我国垃圾渗滤液产生现状及处理展望

垃圾渗滤液主要源于城市生活垃圾转运及处理处置单元。其中，转运站渗滤液主要来自垃圾压缩、暂存降解等过程中产生的水分、车间地面冲洗水分等，其产量约为转运垃圾量的10~15%。

处理处置方面，目前焚烧和填埋是我国主导的垃圾处理方式。因我国生活垃圾中有高含量的湿垃圾（约60%） ，导致其有效热值降低，焚烧厂为提高垃圾能源化价值，往往将其在入炉焚烧前储存3~7天，以降低含水量，在此期间会产生大量渗滤液，产量约为垃圾量的10~20%。

中转站和焚烧储坑中渗滤液是短期压缩或发酵产生的，而垃圾填埋过程产生的渗滤液，是垃圾压实后堆积在一起，并在漫长的厌氧降解中，逐步释放产生的。地域性和季节性的巨大差异，使填埋场渗滤液产量难以定量在一个较准确的范围，目前我国尚未有垃圾渗滤液产量的官方统计数据，但根据环保公司的数据和渗滤液产量计算公式得出我国垃圾填埋场渗滤液产量为填埋垃圾量的15.27~30.00%。

总体而言，我国垃圾渗滤液产量远高于发达国家。2019年世界银行统计了各国有机垃圾在生活垃圾中的占比，数据显示，我国垃圾中有机垃圾占61.2%，高于美国（14.9%）、欧洲（38.8%）、日本（36.0%）、韩国（30.0%）、西班牙（49.0%）、爱尔兰（16.6%）。同时我国生活垃圾含水率为52.2%，高于美国（19.0%）、欧洲（34.0%）、日本（47.5%）、韩国（30.3%）。

    值得注意的是，我国已自2018年起开始推行“无废城市”建设，其核心包括固体废物的源头减量、资源化利用以及优化末端处置。其中垃圾分类是源头减量的主要举措。固体废物的资源化利用，特别是湿垃圾资源化利用，也是实现无废城市的重要环节。此举不仅实现了变废为宝，也将湿垃圾与其他干的生活垃圾分离开来，显著降低了生活垃圾在转运、焚烧及填埋等单元的渗滤液产量。

 

末端治理方面，提倡根据各类垃圾性质的不同，分类采用最适宜的技术处理，处理后的固态残渣再进行最终处置，稳步实现原生垃圾“零填埋”。在此模式中，含水率高的生物质垃圾堆肥处理，干垃圾焚烧回收热能，不可资源化利用的固态残渣再填埋处置，各环节共同实现渗滤液减量。由此可见，随着我国“无废城市”建设的推进，渗滤液产量有望逐步削减。

一、垃圾渗滤液的污染特性

垃圾渗滤液有成分复杂、有机物含量高、营养元素失衡、水质变化范围大等特点。渗滤液的污染物浓度是生活污水（COD 200~400mg/L、NH₄⁺-N 35~60mg/L、TN 40~70mg/L）的几十甚至几百倍，是一种高浓度有机废水。浓度最低的填埋场老龄渗滤液的COD中位数都高达3250mg/L。这可能还是现阶段我国垃圾分类不完全造成的，因为易降解的有机垃圾往往被认为是渗滤液COD的主要来源。

与COD类似，BOD也呈现焚烧厂渗滤液最高、中转站渗滤液次之，填埋场渗滤液随填埋龄延长而BOD浓度下降的特性。这主要是因为新鲜垃圾中可生化降解的有机质含量高，随后在填埋过程中易降解有机质被逐步降解，则填埋龄越长剩余的易降解有机质越少。可生化性指标BOD/COD（B/C）的规律也是类似的，焚烧厂、中转站和低龄渗滤液的B/C大于0.45，指示可生化性良好；但中老龄渗滤液，尤其是老龄渗滤液B/C降至0.25以下，表明其可生化性极差。

含氮量高且C/N低是渗滤液的另一大特性。各类渗滤液的氨氮、总氮含量都远高于生活污水，尤其是填埋场老龄渗滤液，氨氮和总氮浓度达到1500mg/L以上。这主要是因为填埋场内垃圾是厌氧降解的，而厌氧条件下氨氮无法发生硝化、反硝化作用被返回大气，于是不断在渗滤液中积聚。氮浓度的增加和有机质的下降造成了C/N随垃圾降解程度的增加而下降。中转站、焚烧厂以及年轻填埋场渗滤液C/N都在适合微生物生长的范围内（＞3），然而中老龄垃圾渗滤液C/N低至2以下，指示碳源极度缺乏。

 

