城市生活垃圾滲濾液深度處理技術(shù)研究

岳戰(zhàn)林（新疆維吾爾自治區(qū)固體廢物管理中心，烏魯木齊 830011）

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城市生活垃圾滲濾液深度處理技術(shù)研究

岳戰(zhàn)林
（新疆維吾爾自治區(qū)固體廢物管理中心，烏魯木齊 830011）

摘 要：通過對干旱地區(qū)城市生活垃圾滲濾液污染物組分和含量的調(diào)查，結(jié)合現(xiàn)有多種處理處置技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，吸納現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)并進(jìn)行參數(shù)和方案的改進(jìn)、完善，通過試驗(yàn)綜合運(yùn)用高效生物厭氧技術(shù)、高效生物硝化與反硝化技術(shù)、納濾膜過濾技術(shù)的組合，優(yōu)化完成處理流程和處理效果，試驗(yàn)驗(yàn)證了深度處理技術(shù)的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：干旱區(qū)域；生活垃圾；滲濾液處理；技術(shù)研究

1　概述

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國城市化水平和人們生活水平的提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量以每年超過10%的速率增長。目前，生活垃圾處理主要采用衛(wèi)生填埋、高溫堆肥、垃圾焚燒和分類收集回收利用技術(shù)。

我國幾十年一直沿用的垃圾填埋場基本沒有環(huán)保措施，屬于簡易填埋場，對周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。當(dāng)前城市垃圾已成為影響人們生存環(huán)境和城市可持續(xù)發(fā)展的重要因素。近10多年來，對垃圾衛(wèi)生填埋場已具有設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理能力。衛(wèi)生填埋場具有處理和最終處置生活垃圾的雙重功能。填埋技術(shù)目前在我國生活垃圾處理領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。一些發(fā)達(dá)城市正在使用垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)，因此我國的垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)也會(huì)得到長足發(fā)展。

衛(wèi)生填埋場產(chǎn)生的垃圾滲濾液的二次污染問題也越來越引起人們的重視。垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，對地下水、地表水的污染較嚴(yán)重，對其處理已成為水處理領(lǐng)域和衛(wèi)生領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

2　垃圾滲濾液的主要特點(diǎn)

垃圾填埋場的滲濾液是由外部水和固體廢物所含水分集聚造成的，在西部干旱地區(qū)，因?yàn)榻涤炅啃。盥駡鰸B濾液主要來自固體廢物所含水分，因此污染物濃度比降雨量多的地區(qū)高。以克拉瑪依市生活垃圾填埋場、烏魯木齊市生活垃圾填埋場2015年7月現(xiàn)場連續(xù)一個(gè)月測試的56組數(shù)據(jù)為例，垃圾滲濾液中污染物的含量分布情況見表1。

表1　干旱區(qū)城市生活垃圾場滲濾液污染物濃度范圍表

干旱區(qū)城市生活垃圾場滲濾液有以下特征：有機(jī)污染物濃度高；氨氮濃度高；含多種重金屬離子；不可生物降解的有機(jī)物量大；懸浮物濃度高；色度深，易發(fā)臭等。

一般干旱區(qū)較新垃圾填埋場的滲濾液污染要比老齡填埋場嚴(yán)重。隨著時(shí)間的推移，滲濾液由弱酸性逐漸向中性發(fā)展，pH值增大，氨氮濃度相對增高；同時(shí)，滲濾液中的BOD/COD值、C/N值和SO42-/Cl-值降低。

