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依靠技术进步解决环境问题会事半功倍之八 垃圾渗滤液不再难处理 黄志刚（广东省环境保护基金会理事、原广州市环保局副局级调研员、科技处处长） 垃圾渗滤液是一种黑臭、成分复杂的高浓度有机废水，COD、NH3-N浓度特别高，难生化物质含量多，有毒性，水质水量变化大，是目前公认难处理的废水。 垃圾填埋场的渗滤液主要来源于降水和垃圾本身的内含水，由于垃圾成分、垃圾场的填埋状况、垃圾渗滤液循环回喷的情况、天气等各种物理、化学以及生物因素的变化，渗滤液的性质会在一个相当大的范围内变动。渗滤液的成分组成，随填埋场的年龄的增长水质有恶化的趋势。一般来说，填埋时间在5年以下的渗滤液，pH值较低，BOD5和COD浓度较高，BOD5/COD的比值较高（可生化性尚好），各类金属离子的浓度也较高；填埋时间在5年以上的渗滤液，pH值接近中性，BOD5和COD浓度有所下降，BOD5/COD的比值较低（可生化性差），金属离子的浓度下降，而“中老龄”填埋场往往处于甲烷发酵阶段，其渗滤液中氨氮含量很高。 一、垃圾渗滤液处理的难点 1. 垃圾渗滤液水质水量变化大，有毒有害物含量高，随着填埋场使用时间延长，渗滤液可生化性越来越差，氨氮浓度越来越高，处理难度也越来越大。进行渗滤液处理工艺设计时，往往对这种情况缺乏充分的认识和足够的应对，所采用的工艺方案不能适应这种变化，造成渗滤液处理设施运行初期尚能勉强达标，一段时间之后则不达标，原有处理系统不能适应，污染物去除效果越来越差。因此，垃圾渗滤液真正能够就地处理达标排放的很少，需要进行彻底改造的现象普遍存在。 2. 垃圾渗滤液处理难度最大的是高浓度氨氮的去除和可生化性差。现时垃圾渗滤液处理出水大多数不能达标排放，主要是氨氮超标，其次是COD。 ①由于氨氮浓度高，传统生化处理的硝化和反硝化工艺难以达到处理要求。现多用吹脱法去除氨氮会吹脱出大量氨、苯酚、硫化氢等恶臭气体，造成空气污染，恶臭难闻。若配套废气吸收净化设备，则投资和运行费又要大大增加。此外，由于易腐蚀等原因，吹脱装置耐用性差。用膜分离（例如反渗透）的方法，分离出来的浓缩液多数是回灌，回灌的垃圾渗滤液不断循环，造成污染物的累积，尤其是氨氮的不断累积，随着时间的延续，其浓度升高而降解难度更大。 ②由于渗滤液可生化性差，C、N、P比例失调，而且有毒有害物含量较高，不利于直接采用生化法处理。尤其是高氨氮、低碳氮比的“中老龄”垃圾渗滤液，一般考虑先用化学混凝进行预处理，去除金属离子和难降解的高分子有机物，同时去除部分COD，改善可生化性。但是，去除去部分COD往往影响后续生化处理反硝化的碳源不足，除氮效果差，若要提高除氮效果，则需要投加营养物而加大处理费用；若不去除部分COD，出水COD又不达标。 3. 渗滤液的处理需要采用抗冲击负荷能力强的工艺系统，以往所采用的工艺流程设置和操作管理都比较复杂，投资大、运行成本高，而且大多数难以保证稳定运行和处理效果达标。 根据渗滤液处理存在的问题，目前我国垃圾渗滤液处理工艺的关键，主要集中在高浓度氨氮处理技术和渗滤液深度处理技术两个方面的难点解决上。 二、现有垃圾渗滤液处理技术简要分析 （一）回喷（回灌）处理 垃圾渗滤液回喷处理的优点是投资少，运行费用低。尤其对于北方降雨量少，垃圾含水率较低的填埋场，采用回灌措施是较为经济、有效的方法；但对于南方城市，由于降雨量大，垃圾含水率较高，其应用受到一定的限制。 通过喷洒循环后的渗滤液仍需进行处理方能排放。