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當前位置：行業新聞
隨著我國城市化建設步伐的加快，生活方式的多元化、城市規模的擴大和居民生活水平的提高，我國城市生活垃圾的數量在急劇增加。2015年，246個大、中城市生活垃圾產生量18564萬噸。這樣的數字每年還在以 8%-10%的速度增長，其增速堪與 GDP 增速比肩。20 世紀 60 年代中期以來，國際上大體形成了填埋、焚燒、堆肥、熱解等一系列處理方法。各國根據本國的具體情況，發展了獨自的垃圾處理方法：日本以焚燒為主；美國 60％的垃圾用衛生填埋法處理；西歐則多采用有控制的填埋法；我國由于資金與技術等原因，起初主要也采用填埋法，進入 21 世紀以來，我國在垃圾資源化方面有了長足的進步，興建了一批垃圾焚燒發電廠，垃圾焚燒發電、供熱等逐漸成為我國垃圾處理方式最受歡迎的方法。但是垃圾焚燒發電不僅是個高投資、高風險的項目，還必須要有規模，適合于大中城市應用，對于小城市、小城鎮不宜采用。因此，根據垃圾處理“資源化、減量化、無害化”的“三化”原則，我國的中小城市和小城鎮、甚至絕大部分中等城市將仍然主要采用衛生填埋場的形式來處置垃圾，而大城市和特大城市也將會由衛生填埋和焚燒發電同時并行。
在生活垃圾產生的各種危害中，滲濾液是其污染環境的重要和直接污染源之一，本文針對垃圾滲濾液的處理方式展開詳細探討，旨在引起相關重視，并為其有效處理提供重要參考。
垃圾滲濾液及其特點
垃圾滲濾液是垃圾在堆放和處理過程中由于發酵、雨水沖刷和地表水、地下水浸泡而滲濾出來的污水。來源主要有四個方面：垃圾自身含水、垃圾生化反應產生的水、地下潛水的反滲和大氣降水，其中大氣降水具有集中性、短時性和反復性，占滲濾液總量的大部分。滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水，其性質取決于垃圾成分、垃圾的粒徑、壓實程度、現場的氣候、水文條件和填埋時間等因素，一般來說有以下特點：
（1）水質復雜，危害性大。垃圾滲濾液中含有大量的有機物，含量較多的有烴類及其衍生物、酸酯類、醇酚類、酮醛類和酰胺類等。
（2）水質變化大。根據填埋場的年齡，垃圾滲濾液分為兩類：一類是填埋時間在 5 年以下的年輕滲濾液，其特點是 CODCr、BOD5濃度高，可生化性強；另一類是填埋時間在 5 年以上的年老滲濾液，由于新鮮垃圾逐漸變為陳腐垃圾，其 pH 值接近中性，CODCr和 BOD5濃度有所降低，BOD5/CODCr比值減小，氨氮濃度增加，堿度上升。
（3）有機物濃度高，變化范圍大。垃圾滲濾液中 CODCr和 BOD5最高分別可達 90000mg/L 和 38000mg/L，甚至更高。
（4）氨氮含量高。高氨氮是城市垃圾滲濾液的重要水質特征之一，氨氮含量隨填埋時間的延長而升高。滲濾液中的氮多以氨氮形式存在，約占 TN 的70%-80%。
（5）金屬含量較高。垃圾滲濾液中含有十多種金屬離子，其中鐵和鋅在酸性發酵階段較高，鐵的濃度可達 2000mg/L 左右；鋅的濃度可達130mg/L 左右，鉛的濃度可達 12.3mg/L，鈣的濃度甚至達到 4300mg/L。
（6）滲濾液中的微生物營養元素比例失調。一般滲濾液中 COD 濃度高達數千至數萬 mg/L，氨氮含量數百 mg/L，而磷含量僅十幾或幾 mg/L。
垃圾滲濾液處理技術的研究
垃圾滲濾液的處理一般包括生化處理法、物理化學法以及土地處理法等。
