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1、垃圾渗滤液特点及处理技术随着我国城市化建设步伐的加快，生活方式的多元化、城市规模的扩大和居民生活水平的提高，我国城市生活垃圾的数量在急剧增加。2015年，246个大、中城市生活垃圾产生量18564万吨。这样的数字每年还在以8%-10%的速度增长，其增速堪与GDP增速比肩。20世纪60年代中期以来，国际上大体形成了填埋、焚烧、堆肥、热解等一系列处理方法。各国根据本国的具体情况，发展了独自的垃圾处理方法：日本以焚烧为主；美国60%的垃圾用卫生填埋法处理；西欧则多采用有控制的填埋法；我国由于资金与技术等原因，起初主要也采用填埋法，进入21世纪以来，我国在垃圾资源化方面有了长足的进步，兴建了一批垃圾焚
2、烧发电厂，垃圾焚烧发电、供热等逐渐成为我国垃圾处理方式最受欢迎的方法。但是垃圾焚烧发电不仅是个高投资、高风险的项目，还必须要有规模，适合于大中城市应用，对于小城市、小城镇不宜采用。因此，根据垃圾处理“资源化、减量化、无害化”的“三化”原则，我国的中小城市和小城镇、甚至绝大部分中等城市将仍然主要采用卫生填埋场的形式来处置垃圾，而大城市和特大城市也将会由卫生填埋和焚烧发电同时并行。在生活垃圾产生的各种危害中，渗滤液是其污染环境的重要和直接污染源之一。垃圾渗滤液及其特点垃圾渗滤液是垃圾在堆放和处理过程中由于发酵、雨水冲刷和地表水、地下水浸泡而渗滤出来的污水。来源主要有四个方面：垃圾自身含水、垃圾生化
3、反应产生的水、地下潜水的反渗和大气降水，其中大气降水具有集中性、短时性和反复性，占渗滤液总量的大部分。渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，其性质取决于垃圾成分、垃圾的粒径、压实程度、现场的气候、水文条件和填埋时间等因素，一般来说有以下特点：(1)水质复杂，危害性大。垃圾渗滤液中含有大量的有机物，含量较多的有烧类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等。(2)水质变化大。根据填埋场的年龄，垃圾渗滤液分为两类：一类是填埋时间在5年以下的年轻渗滤液，其特点是CODCr.B0D5浓度高，可生化性强；另一类是填埋时间在5年以上的年老渗滤液，由于新鲜垃圾逐渐变为陈腐垃圾，其PH值接近中性，CoDCr
4、和B0D5浓度有所降低,B0D5CoDCr比值减小,氨氮浓度增加，碱度上升。(3)有机物浓度高，变化范围大。垃圾渗滤液中CODCr和B0D5最高分别可达90000mg1.和38000mg1.,甚至更高。(4)氨氮含量高。高氨氮是城市垃圾渗滤液的重要水质特征之一，氨氮含量随填埋时间的延长而升高。渗滤液中的氮多以氨氮形式存在，约占TN的70%-80%。(5)金属含量较高。垃圾渗滤液中含有十多种金属离子，其中铁和锌在酸性发酵阶段较高，铁的浓度可达2000mg1.左右；锌的浓度可达130mg1.左右，铅的浓度可达123mg1.,钙的浓度甚至达到4300mg1.o(6)渗滤液中的微生物营养元素比例失调。
