传统“物化+生化”处理垃圾渗滤液难以达标的根源在哪里?

浦希环境

垃圾渗滤液是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分、进入填埋场的雨雪水及其他水分，扣除垃圾、覆土层的饱和持水量，并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度的有机废水。近年来，我国对环境保护重视程度加大，垃圾渗滤液行业发展明显提速，尽管我国垃圾处理行业起步较晚，但市场容量已有明显提升，逐渐由导入期迈进成长期。垃圾处理行业发展前景依旧广阔，作为基石的垃圾渗滤液有望率先受益。2017年我国垃圾渗滤液运营处理市场规模已达到78亿元，预计2025年全国垃圾渗滤液运营处理市场规模可达104亿元，较2017年增长33.53%。


图1：全国垃圾渗滤液处理市场空间测算（亿元）

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垃圾渗滤液的特性

垃圾渗滤液的有机物可分为三种: ①低分子量的脂肪酸;②中等分子量的灰黄霉酸类物质;③高分子量的碳水化合物类物质、腐殖质类。渗滤液中的有机物成分随填埋时间而变化。填埋初期，渗滤液中的有机物可溶性有机碳约90%是短链的可挥发性脂肪酸，其中以乙酸、丙酸和丁酸浓度大。其次的成分是带有相对高密度的羟基和芳香羟基的灰黄霉酸。随着填埋时间的增加，填埋场逐步趋于稳定，此时渗滤液中挥发性脂肪酸含量减少，而灰黄霉酸和腐殖质类成分增加。垃圾渗滤液的特性如下：

(1)污染物浓度高和变化范围大：垃圾渗滤液的这一特性是其他污水所无法比拟的，其中的BOD5和COD浓度高达每升几万亳克，主要是在酸性发酵阶段产生，pH达到或略低于7，此时BOD5和COD比值为0.5～0.6。一般而言，COD、BOD5、BOD5/COD随填埋场的“年龄”增长而降低，碱度则升高。

(2)有机污染物种类繁多，水质复杂，垃圾渗滤液中含有大量的有机物，含量较多的有机烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等。

(3)水质水量变化大：垃圾渗滤液水质水量变化大，产生量随季节变化大，雨季明显大于旱季。

(4)氨氮含量高：城市垃圾渗滤液是一种组成复杂的高浓度有毒有害有机废水，其中高NH3-N浓度是城市垃圾渗滤液的重要水质特征之一。

(5)金属含量高：垃圾渗滤液中含有10多种金属离子，由于国内垃圾不像国外某些城市那样经过严格的分类和筛选，所以国内城市垃圾渗滤液的金属离子浓度与国外某些城市垃圾渗滤液中金属离子浓度有差异。
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垃圾渗滤液的处理工艺及其优化

目前垃圾渗滤液的处理大多数采用生物处理、土地处理、膜过滤等方法。生物处理技术成熟、处理成本低廉，但生物处理后的渗滤液中的有机浓度一般都达不到排放标准，而且这些残留的有机物基本上都是难生物降解物质。国家环保部在《生活垃圾填埋场渗滤液处理技术规范（试行）》（HJ564-2010）中推荐，对垃圾渗滤液采用“预处理+生物处理+深度处理”组合工艺进行处理。近年来，国内外应用较多、处理效果较好的组合工艺有生化+膜处理组合工艺、物化+生化组合工艺等，其中MBR+双膜法（NF/RO）是近年来发展较快的一种组合工艺。经过近几年的工程应用，该工艺暴露出一种缺陷，那就是经过生物处理和膜处理之后，必然产生被膜截留下来的浓缩液，这种浓缩液基本都是难生物物质，采用生物处理它们基本上不起作用。垃圾渗滤液浓缩液的处理是环境保护的一大难题。

电化学高级氧化水处理技术被称为“环境友好”技术，在绿色工艺方面极具有潜力，近年来作为处理垃圾渗滤液的一种高级氧化技术也格外受到青睐，它能在常温常压下通过电极反应直接和间接地对渗滤液中的污染物实施氧化降解和还原改性，有效地去除废水的生物毒性，降低废水的COD浓度，同时还可以大幅度的改善废水的可生化性。例如：某案例对生物处理后的渗滤液进行电解催化高级氧化实验，氧化2h后垃圾渗滤液的COD去除率达56.6%，氨氮去除率>95%。另一案例采用连续式电解槽对垃圾渗滤液进行预处理，在不加电解质的情况下，电解120min，渗滤液的COD去除率达到48.6%，氨氮去除率达63.6%。但是对垃圾渗滤液处理的常规的电化学方法存在以下缺陷：一是在处理过程中，极板溶解损耗大，在较短周期内（通常2-5天）就需要进行极板更换，造成维护成本大和维护不便的问题。二是处理过程中有时需添加氯离子，需要人为添加化学药剂，增加污染物负荷的问题。

ecAOP是一种高端电化学和光触媒技术相结合的新型高级氧化理技术。利用产生的羟基自由基（·OH）的强氧化作用，将不易分解的有机成分或具毒性的药物污染进行现场降解，无需添加化学药品，且不产生需后续处理的污泥，处理完的水可符合最严苛的排放标准，也可更进一步实现水资源再生利用。此技术采用的是高端无损耗电极，可以较完全氧化污染废水，反应不需有电导度，反应主要在水体进行，质传损失小、效率高，反应所需时间短。通过对某垃圾渗滤液原液（未经预处理）直接进行ecAOP处理,废水COD去除率为79.4%,色度去除率为98.1%，去除率明显高于其他电化学高级氧化技术。运行ecAOP技术可以对常规垃圾渗滤液处理工艺进行优化，优化后的渗滤液处理工艺如下：
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优化后处理工艺优势

优化后的处理工艺，具有下列优势：

（1）节约成本。优化后工艺省掉物化、膜处理工艺流程和消毒工艺，减少物化过程使用的PAC、PAM等化学药剂及后续工业膜的使用成本。

（2）没有二次污染。由于ecAOP高级氧化整个处理过程中，不添加化学药剂，不产生污泥和渗滤液浓缩液，环保高效，不会引起二次污染。

（3）处理效率高。经过ecAOP处理后COD和色度去除率都能达到75%以上，技术上能够满足渗滤液达标出水要求。

（4）杀菌消毒。ecAOP高级氧化系统在处理过程中，产生羟基自由基（·OH），而·OH的氧化电位（2.80V）高于ClO2（0.95V），其氧化消毒功能大于ClO2的作用效果，且氧化能力强、接触时间短、杀菌消毒效率高、能提高水中溶解氧，受pH值、氨氮、温度等影响因素小。

（5）工艺设备操作简单。全程自动化控制，反应过程不额外添加氯离子，占地面积小，便于维护和降低维护成本。

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展望

垃圾渗滤液是一种高浓度、高污染的有机废水，其处理难度大，我国幅员辽阔，自然条件差异大，不同地区的生活垃圾种类不尽相同，导致渗滤液水质水量都有显著的差异，客观上要求渗滤液处理工艺的多样化。从政策要求和实际情况出发，ecAOP这种占地面积小、处理效率高、运行稳定、操作简便的垃圾渗滤液处理技术十分必要。针对垃圾渗滤液废水的特性，ecAOP高级氧化技术和其他处理工艺相结合，简化工艺流程，优势互补，能确保渗滤液稳定达标排放。