淺談生活垃圾填埋場滲濾液處理技術

翁桂波

（潮州市市政服務中心，廣東 潮州 521000）

引言

垃圾土地填埋技術相對來說較為簡單，同時成本也較低，可以有效處理各種類型的垃圾，是一項符合我國基本發展情況的垃圾處理技術。近年來，我國建設了一批全新的固體垃圾填埋場，轉變了長期以來垃圾處理的不當狀態。但是在垃圾填埋過程中也容易產生滲濾液問題，這也導致我國垃圾填埋場周圍受到了污染與影響。

1 我國生活垃圾填埋場運行現狀

目前全國范圍內共有數千個垃圾填埋場，其中大型、中型和小型填埋場分別占比約為10%、30%和60%[1]。整體填埋場總容量約為數億立方米，填埋率在不同地區和城市之間有所不同，平均利用率約為50%左右。全國每天產生的生活垃圾總量約為數十萬噸，年生活垃圾總量接近2億噸。生活垃圾主要由可回收物、廚余垃圾、其他可燃物和其他垃圾組成，其中可回收物和廚余垃圾的比例相對較高[2]。

2 滲濾液的產生與組成

2.1 滲濾液的產生

垃圾填埋場滲濾液是指在垃圾填埋過程中，由于降雨、地下水入滲或垃圾自身的含水量等原因，導致垃圾堆積體內水分滲出并流出的液體。當降雨發生時，部分水分會滲透到垃圾填埋體內部，并通過垃圾層之間的縫隙或滲透性較高的垃圾層流動[3]。此外，地下水也可能通過填埋場周圍的土壤滲透到垃圾填埋體內。一些生活垃圾本身含有水分，如食物殘渣、廚余垃圾等，這些垃圾在填埋過程中逐漸分解，并釋放出水分。垃圾填埋過程中，垃圾中的有機物與微生物發生化學反應等過程會產生液體，這些液體中含有溶解的有機物、無機鹽等成分，當垃圾填埋體內的水分向下滲透時，會帶走一部分溶解在其中的物質，形成滲濾液。

2.2 滲濾液的成分

生活垃圾填埋場滲濾液的成分會因多種因素影響而有所差異，包括垃圾的組成、填埋場的管理方式以及地質環境等。一般情況下，生活垃圾填埋場滲濾液的成分包括以下幾個主要部分：首先，生活垃圾中的有機廢棄物在填埋過程中逐漸分解，產生有機酸、蛋白質、脂肪酸等，含有機物質。其次，氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等無機鹽大部分來自于垃圾中溶解的無機物質，如食品添加劑、清潔劑和藥物殘留等。再次，滲濾液中可能攜帶有土壤顆粒、沉淀物、垃圾顆粒等固體懸浮物。另外，生活垃圾中可能含有少量的重金屬（如鉛、汞、鎘）和其他有害物質，這些物質在填埋過程中可能溶解并存在于滲濾液中。還有一些其他成分如植物養分、微生物代謝產物等也可能存在于滲濾液中。

2.3 滲濾液的特征

由于生活垃圾中包含有機酸和無機鹽等成分，使得滲濾液可能呈現酸性、堿性或中性。pH值的范圍通常在4到10之間，但具體取決于垃圾的組成和填埋場的情況。滲濾液中含有懸浮物和顆粒物等固體懸浮物質，這使得滲濾液呈現混濁狀態。滲濾液中含有生活垃圾分解產生的有機物質，如有機酸、蛋白質、脂肪酸等，還有溶解的無機鹽，如氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽等，并可能含有少量的重金屬（如鉛、汞、鎘）和其他有害物質。滲濾液中還含有微生物和其代謝產物，這些微生物參與了垃圾分解和轉化的過程。最后，滲濾液是由垃圾堆積體內部的水分滲透出來而形成的，因此水分含量較高。

