垃圾渗沥液处理技术分析

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垃圾渗沥液主要是有垃圾在堆放或填埋过程中的有机质分解出的水后游离水等通过淋溶作用形成的污水。由于垃圾渗沥液本身具有较高浓度，且多为有机废水，甚至包括有毒有害物质、重金属离子等，给环境带来严重污染。随着现代化学工业的发展，对于垃圾渗沥液的处理新技术，如MVC工艺、GZBS工艺、脱氨氮技术等也逐渐应有到渗沥液处置工艺中。本文将着重就垃圾渗沥液的处理技术及工艺展开探讨。
垃圾渗沥液的产生多与垃圾在堆放、填埋过程中，因发酵、降水淋溶等作用有关。从垃圾渗沥液的成分来看，不同垃圾种类、堆放、填埋时间及外界气候条件的差异性，也会影响渗沥液的化学特性。通常情况下，在划分标准上将1年以下的成为年轻渗沥液，1至5年的为中龄渗沥液，5年以上的为老龄渗沥液。由于垃圾渗沥液自身氨氮含量较高，可生化降解能力低，如果不对之进行合理有效的处理，不仅滋生微生物细菌，还对周边土壤、气候、水质等造成严重污染。因此，加强对垃圾渗沥液的处理技术研究已经成为当前环境保护技术研究的重点课题。
一、垃圾渗沥液的特性研究
从垃圾渗沥液的产生源来看，多与垃圾成分、垃圾数量、垃圾填埋时间、当地水文地质及气候条件有关。垃圾渗沥液本身具有较高的浓度，与其他城市污水及工业废水不同，具有自身的特性。我们从垃圾渗沥液的特性梳理中，主要从水质特性、水量特性及处理难度三方面来探讨。
（1）渗沥液的水质特性
从垃圾渗沥液自身的化学成分来分析，有机质含量较多，如有机烃类、羧酸类、醇酚类及酚氨类等。这些有机物质在我国环境污染物控制中多被列入重点防治对象。结合垃圾渗沥液有机污染物分析结果，郑曼英等人检测出29中芳烃类有机质、18种烯烃类、6种酚类、5种脂类、4种酮、醛类、2种酚胺类等；张兰英等人利用技术鉴定方法检测出93种有机物。另外，渗沥液中还可能含有一些重金属类污染物。在有机污染物浓度测定中，主要参照COD、BOD浓度两种指标。通常情况下，随着填埋时间的变化，渗沥液BOD浓度也会发生变化，而在填埋6个月至2.5年BOD浓度增至最高，且多为溶解性，而到6至15年BOD浓度将保持在某一较低值范围，且波动较小。因此，可以通过对渗沥液BOD浓度值的变化，来测定填埋场稳定性程度。COD与BOD相似，也随填埋时间而变化。通常情况下，填埋初期BOD/COD值达到0.5，其后将随着填埋时间的延长而降低。在离子含量上，渗沥液中的金属离子含量较少，但由于具有较高的总溶解固体，如钙、钠、硫酸盐、氯化物等，通常需要6个月至2.5年将达到高峰值。在氨氮含量上，随着填埋时间的推移，氨氮浓度将上升，最高可达2000mg/L。
（2）渗沥液的水量特性
由于垃圾渗沥液的产生受到多种因素的影响，其水量特性变化较大，呈现明显的非周期性。如对于敞开式填埋作业，因受到季节、气候等因素的影响，对降雨量及蒸发量带来的季节变化，也会影响渗沥液的水量变化。
（3）渗沥液的处理难度
由于垃圾渗沥液自身化学成分的多样性，加之不同成分及离子含量多、污染物浓度高、毒性大，特别是富含有机污染物，增加了处理难度。另外，由于垃圾渗沥液填埋场所、填埋时间、填埋方式等差异性，对于渗沥液水质、水量的变化幅度较大，使得后续的渗沥液处理难度不易把握。
二、垃圾渗沥液的主要处理工艺研究
（1）MVC机械压缩蒸发工艺
