城市生活垃圾填埋場滲濾液全量化處理分析

城市生活垃圾填埋場滲濾液全量化處理分析摘要：當前人們生活水平得到了大幅度提升，城市居民人口數(shù)量呈持續(xù)增長趨勢，生活垃圾產(chǎn)生量也越來越高。生活垃圾滲濾液中的污染物濃度相當高，垃圾滲濾液如果得不到妥善處置將造成嚴重的環(huán)境污染，國家層面相繼出臺了嚴苛排放標準和處理技術(shù)導(dǎo)則，垃圾滲濾液合法合規(guī)全量化處置受到相關(guān)部門的高度重視，也成為了環(huán)保督察關(guān)注的重點問題。基于此，本文對垃圾滲濾液全量化處理辦法展進行了綜合分析，旨在推動滲濾液處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保護自然生態(tài)環(huán)境，為人們營造良好的人居環(huán)境。關(guān)鍵詞：城市生活垃圾；垃圾滲濾液；全量化處理引言：目前，城市生活垃圾處理方面主要利用到填埋法、焚燒法和堆肥法這三種主要處理方法，和其他兩種方式對比，填埋法具有一定的優(yōu)勢，一次性能夠處理的垃圾數(shù)量大，應(yīng)用范圍廣泛，處理成本相對比較低。城市生活垃圾中存在著大量污染物，填埋過程中在物理壓力、微生物分解的作用下，會有部分污染物流出或滲透到土壤中，形成黑臭廢水。根據(jù)調(diào)查，垃圾滲濾液的產(chǎn)生主要有以下幾種途徑，一是垃圾中本身含有大量水分；二是填埋過程中微生物降解生成水分；三是自然降水和地下水的影響。目前全量化處理方法，在城市生活垃圾滲濾液處理中得到了廣泛應(yīng)用，效果較為突出，但是也存在一定的技術(shù)壁壘和難點需突破。1垃圾滲濾液的水質(zhì)特點及處理難點1.1垃圾滲濾液的水質(zhì)特點垃圾滲濾液是一種性質(zhì)多變、組分復(fù)雜、難生物降解的污水，主要具有如下特點：（1）垃圾滲濾液的水質(zhì)成分相對來說比較復(fù)雜，主要包括有毒有害物質(zhì)、金屬元素、植物營養(yǎng)素、污染物等；（2）金屬離子的類型比較多樣，多達數(shù)十種；（3）受季節(jié)影響比較嚴重，夏天、高溫環(huán)境下，濃縮液中的污染物含量比較高。1.2垃圾滲濾液處理難點1.2.1單一處理方法無法達到排放標準

垃圾滲濾液污染物種類多，水質(zhì)變化比較大，如果僅使用單一的處理方式，顯然無法達到預(yù)期的效果。常用的比如生物處理法，雖然成本比較低、效率高，但受地區(qū)因素影響比較嚴重，在水質(zhì)水量變化比較大的地區(qū)并不適用。物理或化學(xué)處理法一般包括活性炭吸附、化學(xué)沉淀等，前期處理效果突出，但需要持續(xù)性的投入化學(xué)藥劑，成本投入大、也容易引發(fā)二次污染。因此，想要保證良好的處理效果，應(yīng)當本著實事求是的原則，采用多種不同的組合處理工藝進行應(yīng)用。1.2.2高氨氮濃度

根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示，垃圾滲濾液中的氨氮含量非常高，遠超城市污水中的氨氮含量，而且由于垃圾填埋量呈持續(xù)擴增趨勢，氨氮含量也會進一步增長，處理難度進一步加大。1.2.3水質(zhì)變化大

受地區(qū)、季節(jié)等因素影響，垃圾滲濾液的水質(zhì)變化比較大，尤其是在強降雨時期變化更大，污染物的濃度也會隨著填埋時間的推移慢慢增加，給后期處理帶來了極大阻礙。1.2.4金屬含量高

