垃圾渗滤液处理现状分析及新型处理技术的推广
作者： Alan Wang 上传日期：2006年9月30日
摘要： 对垃圾渗滤液处理难点进行了分析，综述了垃圾渗滤液国内外处理现状、处理工艺、应用进展以及存在弊端，重点阐述了OFR新型专利技术处理垃圾渗滤液的原理、应用范围、技术优势及其推广方向，提出OFR技术在高浓度有机废水处理有特殊的效果，已成功应用于国内外多家企业，尤其在垃圾渗滤液前预处理和经膜技术处理后的浓液处理方面有广阔的应用前景。
关键词：垃圾渗滤液 浓缩液 氨氮
引言：近十几年来国外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和研究，取得了一些成功经验，有的已用于工程实践。我国在垃圾渗滤液的处理研究方面起步较晚、起点较低，有不少失败的教训，但也获得了一些宝贵的经验。由于渗滤液水质水量的复杂多变住，目前尚无十分完善的处理工艺，大多根据不同填埋场的具体情况及其它经济技术要求采取有针对性的处理工艺。本文针对垃圾渗滤液处理的难点进行分析，通过与国内外处理技术的对比，提出垃圾渗滤液最佳处理工艺。
1 垃圾渗滤液水量、水质特性及处理难点
对渗滤液的水量、水质特征的研究是渗滤液处理工艺选择的必要前提。
1．1 渗滤液水量特性
（1） 水量变化大：垃圾填埋场产生的渗滤液量的大小受降雨量、蒸发量、地表径流量、地下水入渗量、垃圾自身特性及填埋结构等多种因素的影响。其中，最主要的是降水量。由于垃圾填埋场是一个敞开的作业系统，因此渗滤液的产量受气候、季节的影响非常大。
（2） 水量难以预测：渗滤液的产生量受到多种因素的影响，要准确预测渗滤液的产生量是非常困难的。
1．2 渗滤液的水质特性
（1） 污染物种类繁多：渗滤液的污染成分包括有机物、无机离子和营养物质。其中主要是氨、氮和各种溶解态的阳离子、重金属、酚类、丹类、可溶性脂肪酸及其它有机污染物。
（2） 污染物浓度高，变化范围大：在垃圾渗滤液的产生过程中，由于垃圾中原有的、以及垃圾降解后产生的污染物经过溶解、洗淋等作用进入垃圾渗滤液中，以致垃圾渗滤液污染物浓度特别高，而且成分复杂。垃圾渗滤液的这一特性是其它污水无法比拟的，造成了处理和处理工艺选择的难度大。
（3） 水质变化大：垃圾成分对渗滤液的水质影响大。不同的地区，生活垃圾的组成可能相差很大。相应的渗滤液水质也会有很大差异。垃圾渗滤液水质因水量变化而变化，同时随着填埋年限的增加，垃圾渗滤液污染物的组成及浓度也发生相应的变化。
（4） 营养元素比例失衡：对于生化处理，污水中适宜的营养元素比例是BOD5：N：P=100：5：1，而一般的垃圾渗滤液中的BOD5/P大都大于300，与微生物所需的磷元素比例相差较大。
1．3 垃圾渗滤液处理难点
（1） 渗滤液高浓度氨氮问题：垃圾渗滤液氨氮浓度一般从数十到几千mg/L不等。与城市污水相比，垃圾渗滤液的氨氮浓度高出数十至数百倍。一方面，由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用；另一方面，由于主浓度的氨氮造成渗滤液中的C/N比失调，生物脱氮难以进行，导致最下终出水难以达标。
（2） 渗滤液可生化性差的问题：一方面是指随着填埋场时间的延长，渗滤液的生化性降低，在填埋后期，可生化性很差，BOD/COD值小于0.1，此时渗滤液俗称老化渗滤液。另一方面是指在填埋初期，虽然填埋场的可生化性较好，但是靠生物处理很难将之处理至二级甚至一级标准以下，一般来讲，渗滤液中的COD中将近有500～600mg/L无法用生物处理的方式处理。
