張 文，陳曉坤

（鄭州大學水利與環(huán)境學院, 河南 鄭州 450001）

垃圾滲濾液的生物處理方法

張 文，陳曉坤

（鄭州大學水利與環(huán)境學院, 河南 鄭州 450001）

針對垃圾滲濾液成分復雜而且種類較多、有機物濃度高、水質(zhì)、水量變化大、NH3-N含量高、微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)等特點，介紹了滲濾液的預處理技術(shù)和深度處理—生物處理工藝，尤其詳細分析了生物處理法的最佳處理條件、效率。

垃圾滲濾液；預處理；生物處理

我國城市垃圾產(chǎn)生量以平均每年8%～10%的速度增長，據(jù)預測，2030年我國城市生活垃圾產(chǎn)生量將達到4.09億t，2050年垃圾產(chǎn)生量將超過5億t[1]。垃圾處理已成為我國亟待解決的重大問題之一。衛(wèi)生填埋是目前世界上最常用的垃圾處理技術(shù)。例如，德國72%的垃圾采用此種處理技術(shù)，英國則占90%，而美國高達 95%[2]。世界各國中，大約70%的垃圾是填埋處理，尤其是在欠發(fā)達國家和發(fā)展中國家，且垃圾填埋場無法控制固體廢物可能造成重大環(huán)境問題以及危害人類的健康[3]。因此，垃圾滲濾液的處理方法的改進刻不容緩。

1 垃圾滲濾液的概況

1.1 垃圾滲濾液的來源

垃圾滲濾液的主要來源[4,5]：（1）垃圾自身的水分。（2）垃圾中有機組分填埋場內(nèi)經(jīng)厭氧、好氧分解產(chǎn)生的水分。（3）填埋場內(nèi)的自然降雨與徑流。其中降雨是滲濾液的主要來源，這些水分滲過成分復雜的垃圾時，使垃圾發(fā)生分解、溶出、發(fā)酵等反應，從而使?jié)B濾液中含有大量的有機物污染物、氮、磷和種類繁多的重金屬類物質(zhì)。（4）覆土和周圍土壤中進入滲濾液的可溶性物質(zhì)。

1.2 垃圾滲濾液的特性[6]

（1）濾液的成分復雜、可變且種類較多。垃圾滲濾液中含有各種典型污染物組分，且其濃度也不斷變化[7]。

（2）有機物濃度高。滲濾液中的BOD5和COD濃度最高可達幾萬mg/L，主要是在酸性發(fā)酵階段產(chǎn)生， pH值在6.0左右，BOD5與COD的比值在0.5～0.6之間。

（3）水質(zhì)、水量變化大。滲濾液的成分和性質(zhì)隨填埋場時間的延長在不斷變化，而可生化性越來越差。滲濾液水質(zhì)隨填埋時間變化如表1所示[8]。

表1 滲濾液隨填埋場“年齡”的變化Table 1 Change of landfill leachate with "age"

（4）NH3-N含量高。垃圾滲濾液中氨氮濃度很高，且氨氮濃度在一定時期隨時間的延長會有所升高，主要是因為有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮造成的。

（5）微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)。對于生物處理，垃圾滲濾液中的磷元素總是缺乏的，一般垃圾滲濾液中的BOD/TP都大于300,此值與微生物生長所需的碳磷比（100∶1）相差甚遠。

1.3 垃圾滲濾液的研究現(xiàn)狀及處理難點

國內(nèi)外對于垃圾滲濾液的處理方法主要包括物理化學法、生物法、土地法。目前，在各種垃圾滲濾液處理技術(shù)的研究工作中，國外以物理化學法的研究和運行為主，而國內(nèi)滲濾液的處理一般以生物法處理為主。其中，生物法主要有好氧處理、厭氧處理以及兩者的結(jié)合處理。由于滲濾液的成分復雜，BOD/COD含量高，生物可降解性隨填埋齡的增加而逐漸降低等問題，僅依靠生物處理很難得到滿意的效果，故在垃圾滲濾液進行生化處理前，先進行預處理，提高其可生化性，將滲濾液調(diào)節(jié)到一個適應生化處理的狀態(tài)[9]。所以，處理滲濾液需要預處理和生物處理的組合工藝，達到較理想的處理效果。

