新型垃圾渗滤液处理技术的研究

甘立建　高绍智

（济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司山东济南250101）

新型垃圾渗滤液处理技术的研究

甘立建高绍智

（济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司山东济南250101）

垃圾渗滤液是一种成分复杂，含有多种多污染物的难降解废水。是垃圾填埋必然产生的二次污染物，对垃圾渗滤液处理已成为环保领域的研究重点。本文对垃圾渗滤液的产生和特点进行介绍，还对垃圾渗滤液处理技术的发展以及目前新型的处理技术进行了论述。

垃圾渗滤液；处理技术；新型技术

1　引言

目前大多数的生活垃圾都是以卫生填埋作为最终处置的方式，而垃圾渗滤液是垃圾填埋中必然会产生的污染物。而垃圾渗滤液中所含的污染物种类多，毒性高，如果处理不当对填埋场周围的环境会产生巨大的影响。随着对垃圾渗滤液的深入研究以及相关环保政策的出台，使得垃圾渗滤液的处理技术有了快速的发展。垃圾渗滤液的处理设施也得到了不断完善。但是我国的垃圾渗滤液处理技术起步较晚，有很多问题需要学习和研究。目前普遍存在一些问题，主要有渗滤液的处理工艺相对复杂，运行的成本高，渗滤液处理的标准和规范不够完善，核心设备国产化率低，附属产物难以有效降解等[1]。

2　渗滤液的来源及特点

垃圾渗滤液所含的成分复杂，对环境的污染程度大，主要来源有自然降水、填埋垃圾自身所含的水分、地表径流、地下水的侵入、垃圾自身降解产生的水分等。不同的垃圾组成、填埋时间、气候环境、水文条件等对渗滤液的性质有着重要的影响。其特点主要有[2]：（1）垃圾渗滤液的成分复杂，危害大。研究表明，垃圾渗滤液中含有有机污染物多达63种，可降解性差。（2）CODcr和BOD5浓度高，不同的填埋时间其浓度变化范围较大，但危害性会随着填埋时间的延长而更大。CODcr和BOD5最高浓度可达到100000 mg/L和40000 mg/L，有的甚至会更高。（3）氨氮浓度高，而且随着填埋时间的延长氨氮浓度会逐渐升高。（4）含有大量的重金属离子，填埋场中垃圾的成分复杂，多数含有重金属成分，随着填埋时间的延长，填埋区的降水等其他原因的影响，重金属离子逐渐进入到渗滤液中，增加了渗滤液的污染性。（5）渗滤液中可生物利用的营养物质比例不均，对微生物的毒性较大，单独使用生物处理技术效果差。（6）水质水量变化大。由于填埋场是露天的建筑，天然的降水对渗滤液的量有着重要的影响，雨季是渗滤液的高峰期，进入旱季时渗滤液的量会很少。

3　新型的处理技术

3.1混凝—光电氧化组合技术

混凝是在废水中添加混凝剂，使废水中的悬浮物和胶体物质形成絮凝体而沉淀，进而降低污水中污染物的技术。混凝沉淀法具有技术成熟、投资低、设备占地少、处理容量大等优点,是一种常用的废水中污染物去除技术，但其单独使用混凝沉淀法处理垃圾渗滤液不能达到预期要求,但可以有效地降低后续工艺的处理负荷,并可与多种工艺对接。光电氧化是在光照的条件下使具有不同类型的两个导电体界面上发生催化氧化的反应，利用催化反应的协同作用对有机物进行降解，使有机物进一步矿化分解成二氧化碳和水等。但光电氧化技术直接处理垃圾渗滤液存在负荷过高、处理成本较高的问题,因此,通常需要和与其它工艺组合。有研究者采用铁锰氧化物加氯化铝与光电氧化技术对垃圾渗滤液进行处理，该组合工艺对渗滤液中COD、TOC、氨氮以及色度有着显著的去除效果[3]。