由于回喷的垃圾渗滤液不断循环，导致氨氮不断累积，甚至最终使其浓度远高于其在非循环渗滤液中的浓度，为最终的达标治理增大困难。 （二）物化处理 对于“年轻”填埋场的渗滤液而言，其所含大多数重金属离子浓度的高值要远远超过重金属元素对微生物毒害作用的最低限值(如好氧条件下：汞0.01mg/L、镉0.1mg/L、铜1.0mg/L、六价铬0.01mg/L、镍0.1mg/L～1mg/L等) ，因而其对微生物的不良影响则是毒害作用。重金属离子的去除多采用物化法处理。 渗滤液若采用生物处理，渗滤液中主要营养物质的实际含量大多远高于微生物所需的浓度，因而要作适当的预处理，否则微生物正常生长将会受到影响，给生物处理造成危害。由于“中老龄”渗滤液中大分子有机物（如腐殖酸）的含量较高，易于化学氧化而难以生物降解，因而也先要进行预处理。物化处理是渗滤液预处理的常用方法。 物化处理能除去渗滤液中的部分污染物，并可提高渗滤液的可生化性，减轻后续工艺的负担。但物化处理单独使用不能使垃圾渗滤液达标，一般作为预处理工艺，降低负荷，为后续处理正常运行创造良好的条件。 采用普通絮凝剂对垃圾渗滤液的COD去除率很低（通常只有20％～30％），往往达不到要求。垃圾渗滤液处理需要寻求高效、低耗、价廉以及对pH适应性较好絮凝剂。 为了改善C／N比，以往多采用先吹脱再生化的方法，氨吹脱对NH3-N有一定的去除效果，但需要加药调整pH值，鼓风吹脱氨气，造成运行费用高，操作环境差，容易产生较严重的二次污染，现场的操作人员和环保管理部门都不欢迎这种工艺。 （三）生化处理 就目前的渗滤液处理技术而言，无论采用何种处理方案，生化处理是一种必不可少的主体处理方法。无论是厌氧处理还是好氧处理，有机污染物的去除或转化均是通过微生物的作用完成的。生化处理可有效降低污染物浓度，费用低，具有较强适应性。 生化处理用垃圾渗滤液发现有下列的问题存在∶ 渗滤液的水质随填埋场年限的增长而发生较大的变化，可生化性越来越差，以往垃圾渗滤液通常采用生化法处理工艺，处理设施的运行效果难以得到长期的保证。 渗滤液中有机污染物浓度很高，要做到达标排放，化学耗氧量的去除率要很高，传统的生化常规处理工艺很难达到，出水COD浓度仍偏高。所以，以往国内渗滤液处理仅靠生化工艺能达到二级排放标准的运行实例极少。 由于垃圾渗滤液本身存在的氨氮与BOD比例不协调的特点，一般的好氧活性污泥法处理常会受到高浓度氨氮的抑制（过高的NH3-N浓度抑制微生物的正常生长），使污泥培养不起来或培养好的污泥难以维持。 垃圾渗滤液使用厌氧处理在去处部分COD的同时，会引起氨氮显著上升，给本来就高的氨氮的后续处理带来更大难度。 高氨氮、低碳氮比是“中老龄”垃圾渗滤液的重要水质特征，这使得传统的生物脱氮工艺效果不佳，甚至无能为力。硝化与反硝化由于C（BOD）N比小于1而要补充大量C源才能正常进行，否则氨氮去除效果差，这是生化法对老垃圾填埋场渗滤液很难取得好效果的一个重要原因。 （四）膜分离 膜分离技术主要有超滤、反渗透、膜生物反应器等。膜分离的技术特点∶在膜分离过程中，不发生相的变化，能量转换率高；一般情况下不需要另加其它物质，可节省原材料和化学药品；在膜分离过程中，分离和浓缩同时进行，可使回灌的浓缩液大大减少；膜分离工艺不受外界温度变化影响，可以适合各种气候条件；易于自动化控制；出水水质好，出水稳定。 膜处理工艺是新兴的处理工艺，但是，其浓缩液会造成污染物的累积，随着时间的延续必将增大处理难度，而且膜污染问题一直没有得到很好的解决，造成膜组件频繁更换，导致运行成本很高，且此工艺本身就存在能耗高的问题。