城市生活垃圾填埋场渗滤液全量化处理分析

城市生活垃圾填埋场渗滤液全量化处理分析摘要：当前人们生活水平得到了大幅度提升，城市居民人口数量呈持续增长趋势，生活垃圾产生量也越来越高。生活垃圾渗滤液中的污染物浓度相当高，垃圾渗滤液如果得不到妥善处置将造成严重的环境污染，国家层面相继出台了严苛排放标准和处理技术导则，垃圾渗滤液合法合规全量化处置受到相关部门的高度重视，也成为了环保督察关注的重点问题。基于此，本文对垃圾渗滤液全量化处理办法展进行了综合分析，旨在推动渗滤液处理系统的稳定运行，保护自然生态环境，为人们营造良好的人居环境。关键词：城市生活垃圾；垃圾渗滤液；全量化处理引言：目前，城市生活垃圾处理方面主要利用到填埋法、焚烧法和堆肥法这三种主要处理方法，和其他两种方式对比，填埋法具有一定的优势，一次性能够处理的垃圾数量大，应用范围广泛，处理成本相对比较低。城市生活垃圾中存在着大量污染物，填埋过程中在物理压力、微生物分解的作用下，会有部分污染物流出或渗透到土壤中，形成黑臭废水。根据调查，垃圾渗滤液的产生主要有以下几种途径，一是垃圾中本身含有大量水分；二是填埋过程中微生物降解生成水分；三是自然降水和地下水的影响。目前全量化处理方法，在城市生活垃圾渗滤液处理中得到了广泛应用，效果较为突出，但是也存在一定的技术壁垒和难点需突破。1垃圾渗滤液的水质特点及处理难点1.1垃圾渗滤液的水质特点垃圾渗滤液是一种性质多变、组分复杂、难生物降解的污水，主要具有如下特点：（1）垃圾渗滤液的水质成分相对来说比较复杂，主要包括有毒有害物质、金属元素、植物营养素、污染物等；（2）金属离子的类型比较多样，多达数十种；（3）受季节影响比较严重，夏天、高温环境下，浓缩液中的污染物含量比较高。1.2垃圾渗滤液处理难点1.2.1单一处理方法无法达到排放标准

垃圾渗滤液污染物种类多，水质变化比较大，如果仅使用单一的处理方式，显然无法达到预期的效果。常用的比如生物处理法，虽然成本比较低、效率高，但受地区因素影响比较严重，在水质水量变化比较大的地区并不适用。物理或化学处理法一般包括活性炭吸附、化学沉淀等，前期处理效果突出，但需要持续性的投入化学药剂，成本投入大、也容易引发二次污染。因此，想要保证良好的处理效果，应当本着实事求是的原则，采用多种不同的组合处理工艺进行应用。1.2.2高氨氮浓度

根据有关数据调查显示，垃圾渗滤液中的氨氮含量非常高，远超城市污水中的氨氮含量，而且由于垃圾填埋量呈持续扩增趋势，氨氮含量也会进一步增长，处理难度进一步加大。1.2.3水质变化大

受地区、季节等因素影响，垃圾渗滤液的水质变化比较大，尤其是在强降雨时期变化更大，污染物的浓度也会随着填埋时间的推移慢慢增加，给后期处理带来了极大阻碍。1.2.4金属含量高