生化處理法
生化處理法包括好氧處理、厭氧處理以及兩者相結合。
好氧處理法
好氧處理法包括曝氣氧化池、好氧穩定塘、生物轉盤和滴濾池等。其中活性污泥法是城市垃圾滲濾液好氧生物處理最為常用的方法。好氧活性污泥法可有效地降低BOD5、COD和氨氮，還可去除一些金屬物質。因其處理費用低，效率高而得到廣泛應用。國內外活性污泥法污水處理廠的運行結果表明，通過提高污泥濃度來降低污泥有機負荷，活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。
與活性污泥法相比，曝氣氧化塘體積大，有機負荷低，降解速度慢，工程簡單，在土地允許的情況下，是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理法。
膜生物反應器(MBR)是近些年出現的一種集膜濾和生物處理于一體的新型高效生物處理技術。同常規的好氧生物處理法相比，MBR具有污泥濃度高、污泥齡長、容積負荷高、剩余污泥產量低、出水水質好以及占地面積小等獨特的優點，這使其在處理垃圾滲濾液方面有著廣泛的應用前景。
厭氧處理
厭氧法在處理高濃度的有機廢水（BOD>2000 mg/L）方面有良好的處理效果。厭氧法優點表現在：能耗少，操作簡單，處理設備負荷高，占地少，對營養物的需求量小，產泥量小。一般認為，若以COD為計算依據，好氧方法碳、氮和磷的需求量為COD:N:P=100:5:1，而厭氧法為(350-500):5:1，因此厭氧法可以不添加或少添加營養鹽。但厭氧法也有不足之處，表現在：出水濃度相對還較高，厭氧微生物對有毒物質較為敏感，厭氧反應器初次啟動比較緩慢。 厭氧處理法包括上流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧生物濾池、厭氧接觸池等。上流式厭氧污泥床在高速厭氧反應器中有較高的負荷能力，得到了較廣泛的應用。
厭氧-好氧生物處理相結合
盡管厭氧法有很多優點，但其出水COD和BOD通常還較高，達不到直接排放的標準，因此，一般不單獨采用厭氧法處理垃圾滲濾液。國內許多垃圾填埋場廢水處理采用厭氧-好氧相結合的生物氧化處理工藝。對高濃度的垃圾滲濾液采用該法經濟合理，處理效率高，厭氧工藝能夠彌補好氧處理較難處理生化性較差這一特點，而好氧工藝同時也能滿足厭氧工藝需后續處理的工藝要求。
圖1. 厭氧-好氧生物處理工藝基本流程
物理化學法
物化法對難以生物處理的滲濾液的處理效果較好，通常用于預處理或后續處理。物化法主要有活性炭吸附，化學沉淀，化學氧化，化學還原，離子交換，氣提及濕式氧化等多種方法。與生物法相比，物化法不受水質水量變動的影響，出水水質穩定。尤其對BOD5/COD比值較低(0.07-0.20)難以生物降解的垃圾滲濾液有較好的處理效果，一般老的垃圾填埋場多增設物化法，但其缺點是造價高。
土地處理法
土地處理主要是通過土壤顆粒的過濾，離子吸附和沉淀等作用去除滲濾液中懸浮固體和溶解成分。通過土壤中微生物作用使滲濾液中有機物和氨氮發生轉化。土壤中微生物處理污染物的能力要比流體中相應微生物強，因此土地法處理垃圾滲濾液也有很好的效果。目前，用于垃圾滲濾液處理的土地法主要有回灌法和人工濕地法。人工濕地法在英國和德國應用較廣。我國上海老港垃圾填埋場采用的就是氧化塘+人工濕地法處理垃圾滲濾液，效果良好。回灌法是指利用覆蓋土層和垃圾層的凈化作用來處理滲濾液。回灌法的主要優勢在于能克服重金屬等污染物的擴散。
