城市固体废物的渗滤液处理与处置技术创新研究

朱 琦

（无锡市博雅汇环保科技有限公司，江苏 无锡 214000）

1 城市固体废物垃圾渗滤液

环境治理涉及很多方面，其中，城市固体废物产生的渗滤液具有很大的环境危害性。渗滤液属于一种高浓度的有机废水，具有很强的污染性，如何对城市固体废物渗滤液进行科学合理的处置，已经成为广大环境科研工作者及填埋机构研究的重点课题。覆盖垃圾的土层中包含的水分及雨水流入填埋场以后，流经垃圾层，从而形成渗滤液；此外，垃圾分解生成的水分、地下渗入水、垃圾本身所含水分通常都带有很高浓度重金属盐、有机物、氨氮及SS等成分，这些高浓度污水也会形成渗滤液。城市固体废物的渗滤液成分很混杂，如果不能开展合理处置，将对生态环境、地下水、空气和人们的身体健康带来严重的危害和负面影响。填埋场的渗滤液是其周边地区地表水及地下水的潜在污染源，在填埋场关闭后，在接下来的十几年都会持续产生渗滤液，所以，垃圾填埋场一直要面对渗滤液处理的难题。

2 城市固体废物垃圾渗滤液的特性

2.1 包含多种有机物

垃圾渗滤液内包含多种有机物，主要包括高分子量的碳水化合物类物质及腐殖质类物质、中分子量的灰黄霉酸类成分和低分子量的脂肪酸。渗滤液内含有的有机成分会随着填埋时间的变化而发生改变，由于渗滤液长期受到挤压，各种有机物进一步相互混合及渗透，各成分相互作用，进一步导致有机物发生相互反应，使混合物成分变得更为复杂。在垃圾填埋场的渗滤液内还含有大量带有毒素的有机物和无机物，其中包括二十多种非甲烷类有毒有害有机化合物。这些物质带有挥发性，同时这些物质中很大一部分有致癌作用，浓度高达10～6级。如二甲苯和含卤素化合物，其中卤代烃是致癌物质。

2.2 污染物浓度高且危害大

垃圾渗滤液的污染物浓度可达到普通污水的200倍，污染物浓度极高，且含有很多酸性物质成分。这些物质会发酵，产物具备很强的弥散性，它们可迅速蔓延到空气中，对空气产生严重污染。一旦遇到雨雪，渗滤液与其融合，会进一步加剧环境污染，使渗滤液污染强度进一步提高。根据实验测定[1]，渗滤液内部包含90多种有机污染物质，其中，22种已经列入美国及我国国家环保署的重点控制名单，5种可诱发癌症，1种可直接致癌，此外，还包含多种高浓度盐类、重金属及多种病原微生物。由于渗滤液具备极强的污染性，若未对渗滤液进行处理或处理不达标而直接将其排放，会对周围的土壤、地表水体、地下水体和生态环境产生严重的污染及危害。

2.3 水量和水质受季节影响显著

渗滤液的形成主要来自雨水的渗透，渗滤液的数量和当地气候、填埋场的地理状况、微生物环境、最终覆土层的性质、填埋场的年龄等因素有关。随着季节的变化，渗滤液数量也会产生变化，雨季由于雨水充足，土壤含水量高，雨水流入渗滤液中，导致渗滤液的数量要高于旱季；污染物构成及浓度也会受到季节的影响，干冷季节渗滤液数量和污染物构成成分也比较少，浓度也较低；在潮湿、气候温和的地方，渗滤液的数量多于干热气候的地区，随着填埋时间的增加，污染物成分和浓度也会产生变化。

2.4 氨氮和金属含量高

渗滤液中通常含有高浓度的有机物和无机离子，含有很多铵氮和各种溶解态的金属阳离子。垃圾渗滤液中包含十多种金属离子，锰、铁及铝等成分含量为32%～36%，还包含丹宁、酚类、可溶性脂肪酸等有机污染物及高浓度的氨氮成分。氨氮是渗滤液中氮的主要存在形式，若氨氮含量太高，渗滤液内微生物活性会降低，最终导致生物处理方法不能实现预期效果。富含氨的物质对藻类、细菌、浮游动物和鱼类有极强的毒性，并对植物的生长产生毒害，污染附近地区的土壤和植被。

