城市固體廢物的滲濾液處理與處置技術創新研究

朱 琦

（無錫市博雅匯環?？萍加邢薰?，江蘇 無錫 214000）

1 城市固體廢物垃圾滲濾液

環境治理涉及很多方面，其中，城市固體廢物產生的滲濾液具有很大的環境危害性。滲濾液屬于一種高濃度的有機廢水，具有很強的污染性，如何對城市固體廢物滲濾液進行科學合理的處置，已經成為廣大環境科研工作者及填埋機構研究的重點課題。覆蓋垃圾的土層中包含的水分及雨水流入填埋場以后，流經垃圾層，從而形成滲濾液；此外，垃圾分解生成的水分、地下滲入水、垃圾本身所含水分通常都帶有很高濃度重金屬鹽、有機物、氨氮及SS等成分，這些高濃度污水也會形成滲濾液。城市固體廢物的滲濾液成分很混雜，如果不能開展合理處置，將對生態環境、地下水、空氣和人們的身體健康帶來嚴重的危害和負面影響。填埋場的滲濾液是其周邊地區地表水及地下水的潛在污染源，在填埋場關閉后，在接下來的十幾年都會持續產生滲濾液，所以，垃圾填埋場一直要面對滲濾液處理的難題。

2 城市固體廢物垃圾滲濾液的特性

2.1 包含多種有機物

垃圾滲濾液內包含多種有機物，主要包括高分子量的碳水化合物類物質及腐殖質類物質、中分子量的灰黃霉酸類成分和低分子量的脂肪酸。滲濾液內含有的有機成分會隨著填埋時間的變化而發生改變，由于滲濾液長期受到擠壓，各種有機物進一步相互混合及滲透，各成分相互作用，進一步導致有機物發生相互反應，使混合物成分變得更為復雜。在垃圾填埋場的滲濾液內還含有大量帶有毒素的有機物和無機物，其中包括二十多種非甲烷類有毒有害有機化合物。這些物質帶有揮發性，同時這些物質中很大一部分有致癌作用，濃度高達10～6級。如二甲苯和含鹵素化合物，其中鹵代烴是致癌物質。

2.2 污染物濃度高且危害大

垃圾滲濾液的污染物濃度可達到普通污水的200倍，污染物濃度極高，且含有很多酸性物質成分。這些物質會發酵，產物具備很強的彌散性，它們可迅速蔓延到空氣中，對空氣產生嚴重污染。一旦遇到雨雪，滲濾液與其融合，會進一步加劇環境污染，使滲濾液污染強度進一步提高。根據實驗測定[1]，滲濾液內部包含90多種有機污染物質，其中，22種已經列入美國及我國國家環保署的重點控制名單，5種可誘發癌癥，1種可直接致癌，此外，還包含多種高濃度鹽類、重金屬及多種病原微生物。由于滲濾液具備極強的污染性，若未對滲濾液進行處理或處理不達標而直接將其排放，會對周圍的土壤、地表水體、地下水體和生態環境產生嚴重的污染及危害。

2.3 水量和水質受季節影響顯著

滲濾液的形成主要來自雨水的滲透，滲濾液的數量和當地氣候、填埋場的地理狀況、微生物環境、最終覆土層的性質、填埋場的年齡等因素有關。隨著季節的變化，滲濾液數量也會產生變化，雨季由于雨水充足，土壤含水量高，雨水流入滲濾液中，導致滲濾液的數量要高于旱季；污染物構成及濃度也會受到季節的影響，干冷季節滲濾液數量和污染物構成成分也比較少，濃度也較低；在潮濕、氣候溫和的地方，滲濾液的數量多于干熱氣候的地區，隨著填埋時間的增加，污染物成分和濃度也會產生變化。

2.4 氨氮和金屬含量高

滲濾液中通常含有高濃度的有機物和無機離子，含有很多銨氮和各種溶解態的金屬陽離子。垃圾滲濾液中包含十多種金屬離子，錳、鐵及鋁等成分含量為32%～36%，還包含丹寧、酚類、可溶性脂肪酸等有機污染物及高濃度的氨氮成分。氨氮是滲濾液中氮的主要存在形式，若氨氮含量太高，滲濾液內微生物活性會降低，最終導致生物處理方法不能實現預期效果。富含氨的物質對藻類、細菌、浮游動物和魚類有極強的毒性，并對植物的生長產生毒害，污染附近地區的土壤和植被。

