淺談垃圾滲透液

隨著工業(yè)的發(fā)展與人們生活水平的提高，據(jù)研究表明我國(guó)城市垃圾產(chǎn)生量以每年8%-10%的速度遞增，中華人民共和國(guó)生態(tài)環(huán)境部2020年報(bào)數(shù)據(jù)公布度全國(guó)196個(gè)大、中城市垃圾產(chǎn)生量已超2.3億噸，城市人均年產(chǎn)量超過500kg。由于城市垃圾產(chǎn)量與日俱增，且產(chǎn)量遠(yuǎn)大于清運(yùn)量無害化處理量，約有2/3的城市處于垃圾包圍之中，垃圾污染事故頻出，嚴(yán)重破壞了城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡，城市垃圾已經(jīng)成為制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。城市垃圾污染的控制已經(jīng)成為環(huán)境領(lǐng)域的突出問題之一。

城市垃圾成分復(fù)雜，處理方法選擇受其垃圾成分的影響，目前我國(guó)城市垃圾一般采取堆肥、焚燒和填埋等處理方式。無論采取何種工藝技術(shù)處理垃圾，最終總會(huì)有一定數(shù)量的殘?jiān)枰幚恚?jīng)過各種處理的廢物最終將集中到填埋場(chǎng)進(jìn)行處理。由此引起的垃圾滲濾液也成為目前水體污染中備受關(guān)注的污染廢水。它的主要特點(diǎn)在于惡臭感明顯、污染成分復(fù)雜且含量高、毒性大而難以采用生化法處理。 今天就帶大家看一看垃圾滲濾液的來源、成分/特性及危害。

一、垃圾滲濾液的產(chǎn)生
  填埋過程中，城市垃圾中所含的污染物由于壓實(shí)和微生物的分解作用而隨著水分溶出，并與降雨、徑流等其他水分一起形成的惡臭液體，稱為垃圾滲濾液。其具有水量變化大、無規(guī)律性的特點(diǎn)。滲濾液的產(chǎn)生大致來自五個(gè)方面：

1、降水：包括降雨和降雪。降水對(duì)垃圾滲濾液的貢獻(xiàn)最大。雨水淋溶垃圾的作用，會(huì)使污染物溶解并產(chǎn)生滲濾液。我國(guó)多數(shù)填埋場(chǎng)位于山區(qū)，防洪系統(tǒng)不夠完善，暴雨時(shí)大量雨水沖刷進(jìn)入填埋區(qū)，成為滲濾液的主要來源之一。    

2、外部地表水：包括地表徑流和灌溉。

3、地下水：當(dāng)填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液水位低于場(chǎng)外地下水水位，且沒有防滲系統(tǒng)的設(shè)置時(shí)，填埋場(chǎng)內(nèi)就有可能滲入地下水。 

4、垃圾自身所攜帶的水分：生活垃圾中含有一定量的水分，在填埋和壓實(shí)過程中這部分水分會(huì)被擠出。由于我國(guó)生活垃圾中廚余垃圾占比高達(dá)60%左右，水分含量也高達(dá)50%以上，大大高于發(fā)達(dá)國(guó)家以紙塑料等干燥垃圾為主的情形。這導(dǎo)致我國(guó)垃圾滲濾液中垃圾自身含水的貢獻(xiàn)率超過22%-45%。   

5、厭氧分解產(chǎn)生的水分：填埋的垃圾在微生物的作用下，厭氧分解產(chǎn)生的水分。填埋場(chǎng)內(nèi)厭氧條件促進(jìn)垃圾腐敗分解，這一過程中也會(huì)生成水分。尤其是廚余類易腐性垃圾的降解會(huì)產(chǎn)生大量水分。

垃圾滲濾液的成分與特性    

垃圾滲濾液的成分與特性受到諸多因素的影響，例如“年齡”、沉淀、季節(jié)變化、污染類型和種類（主要受當(dāng)?shù)鼐用竦纳钏胶屠诸悩?biāo)準(zhǔn)等影響）。其中，“年齡”對(duì)其成分變化影響最為顯著。    

