陜北地區垃圾填埋場滲濾液處理工藝實例分析

魏紅安 曹宇 薛鵬程

[摘要] 介紹了垃圾填埋場滲濾液的特點與常用處理技術，對陜北地區垃圾填埋場采用DTRO反滲透工藝做了詳細調查，滲濾液處理后均能達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）要求，并對工藝進行了技術參數對比和可行性分析，指出了實際運行中存在的問題。

[關鍵詞] 垃圾滲濾液；陜北地區；DTRO

垃圾滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水，主要來源于降水、生物降解水和垃圾本身的內含水，如果不能妥善處理，會嚴重污染生態環境和危害人體健康。垃圾滲濾液的成分與垃圾種類、填埋方式、填埋時間、氣候等諸多因素有關，不僅水量變化大，而且變化無規律[1-2]。由于垃圾滲濾液水質、水量的時間和地域變化性，不僅采用單一的處理方法不能滿足其處理要求，需要通過不同方法的優化組合與靈活應用才能進行有效地處理，而且適用于某一填埋場或某一地區填埋場滲濾液處理工藝方法往往不是普遍適用的技術，需要因地制宜采用不同的工藝[3]。

1 垃圾滲濾液水質特征[3-5]

1.1 水質復雜，危害性大

垃圾滲濾液中含有大量的有機物，含量較多的為烴類及其衍生物、酸酯類、酮醛類、醇酚類和酰胺類等。張蘭英等人采用GC-MS-DS聯用技術鑒定出垃圾滲濾液中有93種有機化合物，其中22種被列入我國和美國EPA環境優先控制污染物的黑名單中。此外，垃圾滲濾液中還含有10多種金屬和植物營養素（氨氮等），水質成分十分復雜。

1.2 CODcr和BOD5濃度高

通常情況下，垃圾滲濾液中CODcr最高濃度達到90000mg/L，BOD5最高濃度達到38000mg/L，和城市污水相比濃度高。一般規律是，垃圾填埋初期滲濾液中BOD5/CODcr可達0.5以上，表現出良好的可生化性，隨著填埋時間的推移，BOD5/CODcr也隨之降低，可生化性變弱。

1.3 氨氮含量高

高濃度NH3-N是垃圾滲濾液重要水質特征之一，且隨著填埋場年數的增加NH3-N濃度也隨之增加，到最后封場時濃度可高達10000mg/L，C/N的比值失調且磷元素缺乏，嚴重影響到微生物活性，給生化處理帶來一定的難度。

1.4 重金屬含量高

垃圾滲濾液中含有10多種重金屬離子，主要包括Fe、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、Mn、Ni等。其中鐵的濃度可高達2050mg/L，鉛的濃度可高達12.3mg/L，鋅的濃度可高達130mg/L。重金屬含量與當地工業廢棄物摻入比例緊密相關。在微酸環境下，滲濾液中重金屬溶出率偏高，一般在0.5%～5.0%。

2 垃圾滲濾液常用處理技術

2.1 土地處理[2-3， 6]

土地處理技術包括氧化塘、人工濕地及回灌。

⑴ 氧化塘技術是利用水塘天然自凈能力處理生活污水的方法。通常垃圾滲濾液中污染物較高，且土地資源有限，很難滿足氧化塘需要的大面積、低負荷的要求。

⑵ 人工濕地是近年來興起的一種滲濾液土地處理技術，是人為創造一個適宜水生生物和濕生植物生長的環境，經預處理后的滲濾進入人工濕地系統處理。但該技術缺乏設計經驗參數和規范，且處理負荷低，僅能起到輔助改善水質的作用。

⑶ 回灌技術是目前垃圾填埋場最常用的滲濾液處理方法，原理是通過土壤顆粒的過濾、離子交換、吸附和沉淀作用去除滲濾液中的懸浮固體顆粒和溶解成分，同時將填埋場垃圾層作為一個填料的厭氧生物反應器，利用其中的微生物達到降解有機物的目的。但受氣候條件限制，一般只應用于干旱地區。

