垃圾填埋場(chǎng)的滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，可生化性差，它具有不同于一般城市生活污水的特點(diǎn)：BOD5和CODCr濃度高，金屬離子含量較高，水質(zhì)水量變化范圍大，氨氮的含量較高，微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)等。因此，垃圾滲濾液的處理一直是垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理中非常棘手的問(wèn)題。滲濾液主要來(lái)源于降水、垃圾本身的內(nèi)含水以及垃圾生物發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的水。由于液體在垃圾堆內(nèi)部滲流過(guò)程中有許多因素可能影響滲濾液的性質(zhì)，包括物理因素、化學(xué)因素以及生物因素等，所以滲濾液的物化數(shù)據(jù)在一個(gè)相當(dāng)大的范圍內(nèi)變動(dòng),見(jiàn)表1。

正因?yàn)闈B濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機(jī)廢水，若不加處理而直接排入環(huán)境，就會(huì)造成嚴(yán)重的污染。所以，對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理是垃圾無(wú)害化處理過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。

一、垃圾滲濾液處理的常規(guī)方法

目前國(guó)內(nèi)乃至世界范圍內(nèi)通行的垃圾滲濾液處理方法主要有生物法、物理法、化學(xué)法，工藝路線分類上一般分為兩大類:生物化學(xué)法和物理化學(xué)法，簡(jiǎn)稱生化法和物化法。隨著環(huán)保技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在更多的是結(jié)合具體實(shí)際情況而采用各種工藝組合方式處理滲濾液。

1、生化法

目前，生化法仍是我國(guó)乃至世界范圍內(nèi)處理滲濾液的主導(dǎo)方法，其工藝路線主要是采取“預(yù)處理+生物處理+深度處理”組合工藝技術(shù)路線，工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1

傳統(tǒng)的生化法工藝路線，主要存在垃圾滲濾液的可生化性較差，滲濾液處理系統(tǒng)受水質(zhì)變動(dòng)、水量變動(dòng)、地域狀況、環(huán)境溫度等因素影響較大，存在系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，過(guò)程控制難度大，運(yùn)行周期較長(zhǎng)，運(yùn)行結(jié)果不可靠等諸多生產(chǎn)運(yùn)行問(wèn)題，且生化法的處理裝置還存在土建工程量較大，土地占用面積大，建設(shè)周期較長(zhǎng)，一次性投資較大等諸多問(wèn)題;另外，隨著填埋場(chǎng)的最終關(guān)閉，裝置系統(tǒng)全部報(bào)廢，廢棄填埋場(chǎng)的環(huán)境恢復(fù)代價(jià)高昂。

2、物化法

通常來(lái)說(shuō)，物化法主要包括活性炭吸附、化學(xué)沉淀、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法，在COD為2000～4000mg/L時(shí)，物化法的COD去除率可達(dá)55%～90%。和生化法相比，物化法不受水質(zhì)水量變動(dòng)的影響，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，尤其是對(duì)BOD5/COD(B/C)比值較低(0.07～0.20)難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好的處理效果。但在實(shí)踐上普遍認(rèn)為，傳統(tǒng)的物化方法處理滲濾液成本較高，尤其不適于大水量垃圾滲濾液的處理，因此當(dāng)前大多數(shù)城市垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的處理主要是采用生化法為主的工藝路線。

近年來(lái)，隨著MVR技術(shù)、催化氧化技術(shù)和膜技術(shù)在工業(yè)廢水和城市生活污水處理上的廣泛運(yùn)用，經(jīng)過(guò)多年的行業(yè)跟蹤和深入研究，我們?cè)诔鞘欣鴿B濾液的處理上探尋出了一條以MVR技術(shù)為核心并與高級(jí)催化氧化技術(shù)、中空纖維膜技術(shù)等有機(jī)組合的全流程物化法處理滲濾液工藝技術(shù)路線。

二、以MVR技術(shù)為核心的全流程物化法處理滲濾液新工藝

2004年后，隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保節(jié)能的呼聲越來(lái)越高，MVR技術(shù)日益受到重視，先后被列為2007年和2010年國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的節(jié)能環(huán)保設(shè)備，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)進(jìn)入了快速發(fā)展的上升階段。

經(jīng)過(guò)十幾年的技術(shù)發(fā)展，MVR裝置(主要是離心式蒸汽壓縮機(jī))的全部國(guó)產(chǎn)化替代使得裝置的投資大幅度降低。近年來(lái)國(guó)內(nèi)基于MVR技術(shù)開(kāi)發(fā)的多種蒸發(fā)技術(shù)日趨成熟并廣泛使用，特別是廢水的深度處理技術(shù)不斷進(jìn)步，使得運(yùn)用MVR技術(shù)為核心的組合工藝技術(shù)處理滲濾液成為一種可能和趨勢(shì)。