二、垃圾渗滤液处理技术及展望

目前工程中大多采用“前处理+生物处理+深度处理”的组合工艺来处理垃圾渗滤液。其中，前处理一般采用物化处理，包括混凝法、吹脱法、沉淀法、吸附法等，其主要目的在于降低SS浓度，去除部分重金属离子；生物处理有好氧及厌氧、好氧组合等多种形式，常规工艺包括上流式厌氧污泥床（UASB）、上流式污泥床过滤器（UBF）、膜生物反应器（MBR）、A²/O、A/O等，生物处理的主要任务是脱氮除碳；深度处理技术包括膜技术、高级氧化技术等，主要任务是作为生物处理出水的保障，进一步降低出水中COD、NH3-N及金属离子的浓度和色度。

考虑到目前我国垃圾分类正如火如荼的开展且已初见成效，采用焚烧处理的干垃圾含水率无疑会逐渐降低，而当含水率低于40%时，垃圾中转站的压滤液和焚烧厂的渗滤液产量均可以忽略不计。而随着“原生垃圾零填埋”政策的推进，新鲜垃圾渗滤液也会逐步减量。因此，未来垃圾渗滤液处理的重心将会集中在现有垃圾填埋场产生的渗滤液上，即中老龄垃圾渗滤液将成为未来主要的处理对象。表1列出了我国中老龄垃圾渗滤液处理典型工艺类型及规模成本。

 

▼表1 我国中老龄垃圾渗滤液处理典型工艺类型、规模及成本

 

三、前处理

中老龄垃圾渗滤液SS浓度不高，所以表1列出的工程中，渗滤液一般直接进入调节池均衡水质水量，保证生化段进水稳定，避免负荷冲击即可。对于碳氮比失调、可生化性极差的老龄渗滤液，调节C/N往往是前处理过程中的重要环节，因为低C/N会抑制后续生物处理过程中微生物体内脱氢酶的活性，且碳源缺乏不利于反硝化脱氮。氨吹脱是提高C/N的有效措施。氨吹脱是在碱性条件下，将氨氮转化为氨气，再通入空气吹出氨气，使氨氮降低的方法。氨吹脱有较强的普适性，可以根据实际氨氮浓度不断调整加碱量。但由于该技术需要调节pH并保持较高温度，而调节pH时投加大量Ca(OH)2不仅增加成本还可能导致吹脱塔结垢等问题，一些能够降低成本并保证较高的氨氮去除率的新兴技术，如支撑气膜法，将是未来发展的方向。部分填埋场也会选择加入COD含量高的废水，如周边填埋场年轻垃圾渗滤液、垃圾焚烧渗滤液、堆肥污水、粪便污水、场区生活污水、餐厨垃圾处理废水、污泥处理系统上清液等与中老龄渗滤液合并处理以提高C/N。在某些C/N失衡不特别严重的项目中，也有向前处理出水中加入原水，补充一部分前处理过程中的损失碳量，以提高后续生物处理的C/N的先例 。但若新鲜渗滤液或者渗滤液原水中氨氮含量较多，或添加量较大，此举会对氨氮处理带来负面影响。投加甲醇、葡萄糖、乙酸、乙酸钠等碳源来调节碳氮比也是常见做法，但这会增加处理成本，以西部某填埋场渗滤液处理站为例，如以NH3-N 700mg/L计，葡萄糖为外加碳源，提高CODCr5300 mg/L，吨水成本增加约17.5元。

鉴于中老龄尤其是老龄渗滤液可生化性极差，有些项目还会舍弃生物处理，预处理后直接接入膜处理、MVC蒸发等处理系统，此时就需要加入较为复杂的前处理流程，如过滤器、砂滤器等，以减少膜清洗频率、延长寿命。对于含盐量高、管道结垢严重的情况，可能还会增设混凝沉淀。曹羡等在传统混凝剂PAC和助凝剂PAM的基础上，添加磁性Fe3O4形成高密度复合磁性絮凝体，最终COD、氨氮、浊度的处理效率分别为55.86%、36.13%和88.91%，优于常规絮凝处理技术。可见，开发新型絮凝体对优化前处理效果也具有重要意义。 

四、生物处理

生物处理阶段，考虑到老龄渗滤液的有机物中难降解有机物较多，而厌氧处理对难降解有机物的去除效果较好，部分工程会选择将老龄渗滤液先经过厌氧处理，提高部分可生化性后再进行好氧处理。最常用的厌氧处理工艺为UASB和UBF，其中UASB污泥浓度高，容积负荷率高，结构简单、运行方便、无需设污泥回流装置，容积负荷可达到10kg COD/（m³·d）以上。