2.2 生物處理

生物處理技術多種多樣，具有處理效果好、運行成本低等優點，是目前垃圾滲濾液處理中采用最多的方法，主要包括厭氧處理、好氧處理以及厭氧-好氧聯合處理三種類型。尤其是厭氧-好氧聯合處理工藝，可有效去除COD、BOD、氨氮等高濃度有機污染物。

例如北京阿蘇衛垃圾衛生填埋場采用"厭氧+氧化溝"的方法處理垃圾滲濾液[7]，杭州天子嶺垃圾填埋場采用"缺氧+好氧兩段活性污泥法"進行垃圾滲濾液的處理[8]。但根據調查，已建成的垃圾滲濾液污水處理普遍存在運行效果差的現象。主要是由于滲濾液廢水復雜多變的特性使得微生物不能適應，滲濾液營養比例失調、重金屬含量過高都將抑制微生物活性，導致污泥培養不起來或培養好的污泥難以維持。早期滲濾液可生化性高，可以依靠一系列的生物處理方法處理，但到了后期還得采用必要的化學-物理的處理方法來處理[3]。

2.3 物化處理

目前，滲濾液處理采用的物化法主要有混凝沉淀、化學氧化、吸附、吹脫及膜分離等方法。

⑴ 混凝沉淀：是通過投加化學混凝劑與廢水中可溶性物質反應發生沉淀或混凝吸附細微懸浮物、膠體下沉，主要用于滲濾液中懸浮物、高分子有機物、重金屬的去除。

⑵ 化學氧化：是通過添加強氧化劑使廢水中的無機物及有機物氧化分解，從而降低了廢水的COD和BOD，以達到凈化目的。該法處理中老年垃圾滲濾液的去除效果良好，但成本較高。

⑶ 吸附法：主要用作除臭、去色、重金屬以及難生物降解有機物的去除，尤其對直徑在10-8～10-5cm或分子量在400以下的低分子溶解性有機物的吸附性較好。吸附法易受pH值、水溫及接觸時間等因素的影響。

⑷ 吹脫法：用于吹脫水中溶解氣體和某些揮發性物質，針對中老年填埋場的滲濾液中營養比例失調，為調整C/N可對其進行氨吹脫預處理。目前氨吹脫主要形式有曝氣池和吹脫塔，去除滲濾液中的氨氮效果明顯，但處理產生的廢氣容易造成二次污染，且處理費用明顯較高[9]。

⑸ 膜分離法：是指在一定壓力差作用下，使高分子溶質流過膜表面時被截留，與溶劑分離，從而達到水質凈化的目的。近幾年膜處理技術在國內垃圾滲濾液處理方面發展較快，通常采用的膜技術包括微濾、超濾、納濾和反滲透，其中以反滲透（RO）分離技術應用最為廣泛。膜技術對滲濾液的水質處理效果明顯，且不受滲濾液水質變化和氣候因素的影響，系統運行靈活，自動化程度高[10]。

在實際工程應用中，單獨采用一種技術不可能做到達標排放，因此在使用時往往采取組合工藝對滲濾液進行處理。垃圾滲濾液處理推薦采用"預處理+生物處理+深度處理"組合工藝，以達到較好的處理效果。

3 滲濾液處理工藝實例

針對陜北地區干燥、少雨的氣候條件，選擇榆林市神木縣、府谷縣和榆陽區3個生活垃圾填埋場為例，同時選擇與陜北地區氣候相近的內蒙古自治區鄂爾多斯市（東勝區）生活垃圾填埋場、寧夏回族自治區吳忠市生活垃圾填埋場作為參考對象。

