垃圾滲濾液是垃圾填埋或焚燒過程中產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水,含有大量有毒有害物質(zhì),若處理不當(dāng)將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重威脅。隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格和"無廢城市"建設(shè)的推進(jìn),垃圾滲濾液處理技術(shù)不斷革新,從傳統(tǒng)的生物處理發(fā)展到如今的多種工藝組合模式。本文將系統(tǒng)分析垃圾滲濾液的水質(zhì)特性、主流處理工藝、技術(shù)創(chuàng)新及工程應(yīng)用,為相關(guān)領(lǐng)域提供技術(shù)參考。
垃圾滲濾液特性與處理難點(diǎn)
垃圾滲濾液的水質(zhì)特征極為復(fù)雜多變,其組成受垃圾成分、填埋年限、氣候條件等多因素影響。典型滲濾液pH值在4-9之間波動(dòng),COD濃度范圍可達(dá)2000-62000mg/L,BOD5為60-45000mg/L,氨氮濃度通常為100-1000mg/L,重金屬含量與市政污水相當(dāng)?shù)N類更多。更值得注意的是,滲濾液中含有99種有機(jī)污染物,其中22種被列入中美環(huán)保署重點(diǎn)控制名單,包括可直接致癌物1種、可誘發(fā)致癌物5種,以及難以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物。
水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化是處理工藝面臨的主要挑戰(zhàn)之一。隨著填埋場(chǎng)"年齡"增長(zhǎng),CODcr、BOD5濃度及BOD5/CODcr比值逐漸降低,而堿度含量則升高。"年輕"填埋場(chǎng)(<5年)滲濾液可生化性較好(bod5 cod="">0.5),適合生物處理;而"老齡"填埋場(chǎng)(>10年)滲濾液BOD5/COD比值可低至0.07-0.20,常規(guī)生物法處理效率顯著下降。此外,滲濾液中高氨氮與高鹽分特性導(dǎo)致微生物抑制,傳統(tǒng)活性污泥法難以維持穩(wěn)定運(yùn)行,需要開發(fā)更具耐受性的處理工藝。
現(xiàn)行《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制準(zhǔn)》(GB 16889-2008)對(duì)滲濾液排放提出了嚴(yán)格限值,要求CODcr≤100mg/L、BOD5≤30mg/L、NH3-N≤15mg/L、SS≤30mg/L,這對(duì)處理工藝提出了更高要求。尤其對(duì)于總氮指標(biāo)(TN<40mg/L),常規(guī)生物脫氮工藝因碳源不足往往難以達(dá)標(biāo),需要結(jié)合新型脫氮技術(shù)。
主流處理工藝與技術(shù)組合
生物處理與膜技術(shù)組合工藝
"預(yù)處理+生物處理+膜處理"是目前我國(guó)滲濾液處理的主流組合工藝,符合《生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處工程技術(shù)規(guī)范》要求。預(yù)處理階段多采用混凝沉淀等技術(shù),通過投加PAC及PAM等混凝劑,可去除81.9%的COD,并將BOD5/COD從0.26提升至0.40,顯著改善后續(xù)生物處理?xiàng)l件。生物處理單元?jiǎng)t以膜生物反應(yīng)器(MBR)為核心,結(jié)合中溫厭氧與好氧工藝,對(duì)總氮和COD的去除效果顯著。
典型"中溫厭氧+MBR+RO"工藝中,滲濾液先經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)入中溫厭氧池降解大分子有機(jī)物,隨后進(jìn)入缺氧段MBR進(jìn)行反硝化,再經(jīng)好氧段MBR去除氨氮,最后通過反滲透(RO)實(shí)現(xiàn)深度凈化。該工藝對(duì)COD的去除率可達(dá)90%以上,出水SS低于5mg/L,但面臨"老齡化"滲濾液處理困難、生物菌種培養(yǎng)成本高等問題。MBR技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于將污泥齡與水力停留時(shí)間分離,維持高濃度活性污泥(MLSS可達(dá)15-20g/L),從而增強(qiáng)對(duì)難降解有機(jī)物的處理能力。
全膜法處理工藝