以MVR技術(shù)為核心的全流程物化法處理滲濾液工藝路線：預(yù)過(guò)濾+MVR蒸發(fā)濃縮+高級(jí)臭氧催化氧化+中空PP纖維脫除氨氮。從操作工序上可分為預(yù)處理工序、蒸發(fā)濃縮處理工序、深度處理工序，見(jiàn)圖2。

1、預(yù)處理工序

滲濾液進(jìn)入收集池后首先進(jìn)行粗濾，初步除去滲濾液中塊狀的碎玻璃、木屑、磚石塊、金屬等固形物，粗濾渣合并后續(xù)濾渣一同處理，粗濾液進(jìn)入粗濾液收集池，然后向粗濾液收集池中添加適宜的堿性絮凝劑(常用的絮凝劑有聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸鋁、硫酸亞鐵等)。粗濾液經(jīng)充分混合絮凝后，通過(guò)自動(dòng)清洗預(yù)過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，濾渣(含水量不超過(guò)80%)通過(guò)密閉輸送進(jìn)入濾渣集中堆放庫(kù)區(qū)另行處理或直接輸送至垃圾焚燒發(fā)電廠焚燒發(fā)電，濾液(含固量不超過(guò)200 mg/L)進(jìn)入MVR系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。

2、MVR蒸發(fā)濃縮處理

來(lái)自預(yù)過(guò)濾工序的濾液進(jìn)入MVR蒸發(fā)系統(tǒng)，利用單效降膜蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度約80℃，將二次蒸汽輸送到離心式蒸汽壓縮機(jī)，按照蒸發(fā)裝置加熱室需要的蒸汽溫度與壓力(注：來(lái)自預(yù)過(guò)濾工序的過(guò)濾液，對(duì)應(yīng)其蒸發(fā)濃縮時(shí)需要的沸點(diǎn))，將加壓后二次蒸汽返回到蒸發(fā)系統(tǒng)，作為熱源循環(huán)利用(系統(tǒng)正常運(yùn)行后，節(jié)約了一次蒸汽)。根據(jù)行業(yè)內(nèi)MVR裝置的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，每蒸發(fā)1 000 kg水的耗電不超過(guò)25 kW·h。蒸發(fā)濃縮過(guò)程產(chǎn)生的冷凝液進(jìn)入后續(xù)工序進(jìn)行深度處理，濃縮液(固含量超過(guò)20%)進(jìn)入垃圾發(fā)電系統(tǒng)的焚燒爐噴漿焚燒或與預(yù)處理工序的濾渣混配后一并進(jìn)入焚燒爐焚燒。冷凝液的均衡產(chǎn)出量約為滲濾液總量的92%～95%，通常溫度為35℃～50℃，且無(wú)需再降溫?fù)Q熱，直接進(jìn)入深度處理工序。MVR系統(tǒng)冷凝液的污染物組分見(jiàn)表2，利用MVR技術(shù)處理預(yù)過(guò)濾后的滲濾液的工藝流程見(jiàn)圖3。

圖2

圖3

MVR技術(shù)在滲濾液處理上的成功運(yùn)用是本項(xiàng)新工藝的關(guān)鍵性技術(shù)環(huán)節(jié)，MVR的技術(shù)優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)MVR系統(tǒng)自身熱能循環(huán)再利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

(2)MVR裝置耗電低，運(yùn)行成本低。

(3)對(duì)滲濾液初步純化，降低后續(xù)深度處理的負(fù)擔(dān)。

(4)降低滲濾液的腐蝕性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的閉路循環(huán)和極大降低裝置的復(fù)雜性。

(5)濃縮液全部輸送至垃圾發(fā)電焚燒爐，實(shí)現(xiàn)固體、氣體、液體等廢棄物零排放。

3、深度處理

無(wú)論采用生化法還是物化法處理垃圾滲濾液，深度處理都是必不可少的工藝環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)外常用深度處理方法有臭氧氧化技術(shù)、光催化技術(shù)、芬頓(Fenton)處理技術(shù)、電解處理技術(shù)、濕法氧化(WAO)/催化濕法氧化技術(shù)(CWAO)、膜分離法、化學(xué)混凝技術(shù)等。經(jīng)過(guò)深度處理，都能保證出水達(dá)到GB 16889-2008一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

4、中空PP纖維膜脫氨

中空PP纖維膜屬于超濾膜，針對(duì)催化氧化后處理清液的水質(zhì)情況，通過(guò)添加不含雜的石灰等堿性物質(zhì)，進(jìn)一步調(diào)整含有氨氮溶液的pH值(20℃～40℃下，pH值不低于9)，使得銨根離子轉(zhuǎn)化成游離氨，實(shí)現(xiàn)根本性的氨氮解析。游離氨在纖維膜兩側(cè)壓力差作用下，穿過(guò)纖維膜的另一側(cè)(此側(cè)為氨吸收過(guò)程)，利用硫酸吸附產(chǎn)生硫酸銨飽和液，硫酸銨飽和液可以直接作為液態(tài)氨肥使用，也可通過(guò)蒸發(fā)濃縮進(jìn)一步制取高純度的結(jié)晶硫酸銨。

