城市垃圾渗滤液处理现状
摘要：目前主要应用填埋法进行城市垃圾处理，但是会产生垃圾参滤液。针对垃圾回收与处理现状提出垃圾资源化对策，处理技术及处理方案，以及对这些处理方法进行比较，在此基础上提出相应建议。
关键词： 垃圾参滤液 物化法 生物法 回灌法 植物法。
Contemporary status of Garbage summary
Abstract:At present application City garbage landfill method but this Methods can have landfill leachate. For recycling and waste of resources to deal with the status quo of countermeasures，Treatment Technology and Solutions Such treatment methods as well as to compare On this basis, and makes recommendations.
Keywords: landfill leachate；Physico-chemical method；Biological
引言
近年来我国城市化进程发展迅速。按现在的增长速度预测，到2010年我国城市生活垃圾将达到2.64亿吨[1]，2030年为4.09亿吨，2050年为5.28亿吨。
我国城市生活垃圾(Municipal solid Waste, MSW)产量同步快速增长。全国城市人均MSW 440公斤，每年总量1.6亿多吨，占世界总量的1/4以上，且以每年8%-10%的速度增长，少数城市MSW增长率达15%-20%[2]此外由于长期以来MSW大多露天存放或简易填埋
在城郊附近，历年MSW累积堆存量超过70亿吨，占地约75万亩。现在全国已有200多个大中城市被MSW包围并逐渐向农村蔓延，1/4的城市找不到合适的地方堆放MSW[3],MSW造成的环境污染日益严重，控制MSW污染已成为我国巫需解决的重大环境问题。卫生填埋法由于成本低，技术成熟，管理方便等优点而在垃圾处理中得到了广泛的应用，目前中国环境监测总站对我国329个城市垃圾处理厂的调查表明，卫生填埋厂占垃圾处理厂的87.5%[4]。而垃圾参滤液的产生是填埋的最大问题，其PH值为4-9,COD为2000—62000mg/l,BOD5为60—45000mg/l,处理起来非常棘手。
一 我国垃圾参滤液的产生及其特点
目前，世界上普遍采用的城市垃圾处理方式有卫生填埋、生化处理、焚烧、回收利用等。在我国对城市垃圾的处理普遍采用填埋、堆肥和焚烧三种方法，而垃圾填埋因其投资相对较少，处理量较大，应用最为广泛，我国9O%以上的地区采用各种形式的填埋进行处理。(卫生)填埋处理的贡献率占95%以上。
1．1国家对生活垃圾填埋污染控制标准
国家颁布的《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB 16889—1997)中，对生活垃圾填埋场选址、工程设计要求、填埋场入场要求、填埋作业要求、封场要求和污染物排放限值及环境监测等要求都做出明确的规定。其中，对生活垃圾填埋场垃圾渗滤液排放控制项目规定为：悬浮物(SS)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、氨氮和大肠菌值。而国家正在拟定出台的《垃圾卫生填埋建设标准》和《垃圾卫生填埋场卫生监测标准》也必将使我国的垃圾卫生填埋有法可依，使其有更广阔的发展空间。
1．2参滤液的产生及其特点
（1）参滤液是指垃圾在填埋和堆放过程中由于垃圾中有机物的分解所释放出的水分；（2）降水渗入；（3）外部地表水渗入：（4）地下水渗入；（5） 垃圾在卫生填埋后由于微生物的厌氧分解产生的水[5]。垃圾渗滤液的性质取决于垃圾成分、填埋时间、气候条件等多种因素，一般所具有的特点为 ：① 有机物浓度高，COD和BOD 浓度最高值可达数千至几万mg/L：② 金属含量高；③ 水质变化大，渗滤液的成分和性质随填埋场使用期的延长而不断变化，可生化性越来越差，氨氮含量越来越高；④ 氨氮含量高(可达几千mg/L)，变化范围大；⑤ 营养因素比例失调，由于氨氮含量高，C/N的比值常出现失调情况，且P缺乏，一般BOD5/TP>300，与微生物生长所需的碳磷比(100：1)相比甚远；⑥ 渗滤液在生化处理时会产生大量泡沫，不利于系统正常运行。由于渗滤液中含有较多的难降解物质，一般在生化处理后，COD浓度仍在较高范围内。