3.2生物酶催化技术

生物酶催化技术是采用酶的技术打开复杂有机物的化学链，将其分解为小分子物质，从而降低COD的浓度。该技术的机理是利用酶的反应产生游离基，然后游离基与污染物发生聚合反应，进一步生成高分子化学物，最后沉淀去除污染物[4]。相比微生物技术，生物酶处理技术具有催化性能高、反应条件温和、反应速率快，而且对毒性物质适应范围广，此外还可以重复使用等优点。

生物酶催化技术对垃圾渗滤液中COD、氨氮等具有良好的处理效果。主要表现在：（1）可替代现有的传统药剂，可降低污水的处理成本；（2）去除COD、氨氮的效率高；（3）生物酶技术可与其他生物处置单元结合，可提高工艺处理量30%左右；（4）生物酶催化技术操作方便、效果稳定、环境友好；（5）能改善垃圾填埋场周围的环境，可除臭味、蚊蝇等。

3.3微波、活性炭技术

微波是一种电磁能，它的作用是改变离子的迁移和偶极子的转动，但不会改变分子的结构，是一种非离子化的辐射能。随着对微波技术的研究，其在渗滤液处理中已成为研究的热点[5]。大量的研究表明其应用于渗滤液处理技术中有着显著的效果。活性炭是一种具有吸附能力的材料，广泛的应用于污水处理技术中。它的吸附能力取决于不同炭型孔径的大小和分布。水蒸气活化的泥煤基、褐煤基褐椰壳基粉为例，泥煤基活性炭具有微孔和中孔应用范围较广；褐煤基活性炭表面中孔较多，具有优良的可入性；而椰壳基活性炭表面主要是微孔，只适用于较低分子的吸附。而利用化学品活化的活性炭颗粒多具有微孔和中孔，此外在其表面还具有电荷，提高了活性炭的应用范围。

研究表明利用微波—活性炭和芬顿技术来处理垃圾渗滤液，以微波功率300 W作为预处理，该工艺对垃圾渗滤液中COD、氨氮、SS和浊度的去除率分别为68.2%、78%、79%和99%，有着显著的效果[6]。还有研究者利用臭氧氧化技术与微波法结合来处理渗滤液，结果表明对渗滤液的处理有着显著的效果。此外还有研究者利用微波与活性炭以及过硫酸盐来处理垃圾渗滤液，结果表明渗滤液中COD、氨氮的去除率随着活性炭、过硫酸盐量的增加而增加，随着微波功率的提高而提高。

3.4超声—芬顿联用技术

超声波是指频率为2×104Hz～2×105Hz的声波，利用一定强度的超声波作用于媒体时可以产生一些物理、化学的效应。超声波应用范围较广，在医疗诊断、钻孔、探伤等领域都有应用。随着超声技术的不断发展和研究，其应用也扩展到环保领域中。研究者利用超声技术来降解水中的污染物取得了一定的效果，但单独使用该技术存在能量利用率低、降解率低的问题。Fenton试剂是利用H2O2和Fe2+进行反应，其中Fe2+作为催化剂分解H2O2产生羟基自由基可以将大分子有机物分解成小分子有机物或完全进行矿化。Fenton工艺常用于废水的深度处理，但其存在H2O2大量消耗的不足。研究者利用Fenton技术作为垃圾渗滤液的预处理技术，可将渗滤液中64%的COD和80%的TOC去除[7]。

垃圾渗滤液中含有大量的污染物质，对其采用的技术不妥将会对周围环境及地下水产生严重的影响。研究者利用超声波技术和Fenton技术进行联用来处理垃圾渗滤液中那降解的有机物，相比其它技术可降低药剂的使用量，同时还能提高有机物的降解率。研究者对超声波频率、功率和Fenton试剂的使用量这些参数进行优化，结果表明超声/Fenton联用技术对垃圾渗滤液的色度和COD的去除效果均好于单独的超声处理和单独的Fenton高级氧化技术,尤其是对COD的去除[8]。