5、一般渗滤液中CoD浓度高达数千至数万mg1.,氨氮含量数百mg1.,而磷含量仅十几或几mg1.o垃圾渗滤液处理技术的研究与进展垃圾渗滤液的处理一般包括生化处理法、物理化学法以及土地处理法等1.生化处理法生化处理法包括好氧处理、厌氧处理以及两者相结合。1.1.好氧处理法好氧处理法包括曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。其中活性污泥法是城市垃圾渗滤液好氧生物处理最为常用的方法。好氧活性污泥法可有效地降低BOD5、CoD和氨氮，还可去除一些金属物质。因其处理费用低，效率高而得到广泛应用。国内外活性污泥法污水处理厂的运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷，活性污泥法可以获得令人满意的
6、垃圾渗滤液处理效果。与活性污泥法相比，曝气氧化塘体积大，有机负荷低，降解速度慢，工程简单，在土地允许的情况下，是最省钱的垃圾渗滤液好氧生物处理法。膜生物反应器(MBR)是近些年出现的一种集膜滤和生物处理于一体的新型高效生物处理技术。同常规的好氧生物处理法相比，MBR具有污泥浓度高、污泥龄长、容积负荷高、剩余污泥产量低、出水水质好以及占地面积小等独特的优点，这使其在处理垃圾渗滤液方面有着广泛的应用前景。1.2厌氧处理厌氧法在处理高浓度的有机废水(B0D2000mg1.)方面有良好的处理效果。厌氧法优点表现在：能耗少，操作简单，处理设备负荷高，占地少，对营养物的需求量小，产泥量小。一般认为，若以C
7、OD为计算依据，好氧方法碳、氮和磷的需求量为C0D：N：P=100：5：而厌氧法为(350-500):5：因此厌氧法可以不添加或少添加营养盐。但厌氧法也有不足之处，表现在：出水浓度相对还较高，厌氧微生物对有毒物质较为敏感，厌氧反应器初次启动比较缓慢。厌氧处理法包括上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧生物滤池、厌氧接触池等。上流式厌氧污泥床在高速厌氧反应器中有较高的负荷能力，得到了较广泛的应用。1.3厌氧-好氧生物处理相结合尽管厌氧法有很多优点，但其出水COD和BOD通常还较高，达不到直接排放的标准，因此，一般不单独采用厌氧法处理垃圾渗滤液。国内许多垃圾填埋场废水处理采用厌氧-好氧相结合的生物氧化
8、处理工艺。对高浓度的垃圾渗滤液采用该法经济合理，处理效率高，厌氧工艺能够弥补好氧处理较难处理生化性较差这一特点，而好氧工艺同时也能满足厌氧工艺需后续处理的工艺要求。图1.厌氧-好氧生物处理工艺基本流程2 .物理化学法物化法对难以生物处理的渗滤液的处理效果较好，通常用于预处理或后续处理。物化法主要有活性炭吸附，化学沉淀，化学氧化，化学还原，离子交换，气提及湿式氧化等多种方法。与生物法相比，物化法不受水质水量变动的影响，出水水质稳定。尤其对B0D5/C0D比值较低(0.07-0.20)难以生物降解的垃圾渗滤液有较好的处理效果，一般老的垃圾填埋场多增设物化法，但其缺点是造价高。3 .土地处理法土地处
9、理主要是通过土壤颗粒的过滤，离子吸附和沉淀等作用去除渗滤液中悬浮固体和溶解成分。通过土壤中微生物作用使渗滤液中有机物和氨氮发生转化。土壤中微生物处理污染物的能力要比流体中相应微生物强，因此土地法处理垃圾渗滤液也有很好的效果。目前，用于垃圾渗滤液处理的土地法主要有回灌法和人工湿地法。人工湿地法在英国和德国应用较广。我国上海老港垃圾填埋场采用的就是氧化塘+人工湿地法处理垃圾渗滤液，效果良好。回灌法是指利用覆盖土层和垃圾层的净化作用来处理渗滤液。回灌法的主要优势在于能克服重金属等污染物的扩散。高盐垃圾渗滤液的处理技术1.,生化处理法垃圾渗滤液一大处理难点是其具有很高的盐度，生活垃圾渗滤液的高盐度主要
