隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)垃圾產(chǎn)生量逐年增加。目前，我國(guó)有70%以上的生活垃圾使用填埋法處理。垃圾滲濾液是垃圾在堆放過(guò)程中由于垃圾自身含水，并結(jié)合地表降水(雨、雪等)以及覆土層中持水量、地下水涌入等因素形成的一種特殊的廢水(液)。垃圾滲濾液中的成分復(fù)雜，所含污染物種類(lèi)多，有機(jī)物濃度含量較高，能在環(huán)境中長(zhǎng)期存在，且不易處理。
隨著垃圾填埋時(shí)間的增加，垃圾滲濾液的性質(zhì)出現(xiàn)老齡化特征，其性質(zhì)為成分復(fù)雜、含鹽量高、色度大、氨氮含量高，所含有機(jī)物濃度逐漸降低，但生化性極差，這使得老齡垃圾滲濾液的處理難度較大。根據(jù)填埋時(shí)間的不同，可將垃圾滲濾液分為初期垃圾滲濾液(小于5a)、中期垃圾滲濾液(5~10a)以及老齡垃圾滲濾液(大于10a)，如表1所示。垃圾滲濾液如果處置不當(dāng)，會(huì)對(duì)周?chē)沫h(huán)境造成嚴(yán)重危害，不僅會(huì)引起環(huán)境污染，而且也會(huì)給人類(lèi)的生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此，垃圾滲濾液的有效處理對(duì)保護(hù)環(huán)境具有十分重要的意義。
目前，垃圾滲濾液的處理方法可分為生物法、物理法、高級(jí)氧化法及其他組合工藝。結(jié)合相關(guān)研究成果，筆者深入分析了不同垃圾滲濾液處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并從實(shí)際出發(fā)提出了處理垃圾滲濾液的一些建議，以期為相關(guān)從業(yè)人員提供一定的參考。
1、生物法
生物法處理垃圾滲濾液是通過(guò)微生物的分解作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其包括3種處理工藝:好氧處理、厭氧處理和好氧-厭氧結(jié)合處理。
在好氧條件下，垃圾滲濾液中的有機(jī)物被微生物分解成二氧化碳和污泥，可以有效降低其中的金屬含量，具有效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。艾石基在研究好氧顆粒污泥處理垃圾滲濾液的試驗(yàn)中，馴化29d后，化學(xué)需氧量(COD)的平均去除率為91.05%；控制pH=7.5、溶解氧(DO)為4mg/L、循環(huán)時(shí)間為8h、溫度為(25±1)℃，出水時(shí)氨氮的去除率達(dá)到96.4%。然而，這種方法也存在一定的缺點(diǎn)，即垃圾滲濾液中的化學(xué)物質(zhì)隨著時(shí)間的推移而變得不穩(wěn)定。
在厭氧條件下，其中的有機(jī)物被微生物分解成沼氣(CO2和CH4的混合氣)。該方法具有成本低、產(chǎn)余泥少、所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，厭氧生物處理能克服因水質(zhì)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題。Wang等采用UASB法處理某垃圾滲濾液，當(dāng)溫度為37℃、水力停留時(shí)間為6.6d時(shí)，COD的去除率為89%~91%。
對(duì)比這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，在處理垃圾滲濾液的過(guò)程中，最廣泛應(yīng)用的是好氧-厭氧結(jié)合處理法，好氧與厭氧具有良好的互補(bǔ)性，更加經(jīng)濟(jì)合理。
通過(guò)分析可知，生物法在處理垃圾滲濾液時(shí)操作簡(jiǎn)單，對(duì)于初期垃圾滲濾液，含有較多的易降解有機(jī)物，并具有較高的BOD5/COD值，可采用生物法處理。而在實(shí)際操作過(guò)程中，老齡垃圾滲濾液中含有較多的腐殖酸、富里酸等，難以被生物分解，經(jīng)生物處理后的出水中還存在難降解的有機(jī)物，很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，還須進(jìn)一步深度處理。
2、物理法