3.1 填埋場實際運行情況

各垃圾填埋場基本情況見表1。

3.2 滲濾液處理工藝

垃圾填埋場滲濾液處理的主流工藝為預過濾（砂濾/芯濾）+反滲透（DTRO），具體工藝流程示意見圖1。

垃圾滲濾液首先匯集在調節池，經水量、水質調節后再泵入原水罐，通過加酸調節pH以防止無機鹽類結垢，經加壓后再進入砂式過濾器和芯式過濾器過濾降低SS濃度。根據實際情況，在進入芯式過濾器前加入適量阻垢劑防止結垢現象的發生，芯式過濾器為膜柱提供最后一道保護屏障。預處理后的滲濾液進入第一級DTRO系統，在膜組件中進行反滲透，產生的透過液進入第二級DTRO系統，第一級DTRO濃縮液排入濃縮液儲罐用于回灌填埋區；第二級DTRO系統透過液進入清水儲罐，濃縮液則回流進入第一級DTRO的進水端進一步處理。膜組件的清洗由系統根據壓差自動執行，只需要在兩個清洗劑儲罐中分別置入酸性清洗劑和堿性清洗劑即可[11]。

3.3 運行效果

垃圾填埋場滲濾液經二級DTRO工藝處理前后水質情況見表2。

根據垃圾填埋場滲濾液處理設施進、出口水質監測報告分析，對于不同填埋階段的垃圾填埋場滲濾液水質，二級DTRO系統對CODcr、BOD5、NH3-N等污染物的去除均能達到理想效果，對CODcr的去除率為97.5%～99.8%，對BOD5的去除率為99.2%～99.6%，對NH3-N的去除率為97.6%～99.9%，出水水質滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）表2污染物排放濃度限值的要求。

3.4 工藝參數對比

DTRO反滲透處理工藝對污染物的去除率主要取決于膜的截留率，而與膜的截留率有關的系統運行參數主要有：進水電導率、懸浮物濃度、溫度、pH、膜通量以及水回收率等[12-13]。通過對比各垃圾填埋場滲濾液DTRO反滲透系統的運行參數，便可找出影響滲濾液處理效果的原因所在，見表3。

從工藝參數對比分析，DTRO反滲透系統在實際運行過程中，進水水質懸浮物濃度超出設計要求的7.3倍，電導率和pH值也超出最佳運行工況范圍，由此導致的結果是水回收率大幅降低，并且出現了膜阻塞、頻繁更換膜組件等問題。

電導率是間接衡量滲濾液含鹽量的指標，主要反映滲濾液中的重金屬離子含量。進水水質電導率和懸浮物濃度偏高，導致第一級DTRO反滲透膜的運行負荷增大，直接影響反滲透膜的使用壽命，對于在實際運行操作中，針對高電導率的滲濾液，可以通過優化膜配置，調整第一級DTRO系統的膜通量、水回收率及膜柱數等參數以滿足處理要求。

pH值的高低對膜系統性能也有很大影響，垃圾滲濾液在進入DTRO之前需將pH值調為酸性，一方面可防止難溶無機鹽結垢，另一方面可使滲濾液中游離氨與酸形成二價銨鹽，而DTRO對類似多價離子的截留率很高，可以提高氨的去除率。透過液的流量與pH值成反比，pH值越高，透過液流量越小，最終導致水回收率的下降。

3.5 DTRO處理工藝的可行性

陜北地區生活垃圾填埋場滲濾液采用二級DTRO工藝進行處理，出水水質良好，各項指標均能滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）表2規定的排放限值要求，不受滲濾液可生化性、碳氮比變化的影響，在處理老齡垃圾填埋場滲濾液、北方寒冷干燥地區的滲濾液方面具有明顯優勢。同時，DTRO反滲透系統具備運行靈活，可連續或間歇運行，安裝及維修簡單等優點[14-15]。

陜北地區氣候干燥，蒸發量遠大于降雨量，適宜采用回灌的方式處理垃圾滲濾液濃縮液，DTRO反滲透系統產生的濃縮液回灌填埋場，利用垃圾層作為生物反應器可以實現有機物的消解，是滲濾液處理過程中一個經濟可靠的環節。

4 結論

陜北地區垃圾填埋場滲濾液采用二級DTRO工藝進行處理，出水效果良好，各項指標均可達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）表2規定的排放限值要求。結合滲濾液濃縮液回灌，可以解決陜北地區垃圾滲濾液處理的問題。

DTRO系統運行過程中，在預處理達不到設計效果或運行管理不規范的情況下，反滲透膜容易受到污染，導致設備故障率較高，處理能力下降，滲濾液處理效果與設備的運行管理密切相關。

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