陕北地区垃圾填埋场渗滤液处理工艺实例分析

魏红安 曹宇 薛鹏程

[摘要] 介绍了垃圾填埋场渗滤液的特点与常用处理技术，对陕北地区垃圾填埋场采用DTRO反渗透工艺做了详细调查，渗滤液处理后均能达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）要求，并对工艺进行了技术参数对比和可行性分析，指出了实际运行中存在的问题。

[关键词] 垃圾渗滤液；陕北地区；DTRO

垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，主要来源于降水、生物降解水和垃圾本身的内含水，如果不能妥善处理，会严重污染生态环境和危害人体健康。垃圾渗滤液的成分与垃圾种类、填埋方式、填埋时间、气候等诸多因素有关，不仅水量变化大，而且变化无规律[1-2]。由于垃圾渗滤液水质、水量的时间和地域变化性，不仅采用单一的处理方法不能满足其处理要求，需要通过不同方法的优化组合与灵活应用才能进行有效地处理，而且适用于某一填埋场或某一地区填埋场渗滤液处理工艺方法往往不是普遍适用的技术，需要因地制宜采用不同的工艺[3]。

1 垃圾渗滤液水质特征[3-5]

1.1 水质复杂，危害性大

垃圾渗滤液中含有大量的有机物，含量较多的为烃类及其衍生物、酸酯类、酮醛类、醇酚类和酰胺类等。张兰英等人采用GC-MS-DS联用技术鉴定出垃圾渗滤液中有93种有机化合物，其中22种被列入我国和美国EPA环境优先控制污染物的黑名单中。此外，垃圾渗滤液中还含有10多种金属和植物营养素（氨氮等），水质成分十分复杂。

1.2 CODcr和BOD5浓度高

通常情况下，垃圾渗滤液中CODcr最高浓度达到90000mg/L，BOD5最高浓度达到38000mg/L，和城市污水相比浓度高。一般规律是，垃圾填埋初期渗滤液中BOD5/CODcr可达0.5以上，表现出良好的可生化性，随着填埋时间的推移，BOD5/CODcr也随之降低，可生化性变弱。

1.3 氨氮含量高

高浓度NH3-N是垃圾渗滤液重要水质特征之一，且随着填埋场年数的增加NH3-N浓度也随之增加，到最后封场时浓度可高达10000mg/L，C/N的比值失调且磷元素缺乏，严重影响到微生物活性，给生化处理带来一定的难度。

1.4 重金属含量高

垃圾渗滤液中含有10多种重金属离子，主要包括Fe、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、Mn、Ni等。其中铁的浓度可高达2050mg/L，铅的浓度可高达12.3mg/L，锌的浓度可高达130mg/L。重金属含量与当地工业废弃物掺入比例紧密相关。在微酸环境下，渗滤液中重金属溶出率偏高，一般在0.5%～5.0%。

2 垃圾滲滤液常用处理技术

2.1 土地处理[2-3， 6]

土地处理技术包括氧化塘、人工湿地及回灌。

⑴ 氧化塘技术是利用水塘天然自净能力处理生活污水的方法。通常垃圾渗滤液中污染物较高，且土地资源有限，很难满足氧化塘需要的大面积、低负荷的要求。

⑵ 人工湿地是近年来兴起的一种渗滤液土地处理技术，是人为创造一个适宜水生生物和湿生植物生长的环境，经预处理后的渗滤进入人工湿地系统处理。但该技术缺乏设计经验参数和规范，且处理负荷低，仅能起到辅助改善水质的作用。

⑶ 回灌技术是目前垃圾填埋场最常用的渗滤液处理方法，原理是通过土壤颗粒的过滤、离子交换、吸附和沉淀作用去除渗滤液中的悬浮固体颗粒和溶解成分，同时将填埋场垃圾层作为一个填料的厌氧生物反应器，利用其中的微生物达到降解有机物的目的。但受气候条件限制，一般只应用于干旱地区。