1、色度大    

垃圾滲濾液的色度通常很大，一般呈黃色、褐色或黑色，絕大部分是由于滲濾液中的有機(jī)物如腐植酸等降解引起的，隨著填埋齡的增加，色度越大：填埋齡5年以下的填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液稱為早期滲濾液，填埋處于產(chǎn)酸階段，pH呈下降趨勢(shì)，滲濾液中含有高濃度有機(jī)酸，顏色也相當(dāng)深，此時(shí)COD、BOD₅、TOC、營(yíng)養(yǎng)物和重金屬的含量均很高、氨氮濃度相對(duì)較低，C/N 比協(xié)調(diào)，可生化性較好，相對(duì)與成熟填埋場(chǎng)而言，此階段的滲濾液較易處理。填埋齡5-10年的填埋場(chǎng)產(chǎn)生中期滲濾液。隨著填埋場(chǎng)年齡的增大，產(chǎn)酸階段產(chǎn)生的乙酸等有機(jī)物、H₂和CO₂在產(chǎn)甲烷菌作用下轉(zhuǎn)化為CH₄、CO₂，此時(shí)填埋場(chǎng)給產(chǎn)甲烷菌提供了較好的生存環(huán)境，這時(shí)期主要處于產(chǎn)甲烷階段，COD和BOD₅濃度均顯著下降，但B/C比下降更為明顯，可生化性變差，而氨氮濃度則上升，C/N比相對(duì)而言不甚理想，此時(shí)期的垃圾滲瀝液較難處理。填埋齡10年以上的填埋場(chǎng)產(chǎn)生晚期滲濾液。此時(shí)產(chǎn)甲烷階段進(jìn)入晚期，產(chǎn)生釋放氣體的速率明顯減少，垃圾層日趨穩(wěn)定，滲濾液中可被微生物利用的有機(jī)成分已大量減少。此時(shí)滲濾液中往往含有大量的富里酸和腐殖質(zhì)等高分子復(fù)雜有機(jī)物，pH值升高并趨于弱堿性，此時(shí)COD、BOD均下降到了一個(gè)較低的水平，氨氮濃度高，C/N比不協(xié)調(diào)，BOD₅/COD處于較低的水平，可生化性差。

2、有機(jī)污染物種類繁多，水質(zhì)復(fù)雜    

目前已發(fā)現(xiàn)滲濾液中的有機(jī)物有上百種。這些有機(jī)污染物大致可分為三類：①低分子量的脂肪酸；②中等分子量的灰黃霉酸：③高分子量的碳水化合物類物質(zhì)、腐殖質(zhì)等。滲濾液中的有機(jī)成分隨著填埋時(shí)間的長(zhǎng)短而變化。填埋初期，滲濾液中的有機(jī)物的可溶性有機(jī)碳約95%是短鏈的可揮發(fā)性脂肪酸，其中以乙酸，丙酸和丁酸濃度最大。其次，是帶有相對(duì)高密度的羥基和芳香族羥基的灰黃霉酸。

3、污染物濃度高且變化范圍大    

垃圾滲濾液中的BOD₅和 CODcr濃度最大可達(dá)每升幾萬毫克，主要是在酸性發(fā)酵階段所產(chǎn)生。當(dāng)pH達(dá)到或略低于7時(shí)，BOD₅和 CODcr比值為0.5~0.6。隨著填埋場(chǎng)的“年齡”的增長(zhǎng)，滲濾液中的CODcr、BOD₅和BOD₅/CODcr開始下降，堿度則開始上升。

4、氨氮含量高

氨氮含量高是垃圾滲濾液很顯著的一個(gè)特點(diǎn)，通常占總氮的90%以上。在新鮮垃圾滲濾液中，氨氮主要是由有機(jī)物在降解過程中釋放的氨基酸發(fā)生脫氨基反應(yīng)產(chǎn)生的，老齡垃圾滲濾液中的氨氮主要是由可生物降解的有機(jī)物中含氮的片段發(fā)生水解發(fā)酵反應(yīng)產(chǎn)生的。不同的垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的垃圾滲濾液，其氨氮濃度的變化也很大，有的滲濾液中氨氮濃度大約在2000～3000 mg·L^-1之間，還有的可能更多甚至達(dá)到10000 mg·L^-1。    

5、營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào)    

新鮮垃圾滲濾液的 BOD₅/COD 較高，適合生物處理。而老齡垃圾滲濾液的BOD₅/COD較低，這主要是由于揮發(fā)性有機(jī)酸濃度降低，富里酸和腐植酸濃度相對(duì)較高引起的。在一般的滲濾液中，BOD₅/P大都大于300，而生化處理中，污水適宜的BOD₅：N：P為100：5：1，這與微生物生長(zhǎng)所需的磷元素相差較大。由于鈣離子濃度或堿度水平的影響，滲濾液中的磷含量通常很少，尤其是溶解性磷酸鹽濃度更低，導(dǎo)致生物處理中出現(xiàn)缺磷問題。 