高鹽垃圾滲濾液的處理技術
生化處理法
垃圾滲濾液一大處理難點是其具有很高的鹽度，生活垃圾滲濾液的高鹽度主要來源于生活用水和食品加工廠等。這些滲濾液廢水中除了含有有機污染物外，還含有大量的無機鹽，如Cl-，SO42-，Na+，Ca2+等離子。目前，許多國家、特別是一些干旱地區和沿海地區，水資源短缺問題愈演愈烈，為了緩解淡水資源日益緊缺的局面，一些沿海地區已經推行直接利用海水于工業生產和生活中，導致了排放廢水中含有大量的無機鹽。另外，一些工業品生產，如殺蟲劑、除草劑、有機過氧化物、制藥和染料等化學制造業，肉類加工廠和海產品加工廠等的生產廢水中，也含有大量的無機鹽。這些高鹽、高有機物廢水，若未經處理直接排放，會給生態環境帶來極大的污染和危害，嚴重影響人們的生活質量和身體健康。
生物法處理高鹽廢水
生物處理法被廣泛應用于廢水的處理中。但高含鹽廢水中的無機鹽對一般微生物有較強的抑制作用，因此，耐鹽微生物和嗜鹽微生物在高含鹽廢水處理中發揮了積極的作用，利用耐鹽菌或嗜鹽菌接種是改進好氧活性污泥處理含鹽廢水的最佳方法。它們的生長依賴于一定的鹽濃度，通常生活在鹽湖、鹽堿地、海水、曬鹽池和鹽漬食物等高鹽環境中。污泥能否適應鹽濃度的變化，主要取決于污泥中微生物的耐鹽能力。因此，許多學者研究了鹽度對耐鹽菌降解COD的影響。葉文飛等以糖精鈉廢水為研究對象，研究了活性污泥法處理高鹽廢水的可行性。結果表明，當總溶解性固體(TDS)質量濃度在5-10g/L之間時，隨著TDS的增加，COD、氨氮去除率下降。TDS為12-19g/L時，隨鹽度增加，COD、氨氮去除率上升，當鹽度為16g/L，COD容積負荷為1.39kg/(m3·d)時，COD去除率達到90%。而鹽度繼續上升，COD、氨氮去除率下降。同時研究發現鹽度對氨氮影響比較大，TDS>19g/L時，COD去除率為60%-70%，氨氮的去除率卻低于30%。何健等研究發現經高濃度NaCl馴化的污泥能夠適應比較寬的鹽濃度范圍，鹽質量濃度在(2.50-4.50)×104mg/L之間時，污泥均具有對COD和苯乙酸降解的活性。而未經馴化的污泥，其活性隨鹽度的升高而急劇下降
當鹽質量濃度為4.0×104 mg/L時，污泥活性已完全被抑制。Thong等發現，當質量濃度從0提高至30g/L時，在未馴化的系統里有機物(以COD的形式)去除率從97%降至60%，氮(N)的去除率從88%降至68%；在經過馴化的系統里，當鹽的質量濃度從5g/L提高至30g/L時，COD去除率從90%降至71%，N的去除率85%降至70%。文守成等研究發現在廢水中含鹽質量濃度低于2.5×104mg/L時，COD平均去除率為92%；當其達到(2.5-3.5)×104mg/L時，COD去除率由92%左右降到80%；當其達到3.5×104mg/L時，COD去除率下降到60%；當其大于6×104mg/L時，COD去除率下降到45%，活性污泥系統趨于崩潰。
物化法處理高鹽廢水
目前處理含鹽廢水的方法主要有電滲析法、反滲透法、蒸餾法和沉淀法等。電滲析法和反滲透法投資費用和運行費用都較高。近年來，膜蒸餾過程的研究引起國內外的高度重視。將膜蒸餾技術用于油田廢水脫鹽與海水淡化相比，在能耗上更具優勢。但采用該方法時存在其膜表面易結垢的問題。
組合法處理高鹽廢水
