基本介紹
- 中文名：垃圾滲濾液處理工藝
- 外文名：Treatment process of Landfill Leachate
- 處理對象：垃圾滲濾液
- 採用方法：物理方法、化學方法、生物方法
垃圾滲濾液水質特點,處理方法,處理工藝,與城市污水合併處理,生物處理法,物化處理,土地處理法,蒸發處理,
垃圾滲濾液水質特點
垃圾滲濾液是一種黑色或者黃褐色的帶有惡臭氣味的液體，滲濾液含有大量的有機物和無機物，包括各種難降解有機物(如各種芳香族化合物和腐殖質等)、無機鹽(如銨根、碳酸根和硫酸根等)和金屬離子(如鉻、鉛和銅等)。由於垃圾中的成分複雜，垃圾滲濾液水質的特點之一就是污染物含量很高，而且往往含有生物毒性，其中COD的質量濃度最高可高達20000mg/L以上，包含苯及其多種衍生物，氨氮的質量濃度可達2000mg/L，這種含有有毒有機物和高氨氮的廢水給其處理，尤其是生物處理帶來了極大的困難，除了有毒的芳香族化合物外，滲濾液還含有大量的腐殖質和腐殖酸等大分子有機物，這些有機物雖然沒有生物毒性，但由於分子量大，具有很好的化學穩定性，微生物無法實現有效的降解，因此，只採用活性污泥法不能實現對滲濾液COD的有效去除，必須增加深度處理工藝，垃圾滲濾液的另一個特點是水質水量變化大，地域對滲濾液的水質有很大的影響，相對來說，歐美國家的滲濾液污染物濃度尤其是氨氮要低於亞洲國家，歐美國家滲濾液中的氨氮的質量濃度一般在1000mg/L以內甚至更低，而亞洲國家的滲濾液氨氮的質量濃度一般都在1000mg/L，甚至可以達到5000mg/L，這可能與不同地區不同的文化和生活習慣有關，同一地點不同時間產生的滲濾液水質差別也很大，根據垃圾填場的場齡不同，垃圾滲濾液可以分為早期垃圾滲濾液(填埋場場齡5a以內)、中期垃圾滲濾液(填埋場場齡5～10a)和晚期垃圾滲濾液(填埋場場齡10a以上)。
處理方法
垃圾滲濾液的處理方法主要有4種方法：
1、排往城市污水廠合併處理，這種方法的優點是無需再另建處理廠，缺點主要有2個：一個是管網的投資費用大，填埋場一般遠離市區，因此需要鋪設較長的輸送管網；另一個是增加了城市污水廠的不穩定因素，由於滲濾液水質複雜且不穩定，城市污水廠長期接受滲濾液會給其穩定運行帶來極大的隱患，很容易使活性污泥出現中毒等不良症狀。
2、向填埋場的循環噴灑處理，這種方法的優點是操作簡便，處理成本最低，這種方法的缺點是並沒有解決滲濾液的污染問題，滲濾液的產量會越來越大，處理會越來越困難。
3、預處理後匯入城市污水處理廠合併處理．這種方法的優點是處理工藝相對簡單，同時降低了城市污水廠的風險，但缺點是投資較大，且城市污水廠的安全隱患依然存在。
4、單獨建設污水站，滲濾液經污水站處理達標後排放，這種方法的優點是出水水質有保證，真正實現了滲濾液的有效處理，對環境的危害最小，缺點是對工藝的要求較高，運行和管理費用較高。
綜合以上因素，垃圾填埋場主要採用單獨建設污水站的方法進行處理，這些滲濾液處理廠一般採用物化(預處理)+生化(包括厭氧和好氧)+物化(深度處理)的組合工藝實現達標排放。
處理工藝
與城市污水合併處理
當填埋場與污水廠相距近，滲濾液運輸的經濟負擔較小，可將滲濾液集中排入專用管線，連線至污水廠，與其它污水共同處理，以大幅降低滲濾液中高污染物濃度，最後由污水廠做無害化處理，這種方式成本低，易實施。要使污水廠穩定、可靠的運作，滲濾液的輸入必須有限度，為的是控制污水廠全廠的污染物濃度。而含有高濃度有害物的滲濾液，通常要求其輸入的量控制在污水廠能力範圍的2%，才能保證污水廠的穩定運行。