2 垃圾滲濾液的預處理

通過預處理可以增加滲濾液的可生化性。在北京衛(wèi)生填埋場滲濾液的一些主要特征如表2[10]。

表2 北京的垃圾填埋場滲濾液的主要特征及其充分Table 2 Main characteristics of the landfill leachate

2.1 降低COD的含量

對于COD的去除大多數(shù)是混凝沉淀等方法。唐燕超等[11]研究表明，在外加磁粉可以明顯改善混凝效果。當加入 Fe3O4時，無機混凝劑 AL2(SO4)3的沉降效果有較大程度的提高。當Fe3O4加入量達116 g PL時，COD的去除率可達70%，同時膠粒沉降速率可提高5～6倍，但處理效果受pH值限制影響較大，最佳pH值為3.10。

2.2 降低氨氮的含量

樊華，趙利利[12]的研究表明，使用化學沉淀法去除氨氮，在反應時間為 10min，反應 pH值為9.0，Mg: N: P 摩爾比為 1:1:1 時去除效果最佳并使后續(xù)生化處理得以順利進行。

2.3 降低金屬離子的含量

沈耀良[13]等的研究中發(fā)現(xiàn)，混凝劑PAC和吸附劑焦炭的投量分別為400 mg/L和8～10 g/L時，重金屬離子的去除率均達60%左右，其中Cu的去除率近100%。

2.4 去除滲濾液的色度

張暉等[14]采用化學混凝-電 Fenton 處理晚期垃圾滲濾液，能有效地去除難降解有機物和無機物，隨后再進入 SBR 池深度處理，色度去除率達到99%。羅建中等[15]研究了紫外光催化氧化法對滲濾液的降解機理，根據(jù)滲濾液水質(zhì)的不同，考察了Ti02催化劑用量、反應時間、pH值、光照強度、通氣量等因素對滲濾液中去除色度最佳條件的研究。所取滲濾液原水和氧化溝出水，色度去除率為83.3%。

2.5 去除滲濾液中的懸浮物

水中懸浮物含量是衡量水污染程度的指標之一。林婉柔等[16]研究表明，用CWO法，在催化劑硝酸鈷為 0.372g，金屬離子濃度 300 mg/L，反應溫度為180 ℃，氧分壓為 3.5 MPa，進水 pH 值為原水值 8.10，此條件下水樣懸浮物去除率可達24%。

2.6 去除滲濾液濁度

向廢水中投加混凝劑，使廢水中的懸浮物和膠體聚集形成絮凝體而沉淀，然后再加以分離，可以有效的去除滲濾液濁度。Amokrane等[17]分別用FeC13和 A12(SO4)3處理滲濾液，試驗結(jié)果表明，在pH 分別為 5 和 5.5 時，混凝劑投加量均為0.035mol/L 時，濁度的去除率分別為 95%和 87%。

3 滲濾液的深度處理—生物處理

生物處理工藝技術(shù)在使用過程中具有處理效率高、不會出現(xiàn)化學污泥造成二次污染及處理費用較低的優(yōu)點。生物處理法的具體技術(shù)工藝形式大體上包括好氧處理法、厭氧處理法及二者相結(jié)合等方法。另外，厭氧工藝處理時在反應過程中無需能耗，可大大節(jié)約反應器的占地面積及動力消耗[18]。

3. 1 好氧處理法

好氧法處理垃圾滲濾液，即指好氧微生物在適宜的富氧條件下，以垃圾滲濾液中的有機組分為原料，所進行的旺盛的新陳代謝作用，使?jié)B濾液中的污染物質(zhì)含量明星降低的一種生物處理法。好氧處理法主要包括活性污泥法、曝氣氧化塘、生物膜法等工藝。這種處理方法能夠有效降低垃圾滲濾液中的氨氮、COD以及BOD的含量，還可去除滲濾液中的鐵、錳等金屬，同時也可以有效地消減滲濾液的色度和濁度等[19]。