3 影響滲濾液成分的因素

3.1 氣候

在設計建造垃圾填埋場和滲濾液處理過程中，相關人員必須要考慮氣候條件對滲濾液特性的影響。

3.1.1 降雨量

降雨量是一個重要的影響因素。較高的降雨量會導致填埋場內水分的增加，增大滲濾液的產生量。此外，降雨還可能帶來溶解性無機鹽和懸浮物等成分，并通過滲透過程進入滲濾液中。

3.1.2 溫度

溫度對垃圾分解的速度和微生物活動有直接影響。較高的溫度可以促進垃圾的分解和有機物質的釋放，進而影響滲濾液的成分。而低溫則可能減緩垃圾分解的速度。

3.1.3 季節

季節變化會對填埋場滲濾液的成分產生影響。例如，在冬季，填埋場內垃圾的分解速度較慢，從而可能降低滲濾液中有機物質的含量；而在夏季，較高的溫度和濕度條件可能導致更多有機物分解和滲濾液的產生。

3.1.4 氣候類型

不同氣候類型的填埋場滲濾液成分可能存在差異。例如，在干燥地區，降水量較少，滲濾液的產生量相對較低；而在潮濕地區，降雨量多、濕度高，滲濾液的產生量可能更大。

3.2 填埋時間

填埋時間對生活垃圾填埋場滲濾液的成分有一定影響，隨著填埋時間的推移，垃圾經歷一系列分解、降解和轉化過程，這些過程會對滲濾液的成分產生影響。隨著填埋時間的增加，垃圾中的有機物質逐漸分解并釋放出來。因此，隨著填埋時間增長，滲濾液中的有機物質含量可能會逐漸減少。填埋時間較短時，滲濾液中的溶解性無機鹽含量可能較低，但隨著填埋時間的延長，垃圾中的無機物質可能被分解和溶解，導致滲濾液中溶解性無機鹽含量增加。填埋時間的增加還會使垃圾中的顆粒物和固體懸浮物逐漸降解和分解，因此滲濾液中的懸浮物含量可能會減少。填埋時間的增加還可能導致垃圾堆體中的有機酸分解和中和，從而影響滲濾液的pH值，一些研究表明，隨著填埋時間增長，滲濾液的pH值可能會逐漸升高。

3.3 垃圾成分

垃圾成分對生活垃圾填埋場滲濾液的成分有重要影響。不同種類的垃圾具有不同的化學性質和分解特點，因此會影響滲濾液的成分。生活垃圾中的有機廢棄物（如食物殘渣、廚余垃圾等）是滲濾液中有機物的主要來源。垃圾中有機物質的含量高，滲濾液中的有機物含量也可能較高。垃圾中的溶解性無機鹽來自于食品添加劑、清潔劑、藥物殘留等，不同垃圾的組成差異會導致滲濾液中溶解性無機鹽含量的變化。某些垃圾中可能含有重金屬（如鉛、汞、鎘）或其他有害物質，如電子廢物或化學廢物，這些物質可能被滲濾液中的水分溶解或吸附。垃圾中的顆粒物（如紙張、塑料碎片、砂石等）可能以固體懸浮物的形式存在于滲濾液中。某些垃圾中含有酸性或堿性物質，這可能影響滲濾液的pH值。例如，食品廢棄物可能導致滲濾液呈現酸性，而部分清潔劑可能導致呈現堿性。不同類型的垃圾在填埋過程中的分解速度也會影響滲濾液的成分，易降解的垃圾（如食物殘渣）可能更快地釋放出水分和有機物質，難降解的垃圾（如塑料）則可能較少影響滲濾液的成分。

4 生活垃圾填埋場滲濾液處理技術

4.1 好氧方式

利用好氧方式處理生活垃圾填埋場滲濾液是一種常見的處理方法，它可以有效降低滲濾液中的有機物質和污染物含量，好氧方式對生活垃圾填埋場滲濾液的處理方式包括多種模式。例如，好氧生物反應器，也就是曝氣池，其通過向滲濾液中通入氧氣并提供適宜的環境條件，促進微生物代謝和生物降解過程。在好氧環境下，細菌和其他微生物能夠利用有機物質進行降解和分解，從而減少滲濾液中的有機物含量。生物濾床和植物處理也可以起到非常好的凈化效果，生物濾床是由填料構建的床層，用于提供大量表面積供微生物生長和附著。滲濾液通過生物濾床時，微生物在填料上生長，并利用有機物質進行降解和分解。植物具有吸收和分解有機物質的能力。植物處理系統利用濕地或人工植被來處理滲濾液，并通過根系和微生物共同作用，將有機物質轉化為無害的物質。微生物附著在污泥顆粒上，通過分解有機物質來清除滲濾液中的污染物，其中活性污泥法對工藝數據有一定要求，如表1所示。