目前，處置垃圾滲濾液的物理法主要包括混凝法、吸附法和膜分離法，這3種物理方法的對(duì)比情況見(jiàn)表2。在實(shí)際應(yīng)用中，黃小琴對(duì)北京某垃圾填埋場(chǎng)滲濾液MBR出水進(jìn)行處理，選取聚合硫酸鐵(PFS)、聚合氯化鋁(PAC)和三氯化鐵(FC)3種混凝劑對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行混凝處理，結(jié)果表明，聚合硫酸鐵(PFS)對(duì)滲濾液的混凝效果最佳，優(yōu)于聚合氯化鋁(PAC)和三氯化鐵(FC)，且在投加量為1400mg/L、初始pH值為6.0、聚丙烯酰胺(PAM)投加量為4mg/L時(shí)，獲得最佳處理效果。王晨”利用不同改性劑制備改性蘆葦生物炭和改性水稻生物炭，研究2種生物炭對(duì)污染物的吸附性能及2種生物炭的再生吸附效果，結(jié)果表明，蘆葦和水稻秸稈均可通過(guò)吸附作用降低垃圾滲濾液中的COD，兩者經(jīng)改性處理后，改性蘆葦生物炭和改性水稻生物炭都具有吸附垃圾滲濾液中COD的能力，吸附性能均得到改善。
3、高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)
高級(jí)氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Process，AOPs)在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生羥基自由基(·OH)，·OH的氧化能力較強(qiáng)，僅次于F2。·OH幾乎能夠氧化所有的有機(jī)物，如烯類(lèi)、脂類(lèi)、芳香族和脂肪族有機(jī)物，同時(shí)也能氧化無(wú)機(jī)物，包括陰離子和陽(yáng)離子。高級(jí)氧化技術(shù)在處理垃圾滲濾液的過(guò)程中，·OH可將其中的難降解有機(jī)物氧化成易生化的小分子，甚至可以將其氧化成CO2和H2O從而提高垃圾滲濾液的可生化性。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式及反應(yīng)條件的不同，常用處理滲濾液的AOPs包括Fenton氧化、濕式催化氧化、臭氧氧化法及催化臭氧化技術(shù)。
3.1 Fenton氧化法
Fenton法是以Fe2+為催化劑，將H2O2，分解成·OH的氧化技術(shù)，分解過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性的·OH可將有機(jī)物氧化。在垃圾滲濾液的處理中，Fenton氧化法已被廣泛應(yīng)用。利用Fenton氧化法處理垃圾滲濾液，可以提高其可生化性，且對(duì)COD有一定的去除效果。
李中秋等利用Fenton試劑一活性白土聯(lián)合吸附法處理垃圾滲濾液，當(dāng)pH=4.5，H2O2投加量為260mmol/L，Fe2+投加量為20mmol/L，反應(yīng)時(shí)間為50min時(shí)，TOC的降解率為64.25%。林雨陽(yáng)等利用絮凝一Fenton聯(lián)合工藝處理垃圾滲濾液生化廢水，結(jié)果表明，COD的去除率在95%以上，色度降至10度以下。
然而，盡管Fenton氧化法具有對(duì)環(huán)境友善、操作彈性大、氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是其也存在產(chǎn)生污泥量大，COD去除率有限的缺點(diǎn)，需要持續(xù)改良。
3.2 臭氧氧化法
O3的氧化能力強(qiáng)，可將難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成易分解的物質(zhì)，如能將復(fù)雜的長(zhǎng)鏈腐殖酸分解為短鏈有機(jī)酸。同時(shí)，臭氧能對(duì)滲濾液脫色，且脫色較快，主要是因?yàn)槔鴿B濾液中顯色有機(jī)物大部分都含有乙烯基、氧化偶氮基、偶氮基、羰基、硫酮基等發(fā)色基團(tuán)，鍵能較弱，能迅速被O3或·OH破壞。盡管臭氧氧化法對(duì)垃圾滲濾液中COD的去除率較低，但對(duì)BOD5有很大的提高，進(jìn)而能提高垃圾滲濾液的可生化性。
李民等利用臭氧氧化法處理垃圾滲濾液，結(jié)果表明，臭氧氧化法能有效去除芳香族有機(jī)物，這說(shuō)明臭氧可有效降低滲濾液的腐殖化程度，便于后續(xù)生物處理。魏敦慶等研究了臭氧氧化對(duì)垃圾滲濾液生化出水中COD的去除效果，結(jié)果表明，在臭氧投加量為8.33mg/(L·min)，氧化2h時(shí)，COD的去除率為50%~60%，氧化4h時(shí)，可使COD達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)，但處理成本較高。