3　主要處理方法比較

近幾年，市場上出現(xiàn)和使用的干旱區(qū)生活垃圾滲濾液的主要處理方法優(yōu)缺點(diǎn)見表2。

表2　干旱區(qū)生活垃圾滲濾液處理方法優(yōu)缺點(diǎn)對照表

由于垃圾滲濾液含有高濃度有機(jī)污染物及生物難降解物質(zhì)和高濃度氨氮，因此處理工藝流程較長，運(yùn)行費(fèi)用高，管理復(fù)雜，出水難達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)研究和工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，生物處理出水COD一般在500～1200mg/L，不能滿足GB16889-1997中的一、二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因而后續(xù)多增加深度處理技術(shù)，如混凝沉淀、高級(jí)氧化技術(shù)、膜分離技術(shù)和活性炭吸附等。除膜分離技術(shù)外，其他深度處理技術(shù)很難使污水（特別是老齡填埋場的污水）達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。通過對生化出水COD成分的分析，主要為腐殖酸、富里酸類有機(jī)物以及可吸附有機(jī)鹵代物等。這些物質(zhì)不僅難以生物降解，即使采用高級(jí)氧化技術(shù)也難以除去。

目前，普遍為業(yè)主和專家接受的處理技術(shù)為表2中所列的第4和第5兩項(xiàng)。這兩項(xiàng)技術(shù)均有國外引進(jìn)的背景，都存在投資和運(yùn)行費(fèi)用高的問題，限制了在國內(nèi)市場的推廣應(yīng)用。

隨著國內(nèi)膜技術(shù)的進(jìn)步，膜產(chǎn)品的品種、質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī)模已進(jìn)入國際先進(jìn)行列，膜產(chǎn)品的市場價(jià)格會(huì)逐步下降。在不久的將來，“生化處理+納濾膜過濾”工藝技術(shù)，可能會(huì)成為垃圾滲濾液處理的主導(dǎo)工藝。

4　技術(shù)研究

關(guān)于干旱區(qū)城市生活垃圾滲濾液對環(huán)境污染的嚴(yán)重性和地域分布的廣泛性，是一個(gè)高難度的技術(shù)難題，又包含一個(gè)龐大的產(chǎn)品市場。早在2001年，國內(nèi)就開始了對垃圾滲濾液處理技術(shù)的研究。目前，“高效生物厭氧+高效生物硝化與反硝化+納濾膜過濾”的工藝路線已經(jīng)非常成熟。

“高效生物厭氧+高效生物硝化與反硝化+納濾膜過濾”的工藝在高濃度有機(jī)廢水和高氨氮廢水處理方面應(yīng)用廣泛，特別是利用“高效厭氧生物顆粒反應(yīng)器技術(shù)”和“高效脫氮微生物菌群技術(shù)”，大大提高了垃圾滲濾液的處理效果和污染物的去除率。

4.1高效厭氧生物顆粒反應(yīng)

將干旱區(qū)典型的多個(gè)城市（克拉瑪依市、烏魯木齊市、庫爾勒市、吐魯番市、喀什市）生活垃圾填埋場和垃圾中轉(zhuǎn)站的滲濾液，直接進(jìn)行連續(xù)的厭氧生物處理，連續(xù)半年運(yùn)行數(shù)據(jù)的效果見表3。

表3　典型干旱區(qū)城市垃圾滲濾液厭氧處理效果

從表3可看出，在非常高的負(fù)荷下，滲濾液直接采用厭氧處理，仍然具有較高的COD去除率。與普通好氧活性污泥法相比，厭氧處理能夠降低大量的投資和運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省占地面積。

4.2高效好氧硝化反硝化反應(yīng)

傳統(tǒng)活性污泥處理工藝只能將有機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)化為氨氮，對氮的去除主要靠微生物細(xì)胞的同化作用將氮轉(zhuǎn)化成細(xì)胞原生質(zhì)成分。雖然硝化菌幾乎存在于所有生物處理系統(tǒng)中，但由于硝化菌的自身生物特性與傳統(tǒng)生化處理工藝存在以下矛盾：1）硝化菌增長速率緩慢，傳統(tǒng)生化處理工藝泥齡相對較短；2）硝化菌是自養(yǎng)菌，廢水BOD5/TKN的值越高，硝化菌所占比例越低；3）和NO2--N本身對硝化菌的毒性作用。因此，普通好氧硝化過程，微生物能承受的氨氮濃度和有機(jī)物濃度是非常低的。