生物處理法
垃圾填埋場環境複雜，其中不乏各類高污染有害物，威脅著周邊的水生生態系統，尤其是地下水。為了解決安全排放問題，各地區制定的排污標準不斷提高。在對垃圾滲濾液進行處理時，要想達到如此苛刻的標準，那么就要保證處理工藝的合理、穩定和科學。對生物處理法而言，它具有經濟性、可靠性、簡易性等特點，為此，生物處理法常作為滲濾液處理過程中的主體工藝。在衡量水質的可生化性時，可通過對BOD/COD值的變化來判斷，如果該值小於0.3，需要配合適宜的預處理法，待其大於0.3後才能使用生物法進行處理；當BOD/COD大於0.3，可以直接使用生物處理法，此法包括厭氧、好氧生物處理，或兩種處理法相結合。
厭氧生化處理
厭氧生物處理的有目的運用已有近百年的歷史。但直到近20年來，隨著微生物學、生物化學等學科發展和工程實踐的積累，不斷開發出新的厭氧處理工藝，克服了傳統工藝的水力停留時間長，有機負荷低等特點，使它在理論和實踐上有了很大進步，在處理高濃度(BOD5 ≥2000mg/L)有機廢水方面取得了良好效果。
厭氧生物處理有許多優點，最主要的是能耗少，操作簡單，因此投資及運行費用低廉，而且由於產生的剩餘污泥量少，所需的營養物質也少，如其BOD5/P只需為4000∶1，雖然滲濾液中P的含量通常少於1mg/L，但仍能滿足微生物對P的要求。用普通的厭氧硝化，35℃ 、負荷為1kgCOD/(m3·d)，停留時間10d，滲濾液中COD去除率可達90%。
利用此法處理的滲濾液有機污染物濃度較高時，能夠獲得較好的效果，具有成本低、能耗低和運營簡單的優勢。主要的厭氧處理法主要有厭氧消化池、上流式厭氧污泥床(UASB)，以及厭氧生物濾池(AF)。
（1）厭氧生物濾池(AF)由下而上進水，剩餘污泥量得到降低，能夠抵擋一定的衝擊。加拿大學者研究發現，在去除滲濾液時，使用AF的方法可使COD的去除效率達到91%；但是隨著負荷的增加，COD的去除率會驟減。
（2）上流式厭氧污泥床(UASB)具有較小的能耗和HRT。研究實驗測得，在23℃的條件下，HRT=9.5h，此時有高於70%的COD去除率；隨著水利停留時間的增加，COD的去除率降低。
（3）厭氧消化池投資小，其結構較為簡單，出水效果不理想。針對HRT=13d、BOD=8000mg/L和COD=11000mg/L的滲濾液，波利測得，出水BOD和COD的去除率均達到了95%。
通常情況下，在好氧處理之前會設定厭氧處理方式，厭氧處理的工藝效率會受到環境等諸多因素的干涉和影響，如果填埋場場齡超過5年，適合使用厭氧處理法處理高污染的滲濾液；只是，該方法不適合早期填埋場。
好氧生化處理
利用該方法可以實現銨態氮的硝化作用，去除滲濾液中的可降解有機污染物及部分金屬離子，並有效降低BOD5、COD、NH3-N濃度，十分適宜於早期的填埋場，廣為使用的生物處理法有曝氣塘、傳統活性污泥法，以及膜生物處理法。
（1）曝氣塘工藝具有廣占地、低成本的特點。處理過程對溫度的依賴性很強，溫度影響了微生物活性，可能間接降低處理液的可生化性，最終的處理效率也隨之降低，此法多用在經濟較落後的地區。在低溫環境下，研究測得此工藝對N、P的去除率達到65%。