對于高濃度高含鹽有機廢水的處理，若僅僅采用生物或化學的方法，則很難達到出水排放標準。運用物理、物化法與生物法組合工藝來處理該類廢水具有明顯的優勢。在生化處理之前，利用物化法對廢水進行預處理，可去除廢水中的部分有機負荷及提高廢水的可生化性。研究表明，利用化學法與電化學法相結合的技術處理印染廢水，從試驗的結果可知，該方法處理的廢水，其COD去除率為92.31% (0.25A/dm2)，能量的消耗大約為19.29 k W·h/kg。在高鹽廢水電化學法處理中采用間接電氧化法較多，因為廢水中的Cl-可以在陽極上放電，生成Cl2，Cl2擴散到溶液主體中并水解生成具有很強氧化能力的Cl2，Cl2可以氧化廢水中的有機物。王卓等處理某生產芳香類化工產品工廠產生的廢水，該廢水中的ρ(NH3-N)及ρ(鹽)都很高，分別約為3150mg/L和61430mg/L。先利用雙效蒸發濃縮器、蒸氨精餾塔等作為一級物化前處理技術，再利用鐵碳微電解-混凝作為二級物化處理技術，最后利用兼氧-好氧作為三級處理技術的工藝流程，成功地治理了高含鹽量、高氨氮量的有機化工廢水，出水達到國家排放標準。王宏等利用一體式膜-生物活性炭法處理含ρ(Cl-)高達12300mg/L的難降解高鹽度有機廢水，反應器內能夠有效地形成生物炭活性污泥，提高了處理效果，但投資和運行成本較高。王曉霞等通過對含鹽量較高的染料廢水（1.8%-2.5%）的處理研究，采用聚鐵混凝+鐵炭還原-中和混凝的預處理，可去除近50%的有機物，而且提高了廢水的BOD/COD比。禹耀萍等利用物化-生化組合工藝(即蒸發結晶脫鹽-堿性吹脫氨氮-鐵炭微電解法-生物接觸氧化法工藝)對生產芳香化工產品工廠排出水進行處理。該廢水中COD濃度很高，成分復雜，ρ(NH3-N)和ρ(鹽)含量分別為11g/L和3g/L，經鐵炭微電解-混凝預處理后，COD去除率約為30%，ρ(BOD)/ ρ(COD)比值由原來的0.048提高到0.4左右。安立超等以耐鹽微生物為基礎，采用活性炭生物強化技術處理高含鹽（15g/L）的實際工業廢水，結果顯示，粉末活性炭（HAS-PAC）生物強化技術具有抗沖擊負荷、改善污泥性能，提高系統的處理效率，加快有機污染物降解速率等優點。HAS-PAC法處理，COD約為1200mg/L，鹽度約為15000mg/L的廢水時，COD去除率為80%左右。
生物強化技術的應用
在垃圾滲濾液治理中，向體系中投加優勢菌種從而實現對目標污染物高效去除，稱為生物強化技術，又稱生物增強技術(Bioaugmentation)。它產生于二十世紀70年代中期，二十世紀80年代以來得以廣泛的研究和應用。產生初期是因為一些廢水治理廠的突發事故，如菌體大量死亡、有毒有害物質泄露等致使廢水達不到排放標準，于是直接投加高效菌種以改善出水水質，使系統恢復正常。一般的生物治理技術對于濃度較高、易于生物降解的廢水去除效率高，但當垃圾滲濾液中含有暫時性的有毒物質，它們會對菌起到毒害作用，用一般生物方法治理，降解速率較慢，菌需要一段較長的時間來適應，而生物增強技術恰好彌補了這一不足，投加優勢菌種可迅速有效降解目標去除物。其中，選用的菌種可以是從自然界中篩選的優勢菌種，也可以是通過基因工程技術得到的有降解能力的基因工程菌。投加菌一般是通過直接生物降解作用、與污染治理體系中原有的細菌共代謝作用來完成對目標污染物的去除。與傳統生物處理工藝相比，生物強化技術可有效提高對有毒、有害物的去除效果，改善污泥性能，加快系統啟動，增強系統穩定性、耐負荷沖擊能力等。由于在系統中加人了優勢降解菌和基因，使生物強化技術擴展了以往生物降解技術降解底物的范圍，并顯現出對有毒、有害物質的高效降解性能，因此成為環境污染治理領域中的熱點。生物強化技術與一般生物治理技術相結合，在廢水治理中已顯示其獨特的作用。