10、来源于生活用水和食品加工厂等。这些渗滤液废水中除了含有有机污染物外，还含有大量的无机盐，如C1.-,SO4。Na+,C等离子。目前，许多国家、特别是一些干旱地区和沿海地区，水资源短缺问题愈演愈烈，为了缓解淡水资源日益紧缺的局面，一些沿海地区已经推行直接利用海水于工业生产和生活中，导致了排放废水中含有大量的无机盐。另外，一些工业品生产，如杀虫剂、除草剂、有机过氧化物、制药和染料等化学制造业，肉类加工厂和海产品加工厂等的生产废水中，也含有大量的无机盐。这些高盐、高有机物废水，若未经处理直接排放，会给生态环境带来极大的污染和危害，严重影响人们的生活质量和身体健康。2 .生物法处理高盐废水生物处理法被
11、广泛应用于废水的处理中。但高含盐废水中的无机盐对一般微生物有较强的抑制作用，因此，耐盐微生物和嗜盐微生物在高含盐废水处理中发挥了积极的作用，利用耐盐菌或嗜盐菌接种是改进好氧活性污泥处理含盐废水的最佳方法。它们的生长依赖于一定的盐浓度，通常生活在盐湖、盐碱地、海水、晒盐池和盐渍食物等高盐环境中。污泥能否适应盐浓度的变化，主要取决于污泥中微生物的耐盐能力。因此，许多学者研究了盐度对耐盐菌降解COD的影响。叶文飞等以糖精钠废水为研究对象，研究了活性污泥法处理高盐废水的可行性。结果表明，当总溶解性固体(TDS)质量浓度在5-10g1.之间时，随着TDS的增加，C0D、氨氮去除率下降。TDS为12-19
12、g1.时，随盐度增加，COD、氨氮去除率上升，当盐度为16g1.,CoD容积负荷为1.39kg(m3d)时，COD去除率达到90%。而盐度继续上升，COD、氨氮去除率下降。同时研究发现盐度对氨氮影响比较大，TDS19g1.时,CoD去除率为60%-70%,氨氮的去除率却低于30%o何健等研究发现经高浓度NaCI驯化的污泥能够适应比较宽的盐浓度范围，盐质量浓度在50-4.50)104mg1.之间时，污泥均具有对COD和苯乙酸降解的活性。而未经驯化的污泥，其活性随盐度的升高而急剧下降当盐质量浓度为4.010,mg1.时，污泥活性已完全被抑制。ThOng等发现，当质量浓度从0提高至30g1.时，在未
13、驯化的系统里有机物(以COD的形式)去除率从97%降至60%,氮(N)的去除率从88%降至68%；在经过驯化的系统里，当盐的质量浓度从5g1.提高至30g1.时，COD去除率从90%降至71%,N的去除率85%降至70%。文守成等研究发现在废水中含盐质量浓度低于2.5X1.(ng1.时,COD平均去除率为92%；当其达到(2.5-3.5)X10%g1.时,COD去除率由92%左右降到80%；当其达到3.510,mg1.,COD去除率下降到60%；当其大于6X10g1.时，COD去除率下降到45%,活性污泥系统趋于崩溃。3 .物化法处理高盐废水目前处理含盐废水的方法主要有电渗析法、反渗透法、蒸偏
14、法和沉淀法等。电渗析法和反渗透法投资费用和运行费用都较高。近年来，膜蒸偏过程的研究引起国内外的高度重视。将膜蒸储技术用于油田废水脱盐与海水淡化相比，在能耗上更具优势。但采用该方法时存在其膜表面易结垢的问题。4 .组合法处理高盐废水对于高浓度高含盐有机废水的处理，若仅仅采用生物或化学的方法，则很难达到出水排放标准。运用物理、物化法与生物法组合工艺来处理该类废水具有明显的优势。在生化处理之前，利用物化法对废水进行预处理，可去除废水中的部分有机负荷及提高废水的可生化性。研究表明，利用化学法与电化学法相结合的技术处理印染废水，从试验的结果可知，该方法处理的废水，其COD去除率为92.31%(0.25A