3 城市固體廢物滲濾液處理及創新技術

3.1 生物處理技術

生物處理技術是處理固體廢物滲濾液過程中常采用的一種技術，處理方式包括厭氧處理方式、好氧處理方式及二者結合法。前者是借助厭氧泥床，對城市固體廢物滲濾液展開分段處理；后者是借助微生物調節方法，減少滲濾液內有害物質傳播，把有機化合物進行有氧分解，同時消除混合液內的微生物、細菌，均衡溶液的內部環境，降低滲濾液的污染性。采用生物處理技術，企業不用投入太多處理成本，治理效果顯著且運行費用比較低。該處理方式適用于可生化性較好的城市垃圾滲濾液，是目前垃圾填埋場使用較多的滲濾液處理方式，但對于不同類型的滲濾液，其處理效果也不同。厭氧處理設備包括上流式厭氧污泥床反應設備、分段厭氧消化及厭氧生物濾池等設備。好氧處理方式可處理滲濾液中的NH3-N、金屬離子及COD等。若滲濾液的B/C數值較大，一般優先使用生物處理技術，一般情況下，先采用厭氧處理技術，然后再采用好氧處理方式，通過二者結合，可取得很好的治理效果，從而使滲濾液滿足相關排放標準。當前，很多填埋場采用兩者結合的方式，對滲濾液進行處置，有成本低且運行效率高的優點。生物處理法是目前滲濾液優化調整和處置過程中采用的較為簡便的處理方法，同時具備良好的生態保護特性，實現了生物研究形式的多重性管理，在新時期背景下，該方法實現了城市環境問題的有效管理，詳見圖1。

圖1 滲濾液處理技術示意圖

3.2 物化處理法及創新技術研究

所謂物化處理法，是指借助發生一系列物理及化學反應，對滲濾液中可吸附有機物與不可溶組分進行去除，把難以生物降解的有機物轉化成容易生物分解的有機物。物化處理法有多種處理技術。

3.2.1 吹脫法

借助合理的處置方法，使滲濾液的pH值大于7，然后通入空氣，通過輔助空氣使混合溶液產生離子轉換，把滲濾液混合液內的NH3-N由離子狀態轉變為分子狀態，從而把滲濾液中的NH3-N脫除，實現氨氮等有機物的脫離，這種處理方式叫做吹脫法，這種處理方式可有效去除氨氮等成分。在實踐工作中，為凈化滲濾液，對滲濾液處置采用吹脫法，需要掌握如下要點：首先取樣分析滲濾液的成分，調整滲濾液的PH值，通常使pH等于9，同時準備吹脫法所使用的設備，使用空氣輔助處置技術，在比較大的空間范圍里，采取從左到右的順序，借助智能設備對溶液開展處置，連續工作3-5 h以后，再一次測定滲濾液的pH值。采用吹脫法處置技術，借助簡單的資源調節手段，來實現生產資源最優化安排。

3.2.2 膜處理技術

因城市固體廢物滲濾液的成分越來越復雜，采用常規的處理方法，常常達不到規定的排放標準，所以在對城市固體廢棄物開展處置時，可以使用膜處理技術，以使污水滿足排放標準。填埋場可首先對滲濾液使用厭氧預處理技術，然后使用膜處理技術，通常采用納濾膜作為膜處理技術的反應膜。采用該技術時，要注意根據溶液過濾處理要求，來選擇膜的大??；根據不同濃度的滲濾液，調節膜過濾強度的大小，這也是保證該種處理技術順利實施的要點。通常，氨氮溶液濃度處于900 mg/L～1 000 mg/L時，一般采用COD和NH3-N的脫除量效率為60%～70%的設備；溶液濃度在1 000 mg/L～1 500 mg/L時，使用過濾度在75%-80%的設備；COD處于2 000 mg/L～3 000 mg/L時，一般采用脫除量效率為80%～90%的設備[2]。這種處理方法可將滲濾液內的污染物質徹底過濾清除，溶液內也不會殘留其他成分物質。這種物理處理方式可以獲得清潔程度極高的產物，但這種處理技術成本很高，填埋場要投入很多資金來購買設備，所以在選擇處理方法時，也要因地制宜。

3.2.3 活性炭技術

活性炭具有吸附性，可對無法降解的有機物和色度進行脫除，對于COD的脫除率通?？蛇_到70%～80%，對于色度的脫除率可達到80%～90%。這種處理方式應用范圍廣泛，適用于經生物預處理后的滲濾液，對于填埋時間較長的滲濾液，也具有很好的適應性，可去除中等分子量的有機質。相關研究表明[3]，活性炭對于滲濾液內重金屬和COD有很好的吸附性，且活性炭吸附力要強于其他吸附劑，此外對于很多難以生物降解的有機物，活性炭也具有很好的吸附效果。為提升氨氮的吸附效率，常采用沸石吸附、臭氧氧化等技術與活性炭吸附技術聯合使用，以彌補單一吸附處理方式存在的工藝不足問題。但這種處理方式對于預處理技術有著較為苛刻的要求，且處理成本較高，活性炭也不能進行重復利用。

3.2.4 化學處置技術

化學處置技術通常分為化學氧化法與混凝沉淀法，化學氧化法可脫除滲濾液中的色度和COD，氧化劑通常采用臭氧、高錳酸鉀等。相關研究及實踐表明，將不同類型的氧化劑進行合理搭配使用，相對于僅使用一種氧化劑來說處理效率更高。在預處理過程中，普遍采用混凝沉淀法，對于滲濾液內懸浮物和COD具備很好的去除效果，同時這個過程也會脫除很多重金屬。硫酸鐵、石灰、鹽酸鐵等是常采用的混凝沉淀劑，通過高效的預處理后，再對滲濾液進行后續深化處理，會取得更好的處理效率（見圖1）。