二处理方案
垃圾渗滤液直接与城市污水合并处理，具有处理费用低、投资小的优点，但这并非是普遍适用的方法。一方面，由于填埋场往往远离城市污水处理厂，渗滤液的输送需要较大的投入；另一方面，由于渗滤液所特有的水质、水量特点，如不加控制，则易对城市污水处理厂造成冲击负荷，影响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行。随着垃圾填埋场“年龄”增加，渗滤液的水质也将发生相应的变化，垃圾在填埋场内分解主要有5个阶段，即调整期、过渡期、酸形成期、甲烷形成期、最后成熟期 。而垃圾渗滤液通常可根据填埋场的“年龄”大致分为两大类：一类是“年轻”的渗滤液，填埋场的填埋时间在5年以下，渗滤液的水质特点是pH值较低，COD和BOD5 浓度较高，且BOD5/COD的比值较高，同时各类重金属离子的浓度也较高；另一类是“年老”的渗滤液，填埋场的填埋时间在5年以上，渗滤液的主要水质特点是pH值接近中性，COD和BOD5浓度较低，且BOD/COD的比值较低，而NH。一N浓度较高，重金属离子浓度则开始下降。超过10年后，由于垃圾的稳定化，渗滤液的BOD/COD比值小于0.1，可生化性很差。
目前渗滤液的处理方案可以分为场内和场外两类，具体为四种方案：① 直接排入城市污水处理厂合并处理：② 预处理后汇入城市污水处理厂合并处理：③ 向填埋场的循环喷洒处理；④ 建设污水处理系统进行独立处理。
三渗滤液的处理技术
对卫生填埋垃圾场产生的高浓度垃圾渗滤液进行有效的净化处理是避免其对环境造成二次污染的关键。目前，我国针对垃圾渗滤液的处理技术主要如下。
3．1生物处理法
（1）厌氧处理法
厌氧处理法包括；厌氧污泥床、厌氧式生物滤池、厌氧接触池、混合反应池、分段厌氧硝化、厌氧稳定塘等方法。徐竺等[6]采用上流式厌氧过滤器对垃圾渗滤液的研究结果表明：上流式厌氧过滤器处理垃圾渗滤液的效果良好，在中温(35～40℃)消化时，高浓度(3000～8000mg/L)进水COD的去除率达95％左右，常温消化COD去除率可达90％左右。大量实验表明，厌氧生物处理特点是能耗低，操作简单剩余污泥产生量少，所需的营养物质也较少，对高浓度有机废水处理效果良好，但单独采用厌氧法进行处理的较少，一般再用好氧生物处理进一步确保其出水水质。
（2) 好氧处理法
好氧处理主要包括：活性污泥法、曝气氧化塘、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池．好氧处理不仅可以有效去除BOD、COD和氨氮，还可以去除一部分Mn、Fe等金属元素。
国内外活性污泥法污水处理厂的运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥有机负荷，活性污泥法获得了令人满意的垃圾渗滤液处理效果。
在好氧生物处理中，活性污泥法因其运行费用低、效率高而广泛应用。美国和德国的几个活性污泥法处理厂运行结果表明，通过提高污泥浓度来降低污泥的有机负荷，可获得令人满意的处理效果。Venkataramani[7] 等人研究认为渗滤液中80％以上的有机氮被活性污泥去除，即使进水中的有机物浓度达1000mg/L，污泥生物相也能很快适应。一些实验结果表明，在低负荷下运行的活性污泥系统能去除渗滤液中80％-90％的COD，出水BOD5低于20 mg/L。低氧、好氧活性污
泥法及SBR法等改进型活性污泥工艺因能维持较高的有机负荷，处理效果比常规的活性污泥法更高。
(3)好氧、厌氧结合处理法
实践证明厌氧生物法处理高浓度有机废水比较有效，但单独采用厌氧法处理渗滤液很少见。李平等[7] 采用厌氧一好氧生物流化床耦合工艺处理垃圾渗滤液，当进水COD、NH3一N分别为5000mg/L、280mg/L时，系统的出水COD、NH3+-N达到《生活垃圾填埋污染控制标准》一级排放标准。我国在1988年由北京市政设计院进行了城市垃圾卫生填埋场渗滤液处理技术的研究，经各种工艺组合的试验研究表明对高浓度垃圾渗滤液采用生化处理是有效的，其中厌氧+好氧处理工艺不但经济，而且处理效果好，COD和BOD的去除率可分别达86.6%和97.2%。