眾所周知，重金屬是影響土壤肥力、造成環(huán)境破壞和水資源污染的主要因素，垃圾滲濾液中的金屬離子多達數(shù)十種，鐵離子、鋅離子在酸性環(huán)境中的濃度比較高，不僅會增加后期的處理難度，還會讓生物處理法難以發(fā)揮其作用。2垃圾滲濾液處理歷程及現(xiàn)狀2.1垃圾滲濾液處理發(fā)展歷程垃圾滲濾液處理在我國的發(fā)展歷程經(jīng)歷三個階段：第一階段是1997年以前，垃圾滲濾液的處理技術(shù)主要是借鑒生活污水的處理工藝，出水排放的標準一般依據(jù)《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）。由于對垃圾滲濾液的水質(zhì)特性認識不足，特別是工藝設(shè)計時對垃圾滲濾液隨垃圾填埋場“場齡”變化的規(guī)律研究不深入，導(dǎo)致設(shè)計工藝正常運行的年限較短，當水質(zhì)變化時，工藝出現(xiàn)不適應(yīng)性，處理效果降低。第二階段是1997年至2008年，國內(nèi)對垃圾滲濾液的研究進一步深入，出水排放的標準一般依據(jù)《生活垃圾填埋場污染物控制標準》（GB16889-1997）。在2003年以前，國內(nèi)對垃圾滲濾液處理提出了針對性的工藝，取得了較好的效果。2003年后，膜生物反應(yīng)器在滲濾液處理方面的應(yīng)用逐漸成熟，成為目前滲濾液處理生化工段的主流工藝。第三階段是2008年后，國家環(huán)保部頒布實施了《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）標準，對垃圾滲濾液的出水排放做出了嚴格的限值，標準中取消了GB16889-1997中出水一級、二級及三級的劃分，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，國內(nèi)垃圾填埋場滲濾液出水排放限值執(zhí)行表2標準，環(huán)境敏感地區(qū)執(zhí)行表3排放標準。為了配合新國標的執(zhí)行，國家環(huán)保部于2010年3月發(fā)布了《生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ564-2010），于2010年4月1日實施；國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2010年7月23日發(fā)布《生活垃圾滲濾液處理技術(shù)規(guī)范》（CJJ150-2010），于2011年1月1日實施。規(guī)范中對滲濾液處理技術(shù)做出了指導(dǎo)。2.2垃圾滲濾液處理現(xiàn)狀目前，垃圾滲濾液最有效的處理方法為生化法+膜處理，通過各種生物處理單元的組合處理后，滲濾液的CODCr與BOD5只能分別降解到500～800mg/L和200～300mg/L，達不到國家現(xiàn)行排放標準，只能在后端通過膜處理工藝來實現(xiàn)出水水質(zhì)達標的需求。但是膜處理工藝產(chǎn)生的濃縮液水量較大（產(chǎn)生約20-30%的濃縮液），屬高濃度鹽分、難生物降解的有機廢水，處理難度大。目前膜濾濃縮液的主要處理方法為回灌和蒸發(fā)?；毓喾〞闺y降解污染物循環(huán)積累，滲濾液電導(dǎo)率升高，降低膜處理系統(tǒng)的壽命和產(chǎn)水率，并有可能使填埋場提前進入“老齡化”，不利于系統(tǒng)可持續(xù)處理；蒸發(fā)法由于能耗高、設(shè)備昂貴、尾氣處理難度大，暫時難以推廣。因此，探尋經(jīng)濟、有效、節(jié)能的濃縮液處理方法顯得迫在眉睫。垃圾滲濾液膜濾濃縮液的水質(zhì)隨填埋年齡的變化存在較大差異，中晚期水樣中有機物濃度遠遠高于早期水樣中的有機物濃度，因此不同填埋齡滲濾液膜濾濃縮液的處理工藝也有所不同。3垃圾滲濾液濃縮液的產(chǎn)生及處理3.1垃圾滲濾液濃縮液的產(chǎn)生利用生物降解對垃圾滲濾液進行處理之后，經(jīng)過納濾膜或反滲透的殘余液，就是垃圾滲濾液濃縮液。膜過濾是一種比較常見的垃圾處理方式，其主要原理如下：滲析膜具有選擇透過性的特點，水分可以順利通過滲析膜，但是其他物質(zhì)的通過率不高，會被膜攔截，這樣就可以得到兩種物質(zhì)，一是經(jīng)過處理之后的清液，二是濃縮液。