2 国内处理现状及存在的弊端
2．1 处理现状
我国卫生填埋起步较晚，起初主要以氨吹脱+厌氧+好氧为主，运行成本较高（15～20元/吨），出水一般可达到垃圾渗滤液三级标准。
2000年以后，由于经济的飞速发展，新建的渗滤液处理厂一般远离城区，渗滤液没有条件排入城市污水管网，因此处理要求也相应提高，一般需要处理到二级甚至一级排放标准。此时的渗滤液若仅靠生物处理无法达到处理要求，一般采取生物处理＋深度处理的方法。代表性的工程实例有广州新丰、重庆长胜桥等。 广州新丰渗滤液处理厂采用的是 UASB+SBR+反渗透处理工艺，处理规模为500 m3/d，工程投资约6000万，处理成本约25元/m3。重庆长胜桥渗滤液处理厂采用的是反渗透的处理工艺，处理规模500m3/d，工程投资约3700万，处理成本约10元/m3。北京市垃圾填埋场主要以反渗透为主，如下表：
北京市垃圾渗滤液主要处理情况
项 目 名 称 | 处理规模 | 处 理 工 艺 | 达到 标准 | 处 理 单 位 |
北京阿苏卫垃圾填埋场 | 300吨/天 | 碟管式两级反渗透 | 一级 | 北京天地人环保科技有限公司 |
北京安定垃圾填埋场 | 200吨/天 | 碟管式两级反渗透+高压 | 一级 | 北京天地人环保科技有限公司 |
北京北神树垃圾填埋场 | 80吨/天 | 碟管式两级反渗透+高压 | 一级 | 北京天地人环保科技有限公司 |
北京高安屯垃圾填埋场 | 200吨/天 | MBR＋NF＋RO膜法 | 一级 | 中国技术进出总公司 |
北京六里屯垃圾填埋场 | | 三段法+1 | 一级 | 北京市肇麟环境技术开发公司 |
2．2 存在弊端
近年来膜生物反应器在垃圾渗滤液处理中应用越来越广泛。但是由于垃圾渗滤液与一般生活污水有较大差异且不稳定，致使此技术有发展过程中面临着阻碍其推广应用的难题。主要表现在以下方面：
（1）膜生物反应器要根据不同的水质及处理要求，用不同的膜及膜组件与各种好氧和厌氧生物废水处理技术相结合，且处理能力和耐污能力需要进一步加强；
（2）目前中国内外，尤其是在中国的经济发展水平、膜产品供应状况和规范设计要求的条件下，确定膜生物反应器用于污水处理的最大经济流量是一个亟待解决的问题；
（3）膜成本高、寿命短、易受污染，是影响膜生物反应器能否推广应用的重要因素；
（4）处理不彻底，膜处理产生的浓缩液还需进一步处理。
3 垃圾渗滤液新型处理技术
3.1 高新技术简介
氧化絮凝复合床技术（Oxido-Floculation Reactor，简称OFR）属广东省科技厅“九五”科技攻关项目，荣获国家发明专利（专利号：ZL02 1 14740.X）。是90年代朱教授在美国工作期间发现并进行了初步的研究。回国后深入研究并于1998年发表了第一篇学术论文。2004年6月30日，经国家科委广东省科技厅鉴定，认为该技术成果已达到同类物理化学水处理技术的国际先进水平。该技术已成功地应用于美国、日本、马来西亚、新加坡、北京、上海、广东、浙江、福建、四川、香港等地多家企业。具有明显的环境效益与经济效益。OFR技术是目前世界上成本最低、效率最高、实用性最好的垃圾渗滤液处理技术，OFR+生化(+OR)联合处理出水水质稳定，可达垃圾渗滤液一级排放标准。
3.2 OFR作用原理
