我國(guó)垃圾滲濾液處理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1、我國(guó)垃圾滲濾液處理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題    摘要：對(duì)我國(guó)垃圾滲濾液處理歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)垃圾滲濾液氨氮濃度高和可生化性差等問(wèn)題進(jìn)行了探討。述評(píng)了滲濾液處理的研究方向，即高濃度氨氮處理技術(shù)和滲濾液深度處理技術(shù)。 關(guān)鍵詞：垃圾填埋 垃圾滲濾液 深度處理  0引言隨著我國(guó)城人口的增加、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810 的速度遞增，人均日產(chǎn)垃圾已超過(guò)1 kg，接工業(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

2、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)雜性和特殊性，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，具體見(jiàn)表11。 2處理現(xiàn)狀受經(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

3、的衛(wèi)生填埋場(chǎng)從20世紀(jì)80 年代末才開始建設(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第一階段表1垃圾滲濾液的排放標(biāo)準(zhǔn) 排放標(biāo)準(zhǔn)COD (mg/L)BOD (mg/L)NH3-N (mg/L)SS (mg/L) 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300 m3/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

4、：COD為6000 mg/L， BOD為3000 mg/L；出水標(biāo)準(zhǔn)為: COD為300 mg/L，BOD為60 mg/L，SS為100 mg/L，pH為69。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1 000

5、 m3/d，工投資為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5000 mg/L， BOD為2000 mg/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35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

6、坪滲濾液處理廠簡(jiǎn)介：滲濾液處理廠處理量為800 m3/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 10000 mg/L，BOD為10006000 mg/L， NH3-N為20003000 mg/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 10 mg/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1800 m3/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10 000

7、 mg/L，BOD為4000 mg/L，NH3-N為 3000 mg/L；出水標(biāo)準(zhǔn)為：COD1000 mg/L，NH3-N25 mg/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6070 ，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

8、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500 m3/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500 m3/d，工程投資約 3 700萬(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

9、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

10、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

11、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50060

12、0 mg/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

13、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)又有了很多新的認(rèn)識(shí)，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)。Mavinic D.S.等人的研究表明24，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（氨氮濃度最高達(dá)到 12

14、00 mgN/L）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)如果能在滲濾液中應(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)

15、比UV/H2O2、UV/H2O2/O3、UV/O3等方法處理垃圾滲濾液的研究表明5：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。 Tjasa Bulc等人在Adriatic海濱建造了一座中試 CW（Constr

16、ucted Wetland）6，處理Dragonja一公共填埋場(chǎng)的滲濾液，該人工濕地系統(tǒng)包括1座容積10 m3的均化池，2座互聯(lián)的潛流床，總面積450 m2。在水力負(fù)荷為24.5 cm3/(cm2·d)，進(jìn)水COD 1264 mg/L，BOD 60 mg/L，NH3-N 88 mg/L的條件下，從19921996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/COD0.05 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786 mg/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