盡管臭氧氧化對(duì)有機(jī)物降解能力較強(qiáng)，且對(duì)色度有很好的去除效果，但是對(duì)于成分復(fù)雜的垃圾滲濾液，單獨(dú)臭氧處理會(huì)存在一些問(wèn)題，如臭氧利用率低、難以將有機(jī)物徹底降解、反應(yīng)速率慢且具有一定的選擇性等，這會(huì)導(dǎo)致處理成本增加。因此，利用單獨(dú)臭氧化處理垃圾滲濾液在實(shí)際應(yīng)用中受到限制，為了提高O3的利用率及其氧化能力，催化臭氧化技術(shù)目前是處理垃圾滲濾液的研究方向之一。
3.3催化臭氧化技術(shù)
催化臭氧化技術(shù)是利用O3的強(qiáng)氧化性與催化劑的催化特征、吸附作用對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行處理的方法。與單獨(dú)臭氧化相比，催化臭氧化可在較低pH值下利用催化劑促使O3分解成·OH，反應(yīng)速度快且無(wú)選擇性，可顯著提高TOC和COD的去除率及垃圾滲濾液的可生化性。因此，催化臭氧化技術(shù)已成為處理垃圾滲濾液的重要手段之一。根據(jù)催化劑形態(tài)的不同，一般將催化臭氧化技術(shù)分為均相催化臭氧化和多相催化臭氧化。
3.3.1均相催化臭氧化技術(shù)。
均相催化臭氧化采用一些過(guò)渡金屬離子作催化劑，包括Cu、Zn2+、Mn2+、Fe2+和Fe3+等，這些金屬離子能引發(fā)臭氧產(chǎn)生·OH，從而促使有機(jī)物分解。過(guò)渡金屬離子不但會(huì)影響臭氧化的速率，而且也會(huì)影響反應(yīng)選擇性和臭氧消耗量。
劉衛(wèi)華等問(wèn)以Cu2+、Mn2+為催化劑，采用催化臭氧化技術(shù)處理垃圾滲濾液中的腐殖質(zhì)，結(jié)果表明，與單獨(dú)臭氧化相比，明顯提高了TOC和COD的去除率，但對(duì)UV2和色度的去除率影響不大。黃報(bào)遠(yuǎn)等以Fe2+為催化劑對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行催化臭氧化處理，有效去除了滲濾液的色度、濁度、腐殖質(zhì)和懸浮物，BOD5/COD值由0.17提高到0.35，可生化性得到明顯改善。
盡管均相催化臭氧化對(duì)垃圾滲濾液中的有機(jī)物有較好的去除率且可顯著提高其可生化性能，但是金屬離子會(huì)有一定程度的流失且不易回收，造成處理成本增加，且對(duì)水質(zhì)易造成二次污染。為了避免對(duì)水質(zhì)造成污染，可用多相催化臭氧化來(lái)處理垃圾滲濾液。
3.3.2 多相催化臭氧化技術(shù)。
多相催化臭氧化技術(shù)在常溫常壓下能將難降解有機(jī)物氧化，是一種新型的臭氧氧化技術(shù)，其催化劑易分離，不會(huì)引起二次污染。多相催化臭氧化技術(shù)中所用的催化劑包括金屬氧化物、活性炭及載體負(fù)載金屬氧化物，利用這些催化劑可以提高臭氧利用率及有機(jī)物的去除率。
多相催化臭氧化過(guò)程中所用到的催化劑的活性組分一般是金屬和金屬氧化物，其中金屬主要有Cu、Pt、Pb、Pd和Ag等。目前，金屬氧化物催化劑在垃圾滲濾液臭氧氧化處理領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，常用的金屬氧化物催化劑有MnO3、TiO2、Al2O3，和Co3O4等，其具有較高的催化活性，目前已有眾多研究。沈曉星對(duì)老齡垃圾滲濾液進(jìn)行混凝一催化臭氧化工藝處理，結(jié)果表明，以Fe/ACF作為催化劑，滲濾液中分子量小于1000Da的有機(jī)物占COD的百分比從35%提高到81%，由此可見(jiàn)，催化臭氧化后大分子有機(jī)物被氧化成小分子，BOD5/COD值由0.15提高到0.53。白亞林制備以y-Al2O3為載體、鐵和錳為活性組分的負(fù)載型催化劑，并設(shè)計(jì)了催化臭氧化反應(yīng)器，對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理，結(jié)果表明，在催化劑投加量為12.5g/L，氧氣流量為0.8L/min，初始pH=11，水力停留時(shí)間為4h時(shí)，此時(shí)工藝最佳，COD的去除率達(dá)到83.7%。
催化臭氧化技術(shù)可以有效降低水中反應(yīng)物組分的活化能，甚至改變氧化有機(jī)物的作用機(jī)理，使水中的有機(jī)污染物被高效去除。
4、組合工藝技術(shù)