2.2 生物处理

生物处理技术多种多样，具有处理效果好、运行成本低等优点，是目前垃圾渗滤液处理中采用最多的方法，主要包括厌氧处理、好氧处理以及厌氧-好氧联合处理三种类型。尤其是厌氧-好氧联合处理工艺，可有效去除COD、BOD、氨氮等高浓度有机污染物。

例如北京阿苏卫垃圾卫生填埋场采用"厌氧+氧化沟"的方法处理垃圾渗滤液[7]，杭州天子岭垃圾填埋场采用"缺氧+好氧两段活性污泥法"进行垃圾渗滤液的处理[8]。但根据调查，已建成的垃圾渗滤液污水处理普遍存在运行效果差的现象。主要是由于渗滤液废水复杂多变的特性使得微生物不能适应，渗滤液营养比例失调、重金属含量过高都将抑制微生物活性，导致污泥培养不起来或培养好的污泥难以维持。早期渗滤液可生化性高，可以依靠一系列的生物处理方法处理，但到了后期还得采用必要的化学-物理的处理方法来处理[3]。

2.3 物化处理

目前，渗滤液处理采用的物化法主要有混凝沉淀、化学氧化、吸附、吹脱及膜分离等方法。

⑴ 混凝沉淀：是通过投加化学混凝剂与废水中可溶性物质反应发生沉淀或混凝吸附细微悬浮物、胶体下沉，主要用于渗滤液中悬浮物、高分子有机物、重金属的去除。

⑵ 化学氧化：是通过添加强氧化剂使废水中的无机物及有机物氧化分解，从而降低了废水的COD和BOD，以达到净化目的。该法处理中老年垃圾渗滤液的去除效果良好，但成本较高。

⑶ 吸附法：主要用作除臭、去色、重金属以及难生物降解有机物的去除，尤其对直径在10-8～10-5cm或分子量在400以下的低分子溶解性有机物的吸附性较好。吸附法易受pH值、水温及接触时间等因素的影响。

⑷ 吹脱法：用于吹脱水中溶解气体和某些挥发性物质，针对中老年填埋场的渗滤液中营养比例失调，为调整C/N可对其进行氨吹脱预处理。目前氨吹脱主要形式有曝气池和吹脱塔，去除渗滤液中的氨氮效果明显，但处理产生的废气容易造成二次污染，且处理费用明显较高[9]。

⑸ 膜分离法：是指在一定压力差作用下，使高分子溶质流过膜表面时被截留，与溶剂分离，从而达到水质净化的目的。近几年膜处理技术在国内垃圾渗滤液处理方面发展较快，通常采用的膜技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透，其中以反渗透（RO）分离技术应用最为广泛。膜技术对渗滤液的水质处理效果明显，且不受渗滤液水质变化和气候因素的影响，系统运行灵活，自动化程度高[10]。

在实际工程应用中，单独采用一种技术不可能做到达标排放，因此在使用时往往采取组合工艺对渗滤液进行处理。垃圾渗滤液处理推荐采用"预处理+生物处理+深度处理"组合工艺，以达到较好的处理效果。

3 渗滤液处理工艺实例

针对陕北地区干燥、少雨的气候条件，选择榆林市神木县、府谷县和榆阳区3个生活垃圾填埋场为例，同时选择与陕北地区气候相近的内蒙古自治区鄂尔多斯市（东胜区）生活垃圾填埋场、宁夏回族自治区吴忠市生活垃圾填埋场作为参考对象。

3.1 填埋场实际运行情况

各垃圾填埋场基本情况见表1。

3.2 渗滤液处理工艺

垃圾填埋场渗滤液处理的主流工艺为预过滤（砂滤/芯滤）+反渗透（DTRO），具体工艺流程示意见图1。

垃圾渗滤液首先汇集在调节池，经水量、水质调节后再泵入原水罐，通过加酸调节pH以防止无机盐类结垢，经加压后再进入砂式过滤器和芯式过滤器过滤降低SS浓度。根据实际情况，在进入芯式过滤器前加入适量阻垢剂防止结垢现象的发生，芯式过滤器为膜柱提供最后一道保护屏障。预处理后的渗滤液进入第一级DTRO系统，在膜组件中进行反渗透，产生的透过液进入第二级DTRO系统，第一级DTRO浓缩液排入浓缩液储罐用于回灌填埋区；第二级DTRO系统透过液进入清水储罐，浓缩液则回流进入第一级DTRO的进水端进一步处理。膜组件的清洗由系统根据压差自动执行，只需要在两个清洗剂储罐中分别置入酸性清洗剂和碱性清洗剂即可[11]。