UBF在UASB的基础上结合了滤床，延长了污泥停留时间以维持高污泥浓度，能更好地抗冲击负荷。好氧处理多采用A/O工艺，与厌氧工艺串联或单独使用。其中A和O分别指缺氧和好氧段，前者可发生反硝化作用实现脱氮，后者发生硝化作用，将氨氮转化为硝态氮，两段之间通过内循环，实现有序的脱氮。生化处理的最后工序为MBR，该段有内置或外置两种形式，可取代传统二沉池实现泥水分离。鉴于A/O工艺是最成熟、稳定、可靠的脱氮工艺，此类渗滤液的好氧单元以此工艺为主，而根据水质不同，选用单级、两级甚至三级A/O-MBR的都存在。

值得注意的是，现有老龄垃圾渗滤液处理工程中常用年轻垃圾渗滤液和焚烧厂渗滤液调节C/N以便进行生物处理，然而垃圾分类制度的逐步推广将导致这两类渗滤液产量下降，为规避外加碳源引起的高成本，一方面可寻找新的高碳废水来联合处理，如餐厨垃圾厌氧消化场沼液可能将是一个合适的选择。另一方面，也应更多的关注厌氧氨氧化、短程硝化反硝化等低碳源甚至无碳源处理工艺。

短程硝化反硝化指的将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，再利用亚硝酸盐进行反硝化。相比于传统硝化反硝化脱氮工艺，理论上可以节省25%的氧和40%的碳。厌氧氨氧化技术中，氨氮直接与亚硝态氮在厌氧氨氧化菌的作用下生成氮气，减少了25%的需氧量、100%的外加碳源、63%的曝气量和90%的污泥产量。由此可见，这些技术都适合老龄垃圾渗滤液低碳氮比的水质特点，可减少成本，应是未来研究和发展的重点。现今国内外已有多处运用厌氧氨氧化工艺的渗滤液处理厂，在攻克其快速启动瓶颈后，未来有望涌现出更多工程案例。

五、深度处理

1.膜处理

现有处理工艺大部分以好氧生物处理为主体，尽管该类技术对COD、氨氮分别有近80%和90%的去除率，但出水依然难以达标，难降解有机物和色度仍需进一步处理。膜处理是我国目前使用最广泛的深度处理的技术，占渗滤液处理总量的65.7%。生化和膜工艺互补结合对氨氮、痕量有机物和重金属离子的去除具有显著效果。

 

 

具体而言，膜工艺主要包括NF、RO等，由于追求浓缩液的减量化，近年来DTRO也有较广泛的应用。与DTRO相比，NF和RO成本低，在焚烧厂广为采用，我国已建成的300多座渗滤液处理厂中，结合MBR和NF进行处理的工艺约占90%。其中RO能够去除渗滤液中98%以上的COD和99.6%的氨氮，而且它截留分子量更小，常作为保障工艺，放置在NF之后，用于防止膜污染、保持膜寿命；而当NF出水可达标时则越过RO。这样既保证了出水水质的稳定性，也节约了成本。DTRO相比卷式RO系统，具有较高的操作压力和较高的抗污堵能力。膜工艺作为现阶段的成熟工艺，最大的优点就是保证了出水稳定，但也存在难以避免的缺点：膜污堵问题严重。膜系统运行一段时间就会出现低脱盐率、低产水率、膜管连接件漏水、膜管压力超高等现象，为保证系统顺利进行，要定期对膜进行清水反洗、酸洗和碱洗，造成成本增加、管理难度大。采用膜系统还会产生浓缩液，浓缩液成分较渗滤液更为复杂，存在大量腐殖质等难降解有机物，且无机盐离子、钙镁离子及重金属离子等含量高、硬度及电导率高（可分别高达1000~2500 mg·L^-1和20000~50000μS/cm），处理更为复杂。因此，尽管膜技术发展越发成熟，膜系统产水率和浓缩倍数提高，但浓缩液问题却成为膜技术应用的瓶颈。

 

过去填埋场浓缩液往往采用回灌处理，管理者期望通过浓缩液回灌调整堆体含水率，并充分利用堆体中微生物的降解及垃圾的截留作用实现污染物减量。然而，实践表明垃圾大孔隙流的特性使得灌入堆体的水很快会再次释放出来，无法起到污染减量的目的，且回灌会使渗滤液含盐量、电导率、难降解有机物等累积，不仅影响其生化处理系统活性污泥的增长，还会影响后续深度处理的膜通量和运行压力，降低处理效率。甚至大量回灌还可能提高垃圾堆体水位，影响堆体的稳定性。随着环保意识的增强，回灌处理已越来越不被认可。

