃圾成分的不同，滲濾液氨氮濃度一般從數(shù)十至幾千mg/L不等。隨著填埋時(shí)間的延長(zhǎng)，垃圾中的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮，滲濾液的氨氮濃度有升高的趨勢(shì)。
與城市污水相比，垃圾滲濾液的氨氮濃度高出數(shù)十至數(shù)百倍。一方面，由于高濃度的氨氮對(duì)生物處理系統(tǒng)有一定的抑制作用；另一方面，由于高濃度的氨氮造成滲濾液中的C/N比失調(diào)，生物脫氮難以進(jìn)行，導(dǎo)致最終出水難以達(dá)標(biāo)排放。
因此，在高氨氮濃度滲濾液處理工藝流程中，一般采用先氨吹脫，再進(jìn)行生物處理的工藝流程。目前氨吹脫的主要形式有曝氣池、吹脫塔和精餾塔。國(guó)內(nèi)用得最多的是前兩種形式，曝氣池吹脫法由于氣液接觸面積小，吹脫效率低，不適用于高氨氮滲濾液的處理，采用吹脫塔的吹脫法雖然具有較高的去除效率，但具有投資運(yùn)行成本高，脫氨尾氣難以治理的缺點(diǎn)。以深圳下坪為例，氨吹脫部分的建設(shè)投資占總投資的30％左右，運(yùn)行成本占總處理成本的70％以上。這主要是由于在運(yùn)行過(guò)程中，吹脫前必須將滲濾液pH調(diào)至11左右，吹脫后為了滿足生化的需要，需將pH回調(diào)至中性，因此在運(yùn)行過(guò)程中需加大量的酸堿調(diào)整pH，為了提供一定的氣液接觸面積，還需要風(fēng)機(jī)提供足夠的風(fēng)量以滿足一定的氣液比，造成了滲濾液處理成本的偏高。
另外，空氣吹脫法對(duì)于年平均氣溫較低的地區(qū)，存在低溫條件下吹脫無(wú)法正常運(yùn)行和冬季吹脫塔結(jié)冰的問(wèn)題，在我國(guó)北方地區(qū)，其應(yīng)用受到一定的限制。
采用汽提的方式雖然可以較好的解決氨氮的去除問(wèn)題，但由于需要提高滲濾液的水溫，其處理成本仍然較高。
據(jù)上所述，各種吹脫方式的特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表2。
表2各種吹脫方式的對(duì)比吹脫方式效率尾氣處理占地成本氣溫曝氣池低難處理大低有影響吹脫塔較高難處理較小高有影響精餾塔很高較易處理最小高無(wú)影響
3.2滲濾液可生化性差的問(wèn)題
滲濾液可生化性差主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：
一是指隨著填埋場(chǎng)填埋時(shí)間的延長(zhǎng)，滲濾液的生化性降低，在填埋后期，可生化性很差，BOD/COD值小于0.1，此時(shí)的滲濾液俗稱老化滲濾液。
另一方面，在填埋初期，雖然滲濾液的可生化性較好，但是光靠生物處理也很難將之處理至二級(jí)甚至一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)以下，一般來(lái)講，滲濾液的COD中將近有500～600mg/L無(wú)法用生物處理的方式處理。
4研究方向
根據(jù)滲濾液處理存在的問(wèn)題，目前我國(guó)垃圾滲濾液處理工藝的關(guān)鍵主要集中在以下兩個(gè)方面：高濃度氨氮處理技術(shù)和滲濾液深度處理技術(shù)。
4.1高濃度氨氮處理技術(shù)
高濃度氨氮處理技術(shù)，目前應(yīng)用較多的主要有氨吹脫和生物脫氨技術(shù)。氨吹脫技術(shù)大多用空氣為吹脫介質(zhì)，低效率的吹脫設(shè)備吹脫的方式。相對(duì)而言，精餾塔脫氨是一種比較有前途的解決方案，雖然采用該法需要一定量的蒸汽，但由于水溫提高了，可以減少調(diào)整pH的酸堿用量，還可以減小氣液比，減少風(fēng)機(jī)的電耗。另外，由于蒸餾后，脫氨尾氣可以通過(guò)冷凝直接轉(zhuǎn)換成液氨，可以回收利用，有效地解決了尾氣難以治理的問(wèn)題。因此，新型高效吹脫裝置的開(kāi)發(fā)，脫氨尾氣的妥善處理成為了今后研究的方向。
除了氨吹脫的方法脫氨以外，生物脫氮也是一種經(jīng)濟(jì)、有效的脫氨方式。但傳統(tǒng)理論認(rèn)為：氨氮的去除是通過(guò)硝化和反硝化兩個(gè)相互獨(dú)立的過(guò)程實(shí)現(xiàn)的；硝化過(guò)程需要大量的氧氣，而反硝化過(guò)程則需要一定的碳源。滲濾液氨氮濃度很高，C/N值較低，無(wú)法通過(guò)單一的生物脫氮方式解決滲濾液的脫氨問(wèn)題。目前對(duì)生物脫氮技術(shù)又有了很多新的熟悉，如好氧反硝化、同時(shí)硝化反硝化、厭氧氨氧化、短程硝化等，這些技術(shù)具有需氧量低、能耗低、負(fù)荷高、對(duì)碳源堿度需求低等優(yōu)點(diǎn)。MavinicD.S.等人的研究表明，在外加碳源的條件下，采用前置反硝化的MLE工藝處理高氨氮滲濾液時(shí)，試驗(yàn)取得了較好的結(jié)果，并在研究中提出了厭氧氨氧化去除氨氮的概念。這些技術(shù)假如能在滲濾液中應(yīng)用成功，將可以提高生物脫氮的能力，減少氨吹脫的量。盡量用經(jīng)濟(jì)的脫氮技術(shù)來(lái)處理滲濾液，這對(duì)降低處理成本，無(wú)疑起著積極的作用。
4.2滲濾液深度處理技術(shù)