根据废水中需要去除的污染物的种类和性质，在两个主电极之间充填高效、无毒而廉价的颗粒状专用材料，催化剂及一些辅助剂，组成去除某种或某一类污染物最佳复合条件下，装置内便会产生一定数量的具极强氧化性能的羟基自由基（·OH）和新生态的混凝剂。这样废水中的污染物便会发生诸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用，使废水中的有机污染物迅速被去除。
3.3 OFR的应用
由我国科研人员自主研发的OFR污水处理技术以最广泛的电能作OFR反应物的激发能，以来源稳定、性能优良、无毒、稳定的物质作为OFR反应的引发剂，以来源丰富、零成本的空气（中的氧气）作为反应原料。集物化处理中氧化分解、混凝、吸附、络合、置换、消毒于一体。该技术达到同类生物化学处理国际先进水平。
（1）处理效率高：
OFR处理垃圾渗滤液，单级OFR处理时间仅为30分钟，单级COD去除率可达60%～70%，色度可大幅度下降，同时经OFR处理后的出水可生化性大幅度提高，提高了后续生化系统的处理效率。OFR与生化技术联合使用处理垃圾渗滤液，在实际运行中只需经8～9小时，其CODCr值便可从4000～5000mg/L稳定降至100mg/L以下；色度可由1000多（倍）降到50（倍）以下，出水澄清透明而且无臭味。
（2）适用范围广：
在制药废水、线路板废水、电镀废水、垃圾渗滤液、印染-染料废水、化工废水、皮革废水、造纸废水等高浓度有机废水处理具有很好的广普性，对多种有机物复合或混合的有机废水(如煤焦油、苯类、酚类混合废水)也有很好的处理效果。
（3）适应性强：
不受垃圾埋填场场龄(填埋时间)的限制,不受垃圾渗滤液水质水量的影响。OFR技术可与多种物化、生化技术联合使用，如OFR-RO反渗透联用，OFR-生化联用等都能达到良好的处理效果。还可用于处理膜技术所产生的浓缩液。
3.4 技术优势
（1）OFR与生化（简单）系统联用处理垃圾渗滤液即可达标排放，投资和运行成本大大低于膜分离为主的处理技术；
（2）可用于现有或新建高浓度有机废水工程的后续深度处理，保证出水水质稳定；
（3）可用于现有或新建高浓度有机废水工程生化前的预处理，大幅度提高废水的可生化性；
（4）可用于处理膜技术产生的浓液；
（5）设备体积小，可移动性强，经济实用；
（6）OFR处理系统是在封闭电极板中快速进行，对外界环境影响较小。
3.5 工艺比较
项 目 | 生化+反渗透 | OFR+生化 |
基本工艺流程 | 原水—调节—生化—反渗透 | 原水—OFR预处理——生化 |
处理原理 | 生化处理与反渗透相结合 | OFR处理与生化相结合 |
进水水质影响 | 抗冲击负荷能力强，进水水质对其影响较小。 | 不受水质水量的影响，OFR出水可生化性好。 |
运行费用 | 12～18元/吨 | 约8～10元/吨 |
浓缩液处理 | 浓缩液回灌或燃烧处理，较彻底，对环境及填埋场运行影响较小。 | 浓缩液回灌或燃烧处理，较彻底，对环境及填埋场运行影响较小。 |
工艺运行比较 | 有较多的工程及运行经验，运行管理较为复杂。 | 自动化程度高，运行管理较为方便。 |
环境效益 | 渗滤液在生化阶段会产生一定的有害气体及臭味，对大气环境有一定的影响。 | 渗滤液在OFR密闭电极板中快速进行，对外界无任何影响 |
处理效果 | 出水水质不稳定 | 出水水质稳定 |
经济效益 | 膜成本较高、易污染、寿命短 | OFR成本较低、填料可连续使用 |
4 垃圾渗滤液处理工艺流程
OFR氧化絮凝复合床+氨氮吹脱处理新技术+生化（处理后水质可达垃圾渗滤液一级排放标准）