众所周知，重金属是影响土壤肥力、造成环境破坏和水资源污染的主要因素，垃圾渗滤液中的金属离子多达数十种，铁离子、锌离子在酸性环境中的浓度比较高，不仅会增加后期的处理难度，还会让生物处理法难以发挥其作用。2垃圾渗滤液处理历程及现状2.1垃圾渗滤液处理发展历程垃圾渗滤液处理在我国的发展历程经历三个阶段：第一阶段是1997年以前，垃圾渗滤液的处理技术主要是借鉴生活污水的处理工艺，出水排放的标准一般依据《污水综合排放标准》（GB8978-1996）。由于对垃圾渗滤液的水质特性认识不足，特别是工艺设计时对垃圾渗滤液随垃圾填埋场“场龄”变化的规律研究不深入，导致设计工艺正常运行的年限较短，当水质变化时，工艺出现不适应性，处理效果降低。第二阶段是1997年至2008年，国内对垃圾渗滤液的研究进一步深入，出水排放的标准一般依据《生活垃圾填埋场污染物控制标准》（GB16889-1997）。在2003年以前，国内对垃圾渗滤液处理提出了针对性的工艺，取得了较好的效果。2003年后，膜生物反应器在渗滤液处理方面的应用逐渐成熟，成为目前渗滤液处理生化工段的主流工艺。第三阶段是2008年后，国家环保部颁布实施了《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）标准，对垃圾渗滤液的出水排放做出了严格的限值，标准中取消了GB16889-1997中出水一级、二级及三级的划分，用表2和表3污染物排放限值代替，并要求2011年7月1日后，国内垃圾填埋场渗滤液出水排放限值执行表2标准，环境敏感地区执行表3排放标准。为了配合新国标的执行，国家环保部于2010年3月发布了《生活垃圾填埋场渗滤液处理工程技术规范（试行）》（HJ564-2010），于2010年4月1日实施；国家住房和城乡建设部于2010年7月23日发布《生活垃圾渗滤液处理技术规范》（CJJ150-2010），于2011年1月1日实施。规范中对渗滤液处理技术做出了指导。2.2垃圾渗滤液处理现状目前，垃圾渗滤液最有效的处理方法为生化法+膜处理，通过各种生物处理单元的组合处理后，渗滤液的CODCr与BOD5只能分别降解到500～800mg/L和200～300mg/L，达不到国家现行排放标准，只能在后端通过膜处理工艺来实现出水水质达标的需求。但是膜处理工艺产生的浓缩液水量较大（产生约20-30%的浓缩液），属高浓度盐分、难生物降解的有机废水，处理难度大。目前膜滤浓缩液的主要处理方法为回灌和蒸发。回灌法会使难降解污染物循环积累，渗滤液电导率升高，降低膜处理系统的寿命和产水率，并有可能使填埋场提前进入“老龄化”，不利于系统可持续处理；蒸发法由于能耗高、设备昂贵、尾气处理难度大，暂时难以推广。因此，探寻经济、有效、节能的浓缩液处理方法显得迫在眉睫。垃圾渗滤液膜滤浓缩液的水质随填埋年龄的变化存在较大差异，中晚期水样中有机物浓度远远高于早期水样中的有机物浓度，因此不同填埋龄渗滤液膜滤浓缩液的处理工艺也有所不同。3垃圾渗滤液浓缩液的产生及处理3.1垃圾渗滤液浓缩液的产生利用生物降解对垃圾渗滤液进行处理之后，经过纳滤膜或反渗透的残余液，就是垃圾渗滤液浓缩液。膜过滤是一种比较常见的垃圾处理方式，其主要原理如下：渗析膜具有选择透过性的特点，水分可以顺利通过渗析膜，但是其他物质的通过率不高，会被膜拦截，这样就可以得到两种物质，一是经过处理之后的清液，二是浓缩液。大量难降解有毒污染物被富集转移至浓缩液中，其毒性和污染性大大高于垃圾渗滤液原液,目前受处理技术及经济合理性制约，处理难度很大。缩缩液可生化性很差，主要成分基本不能作为营养源参与生物反应，主要含有难生物降解的腐殖质类大分子物质和大量的盐分，颜色呈黑棕色，同时浓缩液也具有COD、重金属离子含量高等特点。目前国内渗滤液处理后产生的浓缩液根据膜处理方式的不同，主要分为纳滤浓缩液及反渗透浓缩液。纳滤浓缩液主要特点如下：主要污染物为难降解有机物，其他污染物包括少量氨氮、硝态氮以及盐分；其中盐分主要为二价离子及高价离子，pH值基本在中性左右。纳滤浓缩液具有COD高、难降解、易结垢等特点。反渗透（接纳滤出水）浓缩液主要污染物为盐分，含量高达4%，其他污染物的含量不大。反渗透（接纳滤出水）具有含盐量高、有机污染物（COD、BOD5）和氨氮等含量低、易结垢等特点。如果处理不当随意排放，会给人们身体健康、自然环境带来严重危害。3.2垃圾渗滤液浓缩液的处置3.2.1纳滤膜浓缩液处理工艺近年来国外学者就垃圾渗滤液的浓液处理进行大量卓有成效的科学研究，部分都应用到工程实践，而由于我国垃圾渗滤液的水质水量的复杂多变性，目前尚无十分完善的处理工艺，大多根据具体情况及其他经济技术的要求采取有针对性的处理工艺。目前主要处理方式为转移处置、减量以及无害化处理，常用的工艺如下：（1）浓缩液回灌基本原理是通过填埋堆体将浓缩液中的难生化降解有机物逐步降解。目前，国内浓缩液普遍采用回灌处理工艺，回灌可能产生如下问题：浓缩液回灌导致系统内盐分循环累积，生化池微生物活性降低甚至发生中毒，影响生化出水，膜系统结垢严重，膜通量下降，膜清洗频率提高，膜的使用寿命大大缩短。浓缩液回灌区无法采用HPDE膜覆盖，产生严重臭气问题。因浓缩液盐分高，可能引起输送管道结垢，管理较复杂。（2）混凝沉淀+高级氧化+生化处理后达标排放基本原理为将纳滤浓缩液中所含有的大分子有机物，加药沉淀能够去除一部分COD，再通过Fenton或臭氧等强氧化剂氧化后，将大分子变小分子，然后再进行BAF等生化单元处理后达标排放。该方式的特点：一是高级氧化过程较难控制，药剂消耗量大；二是对氧化后的废水单独进行生化处理，并实现总氮的脱除，有一定难度。（3）两级物料膜浓缩基本原理为将纳滤浓缩液中的腐植酸提取浓缩分离出来，然后经两级物料膜分离提升水的回收率。浓缩液首先进入物料一级膜系统，产生的以腐植酸为主的浓液（体积比0.5%）；物料一级膜透过液进入物料二级膜系统。物料二级膜系统滤出液达标排放（体积比95%），浓液（体积比4.5%）经高级氧化处理后返回前端生化系统。该方式的运行费用较低。经过上述三种处理工艺从工艺特点、纳滤浓缩液产率、投资、运行成本、占地面积等方面进行综合比较分析（具体见下表），纳滤浓缩液采用两级物料膜浓缩工艺，腐植酸经高级氧化处理后返回均衡池的方式比较适合中老龄填埋场高污染物浓度的纳滤浓缩液处理。表1