對(duì)于老化滲濾液，由于生物處理基本無(wú)效，因此，必須采用以物化為主的深度處理技術(shù)處理。深度處理技術(shù)一般有深度氧化法，如臭氧氧化、臭氧＋光催化氧化、臭氧催化氧化，以及膜處理技術(shù)等。
國(guó)內(nèi)曾進(jìn)行了用負(fù)鈦型TiO2作為催化劑進(jìn)行光催化氧化的研究。國(guó)外對(duì)滲濾液的深度處理研究頗多，主要集中在光催化氧化和反滲透，A.Wenzel等人通過(guò)用鼓泡塔＋薄膜光反應(yīng)器對(duì)比UV/H2O2、UV/H2O2/O3、UV/O3等方法處理垃圾滲濾液的研究表明：從運(yùn)行成本和去除效率來(lái)考慮，采用UV/O3方法處理滲濾液是最為有效的方法。深度氧化技術(shù)的研究主要集中在高效反應(yīng)器的研制，以提高單位能耗的處理效率，降低反應(yīng)的能量輸入，找出適合中國(guó)國(guó)情的滲濾液深度處理技術(shù)，使?jié)B濾液達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。
由于高級(jí)的處理技術(shù)意味著較高的投資和運(yùn)行費(fèi)用，如何找到一種廉價(jià)的處理方式，成為人們關(guān)注的問(wèn)題。人工濕地處理技術(shù)由于具有建設(shè)和運(yùn)行成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，用該技術(shù)處理滲濾液在近幾年得到了一定應(yīng)用。TjasaBulc等人在Adriatic海濱建造了一座中試CW，處理Dragonja一處公共填埋場(chǎng)的滲濾液，該人工濕地系統(tǒng)包括1座容積10m3的均化池，2座互聯(lián)的潛流床，總面積450m2。在水力負(fù)荷為2～4.5cm3/，進(jìn)水COD1264mg/L，BOD60mg/L，NH3-N88mg/L的條件下，從1992～1996年連續(xù)監(jiān)測(cè)，上述幾種污染物的平均去除率分別為68％，46％，81％。這表明人工濕地對(duì)處理BOD/COD＜0.05的老化滲濾液具有較好的去除效果。另外人工濕地對(duì)氨氮的去除也有很好的效果，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，滲濾液中氨氮濃度最高達(dá)到786mg/L，去除率仍高達(dá)95％，這是因?yàn)闈竦叵到y(tǒng)的礫石層和蘆葦發(fā)達(dá)的根系具有巨大的比表面積，蘆葦?shù)母堤峁┝顺渥愕难，為硝化反硝化菌提供了生存介質(zhì)和環(huán)境。
人工濕地系統(tǒng)對(duì)于處理老化滲濾液具有較好的效果，因此也可作為滲濾液深度處理的方法，對(duì)于有地方建造濕地的填埋場(chǎng)應(yīng)予以推廣。
另外對(duì)于封場(chǎng)后的垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液也可采用人工濕地的處理方式。這是由于封場(chǎng)后的填埋場(chǎng)一般需在其表面覆蓋粘土和營(yíng)養(yǎng)土，并種上綠化植物，以防止雨水的侵入和填埋氣體的擴(kuò)散。假如將綠化植物改為蘆葦?shù)戎参铮⒆龊脻B濾液的收集排放設(shè)施，這樣不但可以利用閑置的土地大幅度降低滲濾液的處理成本，還可以取得良好的處理效果。
5總結(jié)
滲濾液作為一種非凡廢水，其處理的投資、運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般城市、工業(yè)污水，這主要是由于滲濾液氨氮濃度很高、有機(jī)物濃度高，導(dǎo)致處理工藝復(fù)雜，設(shè)備繁多。滲濾液由于在垃圾體已經(jīng)經(jīng)歷了厭氧過(guò)程，其生化性相對(duì)較差，生物處理的停留時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致設(shè)施、設(shè)備的投資較大。而處理量一般相對(duì)較小，導(dǎo)致折舊、維修費(fèi)較高。
滲濾液處理由于較高的投資和運(yùn)行費(fèi)用，在對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，采取綜合處理的措施。對(duì)于北方降雨量少，垃圾含水率較低的填埋場(chǎng)，采用回灌措施是較為經(jīng)濟(jì)、有效的方法，但對(duì)于南方城市，其應(yīng)用受到一定的限制。
對(duì)于有條件將滲濾液送至污水處理廠合并處理的地方，在不影響污水處理廠運(yùn)行的前提下，可直接送至污水處理廠，否則應(yīng)將之處理至符合《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于沒(méi)有條件與城市污水合并處理而直接排放到水體的地方，應(yīng)根據(jù)不同水域，嚴(yán)格將之處理到二級(jí)、一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，避免對(duì)環(huán)境的污染。
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