官桐樂(lè)，劉永紅，賀超，王寧

(1.西安工程大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710048；2.陜西科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710016)

隨著我國(guó)社會(huì)的快速發(fā)展和人民生活質(zhì)量的提高，城市生活垃圾產(chǎn)生量近年來(lái)迅速增加。截至2020年[1]，我國(guó)城市垃圾年產(chǎn)生量已高達(dá)24 206萬(wàn)t， 其中有12 174萬(wàn)t垃圾通過(guò)垃圾焚燒發(fā)電廠發(fā)電的方式進(jìn)行資源化再利用。垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已逐漸取代傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋，成為未來(lái)垃圾處置的主流工藝之一。

城市生活垃圾在堆貯期間產(chǎn)生的滲濾液因其高濃度、高污染等[2]特點(diǎn)一直是垃圾焚燒處置系統(tǒng)的主要難題，如何對(duì)其進(jìn)行有效處理備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注[3-5]。近年來(lái)我國(guó)垃圾滲濾液處理技術(shù)主要以生物處理和膜處理工藝為主。生物處理成本低，但對(duì)滲濾液這類(lèi)高濃度廢水而言，需大量稀釋水降低負(fù)荷后進(jìn)行處理，進(jìn)而增加經(jīng)濟(jì)成本。膜處理效率高，但其運(yùn)行成本高，且經(jīng)過(guò)膜過(guò)濾后的濃縮液處置又是一大難題。

本文通過(guò)文獻(xiàn)分析，對(duì)比不同處理工藝在垃圾焚燒滲濾液處理方面的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合焚燒發(fā)電廠滲濾液的特點(diǎn)探究滲濾液處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為相關(guān)工藝研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)提供參考。

1 垃圾焚燒滲濾液的來(lái)源及特性

城市垃圾焚燒(Minicipal solid wastes incineration,MSWI)滲濾液主要來(lái)源于垃圾本身所含水分以及為提高其熱值而在儲(chǔ)坑堆貯期間所產(chǎn)生的超高濃度有機(jī)廢水，大約在20 000～80 000 mg/L之間，氨氮值也可達(dá)到2 000 mg/L以上，遠(yuǎn)超一般工業(yè)廢水。由于新鮮生活垃圾的含水量較高，國(guó)內(nèi)垃圾焚燒廠在焚燒前通常會(huì)在儲(chǔ)坑中堆積3～5 d以上，在此期間產(chǎn)生的滲濾液可達(dá)到生活垃圾總量的12%～23%[6]。

MSWI滲濾液組成復(fù)雜，通常含有大量有機(jī)物、高濃度含氮化合物和少量重金屬等。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)[7]，MSWI滲濾液中共檢測(cè)出76種有機(jī)物，其中烷烴烯烴鹵代烴類(lèi)11種、酸類(lèi)6種、酚類(lèi)5種、醇類(lèi)8種、酯類(lèi)12種、酮類(lèi)9種、胺類(lèi)6種、芳烴類(lèi)8種，雜環(huán)類(lèi)11種。城市生活垃圾因?yàn)樵诜贌龔S倉(cāng)貯時(shí)間較短，垃圾未能充分厭氧，滲濾液中含有高濃度的氨氮[8]。同時(shí)生活垃圾中含有一定量的重金屬，在儲(chǔ)藏、處理和利用過(guò)程中會(huì)使得其中的重金屬浸濾出來(lái)。

與垃圾填埋場(chǎng)滲濾液不同，MSWI滲濾液中高濃度有機(jī)物只經(jīng)過(guò)短暫時(shí)間的厭氧發(fā)酵，所產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸還未進(jìn)一步降解，所以B/C(BOD5/COD)值可達(dá)0.5以上，可生化性好[9-10]。我國(guó)MSWI滲濾液在特殊情況下COD高達(dá)100 000 mg/L以上，BOD5大約在1 000～50 000 mg/L之間。同時(shí)氨氮濃度可高達(dá)2 000 mg/L以上，在厭氧生物降解過(guò)程中含氮有機(jī)物由于脫氨基等作用會(huì)進(jìn)一步提高M(jìn)SWI滲濾液氨氮濃度[11]。

垃圾焚燒滲濾液pH在4～6之間，由于腐殖質(zhì)等有機(jī)物的影響，滲濾液呈棕黃色或黃褐色，并有強(qiáng)烈惡臭味。

2 垃圾焚燒滲濾液處理技術(shù)現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家垃圾分類(lèi)處置較好，垃圾含水率低，污染物濃度遠(yuǎn)低于我國(guó)，MSWI滲濾液一般采用生化處理后回噴到焚燒爐中處理，故發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)MSWI滲濾液處置研究相對(duì)較少。