浓纳滤缩液处理技术对比表项目AOP技术（臭氧高级氧化）两级物料膜系统浓缩液回灌工艺原理通过强氧化性的羟基自由基(·OH)，致使水中有机物长链发生氧化、分解、断裂，把大分子分解为小分子，提高其生化性，无选择性地把有机物氧化成CO2、H2O或矿物盐，从而有效降低COD和色度。浓缩液首先进入一级物料膜系统，产生的以腐植酸为主的浓液（体积比0.5%）；一级物料膜透过液进入二级物料膜系统。二级物料膜系统滤出液达标排放（体积比95%），浓液（体积比4.5%）预处理后返回前端生化系统。利用填埋堆体将浓缩液中难生化降解有机物逐步降解。工艺特点化学氧化过程；COD出路：一部分被氧化剂直接矿化，一部分变成小分子后在生化系统被降解；总氮出路：返回生化系统，通过反硝化过程去除；物理分离过程，无化学污泥产生；COD出路：大部分形成腐植酸液态肥，变肥为宝，少量返回生化系统被降解；总氮出路：返回生化系统，通过反硝化过程去除；生物降解过程；浓缩液产率基本无浓液，处理后出水返回生化系统。1%20%，且随运行时间膜通量降低，浓缩液产率不断提高设备系统特点有机物被氧化的程度较难控制；设备系统较为繁琐，控制点很多；运行维护较为频繁；需要投加大量的药剂，对设备的操作和管理提出更高要求；对操作人员要求较高；成熟的膜系统设备，设备系统运行稳定可靠；系统运行的所有操作规程均可参照已有的NF和RO系统操作规程；所需的设备维护及备件等，均可参照已有的NF和RO系统；设备简单，对操作人员要求低投资费用450万375万90万占地面积350m2240m23000m2运行费用（折算吨浓缩液）90~95元/m³35~39元/m³5~7元/m³装机容量220kW150kW22kW工程业绩成都长安填埋场渗滤液浓缩液处理工程宁波鄞州区垃圾卫生填埋场渗滤液处理工程深圳老虎坑垃圾渗滤液深度处理工程国内工程案例很多存在问题运行管理难度较高，重金属及总氮去除困难需考虑腐植酸作为肥料的出路问题盐分累积影响生化系统微生物活性和膜处理系统通量注：投资费用、占地面积、装机容量均按纳滤浓缩液150m³/d的处理规模计。3.2.2反渗透膜浓缩液处理工艺论证反渗透膜浓缩液具有高盐的特性，要想进一步浓缩处理很困难，国内外主流工艺为高压反渗透及蒸发工艺，高压反渗透可将浓缩液再浓缩一倍，但又面临了更高含盐量的高压反渗透的浓缩液需要处理。因此一般采用蒸发工艺，该工艺处理往往用于高浓度化工废液的浓缩，由于垃圾渗滤液处理的难度，在一些发达国家，也被用于渗滤液的处理。蒸发是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，由二部分组成：加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。垃圾淋溶液蒸发处理时，水从淋溶液中沸出，污染物残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱，因此会保留在浓缩液中，只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸气，最终存在于冷凝液中。蒸发处理工艺可把反渗透浓缩液蒸发成结晶盐。4垃圾渗滤液全量化处置方向《生活垃圾填埋场污染控制标准》目前正在修订中，征求意见稿明确提出垃圾渗滤液浓缩液不允许回灌。因此，垃圾渗滤液全链条全量化处理成为必然趋势，膜浓缩液的处理纵然成为难点，但行业内也在积极摸索寻求新的突破，不论是通过处理工艺系统内的工艺控制，使浓缩液减量化；还是采用适宜的处理工艺，消减浓缩液中主要污染物的浓度，都是最终的出路。总而言之，目前城市生活垃圾总量有持续扩增的趋势，在渗滤液处理方面应当加大投入和研