3 城市固体废物渗滤液处理及创新技术

3.1 生物处理技术

生物处理技术是处理固体废物渗滤液过程中常采用的一种技术，处理方式包括厌氧处理方式、好氧处理方式及二者结合法。前者是借助厌氧泥床，对城市固体废物渗滤液展开分段处理；后者是借助微生物调节方法，减少渗滤液内有害物质传播，把有机化合物进行有氧分解，同时消除混合液内的微生物、细菌，均衡溶液的内部环境，降低渗滤液的污染性。采用生物处理技术，企业不用投入太多处理成本，治理效果显著且运行费用比较低。该处理方式适用于可生化性较好的城市垃圾渗滤液，是目前垃圾填埋场使用较多的渗滤液处理方式，但对于不同类型的渗滤液，其处理效果也不同。厌氧处理设备包括上流式厌氧污泥床反应设备、分段厌氧消化及厌氧生物滤池等设备。好氧处理方式可处理渗滤液中的NH3-N、金属离子及COD等。若渗滤液的B/C数值较大，一般优先使用生物处理技术，一般情况下，先采用厌氧处理技术，然后再采用好氧处理方式，通过二者结合，可取得很好的治理效果，从而使渗滤液满足相关排放标准。当前，很多填埋场采用两者结合的方式，对渗滤液进行处置，有成本低且运行效率高的优点。生物处理法是目前渗滤液优化调整和处置过程中采用的较为简便的处理方法，同时具备良好的生态保护特性，实现了生物研究形式的多重性管理，在新时期背景下，该方法实现了城市环境问题的有效管理，详见图1。

图1 渗滤液处理技术示意图

3.2 物化处理法及创新技术研究

所谓物化处理法，是指借助发生一系列物理及化学反应，对渗滤液中可吸附有机物与不可溶组分进行去除，把难以生物降解的有机物转化成容易生物分解的有机物。物化处理法有多种处理技术。

3.2.1 吹脱法

借助合理的处置方法，使渗滤液的pH值大于7，然后通入空气，通过辅助空气使混合溶液产生离子转换，把渗滤液混合液内的NH3-N由离子状态转变为分子状态，从而把渗滤液中的NH3-N脱除，实现氨氮等有机物的脱离，这种处理方式叫做吹脱法，这种处理方式可有效去除氨氮等成分。在实践工作中，为净化渗滤液，对渗滤液处置采用吹脱法，需要掌握如下要点：首先取样分析渗滤液的成分，调整渗滤液的PH值，通常使pH等于9，同时准备吹脱法所使用的设备，使用空气辅助处置技术，在比较大的空间范围里，采取从左到右的顺序，借助智能设备对溶液开展处置，连续工作3-5 h以后，再一次测定渗滤液的pH值。采用吹脱法处置技术，借助简单的资源调节手段，来实现生产资源最优化安排。

3.2.2 膜处理技术

因城市固体废物渗滤液的成分越来越复杂，采用常规的处理方法，常常达不到规定的排放标准，所以在对城市固体废弃物开展处置时，可以使用膜处理技术，以使污水满足排放标准。填埋场可首先对渗滤液使用厌氧预处理技术，然后使用膜处理技术，通常采用纳滤膜作为膜处理技术的反应膜。采用该技术时，要注意根据溶液过滤处理要求，来选择膜的大小；根据不同浓度的渗滤液，调节膜过滤强度的大小，这也是保证该种处理技术顺利实施的要点。通常，氨氮溶液浓度处于900 mg/L～1 000 mg/L时，一般采用COD和NH3-N的脱除量效率为60%～70%的设备；溶液浓度在1 000 mg/L～1 500 mg/L时，使用过滤度在75%-80%的设备；COD处于2 000 mg/L～3 000 mg/L时，一般采用脱除量效率为80%～90%的设备[2]。这种处理方法可将渗滤液内的污染物质彻底过滤清除，溶液内也不会残留其他成分物质。这种物理处理方式可以获得清洁程度极高的产物，但这种处理技术成本很高，填埋场要投入很多资金来购买设备，所以在选择处理方法时，也要因地制宜。

3.2.3 活性炭技术

活性炭具有吸附性，可对无法降解的有机物和色度进行脱除，对于COD的脱除率通常可达到70%～80%，对于色度的脱除率可达到80%～90%。这种处理方式应用范围广泛，适用于经生物预处理后的渗滤液，对于填埋时间较长的渗滤液，也具有很好的适应性，可去除中等分子量的有机质。相关研究表明[3]，活性炭对于渗滤液内重金属和COD有很好的吸附性，且活性炭吸附力要强于其他吸附剂，此外对于很多难以生物降解的有机物，活性炭也具有很好的吸附效果。为提升氨氮的吸附效率，常采用沸石吸附、臭氧氧化等技术与活性炭吸附技术联合使用，以弥补单一吸附处理方式存在的工艺不足问题。但这种处理方式对于预处理技术有着较为苛刻的要求，且处理成本较高，活性炭也不能进行重复利用。

3.2.4 化学处置技术

化学处置技术通常分为化学氧化法与混凝沉淀法，化学氧化法可脱除渗滤液中的色度和COD，氧化剂通常采用臭氧、高锰酸钾等。相关研究及实践表明，将不同类型的氧化剂进行合理搭配使用，相对于仅使用一种氧化剂来说处理效率更高。在预处理过程中，普遍采用混凝沉淀法，对于渗滤液内悬浮物和COD具备很好的去除效果，同时这个过程也会脱除很多重金属。硫酸铁、石灰、盐酸铁等是常采用的混凝沉淀剂，通过高效的预处理后，再对渗滤液进行后续深化处理，会取得更好的处理效率（见图1）。