當(dāng)前我國(guó)垃圾滲濾液產(chǎn)生量逐年迅速增加，滲濾液處理技術(shù)日漸成熟，主要可分為預(yù)處理、常規(guī)處理與深度處理三部分。預(yù)處理和深度處理主要采用物化處理工藝，常規(guī)處理以生物處理為主。

2.1 預(yù)處理

焚燒發(fā)電廠在倉(cāng)貯期間會(huì)有一些顆粒物隨水分溶出，導(dǎo)致MSWI滲濾液的SS含量高，并且高鹽度的滲濾液易導(dǎo)致后續(xù)設(shè)備管路結(jié)垢，影響生物處理工藝的去除效果和系統(tǒng)穩(wěn)定性，故一般焚燒電廠需要對(duì)滲濾液進(jìn)行預(yù)處理以提高生物去除率。目前預(yù)處理主要是以物化處理為主，采用最多的是混凝沉淀法和氨吹脫法。

2.1.1 混凝沉淀法 混凝沉淀法對(duì)水體中的色度、濁度以及SS都有良好的去除效率，通常作為垃圾滲濾液的預(yù)處理。白偉坤[12]采用混凝-磷酸銨鎂沉淀法處理垃圾滲濾液，COD去除率達(dá)到54.29%，氨氮去除率達(dá)到87.01%，有效地降低了氨氮對(duì)后續(xù)生物處理的抑制作用同時(shí)降低了后續(xù)生物處理負(fù)荷。賈澤清[13]采用FeSO4·7H2O+PAM復(fù)合混凝劑對(duì)武漢某垃圾焚燒廠的垃圾滲濾液進(jìn)行了預(yù)處理，結(jié)果表明：在不同投藥量下，對(duì)滲濾液中懸浮物去除率可達(dá)到90%以上，總硬度去除率達(dá)到65%以上，COD去除率達(dá)到20%以上。

2.1.2 氨吹脫法 氨吹脫法能有效降低廢水中的氨氮，很適合處理MSWI滲濾液這類(lèi)高氨氮廢水。張鳴[14]研究了氨吹脫預(yù)處理對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液生物處理的影響，結(jié)果表明在吹脫塔運(yùn)行期間，氨氮及總氮去除率分別為 53.8%，40%，后續(xù)厭氧處理COD去除率達(dá)到84%，對(duì)比不進(jìn)行氨吹脫的厭氧處理，COD去除率提高7%。蘇東輝等[15]采用氨吹脫+ABR+兩級(jí)A/O的復(fù)合MBR組合工藝對(duì)浙江某垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液進(jìn)行處理，氨氮平均去除率為81.3%，去除效果明顯。

氨吹脫法投資較低、占地面積小、能降低MSWI滲濾液的氨氮值，減小后續(xù)工藝壓力，提高去除率，但因需不斷加藥調(diào)節(jié)pH故運(yùn)行費(fèi)用較高。

2.2 生物處理

焚燒發(fā)電廠滲濾液B/C值>0.5，可生化性好，適宜生物處理工藝。一般發(fā)電廠多采用厭氧處理、好氧處理以及其組合工藝處理MSWI滲濾液。

2.2.1 厭氧處理 厭氧生物反應(yīng)器能有效地減少有機(jī)污染物，不需要曝氣、運(yùn)行費(fèi)用低且能產(chǎn)生可再生能源，對(duì)水質(zhì)的要求較低，且具有較高的有機(jī)負(fù)荷，已被廣泛用于處理高濃度有機(jī)廢水[16]。

Jiexu Ye等[17]采用UASB反應(yīng)器對(duì)焚燒廠新鮮滲濾液進(jìn)行處理，結(jié)果表明：當(dāng)反應(yīng)器進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷率(Organic loading rate,OLR)達(dá)到12.5 kg COD/(m3·d)(COD高達(dá)70 390～75 480 mg/L)時(shí)，COD去除率可達(dá)到82.4%以上。李紅蓮[18]采用UBF厭氧生物濾池處理MSWI滲濾液，進(jìn)水COD濃度為36 096～51 820 mg/L，經(jīng)過(guò)UBF處理后出水COD在6 503～10 496 mg/L之間，平均去除率為80.5%。厭氧處理對(duì)廢水中的COD有良好的去除率，但對(duì)氨氮、總氮和總磷去除效果不明顯。