MVC工艺研究较早，基于机械加工技术与控制水平的发展，最早应用于美国海军舰艇的海水淡化工艺中，主要是通过机械蒸汽压缩方式来获取淡水补给。同时，该工艺能耗低，出水水质优良，在其他行业也受到广泛应用。如在废水处理中，多应用于高浓度无机盐废水、有机废水，以及化工废液等系统中。随着现代化学工艺及化工工程技术的发展，在垃圾渗沥液处理中也得到了深入应用。MVC工艺自身具有物理、化学双重分离过程，能够结合垃圾渗沥液的特性来进行工艺优化。其基本思路为：垃圾渗沥液通过过滤器的处理，对细小纤维及其他杂质进行去除，然后进入高效自动控制MVC蒸发装置，利用闪蒸原理，将渗沥液中的水分蒸发。一路通过蒸发冷凝装置来形成蒸馏水，经过DI离子交换设备来进一步滤出氨气，使其成为达标的脱盐蒸馏水，用于绿化及工业生产用水；另一路通过离子交换器，采用盐酸再生工艺，生产氯化铵，再生液通过与MVC浓缩液回灌再送至填埋场。对于蒸发过程中的不冷凝气体进行酸碱处理达标后再排放。
机械压缩蒸发工艺在垃圾渗沥液中的应用效果较好，不受温度、PH值、进水浓度及其他成分的影响，具有较高的处理效果，出水标准能够达到GB16889-2008城市生活垃圾填埋物排放标准要求。同时，该工艺具有占地少、操作简便、产水率高、安装、调试简易等特性，具有较广的推广应用价值。当然，针对MVC工艺在实际生产中，也存在一些不足。如在蒸发系统中对能耗要求较高，特别是当蒸发蒸馏水中氨氮含量超过300mg/L时，需要增加DI离子交互系统，来处理氨氮含量；另外，对于垃圾渗沥液中因含有其他有机质、PH值较高，且具有腐蚀性，因此对MVC装置耐腐蚀性要求较高；后期在使用中的结垢问题，也会影响MVC工艺的产出效益。
（2）GZBS污水处理工艺
GZBS污水处理技术在垃圾渗沥液中的应用，可以有效处理渗沥液重点 COD，其日处理规模能够达到1500吨。从工艺技术及流程来看，GZBS工艺分为三大模块，前端部分是AT-BC系统，其技术主要是对日本的AT-BC技术进行优化，中间部分为二级Fenton技术和二级BAF系统。对于后端Fenton和BAF工艺，其主体为Fenton+曝气生物滤池，利用氧化工藝来对污染物进行去除，使得处理后的出水达到排放标准。GZBS技术工艺核心是日本的AT-BC系统，本系统主要是有回转网状微生物接触器构成，利用Bacillus菌作为优势菌种，来调节生物滤池的COD浓度。当然，通过调整氧浓度、菌种营养液来优化Bacillus菌种数量，并实现对膜盘菌种、膜盘污泥厚度、转速、进水浓度的控制，以取得最佳污水控制工艺水平。
GZBS生化系统总体上具有较高的去除率，特别是在微生物优势菌自然降解后，能够获得94%以上的去除率，将总氮量有2500mg/L降至150mg/L，便于后续工艺系统进行深度处理，也减少了后期降解处理的难度。GZBS生化系统的污泥沉降性能较好，污泥浓度可以达到10000mg/L以上，出水澄清，未出现污泥膨胀上浮现象，对于垃圾渗沥液处理具有良好的效果。同时，与MBR处理工艺相比成本更低、运行维护费用也经济，且具有出水SS低、高污泥浓度等优势。近年来，随着对GZBS生化处理工艺的不断研究，利用GZBS生化系统，辅以Fenton氧化+BAF曝气生物滤池工艺，可以实现垃圾渗沥液处理效果达到GB16889-2008标准。另外，通过GBZS生化技术的处理，本系统在垃圾渗沥液处理中具有较高的稳定性、应用实效性，在工艺技术上避免了因膜处理技术带来的浓缩液问题。当然，由于GZBS生化工艺需要Fenton药剂和生物营养液，因此，在药剂成本上会相对较高。