膜分离的缺点∶一次性投资大，要求操作、维护、管理人员的专业技术水准高；运行费用高；必须配备严格的预处理设施，以确保膜过滤长周期运转安全；回灌浓缩液会导致渗滤液污染物的累积，尤其是难处理的氨氮更高。 由于膜分离的投资和运行费用都很高，因而国内普遍反映经济上难以接受。近年，鉴于传统生化处理不达标，又找不到其它处理效果好而投资和运行费相对较低的好办法，经济较发达地区有些垃圾渗滤液处理工程只有将膜分离作为生化处理后的深度处理，处理后的水用于区内冲洗车辆、道路降尘和绿化。 三、主要难点的解决 （一）氨氮的去除 氨氮的去除是垃圾渗滤液处理最大的难题。生化法去除氨氮依靠硝化和反硝化，普遍认为渗滤液的硝化是不成问题的，有试验将年龄为20年的填埋场渗滤液在温度为 为了去除垃圾渗滤液中的金属离子和难降解的高分子有机物，改善其可生化性，一般考虑先用化学混凝处理，但去除去部分COD往往影响后续生化处理反硝化的碳源不足，去除总氮效果差；若不去除部分COD，出水又很难达标。 用生物生态基与AO工艺组合生化处理工艺，利用生物生态基独特的功效，在碳、氮、磷比例失调的情况下，也能达到非常理想的生物脱氮效果，同时又利用AO工艺能维持较高的运转负荷、耐冲击、对氨氨去除效果好的特点进行技术优化集成，在渗滤液的处理中，其硝化与反硝化生物脱氮功效是其它工艺所不可比的。在广东某市老虎坑垃圾填埋场“中老龄”垃圾渗滤液的中试表明，氨氮从1515mg/L降到46mg/L，COD从10503mg/L降到651mg/L，BOD5从1830mg/L降到100mg/L（注∶均为某试验段三个月的平均值），仅是生物生态基与AO工艺的生化处理组合，氨氮的平均去除率达到97.0%，COD达到93.8%， BOD5达到94.5%。 在生物生态基上，细菌的繁殖逐渐形成生物膜，在溶解氧和食物都很充足的条件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧和废水中的有机物凭借扩散作用，为微生物所利用。生物生态基上的生物膜可以长得比较厚，当生物膜达到一定厚度时，氧巳经无法向生物膜内扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌、厌氧细菌在内层开始繁殖，形成厌氧层，厌氧菌群利用死亡的好氧菌，经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体产物的逸出，使内层生物膜脱落，在生物膜巳脱落的填料表面上，新的生物膜又重新发展起来。在好氧层，好氧菌起着氧化与硝化的作用，并在硝酸、亚硝酸菌的作用下，把NH3-N转化为NO2-、NO3-。在厌氧层，一些难降解的有机物被厌氧菌降解，同时在反硝化菌的作用下，把NO3-、NO2-，转化为N2 。因而，在生物生态基上，既能通过好氧把易降解的有机降解，又能把不易降解的有机物降解（通过厌氧把难分解的有机物转化为易生物降解的有机物，再通过好氧把易降解的有机物转化为CO2和H2O）。 由于生物生态基材料本身特性决定了在其上所形成的生物膜中有厌氧微环境的存在，厌氧菌利用死亡的好氧菌群做C源，完成反硝化脱氮功能。所以加入了生物生态基的A/O淹没式生物膜法，其硝化与反硝化作用更强。此外，生物膜上的生物菌种更为多样性，相互构成的食物链长，增长的生物膜大部分被原生动物和后生动物作为食料消耗掉。所以，其剩余生物膜（剩余污泥量）少。 （二）“中老龄”垃圾渗滤液的COD浓度很高，可生化性差等问题的解决 广东某市老虎坑垃圾填埋场“中老龄”垃圾渗滤液监测，两年的平均值，COD浓度为7903mg/L，BOD5浓度只有1722mg/L，可生化性很差。垃圾渗滤液用一般的絮凝剂处理效果很差，对COD的去除效果在30%以下，达不到处理要求，处理后渗滤液可生化性仍然不好，导致后续生化处理出水的COD仍然很高（700--900mg/L）。 一种新研制的水溶性好、阳离子电荷密度较高、分子量中等的两性高分子絮凝剂，分子链中具有双螺旋特殊结构，同时引进了特殊功能基团，因此具有较高的抗盐、抗酸和抗碱性能，适应的pH范围广泛，可在比较恶劣的酸性或碱性条件下使用，无需调整原水的pH值。用这种高分子絮凝剂与PAC复配使用，在垃圾渗滤液处理试用， COD去除率可达45%--60％，色度去除率95%，氨氮去除率13%，絮体矾花粗大，污泥沉降比仅为20%，所产生的污泥密实。使用这种絮凝剂，可以不需要加入酸或碱中和，降低处理成本，减少污泥处理费用。 新型的复配絮凝剂，克服了普通化学混凝处理效率低的缺陷，使垃圾渗滤液处理最终出水COD达标得到保证。 四、采用上述技术的工艺流程中可能存在的问题分析及对策 1．物化处理主要去除难降解有机物和色度，垃圾渗滤液原本C／N比失调，去除部分C后是否会导致后续处理单元更难于进行生化处理？是否需要重新投加碳源？ 垃圾渗滤液具有高CODcr、高氨氮的特点，且C／N比值偏小。化学絮凝法可以去除一部分的C，但对N却没有明显的去除效果，因此使原本偏小的C／N比变得更小，造成后续生化处理单元中微生物的所需的C／N失调，不利于反硝化脱氮，存在需要另外大量投加C源的可能。但是生物生态基生化处理系统在这方面却有着独特的优势，它利用其比表面积大和独特的结构，形成的生物膜内层兼性、厌氧菌群落丰富的特点，在碳氮比失调的情况下仍能高效脱氮。原因是在生物生态基上所形成的稳定的生物膜中，内层厌氧菌群能够利用外层死亡的好氧菌群作为C源来完成反硝化过程，从而达到脱氮的目的，因此避免了大量碳源的投加。针对营养比例失调的情况下微生物难以培养驯化的特点，我们考虑在培养驯化的初期阶段适当投加C源(可能情况下直接加渗滤液原水)，来平衡营养元素结构，待系统稳定后将停止投加。 2．是否可以投加优势微生物？ 若有对氨氮、有机物去除效果特别好的优势微生物投加进去，发挥生物增效作用，提高处理效果，缩短处理流程，这也是本技术集成所希望寻求的。 五、技术集成及其应用 以新型两性高分子絮凝剂、生物生态基AO生化处理、生物生态基高效生物氧化塘集成的垃圾渗滤液处理工艺，在投资、运行管理和适用性等方面更有优势：工艺流程简单，安装调试简便；化学混凝效率高；去除高浓度氨氮有特效，不对环境产生二次污染；投资省、运行费低，易管理。 技术集成适应性强，既适用于新建垃圾填埋场渗滤液处理，也适用于“中、老龄”渗滤液处理；而且，采用此工艺对处理不达标的“中老龄”渗滤液处理设施进行改造，实施容易。
巳建成但现在运行处理达不到排放标准的垃圾渗滤液处理场，尤其是氨氮升高的“中老龄”垃圾渗滤液，只要原建有生化处理池，基本上都可以采用本技术进行改造，实施比较容易；既可以做到达标排放，也可以做到提高处理能力。 视需改造的垃圾渗滤液处理的状况和要求，可以有针对性地采用本方案的全部或部分技术进行。改造的方法灵活方便，适用性较强，不需对土木构筑物作大的改造；改造后一般不增加用电负荷，而且可提高处理能力，降低每吨渗滤液的处理费用。
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