表1 活性污泥工藝最佳運行參數

4.2 硝化和反硝化

硝化和反硝化是一種常見的生物處理方法，用于處理生活垃圾填埋場滲濾液中的氨氮。下面是對硝化和反硝化過程的詳細介紹：硝化是指將滲濾液中的氨氮（以氨的形式存在）通過微生物作用轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的過程。硝化分為兩個步驟：首先是亞硝化，在亞硝化過程中，氨被氨氧化細菌（AOB）氧化成亞硝酸鹽。這些細菌利用氨氣作為能源，并將其氧化為亞硝酸。反應方程式如下：

隨后是硝化：在硝化過程中，亞硝酸鹽進一步被亞硝酸氧化細菌（NOB）氧化為硝酸鹽。這些細菌將亞硝酸鹽作為能源，并將其氧化為硝酸。反應方程式如下：

硝化過程需要適宜的溫度、pH值和氧氣供應等條件，以保證細菌的生長和代謝活動。

反硝化是指將滲濾液中的硝酸鹽通過微生物作用還原為氮氣，并釋放到大氣中的過程。反硝化由一系列反應組成，包括亞硝酸鹽（NO2-）被亞硝酸還原細菌進一步還原為一氧化氮（NO）、氮氣（N2）和二氧化碳（CO2），這些反應需要在缺氧或低氧條件下進行。反硝化可以通過以下反應方程式表示：

通過硝化和反硝化過程，可以將滲濾液中的氨氮逐步轉化為無害的氮氣釋放到大氣中。這樣可以有效降低滲濾液中的氮含量，減輕對環境的負面影響。需要注意的是，在硝化和反硝化過程中，需要控制好氧、缺氧和厭氧區域的條件，并提供適宜的有機物質作為電子供體，以促進細菌的生長和代謝。此外，溫度、pH值和滯留時間等操作參數也需要根據具體情況進行調控，以實現高效的氮轉化和去除效果。

4.3 厭氧處理

厭氧處理是一種處理生活垃圾填埋場滲濾液的方法，它通過厭氧菌群的代謝活動，將有機廢物轉化為甲烷氣體和殘渣物。在處理生活垃圾填埋場滲濾液時，厭氧處理可以有效去除其中的有機物質，并減少對環境的污染。

具體來說，這種處理方式包括以下幾個步驟：首先，集中收集滲濾液，將填埋場中收集到的滲濾液進行集中處理，以便進行后續的處理步驟。其次，對收集到的滲濾液進行預處理，包括去除懸浮物、固體顆粒和其他雜質，以保證后續處理的有效性。再次，對滲濾液進行厭氧消化處理，將預處理后的滲濾液引入厭氧消化反應器，提供適宜的溫度、pH值和環境條件，以促進厭氧菌群代謝活動。這些厭氧菌可以分解有機物質，并產生甲烷氣體作為副產品。

4.4 物理處理

物理處理是生活垃圾填埋場滲濾液處理的一種方法，它主要依靠物理過程來去除污染物，如懸浮固體、顆粒物和溶解性物質等。例如，通過沉淀、凝聚或過濾等方式將懸浮固體物質從滲濾液中分離出來，可以使用沉淀池、絮凝劑或過濾器來實現澄清作用。再比如，利用不同孔徑的膜過濾器，將滲濾液中的顆粒物、溶解性物質和微生物等分離出來，常見的膜分離技術包括超濾、納濾和反滲透等。另外，使用吸附材料，如活性炭、樹脂或吸附樹脂等，可將滲濾液中的有機物質或溶解性物質吸附到吸附劑表面，從而達到凈化效果。除此之外，還可以通過加熱滲濾液，使其蒸發并分離成水蒸氣和殘渣。蒸發和蒸餾可以有效去除大部分水分，從而濃縮污染物。最后，利用離心機或重力沉降的原理，通過離心力或自然沉降作用，將顆粒物和懸浮物從滲濾液中分離出來，比較常見的物理處理方式是活性炭吸附法。