（4）膜生物(MBR)法
膜生物法是近些年才出现的一种集膜滤和生物处理于一体的新型高效生物处理技术。生化反应器内微生物浓度从3--5g/L提高到15--20 g/L，且体积小，处理效率高，在处理高浓度有机废水方面得到较多应用。申欢等人采用膜生物法对垃圾渗滤液经UASB预处理的出水进行了降解试验，结果表明：mBR对COD的去除率为70%--85%，对氨氮的去除率为90%--99.8%，对总氮的去除率为50%--67%。
（5）有效微生物(EM)技术
EM净化法是利用由微氧或一般嫌气性细菌所构成的有效微生物群的水净化法，目前在水处理领域逐渐得到了应用。丁雪梅[8]利用EM生物强化技术与传统的生物治理技术相结合的方式对垃圾渗滤液进行处理，结果表明：EM菌剂在活性污泥法中，24h后COD去除率为81.35%，BOD 去除率为87.88%：在生物膜系统中，24h后COD去除率为83.3l%，BODs去除率为89.00%。
通过摇瓶富集与开放体系扩大培养获得高含量的硝化细菌优势菌液，用于硝化反应器的强化挂膜启动、驯化。采用优势菌种生物硝化新工艺研究了含高质量浓度氨氮垃圾渗滤液的硝化特性，并对工艺条件进行了优化。结果表明，优势菌液中亚硝化细菌与硝化细菌的含量分别达到9．0×107和3．5×107 MPN／mL。实际废水动态运行的结果显示，当进水垃圾渗滤液平均氨氮质量浓度为284．4
Mg/L时，出水平均氨氮质量浓度为14．3 mg/L，硝化速率高达NH4+-N 28.1g/(m .h)，与传统硝化工艺相比高出近—倍[9]。
（6）生物脱氮技术
人们以微生物的硝化和反硝化作用为基础，构建了废水生物脱氮技术体系，近十几年来，随着PCR. FISH、核酸测序等[10，11，12]现代分子生物技术发展，氮素生物转化理论研究取得重大进展，为废水生物脱氮工艺的创新提供了更大机遇。目前己确认在生物处理反应器内存在的硝化反硝化机理主要有传统硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、好氧反氨化，SND也作为反应器脱氮机理受到深入研究。
经过物化处理的渗滤液虽然氨氮浓度有所降低，但仍不能达到标准，近些年来人们对生物脱氮有了新的认识，相继开发了亚硝酸硝化/反硝化、同步硝化/反硝化及厌氧氨氧化等技术。这些技术具有需氧量低、能耗低、负荷高、对碳源碱度需求低等特点，同时能较好地去除COD，适合于处理渗滤液。Dongene等利用SHARON工艺处理氨氮浓度为1000--1500mg/L的废水，水力停留时间为1d，有53%的氨氮转化为亚硝酸盐，并且稳定运行超过两年。
（7）光合细菌处理垃圾渗滤液
光合细菌( PSB) 是一类以光为能源,自然界中有机物、硫化物等为营养,并能进行光合作用的微生物。它不仅能净化水质 ,而且含有丰富的营养,可作为鱼虾的饵料添加剂。
光合细菌对碳源的利用范围因种而异,是种的分类依据之一。为进一步
进行种的鉴定,进行了各菌株对碳源利用范围的测定,见表1。
Table 1 菌体对碳源的利用特征
碳源种类GH1 GH2 GH3 GH4
乙酸钠 + + + +
柠檬酸 - + + -
乙醇 - + + +
甘油 - + + +
葡萄糖 - + + -
维生素B1 - - - -
注：+为可利用 -为不可利用
厌氧光照和微好氧光照条件下,光合细菌降解COD 和氨氮的效果都比较好,但考虑到实际运用中很难达到绝对的厌氧状态,所以在选择氧气光照条件时,本实验[14]选择微好氧光照。另外,在实验中还观察到,光合细菌在厌氧光照时菌液呈棕红色,在微好氧光照时呈淡红色, 在投放量较小的情况下,随着投放量的加,COD 和氨氮的去除率逐渐增大;但当投放量大于5 mg/ L 时,随着投放量的增加COD 和氨氮的去除率反而逐渐下降。如在实验中当投放量为30 mg/ L 时,4 d 后COD 的去除率才48. 43 % , 远低于投放量为1 mg/ L 时的65. 60 %。其原因可能是由于菌投放量大,导致大量繁殖,而水中的营养物质有限,使得后期一部分细菌由于营养不足而死亡,菌体死亡后本身为有机物质,使得水中的COD 增大。光合细菌能有效利用垃圾渗滤液中的有机物作为自身繁殖的营养源,迅速分解水中的氨氮等有机物质,大幅度降低水体的污染指标、增加溶氧、稳定水质,