6、重金屬種類多    

垃圾滲濾液中所含的重金屬主要有：鎘（Cd）、鎳（Ni）、鋅（（Zn）、銅（Cu）、鉻（Cr）和鉛（Pb）等。由于國(guó)內(nèi)垃圾不同于國(guó)外某些城市那樣經(jīng)過嚴(yán)格的分類和篩選，其金屬離子濃度有著顯著的差異。一般滲濾液中重金屬含量相比其他污染物要低很多。在中等濃度的滲濾液中，這些重金屬的濃度范圍一般在：Cd 2~20 ug·L^-1，Ni 100～400 ug·L^-1，Zn 500~2000 ug·L^-1，Cu 20~100 ug·L^-1，Cr 100~500 ug ·L^-1，Pb 50~200 ug·L^-1；但當(dāng)工業(yè)垃圾和生活垃圾混合填埋時(shí)，重金屬溶出濃度會(huì)明顯增加。此外，由于垃圾滲濾液的“年齡”、固體廢棄物的性質(zhì)、填埋場(chǎng)所采用的技術(shù)以及對(duì)滲濾液取樣方法的不同，所得的濃度值也會(huì)有不同程度的偏差。

三、垃圾滲濾液的危害    

垃圾滲濾液含有大量難生化降解的有機(jī)物，是世界公認(rèn)的最難處理的高濃度有機(jī)廢水之一，其特點(diǎn)是污染物成分繁多且極其復(fù)雜、濃度高及性質(zhì)變化大，且含有大量具有難生物降解性、金屬含量高、生物累積性和三致效應(yīng)的有毒有機(jī)污染物，其處理的難度很大，已成為嚴(yán)重污染土壤、地表水和地下水的重要因素之—。若不妥善處理，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和地下水造成嚴(yán)重污染，污染將持續(xù)幾十年甚至上百年之久。垃圾滲濾液主要存在以下危害：    

1、重金屬的危害

垃圾滲濾液中重金屬污染物主要有Cd、Hg、Cr、As和Pb。它們對(duì)人體的危害表現(xiàn)為：Cd能引起人“骨痛病”；Hg能損害人體神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟等；Cr主要有Cr⁶⁺和 Cr³⁺，其中Cr⁶⁺毒性是Cr³⁺的100 多倍，對(duì)中樞神經(jīng)有毒害作用；As中毒則表現(xiàn)為肝、胃炎癥，指甲病變等；Pb在人體組織中積聚，會(huì)影響神經(jīng)的正常功能。    

2、有機(jī)化合物污染    

由于垃圾的成分復(fù)雜，產(chǎn)生的滲濾液中含有種類繁多的高濃度有機(jī)污染物，它們當(dāng)中許多屬于“三致”（致癌、致畸、致突變）物質(zhì)，嚴(yán)重威脅人類的健康。    

1、微生物污染    

垃圾滲濾液中的蛋白質(zhì)、碳水化合物、油脂等有機(jī)物為各種病菌、細(xì)菌、病毒等的繁殖創(chuàng)造了有利條件，造成地下水微生物數(shù)量嚴(yán)重超標(biāo)，從而使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。    

2、陰離子污染    

垃圾滲濾液中含有一定量的NO₂^-和NO₃^-。NO₂^-對(duì)人體的最大危害在于引發(fā)癌癥，NO₃^-雖對(duì)人體無直接危害，但可通過其它方式轉(zhuǎn)化為NO₂^-進(jìn)而間接對(duì)人體產(chǎn)生危害。 滲濾液一旦進(jìn)入外部環(huán)境，就會(huì)對(duì)周圍水體、土壤、大氣等多方面造成嚴(yán)重污染和巨大危害，而且污染持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，易引起二次污染。因此，垃圾滲濾液的無害化處理迫在眉睫，已成為制約垃圾衛(wèi)生填埋處理的關(guān)鍵因素之一。

四、垃圾滲濾液的處理

目前國(guó)內(nèi)主流的深度處理垃圾滲濾液技術(shù)是膜組工藝。雖然該工藝運(yùn)行較穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾滲濾液的達(dá)標(biāo)處理，但膜易受污染，壽命較短，維護(hù)和更換成本較高。同時(shí)，產(chǎn)生的濃液處理難度大，成本高。因此，越來越多的人開始關(guān)注以Fenton和臭氧催化氧化為代表的高級(jí)氧化技術(shù)，這些技術(shù)可以替代膜工藝，實(shí)現(xiàn)垃圾滲濾液的全量化處理。然而，Fenton技術(shù)存在H2O2利用率低、催化劑分離困難、鐵泥量大、出水易回色等缺點(diǎn)。