（1）采用先进的氨氮吹脱新技术：
高浓度氨氮废水采用吹脱工艺进行预处理，但是传统吹脱方法效率较低，不能满足需要，因而造成氨氮废水不能达标排放。高浓度氨氮吹脱处理的新工艺，氨氮从60000mg/L一次吹脱降至15mg/L`以下，适合无机、有机氨氮废水及各类含酚、氰废水的预处理。并能实现一次吹脱就可达标排放，且对量大、浓度高的氨气可进行回收再利用。
工艺基理：
在废水加催化剂将废水中的铵（胺）盐最大限度地转化成游离氨，减少废水中氨和其他混合气体中氨的分压，加快游离氨从剩余氨水中释出的解吸过程和传递速率，使转化的游离氨能够快速充分地与水分离。 该催化剂有强氧化还原性，对废水进行硝化与反硝化，使氨氮生成氮气从水中逸出。有物理吹脱功能和化学氧化还原反应，大大提高了氨氮去除率。
工艺技术特点：
一次吹脱就可达标排放，废水量大、浓度高可进行回收利用。
●可用于含有酚、氰废水的预处理 ●对COD也有较高的去除效率。
●处理成本低。
（2）采用OFR新型高难度有机废水处理技术：
OFR处理垃圾渗滤液，单级OFR处理时间仅为30分钟，单级COD去除率可达60%～70%，色度可大幅度下降，同时经OFR处理后的出水可生化性大幅度提高，提高了后续生化系统的处理效率。OFR与生化技术联合使用处理垃圾渗滤液，在实际运行中只需经8～9小时，其CODCr值便可从4000～5000mg/L稳定降至100mg/L以下；色度可由1000多（倍）降到50（倍）以下，出水澄清透明而且无臭味。
作用机理：
根据废水中需要去除的污染物的种类和性质，在两个主电极之间充填高效、无毒而廉价的颗粒状专用材料，催化剂及一些辅助剂，组成去除某种或某一类污染物最佳复合条件下，装置内便会产生一定数量的具极强氧化性能的羟基自由基（·OH）和新生态的混凝剂。这样废水中的污染物便会发生诸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用，能有效降低水中的COD、SS、重金属、色度、PH等。
工艺技术特点：
在制药废水、线路板废水、电镀废水、垃圾渗滤液、印染-染料废水、化工废水、皮革废水、造纸废水等高浓度有机废水处理具有很好的广普性，对多种有机物复合或混合的有机废水(如煤焦油、苯类、酚类混合废水)也有很好的处理效果。
● 不受垃圾埋填场场龄(填埋时间)的限制,不受垃圾渗滤液水质水量的影响。OFR技术可与多种物化、生化技术联合使用，如OFR-RO反渗透联用，OFR-生化联用等都能达到良好的处理效果。还可用于处理膜技术所产生的浓缩液。
● 投资和运行成本大大低于膜分离为主的处理技术；
● 系统是在封闭电极板中快速进行，对外界环境无任何影响；
● 处理后有机物最终产物为CO2和水，无浓缩液产生。
结论：近年来，膜技术在垃圾渗滤液处理中的应用越来越广泛。本文通过对垃圾渗滤液的水质、水量特性及处理难点的分析，指出了膜处理技术所存在的弊端，并提出了新型的处理工艺。多项中试结果表明新型OFR技术处理垃圾渗滤液可使COD去除率达到90%，出水水质稳定且生化性明显提高，并具有投资省、运行费用低、占地面积小、处理彻底等特点。在制药废水、线路板废水、电镀废水、垃圾渗滤液、印染-染料废水、化工废水、皮革废水、造纸废水等高浓度有机废水处理具有很好的广普性，对多种有机物复合或混合的有机废水(如煤焦油、苯类、酚类混合废水)也有很好的处理效果。
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