15、dm2),能量的消耗大约为19.29kWhkgo在高盐废水电化学法处理中采用间接电氧化法较多，因为废水中的C1-可以在阳极上放电，生成CICI2扩散到溶液主体中并水解生成具有很强氧化能力的CICI2可以氧化废水中的有机物。王卓等处理某生产芳香类化工产品工厂产生的废水，该废水中的P(NH3-N)及P(盐)都很高，分别约为3150mg1.和6143OnIg/1.。先利用双效蒸发浓缩器、蒸氨精偏塔等作为一级物化前处理技术，再利用铁碳微电解-混凝作为二级物化处理技术，最后利用兼氧-好氧作为三级处理技术的工艺流程，成功地治理了高含盐量、高氨氮量的有机化工废水，出水达到国家排放标准。王宏等利用一体式膜-生
16、物活性炭法处理含P(C1-)高达12300mg1.的难降解高盐度有机废水，反应器内能够有效地形成生物炭活性污泥，提高了处理效果，但投资和运行成本较高。王晓霞等通过对含盐量较高的染料废水2.5%)的处理研究，采用聚铁混凝+铁炭还原-中和混凝的预处理，可去除近50%的有机物，而且提高了废水的BOD/COD比。禹耀萍等利用物化-生化组合工艺(即蒸发结晶脱盐-碱性吹脱氨氮-铁炭微电解法-生物接触氧化法工艺)对生产芳香化工产品工厂排出水进行处理。该废水中CoD浓度很高，成分复杂，P(NH3-N)和P(盐)含量分别为1.1.g/1.和3g1.,经铁炭微电解-混凝预处理后，COD去除率约为30%,P(BOD
17、)/P(COD)比值由原来的0.048提高到0.4左右。安立超等以耐盐微生物为基础，采用活性炭生物强化技术处理高含盐(15g1.)的实际工业废水，结果显示，粉末活性炭(HAS-PAC)生物强化技术具有抗冲击负荷、改善污泥性能，提高系统的处理效率，加快有机污染物降解速率等优点。HAS-PAC法处理，COD约为1200mg1.,盐度约为15000mg1.的废水时,COD去除率为80%左右。生物强化技术的应用在垃圾渗滤液治理中，向体系中投加优势菌种从而实现对目标污染物高效去除，称为生物强化技术，又称生物增强技术(Bioaugmentation)o它产生于二十世纪70年代中期，二十世纪80年代以来得以
18、广泛的研究和应用。产生初期是因为一些废水治理厂的突发事故，如菌体大量死亡、有毒有害物质泄露等致使废水达不到排放标准，于是直接投加高效菌种以改善出水水质，使系统恢复正常。一般的生物治理技术对于浓度较高、易于生物降解的废水去除效率高，但当垃圾渗滤液中含有暂时性的有毒物质，它们会对菌起到毒害作用，用一般生物方法治理，降解速率较慢，菌需要一段较长的时间来适应，而生物增强技术恰好弥补了这一不足，投加优势菌种可迅速有效降解目标去除物。其中，选用的菌种可以是从自然界中筛选的优势菌种，也可以是通过基因工程技术得到的有降解能力的基因工程菌。投加菌一般是通过直接生物降解作用、与污染治理体系中原有的细菌共代谢作用来
19、完成对目标污染物的去除。与传统生物处理工艺相比，生物强化技术可有效提高对有毒、有害物的去除效果，改善污泥性能，加快系统启动，增强系统稳定性、耐负荷冲击能力等。由于在系统中加人了优势降解菌和基因，使生物强化技术扩展了以往生物降解技术降解底物的范围，并显现出对有毒、有害物质的高效降解性能，因此成为环境污染治理领域中的热点。生物强化技术与一般生物治理技术相结合，在废水治理中已显示其独特的作用。1 .生物强化技术的作用机理优势菌强化技术，即向自然菌群中投加具有特殊作用的微生物来增强生物量，以强化生物量对某一特定环境或特殊污染物的反应。投入的菌种与底质之间的作用主要有直接作用和共代谢作用。直接作用就是通