2.2.2 好氧處理 好氧處理工藝操作簡(jiǎn)單、去除效率高、啟動(dòng)周期短，已被廣泛用于MSWI滲濾液的處理。黃志聰?shù)萚19]采用A/O-兩級(jí)Fenton-BAF工藝對(duì)廣東某垃圾焚燒發(fā)電廠滲濾液處理系統(tǒng)進(jìn)行改造。當(dāng)總回流比為1∶2時(shí)，生化處理出水COD及平均出水氨氮去除率均可達(dá)到95%以上。李海青等[7]對(duì)生活垃圾焚燒廠滲濾液處理過(guò)程進(jìn)行研究，結(jié)果表明：好氧階段氨氮和總氮去除率分別達(dá)到89.0%，78.6%，由于好氧微生物的代謝作用，COD、BOD5去除率達(dá)到65%以上，TOC去除率達(dá)到77%。

好氧處理對(duì)大部分有機(jī)物都能有效去除，但其有機(jī)負(fù)荷易受DO、pH等的影響，不宜直接用于處理MSWI滲濾液。

2.2.3 MBR工藝 厭氧和好氧處理工藝可以有效地去除廢水中污染物，但出水水質(zhì)難以達(dá)到處理要求，MBR工藝以超濾系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二沉池，占地面積小、出水水質(zhì)好且能提高生物可降解性[20]。

康廣鳳等[21]采用厭氧+兩級(jí)AO+外置式MBR+納濾+反滲透工藝對(duì)山東某地生活垃圾焚燒廠滲濾液進(jìn)行處理，經(jīng)處理后出水COD≤60 mg/L、總氮≤20 mg/L、氨氮≤8 mg/L，處理效果顯著。李志華等[22]采用預(yù)處理/厭氧/MBR/NF/RO處理垃圾焚燒廠產(chǎn)生的滲濾液，經(jīng)系統(tǒng)處理后，出水COD<60 mg/L，氨氮<1 mg/L，出水可直接回用于焚燒廠循環(huán)冷卻水。

MBR工藝產(chǎn)生的濃縮液占原水的20%左右[23]。這部分濃縮液污染物濃度更高，更難處理。同時(shí)MBR工藝處理成本較高，且因?yàn)闈獠顦O化現(xiàn)象容易造成膜污染，并不適合作為垃圾滲濾液處理的單一工藝[24]。

當(dāng)今國(guó)內(nèi)焚燒發(fā)電廠多采用厭氧好氧相結(jié)合的工藝來(lái)處理MSWI滲濾液，既節(jié)約了處理成本，又能降低后續(xù)工段的處理壓力。

2.2.5 脫氮工藝 MSWI滲濾液因其高氨氮的特點(diǎn)，生化出水中的氨氮和TN往往難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，限制了生物處理工藝在MSWI滲濾液處理方面的應(yīng)用。目前短程硝化反硝化技術(shù)因其具有節(jié)約能耗、碳源投加量、投堿量及減小反應(yīng)池容積等特點(diǎn)，在處理垃圾滲濾液領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊[28]。

2.3 深度處理

深度處理對(duì)可生化性差的滲濾液處理效果顯著，且出水水質(zhì)穩(wěn)定，但處理成本較高[32]。目前深度處理工藝主要有高級(jí)氧化法、混凝吸附法和膜分離技術(shù)等。

2.3.1 高級(jí)氧化法 高級(jí)氧化法主要通過(guò)羥基自由基來(lái)降解廢水中的有機(jī)污染物，且能有效提高廢水的可生化性。邱家洲等[33]對(duì)上海某垃圾焚燒廠的垃圾滲濾液MBR出水采用混凝/高級(jí)氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Process,AOP)組合處理。經(jīng)過(guò)處理后B/C值從0.019最高升至0.266，總COD去除率為87.6%。劉驍飏[34]采用循環(huán)式O3-BAF工藝深度去除垃圾焚燒滲濾液二級(jí)生物處理出水，保持BAF的HRT為7 h，則在128 mg O3/L臭氧用量下出水COD濃度可穩(wěn)定低于100 mg/L。