3.1.1 活性污泥法

許多學者發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)活性污泥能去除滲濾液中99% BOD5，80%以上的有機碳能被活性污泥去除，即使進水中有機碳高達1000 mg/L，污泥生物相也能很快適應并起降解作用[20]。曹占峰等[21]采用SBR漸減曝氣工藝處理模擬城市生活垃圾填埋場新鮮滲濾液，研究結(jié)果表明：新鮮滲濾液經(jīng)24 h曝氣處理后，出水 COD濃度約為 500 mg/L，BOD5/COD降為0.114mg/L左右；出水COD濃度與容積負荷無明顯相關(guān)性； COD去除率與容積負荷呈正比，并在容積負荷為510 kg COD/m3?d時達到最高，約95%；去除的有機碳氣相轉(zhuǎn)化率與容積負荷呈正比，在容積負荷為510 kg COD/m3?d時，有機碳氣相轉(zhuǎn)化率接近100%；該系統(tǒng)最高容積負荷為510 kg COD/m3?d，相應的污泥濃度(以混合液懸浮性揮發(fā)固體(MLVSS)計)為7112 g/L。

3.1.2 曝氣氧化塘法

曝氣氧化塘處理垃圾滲濾液活性污泥法相比，曝氣氧化塘體積大、有機負荷低、降解速度慢，但由于其T程簡單，在土地價格不高的地方比較合適。國外一些小試和中試規(guī)模的研究表明，采用曝氣氧化塘能夠獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。英國在Bryn Posteg Landfill的容積為1 000 m3的曝氣氧化塘，進水COD為24 000 mL，BOD為18 000 mg/L，水力停留時聞大于10 d，ⅣM為0．05～0．3d時，曝氣氧化塘全年運行良好COD、BOD和NH、N的去除率分別為97%、99%和91%[31]。

3.1.3 好氧生物膜法

好氧移動床生物膜反應器法是好氧生物膜處理技術(shù)比較常用的一種技術(shù)之一。季民等[22]研究表明，好氧移動床生物膜反應器對高鹽滲濾液中的氨氮有很好的去除效果。在原水 COD為 1 567～3 865 mg/L、BOD5為31.3～59.6 mg/L、氨氮為117.4～655.7 mg/L、全鹽量為6 801～20 816mg/L、CL-為2 747.7～9 498 mg/L、MBBR的水力停留時間為10 h的條件下，對氨氮的去除率為78%～100%。

3.1.4 好氧穩(wěn)定塘

傳統(tǒng)的氧化塘是天然的或加以人工修整的池塘，污水在塘內(nèi)停留時間較長，有機物通過水中的微生物的代謝活動而降解，溶解氧則由塘內(nèi)生長的藻類通過光合作用和水面復氧作用而提供，污水的凈化過程同天然水的自凈過程很相近。實際上，它是一種介于好氧塘和活性污泥之間的廢水處理法。姚駿，章非娟對好氧穩(wěn)定塘研究中發(fā)現(xiàn)[23]：

（1）在試驗條件相同時，用連續(xù)進水推流式好氧塘和間歇進水好氧塘進行試驗可以得到一致的結(jié)果。因此，這兩種型式的好氧塘模型裝置均可用作為好氧穩(wěn)定塘的試驗研究。

（2）室內(nèi)外塘光照條件組成不同，是造成或室外塘出水COD、BOD、SS略高于室內(nèi)塘、出水溶解性COD和BOD，略低于室水溫、光照強度的互相關(guān)系內(nèi)塘的主要原因。

（3）室外塘受環(huán)境條件影響較大，這對好氧塘處理結(jié)果有一定影響。在室內(nèi)進行試驗，應盡量選擇光譜與口光接近的燈作為光源，以使藻類的生長繁殖與室外相同，光照時間和溫度變化也應盡量能模擬室外條件。

3.2 厭氧處理法

厭氧處理法利用厭氧微生物在缺氧條件下的新陳代謝作用，對垃圾滲濾液中的有機污染物有很好的降解功效。厭氧生物處理法與好氧技術(shù)相比，其能耗少、產(chǎn)泥量少、操作簡單、投資及運行費用低，適合于處理可生化性差、有機物濃度高的垃圾滲濾液，近年來被廣泛應用于垃圾滲濾液的處理領域中[24]。厭氧工藝也分為懸浮態(tài)及固著態(tài)工藝，主要有常規(guī)厭氧消化、厭氧序批式反應器( ASBR) 、上流式厭氧污泥床工藝( UASB) 、復合厭氧反應器( UBF) 、厭氧生物滴濾及流化床反應器等。下面以上流式厭氧污泥床 (UASB)為例：