（2）活性污泥法成本低廉，得以廣泛使用。為了減少污泥的有機負荷，普遍運用增加污泥的量的方式來實現，處理效果較好。美國賓州污水處理廠用活性污泥法處理COD=6000～20000mg/L、BOD5=3000～12000mg/L、NH3-N=200～2000mg/L的滲濾液，得到高於95%的BOD5去除率。活性污泥通過階段性、周期進行運作，這就是序批式活性污泥法（SBR），它合併了出水、污泥分離和進水工序，具有較低的成本，泥水的分離效果也較為理想。使用SBR處理滲濾液後，國內學者發現，COD的去除率高達91%。
（3）生物膜法，它具有抵抗衝擊負荷的能力，如果處理的滲濾液中NH3-N濃度較低，那么就能獲得較好的效果。
厭氧-好氧組合工藝
雖然實踐已經證明厭氧生物法對高濃度有機廢水處理的有效性，但單獨採用厭氧法處理滲濾液也很少見。厭氧、好氧處理法單獨使用是無法達到排放標準的，如果兩者進行結合，那么獲得的除污率較為理想，同時大幅降低投資成本。對高濃度的垃圾滲濾液採用厭氧好氧處理工藝既經濟合理，處理效率又高。COD和BOD的去除率分別達86.8%和97.2%。
西南師大生物系對pH為8.0～8.6，COD為16124mg/L，BOD5為214～406mg/L、NH3－ N為475mg/L的滲濾液採用厭氧好氧生物化學法處理，取得出水pH為7.1～7.9，COD為170.33～314.8mg/L，BOD5為91.4mg/L、NH3－N為29.1mg/L的良好效果。
該套工藝，當進水的COD較高時，出水水質良好；一旦COD 降低，特別是冬季低溫少雨，COD降低到不利於生化處理時，出水各水質成分均偏高難以達標，出水呈棕褐色，儘管啟用絮凝沉澱系統，效果仍不理想。由此可見，對於滲濾液的色度和NH3－N的有效去除，對生化處理將產生有利影響。
（3）厭氧-氣浮-好氧工藝
經氧化溝處理的污水流入二沉池進行固液分離，澄清水自流至穩定塘進行生物處理。二沉池的剩餘污泥靠重力排至濃縮池。濃縮池中的上清液回流至氧化溝處理，其濃縮後的污泥用潛水泵抽至罐車輸送到垃圾填埋場填埋，或進行堆肥處理。
物化處理
法針對大顆粒雜質，在對其進行預處理過濾時，可以使用物化處理法，同時也可以深度過濾微米級，甚至納米級的微小粒子。為了保證主體工藝系統能夠穩定的運行，物化處理要對滲濾液中的NH3-N和重金屬離子進行過濾。主要的物化處理法包括膜處理、化學氧化法、吸附法，以及化學沉澱和混凝法等。
對滲濾液中存在的膠質物，通過絮凝狀形態對其進行分離，此處理法稱為混凝法，在該過程中需要藉助化學藥劑，即混凝劑。有研究顯示，在利用混凝法處理後，在出水中，COD的去除率超過70%；分別把Fe3+和Al3+當作混凝劑，在混凝產物的產量方面，前者的產量要高於後者。而化學沉澱法是利用沉澱劑將NH3-N變成沉澱物，進而將其除去。在弱鹼環境下，卡達斯等用Mg2+、PO43-沉澱劑在弱鹼性環境中滲濾液NH3-N去除率高達98%。通過吸附法，可以將水中的腐殖質進行去除，最常用的吸附劑是活性炭。為了除去滲濾液中存在的難溶有機物，賓德等用活性炭吸附法將滲濾液中的難溶有機物除去率、出水色度指標等都比較理想。化學氧化法產泥率極低，是一種高效的、終極的除污方法。氨吹脫法的脫氮率較明顯，但僅僅是以NH3的形式脫氮，對大氣有污染隱患。膜處理法主要有反滲透、超濾、納濾和微濾等，是利用膜所具有的篩選作用，對大分子的顆粒物進行分離，在進行深度處理時常使用此方法。在對比MF、UF對滲濾液的COD去除率進行研究後，皮昂克利茲獲得的數據分別是25%和20%；皮特發現NF去除NH3-N、COD的能力分別是58%、96%；RO膜孔徑最小，所以它有最好的處理效果。