3．2参滤液的物化法处理技术
垃圾渗滤液的物化处理主要包括：活性炭吸附、化学沉淀、化学氧化、化学还原、催化氧化、密度分离、离子交换、膜渗析、吹脱、汽提、蒸发法、湿式氧化等多种方法．物化处理的优点是不受水质、水量的影响，处理后出水水质比较稳定，通过一系列物理化学反应去除渗滤液中的不可溶组分和可吸附的有机物，同时将渗滤液中的难生物降解有机物转化为易生物降解的有机物并将其去除。尤其对于BOD/COD比值在0．07--O．20之间的难生物处理的垃圾渗滤液，处理效果良好[13]但由于其能耗大，成本昂贵，通常不单独使用，而与生物处理方法结合使用。
3．3通过植物处理参滤液的技术
它是一种复杂的物理一生物一化学综合反应器，通过土壤颗粒的过滤、吸附，土壤中微生物对有机物的降解转化以及植物对有机物的吸收利用，达到对垃圾渗滤液的吸收净化作用．该方法主要包括：慢速渗滤系统、快速渗滤系统、表面漫流、湿地系统、地下渗滤土地处理系统以及人工土地渗滤处理系统等．例如，上海废弃物老港处置场采用较典型的滩涂填埋场，采用“厌氧塘兼氧塘一完全曝气塘一芦苇湿地处理漫流”处理工艺，有机物的去除率可达80% 以上。
3．4回灌处理法
回灌处理法是2O世纪7O年代由美国的Pohland最先提出的[15]渗滤液回灌实质是把填埋场作为一个以垃圾为填料的巨大生物滤床，将渗滤液收集后，再返回到填埋场中，通过自然蒸发减少滤液量，并经过垃圾层和埋土层生物、物理、化学等作用达到处理渗滤液的目的。回灌处理方式主要有填埋期间渗滤液直接回灌至垃圾层、表面喷灌或浇灌至填埋场表面、地表下回灌和内层回灌。。据估计，英国50%的填埋场采用了回灌技术。郭蕴苹 试验模拟蒸发量与降水量日均值比为O．58，进水COD值为8649.3 mg/L，经过270天回
灌运行后，出水COD值为460.7 mg/L，COD去除率为94.7%。何厚波[16]发现，对回灌渗滤液中有机物的去除效果随垃圾堆体高度的增加而增加，但是进入垃圾堆体的有机负荷不能无限制地增加，否则会毁坏渗滤液回灌系统。
3.5湿地处理系统
人工湿地系统具有缓冲容量大、处理效果好、投资省、运行费用低等优点。湿地中水生植物浸水部分的茎、叶和根系上有很大的吸附表面积，并逐渐形成生物膜，生物膜从表层到内部存在DO梯度，相应形成好氧缺氧和厌氧层，从而构建硝化和反硝化微生物系统。人工湿地脱碳效能较差，过多碳源会降低湿地的好氧层厚度，因而人工湿地只适用于深度处理或是晚期渗滤液处理。
D.D .Kozub等[17]利用人工湿地处理美国北卡罗来纳州的NewH anover郡的渗滤液，测得湿地的平均硝酸盐负荷和脱硝速率分别为11.1（+/-） 3 .4gN /m3/d和4.5（+/-）2.2g N/m3/d，反硝化速率受易降解有机碳源浓度的影响。斯洛文尼亚的Drogonja[18]采用两座串联的潜流式人工湿地处理渗滤液，湿地面积450m2、平均水力负荷3cm/d，结果表明:湿地系统对污染物有良好的削减作用，NH4一N的去除率为81%。填埋场渗滤液处理中采用地表径流人工湿地系统，其TN和氨氮的处理效果均达到99%，湿地出水的平均氨氮值为0.7mg/L。
四结论和建议
垃圾渗滤液污染物浓度高，水质水量变化大，是难处理的污水。单独采用一种方法处理垃圾渗滤液难以满足要求，必须采用多种方法的组合工艺。通过对我国现有垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液处理工艺的大量调查发现，在我国多采用对垃圾渗滤液的单独处理方案，
使用厌氧一好氧一物理化学方法相结合的处理工艺较为普遍。根据我国国情，宜发展投资省、效果好的渗滤液处理技术，处理工艺的研究和应用以多种方法的结合为方向，在开发组合工艺时要研究易于管理运行又同时达到处理要求的新型组合工艺。生物处理方法将是未来渗滤液处理研究的主要方向。
参考文献