jieliu等[25]認為在厭氧氨氧化過程前應設置短程反應，使氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝氮，以便為厭氧氨氧化反應提供充足的亞確酸氮。同時用短程反應的出水和原液進行混合后進入上流式厭氧污泥床(UASB)厭氧氨氧化反應器，對氨氮和亞硝氨的去除效率分別達93%和 95%以上。Kennedy 等[26]研究指出在較低有機負荷條件下，COD 去除率可達 92% 以上。UASB工藝最大的缺陷在于其對有毒物質(zhì)較為敏感，從而影響處理性能。徐竺等[27]用上流式厭氧過濾器處理垃圾滲濾液的研究結(jié)果表明：上流式厭氧過濾器處理垃圾滲濾液的效果良好，在中溫(35～40℃)消化COD去除率達95%，常溫消化COD去除率可達90%左右。Blakey等[28]采用 UASB 反應器進行試驗，其結(jié)果可以表明：當進水COD濃度為11450～33440 mg/L，平均 COD 負荷為1 kg/(m3?d)，平均水力停留時間大約為 1.8 d；COD、BOD5、TOC 和 SS 的平均去除率分別為82.5%、84.7%、83.80%和 90.4 %。

3.3 厭氧-好氧結(jié)合法

單獨用厭氧法或好氧法處理垃圾滲濾液很難達到國家排放標準。因此，需要進一步好氧處理，現(xiàn)在已經(jīng)有很多學者將這兩者結(jié)合起來，也就是厭氧-好氧相結(jié)合的處理方法，效率高且經(jīng)濟適用。金永祥等[29]采用復合式 A/O工藝處理處理晚期滲濾液，取得了良好的效果。當NH4+-N容積負荷小于0.32 kg·m-3·d-1時，NH4+-N去除率超過 99%，出水NH4+-N的質(zhì)量濃度小于20 mg·L-1，達到了生活垃圾填埋場污染控制標準。

4 結(jié)論與展望

現(xiàn)在垃圾主要是以填埋處理為主，垃圾在填埋過程中由于其本身水分、雨雪滲透等產(chǎn)生大量的滲濾液，形成二次污染，無法達到根除垃圾的效果，因此應當進行合理、高效的處理。

（1）從源頭提高垃圾滲濾液的可生化能力。利用物化技術(shù)進行預處理，再用低成本、易操作、處理效果較好的生物法進行深度處理。

（2）提高生活垃圾的分類管理，使?jié)B濾液的成分簡單化，便于深度處理，提高處理的效率。此外，還可以添加防滲等措施，以保證水量的穩(wěn)定性。

（3）利用多種技術(shù)聯(lián)合處理，通常利用物化預處理等方法來提高滲濾液的可生物性，再結(jié)合生物法進行處理，使處理效果達到最好。

（4）因地制宜的選擇合適的處理垃圾的地方，在垃圾填埋附近建立沼氣收集，處理滲濾液中的填埋氣，從而具有經(jīng)濟與環(huán)境效益。

［1］宋曉嵐.城市垃圾處理與可持續(xù)發(fā)展[J].長沙大學學報,2001,15(4):36-40.

［2］劉丹，楊立中.德國垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].成都理工學院學報,1997,24:152-157.

［3］Shao-gang Dong， Zhong-hua Tang， Bai-wei Liu. Numerical modeling of the environment impact of Landfill Leachate Leakage on groundwater quality-A field application[C].2009 International Conference on Environmental Science and Information Application Technology. ESIAT 2009:565-568.

［4］趙由才,等.生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)[M].北京:化學工業(yè)出版社，2004.

［5］魏云梅，趙由才.垃圾滲濾液處理技術(shù)研究進展[J].有色冶金設計與研究,2007，28(2-3):176-186.

［6］楊秀環(huán)，牛東杰，陶紅.垃圾滲濾液處理技術(shù)進展[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2006，14（1）：46-49.

［7］蔣海濤，周恭明等.城市垃圾填埋場滲濾液的水質(zhì)特性[J].環(huán)境保護科學，2002，28（111）:11-13.

［8］Lettinga G，Pette KC，de V Letter R. Anaerobic treatment of beet sugar waste water Onsemi tech- nical scale CSM-repoa[R]. The Netherlands Amste- rdam，1977:25.

［9］劉珊珊，吳 雙，朱南文. 垃圾滲濾液生物處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀及展望[J].廣州化工，2014，42 (4):8-10.