大量難降解有毒污染物被富集轉(zhuǎn)移至濃縮液中，其毒性和污染性大大高于垃圾滲濾液原液,目前受處理技術(shù)及經(jīng)濟合理性制約，處理難度很大。縮縮液可生化性很差，主要成分基本不能作為營養(yǎng)源參與生物反應(yīng)，主要含有難生物降解的腐殖質(zhì)類大分子物質(zhì)和大量的鹽分，顏色呈黑棕色，同時濃縮液也具有COD、重金屬離子含量高等特點。目前國內(nèi)滲濾液處理后產(chǎn)生的濃縮液根據(jù)膜處理方式的不同，主要分為納濾濃縮液及反滲透濃縮液。納濾濃縮液主要特點如下：主要污染物為難降解有機物，其他污染物包括少量氨氮、硝態(tài)氮以及鹽分；其中鹽分主要為二價離子及高價離子，pH值基本在中性左右。納濾濃縮液具有COD高、難降解、易結(jié)垢等特點。反滲透（接納濾出水）濃縮液主要污染物為鹽分，含量高達4%，其他污染物的含量不大。反滲透（接納濾出水）具有含鹽量高、有機污染物（COD、BOD5）和氨氮等含量低、易結(jié)垢等特點。如果處理不當隨意排放，會給人們身體健康、自然環(huán)境帶來嚴重危害。3.2垃圾滲濾液濃縮液的處置3.2.1納濾膜濃縮液處理工藝近年來國外學(xué)者就垃圾滲濾液的濃液處理進行大量卓有成效的科學(xué)研究，部分都應(yīng)用到工程實踐，而由于我國垃圾滲濾液的水質(zhì)水量的復(fù)雜多變性，目前尚無十分完善的處理工藝，大多根據(jù)具體情況及其他經(jīng)濟技術(shù)的要求采取有針對性的處理工藝。目前主要處理方式為轉(zhuǎn)移處置、減量以及無害化處理，常用的工藝如下：（1）濃縮液回灌基本原理是通過填埋堆體將濃縮液中的難生化降解有機物逐步降解。目前，國內(nèi)濃縮液普遍采用回灌處理工藝，回灌可能產(chǎn)生如下問題：濃縮液回灌導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)鹽分循環(huán)累積，生化池微生物活性降低甚至發(fā)生中毒，影響生化出水，膜系統(tǒng)結(jié)垢嚴重，膜通量下降，膜清洗頻率提高，膜的使用壽命大大縮短。濃縮液回灌區(qū)無法采用HPDE膜覆蓋，產(chǎn)生嚴重臭氣問題。因濃縮液鹽分高，可能引起輸送管道結(jié)垢，管理較復(fù)雜。（2）混凝沉淀+高級氧化+生化處理后達標排放基本原理為將納濾濃縮液中所含有的大分子有機物，加藥沉淀能夠去除一部分COD，再通過Fenton或臭氧等強氧化劑氧化后，將大分子變小分子，然后再進行BAF等生化單元處理后達標排放。該方式的特點：一是高級氧化過程較難控制，藥劑消耗量大；二是對氧化后的廢水單獨進行生化處理，并實現(xiàn)總氮的脫除，有一定難度。（3）兩級物料膜濃縮基本原理為將納濾濃縮液中的腐植酸提取濃縮分離出來，然后經(jīng)兩級物料膜分離提升水的回收率。濃縮液首先進入物料一級膜系統(tǒng)，產(chǎn)生的以腐植酸為主的濃液（體積比0.5%）；物料一級膜透過液進入物料二級膜系統(tǒng)。物料二級膜系統(tǒng)濾出液達標排放（體積比95%），濃液（體積比4.5%）經(jīng)高級氧化處理后返回前端生化系統(tǒng)。該方式的運行費用較低。經(jīng)過上述三種處理工藝從工藝特點、納濾濃縮液產(chǎn)率、投資、運行成本、占地面積等方面進行綜合比較分析（具體見下表），納濾濃縮液采用兩級物料膜濃縮工藝，腐植酸經(jīng)高級氧化處理后返回均衡池的方式比較適合中老齡填埋場高污染物濃度的納濾濃縮液處理。表1