物化處理法需要的投資較大，如果對超大水量的工程使用此種處理方法，經濟負擔巨大。
土地處理法
為了利用土壤具有的自淨能力，人為的栽種植被，以此去除滲濾液中有害和有毒的物質，這就是土地處理法。土地處理法亦即土壤灌溉法，是人類最早採用的污水處理法，但是土地處理系統的套用多見於城市污水處理。對於滲濾液的處理方法，將滲濾液收集起來，通過噴灌使之回流到填埋場。循環填埋場的滲濾液由於增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速甲烷生產和廢物分解。其次由於噴灌中的蒸發作用，使滲濾液體積減小，有利於廢水處理系統的運轉，且可節約能源費用。北英格蘭的Seamer Carr垃圾填埋場，有一部分採用滲濾液再循環，20個月後再循環區滲濾液的COD值降低較多，金屬濃度有較大幅度下降，而NH3 －N、Cl－濃度變化較小。說明金屬濃度的下降不僅是由於稀釋作用引起的，也可能是垃圾中無機成分對其吸附造成的。
該處理法具有較好的負載性，土壤的穩定化進程得到加速，不用在其運營過程中投入過多的資金，修繕成本也很低廉。倘若土地資源不夠豐富，那么無法推廣使用這種處理方法，該處理法顯效漫長，很容易出現重金屬的富集，對土壤的安全造成威脅。回灌法和人工濕地法是土地處理方法中最主要的方法。
在對人工濕地進行研究後，嘉薩等人測得滲濾液的COD和BOD的去除率分別達到了70%和50%左右。歐美等地的研究者在人工濕地開發研究的過程中，即使時間長、氣候惡劣，對滲濾液的處理都取得了不錯的效果。國內的研究顯示將pH值調整，回灌法的處理效果略有不同，鹼性越強，對NH3-N有更高的去除率，鹼性越弱，對COD有更高的去除率。
儘管土地處理法的穩定性好、運行簡單、成本低，但是要用長遠的眼光看待環境問題，倘若重金屬出現極為嚴重的沉澱，那么植被、土壤環境和地下水會就會受到較大影響。相比種植植被的初期，如果土壤的滲透力降低，那么表示土壤具有的自淨能力已經發生退化，處理水質時無法得到理想的效果。土地資源極其有限，為此，土地處理法並不值得推廣套用。
蒸發處理
蒸發處理法常作為純水的製作及對化學工業產生的廢水進行深度濃縮，因為滲濾液的高污染、高危害的性質，近年來，許多國家開始使用蒸發系統處置滲濾液。
蒸發是一種易操作、但成本昂貴、對能源需求很高的處理方式。它運用加熱、提供系統負壓的途徑，將滲濾液的水份蒸發，水汽通過冷卻系統收集至儲池，而濃液繼續濃縮，到濃漿狀態時，再利用脫水系統，使其失水近似乾渣態。要把蒸發系統的運行狀態利用到最佳，同時阻截可揮發物質及NH3-N的流失，通常在滲濾液的酸鹼度方面做適當的調整。
蒸發步驟及運行較簡單，且能達到理想的效果。蒸發系統的設備精密，要消耗大量的能源。通常，當滲濾液NH3-N的濃度超標嚴重時，可考慮加入去NH3-N、去揮發物的工序。滲濾液通過蒸發處理的排水幾乎達到理想要求，如果出水的揮發物質中COD濃度較高或NH3-N濃度較高，則要考慮更進一步的處理，以滿足排放標準。