4.5 MVC蒸發+樹脂離子交換

MVC即機械蒸汽壓縮蒸發工藝，垃圾滲濾液經調節槽過濾器反沖洗，去除滲濾液中的SS和纖維；然后利用MVC壓縮蒸發原理將滲濾液中的污染物從水中分離出來，實現水的凈化效果；蒸餾水中的氨再用樹脂離子交換去除，實現水質的綜合達標排放。滲濾液處理工藝是：預處理+生化處理+深度處理。蒸發是生化處理的方法之一，離子交換是深度處理的方法，該工藝的優點是出水水質較好，缺點是運營成本較高。目前潮州市生活垃圾填埋場采用“MVC蒸發+樹脂離子交換”工藝，處理后排放的尾水達到廣東省第二時段一級排放標準，也符合《生活垃圾填埋場污染物控制標準》（GB 16889-2008）[4]規定要求，排放的尾水可用于場內綠化和道路清洗等。

4.6 化學處理

化學方式處理生活垃圾填埋場滲濾液具有一定的優勢，具體來說包括啟動迅速、易于控制、不受溫度變化影響、設備和材料較為簡單等。但是一些化學處理方式較為精密，并且費用較高，必須做好預處理工作，這也導致化學方式處理滲濾液難以廣泛推廣與使用。首先是氧化還原方式，其利用氧化劑和還原劑進行化學反應，將污染物轉化為無害或低毒的物質。例如，可以使用過氧化氫、臭氧或高錳酸鉀等氧化劑，與有機物或重金屬離子發生反應。其次是沉淀法，通過添加適當的沉淀劑，使污染物與之結合形成沉淀物，隨后分離出來。常用的沉淀劑包括氫氧化鐵、硫化鈉或聚合氯化鋁等。再次是中和處理，將酸性或堿性滲濾液中的pH值調節到中性范圍內，以降低對環境的影響。通常可使用中和劑，如石灰或硫酸銨等進行酸堿中和反應。

4.7 膜分離技術

在進入膜分離系統之前，滲濾液通常需要經過預處理，以去除較大的固體顆粒和懸浮物。這可以通過物理方法（如沉淀、過濾）或化學方法（如調整pH值、加入絮凝劑）來實現。滲濾液進入膜分離系統后，可以選擇適當的膜材料和膜孔徑，進行微孔過濾或超濾過程，以去除懸浮固體、細菌、病毒等較大的顆粒物質。這些膜通常具有較小的孔徑，能夠有效阻攔較大的顆粒。接下來，將經過膜過濾的滲濾液引導到反滲透（RO）或納濾（NF）系統中。這些膜具有更小的孔徑，可以去除更小的溶解性有機物、鹽類和重金屬等。通過反滲透或納濾過程，滲濾液中的水分被分離并濃縮，形成較為濃縮的廢液。同時，也產生了一個相對純凈的水分流，這個純凈的水分流可以通過進一步處理用于回收利用或排放。

5 結語

生活垃圾填埋場滲濾液處理技術是重要的環保技術。隨著城市化進程的不斷推進，垃圾產生量增加，其對環境的影響已成為一個嚴峻問題。有效處理生活垃圾填埋場滲濾液，減少其對土壤和水資源的污染具有重要意義。本文介紹了厭氧處理、物理處理、活性炭吸附法和化學處理等幾種常用的生活垃圾填埋場滲濾液處理技術，這些技術各具特點，相關人員可以根據實際情況進行創新，選擇合適的方法或組合使用，以達到最佳的處理效果。