生物強化技術的作用機理
優勢菌強化技術，即向自然菌群中投加具有特殊作用的微生物來增強生物量，以強化生物量對某一特定環境或特殊污染物的反應。投入的菌種與底質之間的作用主要有直接作用和共代謝作用。直接作用就是通過馴化、篩選、誘變、基因重組等技術得到以目標降解物質為主要碳源和能源的微生物，向處理系統中投入一定量的該菌種，就會達到對目標去除物去除效果的增強作用。共代謝作用是對于一些有毒有害物質，微生物不能以其為碳源和能源生長，但在其他基質存在下能夠改變這種有害物的化學結構使其降解。
國內外污水處理生物強化工藝的應用
盡管向廢水生物處理系統中投加優勢菌對效果的影響眾說不一，但許多生物增強技術的應用已顯示出優越性。生物增強作用比一般的廢水生物治理方法更能提高對目標去除物的去除效果。劉琴等針對酒精廢水中難生物降解的有機物，從氧化塘污泥中篩選分離出高適應能力和降解能力的高效優勢菌群，將其投加到升流式厭氧污泥床反應器中進行中試。運行結果表明:利用高效優勢菌群培養高活性的顆粒污泥，可大大強化UASB反應器的廢水處理性能，35d即可完成系統的啟動；反應器容積負荷從2.0kg/(m3·d)提高到39.0kg/(m3·d)，COD去除率保持在90%左右。Hung等用該方法處理馬鈴薯廢水，可使TOC去除率達到98%。Kennedy等研究發現，用生物增強技術可使對氯酚的去除率在9h內達到96%，而非生物增強系統的去除率在58h后才達到57%。邱忠平等[71]篩選出5株有效降解垃圾滲濾液化學需氧量(COD)的優勢菌株，結果表明，5株優勢菌株對COD的最佳降解時間為120h，最適p H均為7；混合菌株比單一菌株的降解效果好，在30℃，p H為7時COD去除率為45.3%。 利用優勢菌的增強作用還可以有效消除污泥膨脹，增強污泥沉降性能，大大減少了污泥的產生，一般可使污泥容積降低17%-30%。這樣不僅改善了出水水質，而且減少了排放和消化剩余污泥消耗的能源。Hung等實驗室規模研究中發現，優勢菌增強技術使有機物去除率比普通活性污泥法提高20%，污泥的產量降低34%；對于低濃度的城市廢水，長期試驗結果表明，生物增強可降低污泥產生，在進水TOC為40mg/L，COD為150mg/L，生物增強系統產生的污泥要比對照系統低100mg/L；而在全規模實際廢水處理中，生物增強作用使污泥床層由2.3-2.7m降到0.7-1m，既節省了能源又控制了臭氣的發生。 投加優勢菌具有加快系統啟動，增強耐負荷沖擊能力和系統穩定性的作用。投加一定量的優勢菌種，增大系統中有效菌種的比率，就會大大縮短系統啟動的時間，快速達到較高去除效果，并增強耐負荷沖擊的能力及系統的穩定性。Edgehill等用降解五氯酚(PCP)的純菌來增強活性污泥系統，當加入10%(相對于固有菌量)的純菌，就會使PCP廢水馴化期大大縮短。當PCP負荷由40mg/L升高到120mg/L時，出水則達到60mg/L，單純的活性污泥系統恢復正常需48h，但加入5%或7%的純菌(相對于固有菌量)，系統在18h內就使PCP出水達到15mg/L，表現出良好的抗負荷沖擊的能力。Watanabe等把3種菌接種到3個活性污泥單元體系來降解酚，發現普通活性污泥法需要10d才能將酚完全降解，而接種E1，E2菌種的增強系統分別只在2，3d內將其完全降解。