脫氨處理后，系統(tǒng)最終排放水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于GB16889-2008、CJJ 150等標(biāo)準(zhǔn)給定的限值。根據(jù)裝置實(shí)際運(yùn)行檢測(cè)，其中氨氮指標(biāo)可以達(dá)到5 mg/L(注：按照工藝用水的要求，可以將氨氮指標(biāo)上調(diào)到25 mg/L,以降低系統(tǒng)運(yùn)行成本);從運(yùn)行成本方面考慮，對(duì)氨氮的指標(biāo)進(jìn)行適宜限定，可以做到指標(biāo)可控。中空纖維膜脫氨的工作原理見(jiàn)圖4

圖4

三、物化法處理滲濾液的技術(shù)特點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)

(1)利用MVR技術(shù)處理滲濾液，解決了傳統(tǒng)生化法(厭氧生物法+好氧生物法)處理滲濾液所面臨的系統(tǒng)運(yùn)行波動(dòng)大，運(yùn)行周期長(zhǎng)，單位能耗高，有機(jī)污染物脫除效率低，一次性投資大，項(xiàng)目占地大，不易實(shí)現(xiàn)智能控制和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等一系列突出問(wèn)題;利用MVR技術(shù)使得系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝液和濾渣高效分離，二次蒸汽循環(huán)利用，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排。

(2)蒸發(fā)過(guò)程產(chǎn)生的冷凝水輸送到臭氧發(fā)生器;濃縮液再返回到機(jī)械自動(dòng)清洗裝置，與滲濾液混合處理，此過(guò)程產(chǎn)生的冷凝水主要含有大量的水和小部分小分子有機(jī)物質(zhì)，極大減輕后續(xù)處理壓力，同時(shí)避免B/C值較低而引起可生化性差的工藝因素。

(3)采用高級(jí)催化氧化技術(shù)，更加適宜處理各種有機(jī)物廢水，使得冷凝水中的COD、BOD得到預(yù)期去除，另外具有除臭的顯著特點(diǎn)(這是傳統(tǒng)生化法所不具備的明顯優(yōu)勢(shì))。

(4)利用中空PP纖維膜去除氨氮是本工藝的另一個(gè)技術(shù)亮點(diǎn)，不僅氨氮的去除率高、膜通量大、設(shè)備壽命相比其他膜組件更長(zhǎng)。

(5)整個(gè)裝置可以系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、集成化、模塊化，可完全實(shí)現(xiàn)全過(guò)程在線自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控;另外，由于裝置系統(tǒng)可以做到全流程密閉運(yùn)行，如果和垃圾焚燒發(fā)電廠等相關(guān)裝置系統(tǒng)配套，能夠降低滲濾液的處理成本，減少二次污染物排放。

(6)相比傳統(tǒng)生化法處理滲濾液技術(shù)，本項(xiàng)物化法處理滲濾液新工藝克服了傳統(tǒng)物化法運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)。根據(jù)當(dāng)前行業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比測(cè)算，對(duì)于一個(gè)中等規(guī)模的垃圾滲濾液處理廠來(lái)說(shuō)(例如滲濾液處理量200噸/天)，采用生化法處理滲濾液的成本大約是32元/噸左右，而采用本項(xiàng)物化法新技術(shù)的成本大約是28元/噸左右。

(7)最為重要的是，相比傳統(tǒng)生化法工藝路線而言，采用物化法新工藝，可以極大降低滲濾液處理廠的建設(shè)資金投入和廠區(qū)的土地占用，保守估算兩項(xiàng)節(jié)約資金至少在65%以上。

四、結(jié)論

(1)在我國(guó)，垃圾滲濾液的處理尚處在起步階段。近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保力度的不斷加強(qiáng)，很多地方的垃圾填埋場(chǎng)大都采用生化法配套建設(shè)了滲濾液處理廠，但由于投資成本、運(yùn)營(yíng)成本、二次污染等各種因素，多數(shù)滲濾液處理廠運(yùn)營(yíng)效果不太理想，滲濾液處理新技術(shù)亟待不斷開(kāi)發(fā)和探索。

(2)MVR技術(shù)的成功運(yùn)用使得全流程物化法規(guī)?；幚頋B濾液的技術(shù)路線可以成為現(xiàn)實(shí)，不但從根本上克服了傳統(tǒng)物化法的缺點(diǎn)，而且該項(xiàng)技術(shù)相比傳統(tǒng)生化法具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)。