［10］Yimin Sang， Tichang Sun. Flocculation pr- ocess optimization of a novel coagulant for Land- fill Leachate pretreatment[J]. Bioinformatics and Biomedical Engineering.ICBBE 2008, 1: 3343 - 3346.

［11］唐燕超，成岳，付明亮. 強磁粉協(xié)同作用預處理垃圾滲濾液[J]. 環(huán)境工程，2008， 26(5):72-94.

［12］樊 華，趙利利. 南昌某垃圾填埋場滲濾液中高濃度氨氮的脫除研究[J]. 能源研究與管理 ，2010 (3):23-25.

［13］沈耀良，王寶貞，楊銓大,等.垃圾滲濾液的混凝-吸附預處理研究[J].中國給水排水， 1999， 15(11): 10-14.

［14］張暉.H.C.P. Fenton 法處理垃圾滲濾液[J].中國給水排水，2001，17(3):1-3.

［15］羅建中，齊水冰，操洲杏.光催化氧化法處理垃圾填埋場滲濾液的研究[J].環(huán)境污染與防治, 200 1，23(2):63-65．

［16］林婉柔，蔡妙玲,等. 垃圾滲濾液CWO 法處理中懸浮物濃度的變化研究[J]. 當代化工,2010，39 (4):378-380.

［17］Amokrane A. Landfill Leachate Pretreatment by coagulation- fLoccu Lation [J]. Wat.Res， 1997，31(11): 2775-2782.

［18］聶法臣. 垃圾滲濾液處理工藝技術(shù)研究[J]. 遼寧化工，2014，43(3):285-287.

［19］岳秀萍，龔真強. 垃圾滲濾液生物處理工藝及其研究迸展[J]. 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2007，17(10):131-132.

［20］吳莉娜. 厭氧-好氧處理垃圾滲濾液與短程深度脫氮[D]. 北京工業(yè)大學2011.

［21］曹占峰，何品晶,等. SBR法處理垃圾填埋場新鮮滲濾液的實驗研究[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設備，2005，6(2）：33-48.

［22］季民，王苗苗,等. AF—MBBR技術(shù)處理高鹽垃圾滲濾液的試驗研究[J]. 中國給水排水,2006，22（21）:93-98.

［23］姚駿，章非娟. 好氧穩(wěn)定塘研究的模擬試驗方法[J]. 污染防治技術(shù)，1992，5(1):5-8.

［24］金云杰.生物活性炭處理垃圾滲濾液的研究[D].河南師范大學，2012.

［25］Jieliuetc.An autotrophic nitrogen removal process: Short-cut nitrification combined with ANAMMOX for treating diluted effluent from an UASB reactor fed by Landfill Leachate[J].Journal of Environmental Sciences ，2010，22(5)777-783.

［26］Kennedy K．J．Lentz E．M．Treatment of Landfill Leachate using sequencing batch and continuous flow upflow anaerobic sludge blanket(UASB) reactors[J]．Water Research，2000，34: 3640 －3656．

［27］徐竺，李正山，楊玖賢.上流式厭氧過濾器處理垃圾滲濾液的研究[J].中國沼氣，2002，20(2):12-15.

［28］Blakey N C，Cossu R，Maris P J．Anaerobic Lagoons and UASB reacters Laboratory experiments：In Landfilling of Waste：Laeachate，Christensen，Cossu，Stegmann[M]．Amsterdam：Elsevier Applied Science Publishaer，1992．

［29］金永祥，陶麗娟，周展浩，倪淑君. 復合式缺氧一好氧法處理晚期垃圾滲濾液研究[J]. 水處理技術(shù)，2010，2(36):98-104.

Biological Treatment Method of Leachate

ZHANG Wen1，CHENG Xiao-kun2
（School of Water Conservancy and Environment Engineering , Zhengzhou University, Henan Zhengzhou 450001, China）

Landfill leachate has complex composition, high concentration of organic compounds, variable-quality water, high content of NH3-N, unbalancing microbial nutrients. In this article, the leachate pretreatment and deep treatment technologies were introduced, the optimum conditions of biological treatment process were analyzed as well as its efficiency.

Landfill leachate; Pretreatment; Biological treatment

X 703

A

1671-0460（2014）12-2648-04

2014-06-01

張文（1992-），男，江西九江人。E-mail：zw792123186@163.com。

陳曉坤（1993-），男，廣東湛江人。E-mail：18337164855@163.com。