（3）脱氨氮技术+OFR氧化絮凝工艺
对于垃圾渗沥液自身化学性能及构成来看，氨氮含量较高，在降低氨氮技术上，利用单级自养脱氨氮技术，可以利用两级硝化脱氮原理，来实现对渗沥液中氨氮的降解。同时，利用好氧颗粒污泥技术、生物膜技术，来对其高浓度氨氮废水进行脱氮处理。在后期污水处理阶段，利用OFR氧化絮凝技术，以电能来作为激发物，以无毒、稳定的物质来作为引发剂，以零成本空气中的氧气来作为反应原料，实现对后期污水的物化处理。在这个过程中，物化处理主要通过氧化分解、混凝、吸附、络合、置换、消毒等方式，来去除渗沥液废水中的污染物，并利用2个主电极充填高效无毒专用颗粒状材料、催化剂、辅助剂等，来实现对不同种类、不同性质污染物的处理，最后在装置内形成强氧化性羟基自由基和新的混凝剂。借助于OFR污水处理技术，可以将催化氧化、混凝、吸附等反应融入一体，来降低污水中的重金属、COD、SS、色度、PH值等。据测定，本技术在应用中能够有效解决渗沥液自身中高浓度氨氮含量，满足国家污水处理排放标准；同时，在对OFR氧化絮凝技术处理结果的分析中，该技术能够实现对垃圾渗沥液COD的高去除率，且具有良好的出水水质。在单级OFR时间处理上，仅需要30min，且能够与其他生化技术进行联合使用，具有良好的工艺融合度。在实际生产运行控制中，仅需要8-9h即可将COD从4000mg/L降至100mg/L，色度由1000多倍降至50倍，出水澄清且无臭味。另外，在脱氨氮技术+OFR氧化絮凝工艺实施中，整体运行成本低，投资少，占地面积也小，处理效果良好等优势，更适宜垃圾渗沥液的深度化处理。
（4）其他深度处理工艺及技术
由于垃圾渗沥液自身成分复杂，有机物含量较高，对降解难度偏高，水质指标波动性大等问题，一直是当前水处理领域的重要难题。随着构建生态社会进程的全面实施，垃圾渗沥液排放标准的颁布，对于垃圾渗沥液深度处理技术的研究也日益迫切。如膜技術虽然可以实现对90%的氨氮进行处理，但其应用规模有限，特别是膜污染、浓缩液处理问题仍然突出。臭氧氧化技术作为近年来研究的重点，利用臭氧的高氧化性，在处理难降解的有机物过程中具有良好效果。对于传统生化工艺技术，出水BOD/COD含量低，但对于难降解有机物却存在处理极限值。臭氧技术作为后续处理方案，可以针对难讲解的有机物进行讲解或矿化。有实验表明，在后期垃圾渗沥液有机物处理中，臭氧技术基本可以实现完全讲解和处理。还有研究指出，在臭氧氧化预处理中，将BAF曝气池工艺进行融合，能够实现出水符合GB16889-2008的排放标准。当然，对于臭氧氧化技术本身，速率较慢，且在处理过程中 也会产生氨氮。因此，单纯依赖臭氧氧化工艺，其适应性有限，而基于臭氧综合处理工艺的研究，能够获得较高的效果。如臭氧+UV氧化技术，利用紫外光来催化反应，增强渗沥液可生化性反应效果；利用臭氧+US超声波技术，提升臭氧的溶解度，促进有机物快速分解；利用臭氧+PAC活性炭技术，借助于活性炭高表面积吸附容量，来实现最佳的处理效果；利用臭氧+金属催化剂技术，借助于金属离子的催化作用，来实现羟基自由基氧化有机物的生成，以降低渗沥液的色度、浊度、悬浮物颗粒浓度等。
三、结语
环保科技的发展，对垃圾渗沥液的处理工艺的创新，特别是先进处理技术的优化组合与应用，将逐渐提升垃圾渗沥液的处理效果。当然，需要技术的研究与实施，还需要从技术探索中来破解不同技术瓶颈，努力改进处置技术，从整体上降低投资与运行成本，提升垃圾渗沥液的处理效率。
（作者单位：淮安市环卫事业管理处）