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外關(guān)于垃圾滲濾液的處理應(yīng)用較多，處理效果較好的技術(shù)工藝多為組合工藝。尤其對(duì)于老齡滲濾液，或C/N比失衡的垃圾滲濾液來(lái)說(shuō)，應(yīng)用單一的處理工藝難以使垃圾滲濾液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此，需要考慮將化學(xué)、物理和生物等處理工藝聯(lián)合起來(lái)。
郭桂楨利用MBR+NF+RO組合工藝對(duì)生活垃圾滲濾液展開(kāi)研究，全面維護(hù)生活垃圾滲濾液的處理效益和質(zhì)量。吳啟龍等"采用“混凝一沉淀一厭氧一好氧一MBR一臭氧一活性炭”組合工藝，對(duì)經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間回灌的垃圾滲濾液進(jìn)行處理，結(jié)果表明，混凝對(duì)垃圾滲濾液原液中COD的去除率為30%~53%，對(duì)氨氮的去除率為20%~23%，同時(shí)總氮隨著氨氮的去除呈對(duì)應(yīng)下降趨勢(shì)；對(duì)原液進(jìn)行1:2稀釋?zhuān)⒗谩吧?/span>+臭氧活性炭”工藝進(jìn)行處理，可達(dá)到排放要求。卓雄提出一種動(dòng)力波吹脫一Fenton-SBR組合工藝，即采用物理化學(xué)和生物工藝結(jié)合的方法處理老齡垃圾滲濾液，利用動(dòng)力波吹脫法去除氨氮，利用Fenton氧化法去除生物難降解的化合物，利用A/O型SBR法去除生物可降解成分，結(jié)果表明，其出水中COD和氨氮的去除率分別最高可達(dá)96.67%和97.98%，同時(shí)處理成本更低。
5、未來(lái)研究方向
未來(lái)應(yīng)綜合考慮工藝節(jié)能、水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)合理性等因素，對(duì)處理工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效控制，確保垃圾滲濾液處理工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性和科學(xué)性，從預(yù)處理工藝和深度處理工藝兩方面進(jìn)行考慮。
①預(yù)處理工藝。未來(lái)垃圾滲濾液處理工藝的發(fā)展，對(duì)各類(lèi)技術(shù)進(jìn)行提質(zhì)增效是必要的。由于垃圾滲濾液受地域、季節(jié)、場(chǎng)齡影響，水質(zhì)、水量差異較大，客觀上要求垃圾滲濾液預(yù)處理工藝多樣化。
②深度處理工藝。研究應(yīng)將重心放在以高級(jí)氧化為代表的非膜法全量化處理工藝上，不僅可以解決濃縮液?jiǎn)栴}，還能徹底去除痕量有機(jī)物，降低痕量高危及未知風(fēng)險(xiǎn)物帶來(lái)的環(huán)境及健康風(fēng)險(xiǎn)。
6、結(jié)語(yǔ)
目前，垃圾滲濾液的處理技術(shù)雖然得到了一定程度的發(fā)展，但是在處理過(guò)程中仍存在一些難點(diǎn)，還需要進(jìn)一步探究。
不同地區(qū)、不同年限的垃圾滲濾液的水質(zhì)情況不同，應(yīng)根據(jù)滲濾液的特點(diǎn)選擇不同的處理工藝，因地制宜地選取最佳的處理方式。若滲濾液中的污染物濃度高，僅使用一種技術(shù)處理垃圾滲濾液，很難達(dá)到理想效果，可結(jié)合其他技術(shù)處理，或者繼續(xù)深入研究該處理技術(shù)，使之達(dá)到預(yù)期。同時(shí)，在處理時(shí)需要考慮投資費(fèi)用和運(yùn)行成本。采用組合工藝處理垃圾滲濾液可有效降低運(yùn)行成本，提高處理效果，減少二次污染，具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前，組合工藝已經(jīng)成為垃圾滲濾液處理的研究方向。
在嚴(yán)格生態(tài)保護(hù)環(huán)境條件下，垃圾滲濾液排放標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)必會(huì)越來(lái)越嚴(yán)格，垃圾滲濾液作為一種有機(jī)、有害廢液，其處理工藝必會(huì)迎來(lái)快速發(fā)展。目前來(lái)看，提高垃圾滲濾液的可生化性是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，有效的組合處理、深度處理等技術(shù)研發(fā)是未來(lái)行業(yè)研究的熱點(diǎn)。（來(lái)源：河南《創(chuàng)新科技》雜志社）