3.2.5 电化学法与光催化氧化法

电化学法与光催化氧化法技术，是当前渗滤液污染防治的发展新方向。电化学法包括间接氧化与直接氧化法。直接氧化法，是指渗滤液通电后，混合液内溶解的有机物质在受到OH-作用后，在阳极发生氧化反应；所谓间接氧化法，是指渗滤液形成强氧化剂，使污染物发生氧化反应，以此去除混合液内的污染物。研究表明，降低pH值，并加入足够的阴离子Cl-，适当增加电极和渗滤液间的接触面积，对提升COD和氨氮的去除率有积极作用。光催化氧化法是指采用紫外线对填埋的废物及渗滤液进行照射，价带电子产生迁移，发生氧化还原反应，以此去除渗滤液里的污染物。研究表明[4]，借助光催化法来处理垃圾渗滤液，混合液的酸碱性不会对处理效果产生显著的影响，但若混合液呈现中性状态，将不利于光催化氧化反应进行。

3.3 土壤处理法

由于土壤自身带有吸附、过滤和沉淀作用，在对城市固体废物渗滤液处置过程中，可以充分借助土壤这一特性，清除渗滤液内包含的有机成分及诸多悬浮物。由于土壤中的微生物代谢可适当加快，可使渗滤液内的含氮组分和可溶性有机物产生分解作用，从而去除渗滤液内的污染物。目前人工湿地和回灌技术都是渗滤液处置过程中频繁采用的土壤处理技术。

（1）湿地处理技术对湿地要进行严格的设计及运行控制，要注意使湿地区域设计水深度保持一致，同时注意水温周期要符合植物及微生物的生长，使湿地植物处于适宜的生长环境中，从而构建高效除污水平的湿地群落。

（2）渗滤液回灌技术指的是采用科学合理的处理方式，把位于填埋场底层的渗滤液重新回灌到填满场内，回灌位置为覆盖层下层或覆盖层表面。渗滤液重新回灌以后，相比没有经过回灌处理的渗漏液来说，污染物浓度显著降低，但垃圾堆体本身处理能力有限，若有机负荷大大超过处理系统本身降解能力，渗滤液回灌技术也不会取得良好的效果。而对成分混合种类较多的渗滤液，是无法达到彻底清除效果的，需要配合其他处置方式，才可取得良好的治理效果。和生物处理法与物化处理法相比，这种处理方式借助填埋垃圾场的土壤进行处理，运行成本较低，对渗滤液水质水量有很好的适应性，这种方法也是城市资源综合利用的有效手段。

4 城市固体废物渗滤液处理的研究价值

随着我国城市人口数量的增加和城市发展的加快，城市人群居住比例也不断增大，城市垃圾的种类和数量也在逐渐增加。传统的固体垃圾处理方式，如固体废物焚烧和掩埋处理技术，也会给城市环境带来污染问题，甚至还会对地下水及土壤产生污染。在采用传统方式治理城市固体垃圾的过程中，就要面对渗滤液这个重要的环境影响因素。渗滤液是垃圾填埋在降解过程中所产生的具有高污染性的排放物，垃圾渗滤液内含有的有机物及无机物浓度高、成分复杂且含有重金属，氨氮、腐殖酸、无机盐等有害成分，含量高、波动大，成分也不稳定，如处理不当就直接排放，将对环境造成严重污染。对其进行科学合理处置，是广大环境工作者需要不断探索的科研课题。为了对城镇固体废物进行彻底处置，就要做好渗滤液的处理工作，以此提升环境效益，环境研究工作者要统筹安排各项社会资源，科学地开发各项环保科研项目。

当前国内已经开展对于城市固体废物中渗滤液处置技术的研究，包括对手段、治理策略等的研究，这些研究成果有一定的代表性。广大环境工作者要进一步做好这部分成果的分析研究和应用效果评价，以此为城市环境污染问题的处理提供借鉴和方法指导。例如，渗滤液生物处理技术也可在工业污染水源净化和沉淀过程中得到推广和使用。

5 结语

对于城市固体废物渗滤液处置和处理的研究，是绿色化城市开发理念向前推进的理论归纳。当前，国内外并没有对垃圾渗滤液处理技术形成一套成熟且行之有效的管理体系，当前存在多种渗滤液处置方式，但仅仅采用一种方式，并不能实现预期的治理效果，需要把不同类型治理技术融为一体，以取得更佳的治理效果，更高的运行效率。在选择渗滤液处理技术时，要分析渗滤液的特征，并借助生物处理技术、物化处理及土壤处理技术，对渗滤液进行处理。同时要分析治理成效，以减少渗滤液对生态环境产生的负面影响。