針對(duì)可生化性差的滲濾液,兩級(jí)DTRO反滲透工藝展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。該工藝省去了生物處理環(huán)節(jié),滲濾液經(jīng)調(diào)節(jié)池后直接進(jìn)入高壓泵,通過一級(jí)DTRO膜過濾去除大部分污染物,出水再經(jīng)二級(jí)DTRO精處理,系統(tǒng)總產(chǎn)水率約60%。DTRO膜采用開放式寬流道設(shè)計(jì)(流道間距4mm)和特殊導(dǎo)流盤,有效減輕膜污染問題,即使在高濁度、高SDI值條件下仍能穩(wěn)定運(yùn)行。
全膜法工藝具有抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),建設(shè)周期短且操作靈活,系統(tǒng)回收率可達(dá)90%,尤其適合處理高鹽分滲濾液。但該工藝對(duì)進(jìn)水SS敏感,膜元件需定期清洗維護(hù),且濃液回灌可能造成污染物在填埋場(chǎng)內(nèi)的積累。廣州市某填埋場(chǎng)應(yīng)用表明,DTRO工藝出水可穩(wěn)定達(dá)到GB16889-2008標(biāo)準(zhǔn),但濃縮液回灌長(zhǎng)期運(yùn)行后,填埋體內(nèi)污染物富集影響了處理系統(tǒng)穩(wěn)定性。
蒸發(fā)與資源化處理工藝
"低耗蒸發(fā)+離子交換"工藝通過MVC機(jī)械蒸汽壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)污染物與水分離,再經(jīng)特種樹脂去除殘余氨氮,具有出水率高(約90%)、受原水水質(zhì)影響小的優(yōu)點(diǎn)。江西某填埋場(chǎng)采用"精餾脫氮+生化+超濾+納濾"組合工藝,其中精餾脫氮單元通過雙塔設(shè)計(jì)(脫碳塔和脫氮塔)在負(fù)壓條件下運(yùn)行,氨氮去除率達(dá)96%,總氮去除率95%,且無需投加碳源,占地面積比傳統(tǒng)生化法減少65%以上。
蒸發(fā)工藝的能源回收特性值得關(guān)注,精餾脫氮系統(tǒng)可利用填埋氣燃燒產(chǎn)生的蒸汽作為熱源,實(shí)現(xiàn)"以廢治廢"。此外,吸收塔將含氨蒸汽轉(zhuǎn)化為銨鹽結(jié)晶(如硫酸銨),可作為副產(chǎn)品外銷,創(chuàng)造了額外經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但蒸發(fā)設(shè)備存在能耗高、耐腐蝕材料要求嚴(yán)格、噪聲大等缺點(diǎn),維護(hù)成本較高。
技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展趨勢(shì)
滲濾液處理技術(shù)正朝著高效低耗與資源化方向快速發(fā)展。高級(jí)氧化技術(shù)(AOP)通過臭氧、過氧化氫等強(qiáng)氧化劑產(chǎn)生羥基自由基(·OH),對(duì)難降解有機(jī)物去除率可達(dá)90%以上。電化學(xué)氧化技術(shù)作為AOP的一種,在滲濾液深度處理中表現(xiàn)突出,某研究顯示其對(duì)COD、氨氮、BOD5的去除率分別達(dá)到98.5%、99.9%和99.9%。光催化氧化技術(shù)結(jié)合紫外輻射與Fenton反應(yīng),當(dāng)光輻射為80kW/m3時(shí)氧化效率可提高6倍,為深度處理提供了新選擇。
固定化微生物技術(shù)通過基因工程手段強(qiáng)化微生物性能,將生物負(fù)載量提升至20-60g/L,處理速度比傳統(tǒng)生物法提高3-5倍,且剩余污泥量?jī)H為傳統(tǒng)方法的5%。厭氧消化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用可將60%以上有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷等可再生能源,同時(shí)降低COD濃度,實(shí)現(xiàn)了污染治理與能源回收的雙重目標(biāo)。
未來技術(shù)發(fā)展將重點(diǎn)關(guān)注三個(gè)方向:一是工藝智能化,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時(shí)優(yōu)化運(yùn)行參數(shù),降低能耗20%-30%;二是材料創(chuàng)新,如石墨烯膜、納米纖維膜等新型分離材料可提高處理效率并降低成本;三是全量化處理,解決濃縮液回灌導(dǎo)致的污染物積累問題,實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排放。隨著技術(shù)不斷進(jìn)步,垃圾滲濾液處理將逐步從"達(dá)標(biāo)排放"轉(zhuǎn)向"資源循環(huán)",為生態(tài)文明建設(shè)提供有力支撐。