20、过驯化、筛选、诱变、基因重组等技术得到以目标降解物质为主要碳源和能源的微生物，向处理系统中投入一定量的该菌种，就会达到对目标去除物去除效果的增强作用。共代谢作用是对于一些有毒有害物质，微生物不能以其为碳源和能源生长，但在其他基质存在下能够改变这种有害物的化学结构使其降解。2 .国内外污水处理生物强化工艺的应尽管向废水生物处理系统中投加优势菌对效果的影响众说不一，但许多生物增强技术的应用已显示出优越性。生物增强作用比一般的废水生物治理方法更能提高对目标去除物的去除效果。刘琴等针对酒精废水中难生物降解的有机物，从氧化塘污泥中筛选分离出高适应能力和降解能力的高效优势菌群，将其投加到升流式厌氧污泥床反
21、应器中进行中试。运行结果表明：利用高效优势菌群培养高活性的颗粒污泥，可大大强化UASB反应器的废水处理性能，35d即可完成系统的启动；反应器容积负荷从2.Okg/(m3d)提高到39.0kg/(m3d),COD去除率保持在90%左右。HUng等用该方法处理马铃薯废水，可使TOC去除率达到98%oKennedy等研究发现，用生物增强技术可使对氯酚的去除率在9h内达到96%,而非生物增强系统的去除率在58h后才达到57%o邱忠平等71筛选出5株有效降解垃圾渗滤液化学需氧量(COD)的优势菌株，结果表明，5株优势菌株对CoD的最佳降解时间为120h,最适PH均为7；混合菌株比单一菌株的降解效果好，在
22、30C,PH为7时COD去除率为45.3机利用优势菌的增强作用还可以有效消除污泥膨胀，增强污泥沉降性能，大大减少了污泥的产生，一般可使污泥容积降低17%-30虬这样不仅改善了出水水质，而且减少了排放和消化剩余污泥消耗的能源。HUng等实验室规模研究中发现，优势菌增强技术使有机物去除率比普通活性污泥法提高20胎污泥的产量降低34%；对于低浓度的城市废水，长期试验结果表明，生物增强可降低污泥产生，在进水TOC为40mg1.,COD为150mg1.,生物增强系统产生的污泥要比对照系统低IoOnIg/1.；而在全规模实际废水处理中，生物增强作用使污泥床层由2.3-2.7m降到0.7-1.m,既节省了能
23、源又控制了臭气的发生。投加优势菌具有加快系统启动，增强耐负荷冲击能力和系统稳定性的作用。投加一定量的优势菌种，增大系统中有效菌种的比率，就会大大缩短系统启动的时间，快速达到较高去除效果，并增强耐负荷冲击的能力及系统的稳定性。Edgehi1.1.等用降解五氯酚（PCP）的纯菌来增强活性污泥系统，当加入10%（相对于固有菌量）的纯菌，就会使PCP废水驯化期大大缩短。当PCP负荷由40mg1.升高到120mg1.时，出水则达到60mg1.,单纯的活性污泥系统恢复正常需48h,但加入5%或7%的纯菌（相对于固有菌量），系统在18h内就使PCP出水达到15mg1.,表现出良好的抗负荷冲击的能力。Wata
24、nabe等把3种菌接种到3个活性污泥单元体系来降解酚，发现普通活性污泥法需要IOd才能将酚完全降解，而接种EE2菌种的增强系统分别只在3d内将其完全降解。目前对于高盐，高复杂性的垃圾渗滤液，利用物化或组合法处理，取得较好的效果，但是其产生的成本也让人望而却步。生物法处理垃圾渗滤液，虽然可以大幅降低成本，并且符合国家环保政策提倡的发展策略，但是无论采用何种工艺，其出水COD和总氮一般都很难达到理想效果。对于高含盐渗滤液，活性污泥和生物膜中的土著菌株生长速率都非常慢，处理效果很不稳定。要进一步降低出水COD和总氮浓度，必须考虑提高生物强化菌剂的应用效果，筛选出适应高盐垃圾渗滤液的功能性优势微生物群落，并结合适当的物化处理技术，以提高渗滤液生物处理工艺的效率和系统运行稳定性，这在未来也是根源环保事业部以及技术支持中心努力研究的方向。