3.2.5 電化學法與光催化氧化法

電化學法與光催化氧化法技術，是當前滲濾液污染防治的發展新方向。電化學法包括間接氧化與直接氧化法。直接氧化法，是指滲濾液通電后，混合液內溶解的有機物質在受到OH-作用后，在陽極發生氧化反應；所謂間接氧化法，是指滲濾液形成強氧化劑，使污染物發生氧化反應，以此去除混合液內的污染物。研究表明，降低pH值，并加入足夠的陰離子Cl-，適當增加電極和滲濾液間的接觸面積，對提升COD和氨氮的去除率有積極作用。光催化氧化法是指采用紫外線對填埋的廢物及滲濾液進行照射，價帶電子產生遷移，發生氧化還原反應，以此去除滲濾液里的污染物。研究表明[4]，借助光催化法來處理垃圾滲濾液，混合液的酸堿性不會對處理效果產生顯著的影響，但若混合液呈現中性狀態，將不利于光催化氧化反應進行。

3.3 土壤處理法

由于土壤自身帶有吸附、過濾和沉淀作用，在對城市固體廢物滲濾液處置過程中，可以充分借助土壤這一特性，清除滲濾液內包含的有機成分及諸多懸浮物。由于土壤中的微生物代謝可適當加快，可使滲濾液內的含氮組分和可溶性有機物產生分解作用，從而去除滲濾液內的污染物。目前人工濕地和回灌技術都是滲濾液處置過程中頻繁采用的土壤處理技術。

（1）濕地處理技術對濕地要進行嚴格的設計及運行控制，要注意使濕地區域設計水深度保持一致，同時注意水溫周期要符合植物及微生物的生長，使濕地植物處于適宜的生長環境中，從而構建高效除污水平的濕地群落。

（2）滲濾液回灌技術指的是采用科學合理的處理方式，把位于填埋場底層的滲濾液重新回灌到填滿場內，回灌位置為覆蓋層下層或覆蓋層表面。滲濾液重新回灌以后，相比沒有經過回灌處理的滲漏液來說，污染物濃度顯著降低，但垃圾堆體本身處理能力有限，若有機負荷大大超過處理系統本身降解能力，滲濾液回灌技術也不會取得良好的效果。而對成分混合種類較多的滲濾液，是無法達到徹底清除效果的，需要配合其他處置方式，才可取得良好的治理效果。和生物處理法與物化處理法相比，這種處理方式借助填埋垃圾場的土壤進行處理，運行成本較低，對滲濾液水質水量有很好的適應性，這種方法也是城市資源綜合利用的有效手段。

4 城市固體廢物滲濾液處理的研究價值

隨著我國城市人口數量的增加和城市發展的加快，城市人群居住比例也不斷增大，城市垃圾的種類和數量也在逐漸增加。傳統的固體垃圾處理方式，如固體廢物焚燒和掩埋處理技術，也會給城市環境帶來污染問題，甚至還會對地下水及土壤產生污染。在采用傳統方式治理城市固體垃圾的過程中，就要面對滲濾液這個重要的環境影響因素。滲濾液是垃圾填埋在降解過程中所產生的具有高污染性的排放物，垃圾滲濾液內含有的有機物及無機物濃度高、成分復雜且含有重金屬，氨氮、腐殖酸、無機鹽等有害成分，含量高、波動大，成分也不穩定，如處理不當就直接排放，將對環境造成嚴重污染。對其進行科學合理處置，是廣大環境工作者需要不斷探索的科研課題。為了對城鎮固體廢物進行徹底處置，就要做好滲濾液的處理工作，以此提升環境效益，環境研究工作者要統籌安排各項社會資源，科學地開發各項環?？蒲许椖?。

當前國內已經開展對于城市固體廢物中滲濾液處置技術的研究，包括對手段、治理策略等的研究，這些研究成果有一定的代表性。廣大環境工作者要進一步做好這部分成果的分析研究和應用效果評價，以此為城市環境污染問題的處理提供借鑒和方法指導。例如，滲濾液生物處理技術也可在工業污染水源凈化和沉淀過程中得到推廣和使用。

5 結語

對于城市固體廢物滲濾液處置和處理的研究，是綠色化城市開發理念向前推進的理論歸納。當前，國內外并沒有對垃圾滲濾液處理技術形成一套成熟且行之有效的管理體系，當前存在多種滲濾液處置方式，但僅僅采用一種方式，并不能實現預期的治理效果，需要把不同類型治理技術融為一體，以取得更佳的治理效果，更高的運行效率。在選擇滲濾液處理技術時，要分析滲濾液的特征，并借助生物處理技術、物化處理及土壤處理技術，對滲濾液進行處理。同時要分析治理成效，以減少滲濾液對生態環境產生的負面影響。