傳統(tǒng)臭氧催化氧化技術(shù)是一種結(jié)合了臭氧的強(qiáng)氧化性和催化劑特性的高級(jí)氧化技術(shù)。該技術(shù)克服了單一臭氧氧化法中有機(jī)物去除率低、不完全礦化等問題，具有不受廢水色度和pH值影響、能在常溫常壓下高效降解大部分有機(jī)污染物、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，備受學(xué)術(shù)界和相關(guān)行業(yè)的高度重視。然而，傳統(tǒng)的臭氧催化氧化技術(shù)臭氧效率低，導(dǎo)致大量臭氧逸散，經(jīng)濟(jì)性差，尾氣中殘留的臭氧量多，容易造成安全事故。

為了解決這些問題，科力邇科技研發(fā)的臭氧催化氧化氣浮一體化技術(shù)（CDOF）創(chuàng)造性地將臭氧高級(jí)氧化技術(shù)、旋流技術(shù)和溶氣氣浮技術(shù)有機(jī)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)高效氧化、脫色和殺菌等功能。目前，CDOF技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油石化、垃圾滲濾液等領(lǐng)域。

CDOF技術(shù)（Cyclonic Dissolved Ozone Flotation Unit）是一種創(chuàng)新的裝置，將臭氧多重催化氧化技術(shù)、旋流技術(shù)和溶氣氣浮技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種難處理廢水中多種污染物的高效綜合氧化和去除。該裝置采用多項(xiàng)專利技術(shù)，具有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平。

科力邇科技的CDOF技術(shù)具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

反應(yīng)速率快，占地面積?。撼粞跬ㄟ^加壓作用能夠快速溶解并高度分散于污水中，與傳統(tǒng)曝臭氧氣體氧化相比，CDOF技術(shù)的臭氧分散度至少是傳統(tǒng)的100倍以上，反應(yīng)速率也大幅提升。CDOF反應(yīng)時(shí)間只需5~10分鐘，而傳統(tǒng)技術(shù)通常需要60分鐘左右。此外，CDOF設(shè)備占地面積僅為傳統(tǒng)技術(shù)的1/10甚至更小。

多重催化、臭氧間接反應(yīng)比例高，氧化效果好：CDOF技術(shù)采用超臨界催化氧化、催化劑催化、水力空化催化等多重催化氧化技術(shù)，使臭氧轉(zhuǎn)化成間接反應(yīng)的比例更高，無選擇性強(qiáng)氧化效果更好。

臭氧利用率高，運(yùn)行成本低：在相同氧化效果下，CDOF技術(shù)的臭氧消耗量?jī)H為傳統(tǒng)技術(shù)的1/8~1/4，節(jié)約大量電能，能耗低，成本少。

臭氧氧化與氣浮結(jié)合，綜合效果好：CDOF技術(shù)通過臭氧破膠、破乳，減少了氣浮過程中絮凝劑的加入量，含油污泥量（危廢）的產(chǎn)生量減少了90%以上。同時(shí)，CDOF技術(shù)強(qiáng)化了氣浮效果，使出水水質(zhì)更穩(wěn)定，分離效果更好。

全自動(dòng)化密閉帶壓運(yùn)行，少人工，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、可靠，安全環(huán)保。CDOF技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化密閉帶壓運(yùn)行，減少了人工操作，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單可靠。同時(shí)，CDOF技術(shù)也具備安全環(huán)保的特點(diǎn)。

科力邇科技的CDOF技術(shù)，成功將臭氧催化氧化技術(shù)應(yīng)用于垃圾滲濾液MBR出水深度處理，并取得良好項(xiàng)目業(yè)績(jī)：

（1）采用“混凝沉淀+CDOF”組合工藝對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行深度處理。經(jīng)過近兩年的運(yùn)行實(shí)踐，證明該工藝成熟且處理效果穩(wěn)定。整體運(yùn)行費(fèi)用大幅降低。

（2）運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定。各種工況下出水穩(wěn)定，完全符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996) 的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）該系統(tǒng)可以替代傳統(tǒng)的納濾、反滲透等工藝，具有高度自動(dòng)化、操作便捷的特點(diǎn)。同時(shí)配備了相應(yīng)的再生工藝，藥劑消耗量較少，臭氧利用率高，全程密閉帶壓反應(yīng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境友好，運(yùn)行費(fèi)用低，并且不會(huì)產(chǎn)生濃縮液等二次污染物。