[1]宋晓岚．城市垃圾处理与可持续发展．长沙大学学报，2001，15(4)：36-4
[2]国家统计局.中国统计年鉴[M1.北京:中国统计出版社，2000
[3]国家环境保护总局污染控制司.城市固体废物管理与处理处置技术[M]北京;中国环境科学出版社，2000
[4]颜丽辉，吴银彪．城市生活垃圾处理带来的二次污染问题．中国环保产业，2003，(4)：16～17
[5]张兰英，张德安等．垃圾渗滤液中有机染物的污染及去除[J]．中国环境科学，1998，18(2)：l84～188
[6]李平，韦朝海，吴超飞等．厌氧／好氧生物流化床耦合处理垃圾渗滤液的新工艺研究．高校化学工业学报，2002，16(3)：345~350
[7] 建设部人事教育司，建设部科学技术司等．城市生活垃圾卫生填埋处理技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004
[8] 丁雪梅．利用EM处理垃圾渗滤液的效果研究．环境与园林，2002，4(2)：24~27
[9]李平 优势菌种硝化新工艺处理垃圾渗滤液的研究 华南理工大学环境科学与工程学院，广东，广州 510640
[10] lnanc B,Calli B, SSaatci A.Characterixation and anaerobic treatment of the sanitary landfill leachate in Istanbul Water Science and Technology,2000,41(3):223-230
[11] logemann S, Schantl J,Bijvak S,ct al.Molecular microbial diversity in nitrifying
reactor
system
without
sludge
retention.FEMS,Microbil
Ecol,1998,27:239-245
[12]Kowalchuk G A ,Bodelier PL E ,Heilig G H J ,et al .Community analysis of ammonium oxidizing bacterium, imelation oxygen availability in soils and root-oxyenated sediments,using PCR, DGGE and oligonucliotid probe hybridization. FEMS, Microbil Ecol,1998,24:339-350
[13]赵新泽，孙学成，陈燕．垃圾填埋场渗滤液的处理研究发展．三峡大学学报，2002，2(1)：83-86
[14] 王 兰, 廖丽华，光合细菌的分离鉴定及对养殖水的净化研究，（南开大学）微生物学杂志第24卷第2期
[15] [5]McCreanor P T，Reinhart O R．Mathematical modeling of leachate
routing in a leachate recirculating landfi11[J]．Water Res，2000，34(4)：1285-1295
[16]郭蕴苹．城市生活垃圾渗滤液回灌处理技术研究II一回灌残液的化学处理．云南民族人学学报，2004，13(1)：47～48
[17] D.D. Kozub and S.K. Liehr. Assessing denitrification rate limiting factors in a constructed Wetland receiving landfill leachate.Water Science and Technology, 1999, 40（3）：75-82
[18] Buie T ,Vrhhovsek D ,Ku Kanja U .The use of constructed wetland for landfill leachate treatment. Wat Science Technology.199735(5):301-306
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容