3.3 运行效果

垃圾填埋场渗滤液经二级DTRO工艺处理前后水质情况见表2。

根据垃圾填埋场渗滤液处理设施进、出口水质监测报告分析，对于不同填埋阶段的垃圾填埋场渗滤液水质，二级DTRO系统对CODcr、BOD5、NH3-N等污染物的去除均能达到理想效果，对CODcr的去除率为97.5%～99.8%，對BOD5的去除率为99.2%～99.6%，对NH3-N的去除率为97.6%～99.9%，出水水质满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）表2污染物排放浓度限值的要求。

3.4 工艺参数对比

DTRO反渗透处理工艺对污染物的去除率主要取决于膜的截留率，而与膜的截留率有关的系统运行参数主要有：进水电导率、悬浮物浓度、温度、pH、膜通量以及水回收率等[12-13]。通过对比各垃圾填埋场渗滤液DTRO反渗透系统的运行参数，便可找出影响渗滤液处理效果的原因所在，见表3。

从工艺参数对比分析，DTRO反渗透系统在实际运行过程中，进水水质悬浮物浓度超出设计要求的7.3倍，电导率和pH值也超出最佳运行工况范围，由此导致的结果是水回收率大幅降低，并且出现了膜阻塞、频繁更换膜组件等问题。

电导率是间接衡量渗滤液含盐量的指标，主要反映渗滤液中的重金属离子含量。进水水质电导率和悬浮物浓度偏高，导致第一级DTRO反渗透膜的运行负荷增大，直接影响反渗透膜的使用寿命，对于在实际运行操作中，针对高电导率的渗滤液，可以通过优化膜配置，调整第一级DTRO系统的膜通量、水回收率及膜柱数等参数以满足处理要求。

pH值的高低对膜系统性能也有很大影响，垃圾渗滤液在进入DTRO之前需将pH值调为酸性，一方面可防止难溶无机盐结垢，另一方面可使渗滤液中游离氨与酸形成二价铵盐，而DTRO对类似多价离子的截留率很高，可以提高氨的去除率。透过液的流量与pH值成反比，pH值越高，透过液流量越小，最终导致水回收率的下降。

3.5 DTRO处理工艺的可行性

陕北地区生活垃圾填埋场渗滤液采用二级DTRO工艺进行处理，出水水质良好，各项指标均能满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）表2规定的排放限值要求，不受渗滤液可生化性、碳氮比变化的影响，在处理老龄垃圾填埋场渗滤液、北方寒冷干燥地区的渗滤液方面具有明显优势。同时，DTRO反渗透系统具备运行灵活，可连续或间歇运行，安装及维修简单等优点[14-15]。

陕北地区气候干燥，蒸发量远大于降雨量，适宜采用回灌的方式处理垃圾渗滤液浓缩液，DTRO反渗透系统产生的浓缩液回灌填埋场，利用垃圾层作为生物反应器可以实现有机物的消解，是渗滤液处理过程中一个经济可靠的环节。

4 结论

陕北地区垃圾填埋场渗滤液采用二级DTRO工艺进行处理，出水效果良好，各项指标均可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）表2规定的排放限值要求。结合渗滤液浓缩液回灌，可以解决陕北地区垃圾渗滤液处理的问题。

DTRO系统运行过程中，在预处理达不到设计效果或运行管理不规范的情况下，反渗透膜容易受到污染，导致设备故障率较高，处理能力下降，渗滤液处理效果与设备的运行管理密切相关。

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