垃圾渗滤液处理难题及工艺选择

随着城市化步伐加快，我国城市生活垃圾产量逐年递增，生活垃圾已达到4亿吨/年，并以年增长量8%的速度继续增长。而这些数字快速增长的同时，也带来了关于垃圾渗滤液的处理难题。

一、垃圾渗滤液的处理难点

垃圾渗滤液是一种黑色或者黄褐色的带有恶臭气味的液体。

渗滤液含有大量的有机物和无机物，包括各种难降解有机物(如各种芳香族化合物和腐殖质等)、无机盐(如氨根、碳酸根和硫酸根等)和金属离子(如铬、铅和铜等)。其中，垃圾渗滤液最典型的特征就是污染物含量高，且大多含有生物毒性。

值得一提的是，渗滤液还含有大量的腐殖质和腐殖酸等大分子有机物。这些有机物虽然没有生物毒性，但由于分子量大，具有很好的化学稳定性，微生物无法实现有效的降解。

只采用活性污泥法不能实现对渗滤液COD的有效去除，必须增加深度处理工艺。

不同填埋时间的渗滤液的特征

 

二、中国垃圾渗滤液处理的主要难点:

1、有机物含量高，且含有大量有毒和大分子有机物。采用单一的物化或者生化工艺无法实现达标排放，必须采用物化联合生化的组合处理工艺进行处理。

2、氨氮含量高，实现彻底有效的脱氮较困难。传统的处理工艺尤其是核心的生物处理工艺一般能够有效去除渗滤液中的氨氮，但对于总氮的去除并不理想。

3、水质水量的巨大变化增加了稳定达标排放的难度。不同季节不同场龄的渗滤液水质水量相差巨大，这对处理工艺的选择和运行带来了挑战。

4、处理工艺复杂，处理成本高。目前的渗滤液处理厂，为了实现达标排放，除了采用组合工艺外，往往采用以纳滤或反渗透为主的膜处理工艺作为最后的深度处理，造成渗滤液处理成本长期居高不下。

三、垃圾渗滤液的处理方法

（1）直接排往城市污水厂合并处理。

优点：无需再另建处理厂；

缺点：管网的投资费用大；增加了城市污水厂的不稳定因素，很容易使活性污泥出现中毒等不良症状。

（2）向填埋场的循环喷洒处理。

优点：操作简便，处理成本最低；

缺点：没有解决渗滤液的污染问题，渗滤液的产量会越来越大，处理会越来越困难。

（3）预处理后汇入城市污水处理厂合并处理。

优点：处理工艺相对简单，同时降低了城市污水厂的风险；

缺点：投资较大，且城市污水厂的安全隐患依然存在。

（4）单独建设污水站，渗滤液经污水站处理达标后排放。

优点：出水水质有保证，真正实现了渗滤液的有效处理，对环境的危害最小；

缺点：对工艺的要求较高，运行和管理费用较高。

综合以上因素，目前垃圾填埋场主要采用单独建设污水站的方法进行处理。

四、垃圾渗滤液的处理工艺及选择

（1）UASB＋SBR＋CMF＋RO

工艺特点分析：

工艺较为复杂

剩余污泥量小；

有20%~28%的浓缩液需处理 ；

处理量易受水中TDS和温度影响 ；

膜寿命一般有2-3年；

 

（2）MBR＋NF/RO

工艺特点分析

MBR工艺对NH3-N主要起硝化作用，反硝化能力有限，出水硝酸盐浓度高，溶解氧浓度亦高；

存在生化的生物接种驯化的启动阶段，因此不宜随时开停设备，设备的检修较困难；

系统控制要求较高，BOD、COD及NH3-N主要依靠生化过程去除，生化处理效果好时， 氨才能有效去除；

污泥浓度高，稳定性强，粘度低，易脱水，不易腐败变质。

 

（3）前处理＋二级DTRO碟管式反渗透工艺

工艺特点分析：

DTRO膜组易受堵塞及污染，反冲洗强度大，膜使用寿命较短；

有20%~25%浓缩液需处理；

产水率易受水中导电率、TDS和温度影响，系统易不稳定；

存在氨氮及盐的累积问题，需做后续工艺处理；

造价偏高。

 

（4）前处理＋MVC蒸发＋离子交换＋铵结晶回收

工艺特点分析：

工艺简单，自动化程度高，处理过程和效果稳定，管理方便的优点，可节省劳动力投入；

设备容易结垢腐蚀；

有浓缩液产生；

用电量较大；

投资高。

 

（5）前处理＋A/O系统＋高级氧化＋BAF

工艺特点分析：

出水水质好且稳定达标；

运行成本较低；

无浓缩液产生；

处理过程受环境影响因素小。

综上所述，各处理工艺及管理成本如下图所示：

 

五、垃圾渗滤液处理存在的问题

近年来，随着生物法和膜法深度处理工艺的广泛应用，在工程实例中也存在很多问题，比如膜浓缩液处理、总氮不达标等问题。

此外，较高的运行成本和二次污染等问题，也制约着生活垃圾处理可持续性发展进程。

（1）浓缩液问题

应用于垃圾渗滤液处理的深度处理工艺大多采用膜法处理，无论是纳滤膜还是反渗透膜，都会产生一定量的浓缩液。

这些浓缩液呈棕黑色，其体积约占垃圾渗滤液水量的13%~30%，并具有有机污染物浓度高、可溶性无机盐组分含量高、水质水量随时间变化大、重金属含量高等特征。

目前垃圾渗滤液膜过滤浓缩液的处理处置方式大致分为三种类型：

转移处置，包括外运和回灌；

进一步减量，包括纳滤、高压反渗透、蒸发、膜蒸馏等；

无害化处理，包括混凝沉淀、电絮凝、高级氧化等技术和干燥、焚烧、固化／稳定化等手段。

（2）污泥问题

虽然大部分渗滤液处理站工程规模较小，但由于渗滤液污染物浓度高，渗滤液处理站通常会产生数量可观的污泥，大多将脱水后的污泥送往垃圾填埋场填埋处理。

按照填埋标准的要求，进入填埋场的污泥要求含水率不高于60%，而实际情况是极少有将污泥脱水至含水率在60%以下，脱水后污泥含水率大多为80%，更有甚者直接将污泥回灌填埋场，对填埋场的影响较大。

为保证填埋场的正常使用，进入填埋场的污泥必须达到填埋标准方可填埋处理。 

（3）总氮问题

总氮难以达标是目前垃圾渗滤液处理的瓶颈问题。高浓度的氨氮不但使运行成本剧增，而且也会影响渗滤液的处理效果。

目前垃圾渗滤液处理常用的脱氮工艺有硝化反硝化生物脱氮、氨吹脱及膜法(反渗透)脱氮等工艺，但上述各种工艺也存在着许多问题，甚至影响渗滤液的处理效果。

硝化反硝化生物脱氮虽说脱氮效果良好、运行稳定，但需要投加大量碳源，导致运行成本大幅升高，而且出水总氮浓度较高，需要辅以深度处理才能使总氮达标排放。

氨吹脱是应用比较早的一种脱氮工艺，其缺点是氨吹脱过程中需投加大量石灰，石灰的运输、储存和使用会污染周围的环境，而且吹脱出的氨需进行回收，如何处置回收的硫酸铵也是一个难题。

采用膜法去除氨氮，利用反渗透膜对氨氮的截留作用达到去除氨氮的目的，但反渗透产生的浓缩液仍含有大量的有机物和氨氮。