3.5厌氧氨氧化工艺

氨氮浓度高是垃圾渗滤液的一个主要的特点。氨氮在废水中的降解过程通常为在有氧条件下，利用亚硝化菌和硝化菌的氧化作用，将氨氮降解为亚硝酸氮、然后被氧化为硝酸氮，然后在厌氧条件下在反硝化菌的作用下将硝酸氮转化为氮气。该过程复杂而且消耗大量的能量。随着对脱氮过程研究的深入，发现了可将硝化过程控制在亚硝化阶段，然后在厌氧氨氧化菌的作用下，利用污水中存在的亚硝酸氮和氨氮直接转化为氮气，缩短了脱氮的过程而且节省了大量的能源。其中厌氧氨氧化(ANMMOX)是指在厌氧或缺氧条件下，厌氧氨氧化菌以NH4+为电子供体、NO2-作为为电子受体，将NH4+和NO2-转变成N2的过程[9]。

对厌氧氨氧化以及短程硝化技术的不断研究，研究者利用该技术将两个脱氮过程进行结合来处理垃圾渗滤液。通过对厌氧氨氧化、部分亚硝化工艺特点的控制，还有部分亚硝化耦合厌氧氨氧化组合工艺策略的调控。研究实现了亚硝化-厌氧氨氧化耦合对垃圾渗滤液中氨氮的去除，其中氨氮去除率可达88.4±7.2%，亚硝氮去除率92.6±7.3%，TN去除率82.1±7.5%。随着对厌氧氨氧化技术的研究，对其处理条件的控制，目前在湖北十堰市成功建成了厌氧氨氧化技术来处理垃圾渗滤液的项目，其出水水质完全符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889—2008）的出水标准，而且处理工艺产生的污泥量减少了50%左右，为国内垃圾渗滤液的处理提供了一个新的方向[10]。

4　结语

垃圾渗滤液是一种高浓度、成分复杂、水质变化大的有机废水，然而采用单纯的生化法、物化法等无法完全实现渗滤液的无害化处理，应按照渗滤液的具体水质情况选择合适的组合工艺对其进行处理。此外，在选择工艺时还应考虑填埋场所在地理位置和经济状况，应地制宜的进行工艺的选择和组合。氨氮、难降解有机物是渗滤液处理技术中的难题，而且不同时期渗滤液的水质情况不同，在这方面还需进行科学、深入的研究，以对其进行合理有效的降解，满足出水的排放标准。

[1]胡蝶,陈文清,张奎,等.垃圾渗滤液处理工艺实例分析[J].水处理技术,2011,37(3):132-135.

[2]宋燕杰,彭永臻,刘牡,等.生物组合工艺处理垃圾渗滤液的研究进展[J].水处理技术,2011,37(4):9-13.

[3]于清华.化学絮凝－吸附预处理垃圾填埋场渗滤液试验研究[J].四川环境,2012,31(3):9-12.

[4]Salem S,Abu A,Hamidi A A.Newtreatment of stabilized leachate byozone/Fenton in the advanced oxidation process.Waste Management, 2012,32：1693-1698.

[5]鹏飞,魏晓云,刘锐平,等.强化混凝-光电氧化组合技术深度处理垃圾渗滤液[J].环境科学报,2011,31(1):13-19.

[6]王杰,马溪平,唐凤德,等.微波催化氧化法预处理垃圾渗滤液的研究[J].中国环境科学,2011,31(7):1166-1170.

[7]水处理高级氧化技术[M].北京:化学工业出版社,2010.

[8]Orescaninv,Kollar,Rukd,et al.Characterization and electrochemical treatment of landfill leachate[J].Journal of Environmental Science and Health Part A-Toxic/Hazardous Substance&Environmental Engineering，2012，47（3）：462-469.

[9]Wang S L,Wu X H，Wang Y S，et al.Removal of organic matter and ammonia nitrogen fromlandfill leachate byultrasound[J].Ultrasonics Sonochemistry，2008(15):933-937.

[10]李祥,黄勇,袁怡,等.亚硝化的实现及与厌氧氨氧化联合工艺研究[J].水处理技术,2011,37(12).

甘立建（1981—），男，汉族，本科，环境工程专业，工程师，从事固体废弃物处理工程设计研究，污水处理工程设计研究工作。