濃納濾縮液處理技術(shù)對比表項目AOP技術(shù)（臭氧高級氧化）兩級物料膜系統(tǒng)濃縮液回灌工藝原理通過強氧化性的羥基自由基(·OH)，致使水中有機物長鏈發(fā)生氧化、分解、斷裂，把大分子分解為小分子，提高其生化性，無選擇性地把有機物氧化成CO2、H2O或礦物鹽，從而有效降低COD和色度。濃縮液首先進入一級物料膜系統(tǒng)，產(chǎn)生的以腐植酸為主的濃液（體積比0.5%）；一級物料膜透過液進入二級物料膜系統(tǒng)。二級物料膜系統(tǒng)濾出液達標排放（體積比95%），濃液（體積比4.5%）預(yù)處理后返回前端生化系統(tǒng)。利用填埋堆體將濃縮液中難生化降解有機物逐步降解。工藝特點化學(xué)氧化過程；COD出路：一部分被氧化劑直接礦化，一部分變成小分子后在生化系統(tǒng)被降解；總氮出路：返回生化系統(tǒng)，通過反硝化過程去除；物理分離過程，無化學(xué)污泥產(chǎn)生；COD出路：大部分形成腐植酸液態(tài)肥，變肥為寶，少量返回生化系統(tǒng)被降解；總氮出路：返回生化系統(tǒng)，通過反硝化過程去除；生物降解過程；濃縮液產(chǎn)率基本無濃液，處理后出水返回生化系統(tǒng)。1%20%，且隨運行時間膜通量降低，濃縮液產(chǎn)率不斷提高設(shè)備系統(tǒng)特點有機物被氧化的程度較難控制；設(shè)備系統(tǒng)較為繁瑣，控制點很多；運行維護較為頻繁；需要投加大量的藥劑，對設(shè)備的操作和管理提出更高要求；對操作人員要求較高；成熟的膜系統(tǒng)設(shè)備，設(shè)備系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)運行的所有操作規(guī)程均可參照已有的NF和RO系統(tǒng)操作規(guī)程；所需的設(shè)備維護及備件等，均可參照已有的NF和RO系統(tǒng)；設(shè)備簡單，對操作人員要求低投資費用450萬375萬90萬占地面積350m2240m23000m2運行費用（折算噸濃縮液）90~95元/m335~39元/m35~7元/m3裝機容量220kW150kW22kW工程業(yè)績成都長安填埋場滲濾液濃縮液處理工程寧波鄞州區(qū)垃圾衛(wèi)生填埋場滲濾液處理工程深圳老虎坑垃圾滲濾液深度處理工程國內(nèi)工程案例很多存在問題運行管理難度較高，重金屬及總氮去除困難需考慮腐植酸作為肥料的出路問題鹽分累積影響生化系統(tǒng)微生物活性和膜處理系統(tǒng)通量注：投資費用、占地面積、裝機容量均按納濾濃縮液150m3/d的處理規(guī)模計。3.2.2反滲透膜濃縮液處理工藝論證反滲透膜濃縮液具有高鹽的特性，要想進一步濃縮處理很困難，國內(nèi)外主流工藝為高壓反滲透及蒸發(fā)工藝，高壓反滲透可將濃縮液再濃縮一倍，但又面臨了更高含鹽量的高壓反滲透的濃縮液需要處理。因此一般采用蒸發(fā)工藝，該工藝處理往往用于高濃度化工廢液的濃縮，由于垃圾滲濾液處理的難度，在一些發(fā)達國家，也被用于滲濾液的處理。蒸發(fā)是一個把揮發(fā)性組分與非揮發(fā)性組分分離的物理過程，由二部分組成：加熱溶液使水沸騰氣化和不斷除去氣化的水蒸氣。垃圾淋溶液蒸發(fā)處理時，水從淋溶液中沸出，污染物殘留在濃縮液中。所有重金屬和無機物以及大部分有機物的揮發(fā)性均比水弱，因此會保留在濃縮液中，只有部分揮發(fā)性烴、揮發(fā)性有機酸和氨等污染物會進入蒸氣，最終存在于冷凝液中。蒸發(fā)處理工藝可把反滲透濃縮液蒸發(fā)成結(jié)晶鹽。4垃圾滲濾液全量化處置方向《生活垃圾填埋場污染控制標準》目前正在修訂中，征求意見稿明確提出垃圾滲濾液濃縮液不允許回灌。因此，垃圾滲濾液全鏈條全量化處理成為必然趨勢，膜濃縮液的處理縱然成為難點，但行業(yè)內(nèi)也在積極摸索尋求新的突破，不論是通過處理工藝系統(tǒng)內(nèi)的工藝控制，使?jié)饪s液減量化；還是采用適宜的處理工藝，消減濃縮液中主要污染物的濃度，都是最終的出路?？偠灾?，目前城市生活垃圾總量有持續(xù)擴增的趨勢，在滲濾液處理方面應(yīng)當加大投入和研