高效脫氮微生物菌群成功解決了高氨氮廢水處理難題。高效微生物菌群是以亞硝化單胞菌和硝化桿菌為主，同時(shí)配以反硝化菌等多種微生物組成的液態(tài)混合菌群，具有以下特點(diǎn)：1）菌種本身無毒性、無致病性，不會(huì)造成二次污染；2）去除COD、氨氮速度快，去除氨氮能力強(qiáng)；3）污泥沉降性能佳、穩(wěn)定性好，污泥產(chǎn)生量少；4）不易隨水流失；5）一次投加，無需補(bǔ)充；6）對pH值適應(yīng)性強(qiáng)；7）具有耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)的特殊功能。

4.2.1高效反硝化反應(yīng)

將干旱區(qū)城市垃圾滲濾液經(jīng)酸化處理的出水，接種高效微生物菌群，人為添加硝基氮、亞硝基氮進(jìn)行反硝化脫氮，硝基氮、亞硝基氮的總量為950mg/L，按各種比例混合。部分試驗(yàn)平均數(shù)據(jù)見表4。

表4　高效微生物菌處理垃圾滲濾液酸化處理水效果表

反硝化試驗(yàn)所用酸化出水逐漸接近垃圾滲濾液的原水水質(zhì)，氨氮濃度不斷提高至1000mg/L，對反硝化脫氮沒有明顯影響，當(dāng)進(jìn)水總氮不變，而亞硝基氮濃度逐步提高達(dá)600mg/L時(shí)，對反硝化速度沒有明顯影響。反硝化過程中同時(shí)去除一部分氨氮，去除量不穩(wěn)定。反硝化脫氮、去除COD主要與進(jìn)水的COD濃度關(guān)系較大，進(jìn)水COD濃度越高，反硝化速度越快。

4.2.2高效硝化反應(yīng)

將經(jīng)過厭氧處理的滲濾液接種高效微生物菌群，進(jìn)行好氧硝化處理。控制反應(yīng)條件，以氨氮、亞硝氮均降解完全為反應(yīng)結(jié)束。匯總部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表5。

表5　好氧深度處理厭氧處理后滲濾液效果表

試驗(yàn)表明：滲濾液經(jīng)過厭氧處理后，經(jīng)高效菌群好氧硝化處理，在較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，能夠?qū)装俚?000mg/L濃度的氨氮完全降解。生化處理最后出水COD為700～1000mg/L，應(yīng)視為主要是不可生物降解的有機(jī)物。

在系統(tǒng)內(nèi)以適當(dāng)?shù)谋壤亓飨趸海梢岳脻B濾液的COD作反硝化的碳源，無需外加碳源，能夠同時(shí)脫氮和降低廢水COD；回收的堿度和氧量能夠降低運(yùn)行費(fèi)用。高效菌群能承受的進(jìn)水高濃度氨氮及由反應(yīng)產(chǎn)生的高濃度亞硝基氮的毒性作用。將含高濃度亞硝基氮的硝化液直接回流進(jìn)行反硝化，也能夠提高整個(gè)系統(tǒng)的生物脫氮能力。

5　結(jié)論

（1）整個(gè)工藝過程以微生物為主，操作簡單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。

（2）將有機(jī)懸浮物生物處理、反硝化脫氮、COD去除、好氧生化處理的廢水再生物酸化等過程結(jié)合在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)，形成一個(gè)“多功能”反應(yīng)器，工藝巧妙，構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)簡單，處理作用顯著。

（3）高效厭氧生物顆粒反應(yīng)器技術(shù)處理滲濾液有機(jī)負(fù)荷高，去除COD效果好。

（4）在常規(guī)條件下，高效微生物菌群進(jìn)行生物脫氮處理具有超強(qiáng)的優(yōu)勢。

（5）微生物處理與納濾膜過濾結(jié)合，是二者揚(yáng)長避短的最佳結(jié)合，能夠達(dá)到操作簡單，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，運(yùn)行費(fèi)用較低的效果。

參考文獻(xiàn)：

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Study on Depth Treatment Technology of Leaching Liquor in Urban Domestic Refuse

YUE Zhan-lin

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-5377（2016）05-0014-03