在此背景下，大量研究者转而探索浓缩液的处置。表2总结了目前主要的浓缩液处理技术，并列出了其原理、成本及优缺点。总体来看，浓缩液处理方法主要是蒸发、回喷燃烧和高级氧化三大类。蒸发是采用各种手段将渗滤液中的水转化为气相挥发，而残留的固体物质进行后处理的技术。尽管不同的蒸发工艺采用的蒸发方式稍有区别，但最终都会残留污泥需进一步处理，且存在一定的设备结垢和腐蚀问题。回喷技术仅适用于距离焚烧厂较近区域的浓缩液处理，且对焚烧炉膛的腐蚀也不可小觑，此举还会降低热能回收效率，和焚烧贮坑脱水提高垃圾热值的初衷是违背的。高级氧化是处理难降解有机物的主流工艺之一，因此可用于处理浓缩液，但如表2所述，该技术处理条件苛刻，能耗及成本高，且处理对象局限于有机物，要对渗滤液中的高盐浓度进行处理往往还需耦合其他工艺。可见，目前还没有具有绝对优势的浓缩液处理工艺出现，进一步研究新的浓缩液处理工艺，或者采用渗滤液全量化处理工艺从源头减少浓缩液产生是必要的。

六、高级氧化

高级氧化技术是渗滤液全量化处理技术的典型代表。高级氧化技术是利用反应产生的强氧化自由基无选择性地氧化难降解有机物为小分子有机物甚至CO2的技术，有臭氧氧化法、芬顿氧化法、过硫酸盐氧化法、光催化氧化法、湿式氧化法和超声波氧化法等类别，该技术不仅对常规的难降解有机物有去除效果，可以实现85%以上的COD去除率，提高可生化性，还可去除1.2节中提到的痕量有机物，而这是目前其他各类技术甚至标准中都未关注的。渗滤液处理领域应用最广泛的高级氧化技术是Fenton技术。如表1中展示的广东省某垃圾填埋场在处理老龄渗滤液时，生化段后接Fenton处理单元，该单元主要利用Fe2+催化H2O2生成具有强氧化性的·OH，使·OH降解渗滤液中剩余的难降解有机物。考虑到将难降解有机物完全矿化需要大量的化学药剂及较长停留时间，该填埋场出于成本及占地等考虑，在将有机物部分氧化提高了渗滤液的可生化性后，又增设了一个生化处理段（BAF工艺段），实现了全量处理及达标排放。重庆市某垃圾填埋场也采用了该全量处理工艺，实现了出水稳定达标，且产水率达97%以上。和膜处理工艺相比，Fenton技术反应迅速、降解彻底、不会产生二次污染，对COD、色度等有着较好的去除效果，尽管尚无市场占有率统计数据，但不可否认在渗滤液处理领域已经有了越来越广泛的应用。值得注意的是，该工艺也存在一些瓶颈，化学药剂消耗大引起成本高是一方面；另一方面，为保证反应顺利进行，需要调节反应pH到4左右，而且在反应过程中会产生大量铁泥，出水色度高，需进一步处理。避免催化剂流失及拓宽反应所需pH范围等都是芬顿高级氧化发展的方向。绿色芬顿是以原子氢为媒介的H2O2电还原活化过程，不加入过渡金属，源头上消除了二次污染问题。而天然及人工合成的铁矿物构建的非均相芬顿催化体系具有pH适应范围广、催化剂回收利用方便、色度及铁泥产生少等优越性。此外，使用络合剂拓宽pH范围，在Fenton/类Fenton基础上开发耦合技术等都是未来Fenton技术的发展方向。

结论

1)垃圾渗滤液产量大、成分复杂且污染物浓度极高。随着“无废城市”建设的推广普及，可逐步降低渗滤液产量及其中各类污染物的浓度，突破渗滤液处理“量与质”上的困境。

2)“无废城市”建设，以及该框架下垃圾分类政策的实施，将会使我国干垃圾含水率逐渐下降，当垃圾含水率低于40%，中转站及焚烧厂垃圾渗滤液的产生量可以忽略；“原生垃圾零填埋”等政策又将杜绝填埋场低龄渗滤液的产生，因此填埋场中老龄垃圾渗滤液将是未来渗滤液处理领域的主要处理对象。

3)“前处理+生物处理+深度处理”是现阶段渗滤液处理的主要工艺，前处理用于去除SS及部分重金属离子；生物处理用于去除有机物和NH3-N；深度处理技术作为生物处理出水的保障，进一步降低出水中COD、NH3-N、金属离子的浓度和色度。

4)未来处理工艺的发展方面，针对各类技术进行提质增效是必要的。其中，生物处理应重点关注短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等低碳节能技术的发展；深度处理应将重心放在以高级氧化为代表的非膜法全量化处理工艺上，这不仅可解决浓缩液问题，还能彻底去除痕量有机物，降低其中痕量高危及尚未知风险物带来的环境及健康风险。