2.3.2 混凝吸附法 在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常采用混凝吸附耦合高級(jí)氧化來(lái)深度處理垃圾焚燒滲濾液生化池出水。周思敏等[35]采用混凝耦合紫外活化過(guò)硫酸鹽(UV/PS)工藝對(duì)滲濾液生化出水深度處理，可以有效降低垃圾滲濾液生化出水的COD、總有機(jī)碳(TOC)和色度，其中色度去除率最高可達(dá)到92.8%左右。李樹(shù)德[36]選用PAC和水泥混合混凝處理垃圾滲濾液時(shí)，僅投加5 g/L水泥和0.25 g/L PAC，出水COD濃度即可由390 mg/L降至250 mg/L，處理每噸垃圾滲濾液出水的成本僅為1.78元/t。

2.3.3 膜分離技術(shù) 膜分離技術(shù)主要應(yīng)用于生化出水末端，保證出水水質(zhì)。李海青等[4]采用好氧-厭氧-MBR系統(tǒng)-納濾(NF)-反滲透(RO)工藝處理生活垃圾焚燒廠新鮮滲濾液，利用三維熒光光譜和氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析各工藝段出水有機(jī)物。結(jié)果表明：整個(gè)處理過(guò)程COD、BOD、TOC去除率達(dá)到99%以上，其中鹵代烴類(lèi)二氯甲烷、三氯甲烷去除率低于90%。李志華[22]采用預(yù)處理+厭氧反應(yīng)器+MBR+NF+RO組合工藝處理蘇州某焚燒廠滲濾液，其中NF系統(tǒng)能有效降低滲濾液色度，RO系統(tǒng)平均脫鹽率≥99.5%，成功解決了MSWI滲濾液高鹽度的問(wèn)題。

2.4 其它處理技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)垃圾滲濾液處理工藝的不斷完善，一些新型處理技術(shù)逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究方向，其中人工濕地技術(shù)備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。

西方發(fā)達(dá)國(guó)家最先將人工濕地技術(shù)應(yīng)用于垃圾滲濾液處理中。N E等[37]利用人工濕地處理城市垃圾滲濾液，實(shí)現(xiàn)COD、氨氮、總氮的平均去除率分別為52%，75%和48%。當(dāng)前人工濕地技術(shù)處理垃圾滲濾液主要分為植物組合強(qiáng)化人工濕地技術(shù)和填料組合強(qiáng)化人工濕地技術(shù)等。Meky等[38]對(duì)照種植植物與不種植植物的人工濕地系統(tǒng)對(duì)垃圾滲濾液中COD、營(yíng)養(yǎng)元素、重金屬的去除效果，發(fā)現(xiàn)種植植物更有利于滲濾液的處理，其中對(duì)重金屬的去除效率尤為顯著。狄軍貞等[39]對(duì)比了不同填料組合強(qiáng)化人工濕地技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液的去除效果，發(fā)現(xiàn)無(wú)煙煤(空氣曝氣)+沸石+鋼渣組合對(duì)氨氮的去除效果最好，高達(dá)98%。

人工濕地技術(shù)能一定程度上去除MSWI滲濾液中的污染物，衛(wèi)生環(huán)保且處理成本低，但人工濕地處理滲濾液容易出現(xiàn)負(fù)荷飽和，且MSWI滲濾液中的雜質(zhì)易堵塞濕地孔隙，導(dǎo)致去除率下降，故國(guó)內(nèi)應(yīng)用并不廣泛。

3 展望

我國(guó)現(xiàn)階段垃圾處置以衛(wèi)生填埋和焚燒為主，焚燒發(fā)電處置是未來(lái)垃圾處置的方向之一。但如今焚燒發(fā)電廠對(duì)垃圾滲濾液的處理過(guò)程仍存在問(wèn)題：新鮮的垃圾焚燒滲濾液濃度高、可生化性好，尤為適合生化處理，但傳統(tǒng)的生化處理滲濾液工藝目前還難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。故國(guó)內(nèi)大多數(shù)焚燒廠都采用生化處理耦合膜處理工藝，雖去除效果好，但成本高于生化處理，再者膜處理后產(chǎn)生的截留液處理更為困難，進(jìn)一步增加了處理成本。

針對(duì)MSWI滲濾液特點(diǎn)優(yōu)化現(xiàn)有的生物處理工藝，如大比例循環(huán)厭氧工藝、改良型Bardenpho工藝及組合工藝等，采用大比例回流或多線(xiàn)程進(jìn)水的方式，能有效減少后續(xù)工段的處理壓力，降低處理成本，將代替膜處理工藝，成為未來(lái)垃圾焚燒滲濾液處理技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。