浅谈垃圾渗透液

随着工业的发展与人们生活水平的提高，据研究表明我国城市垃圾产生量以每年8%-10%的速度递增，中华人民共和国生态环境部2020年报数据公布度全国196个大、中城市垃圾产生量已超2.3亿吨，城市人均年产量超过500kg。由于城市垃圾产量与日俱增，且产量远大于清运量无害化处理量，约有2/3的城市处于垃圾包围之中，垃圾污染事故频出，严重破坏了城市生态系统的平衡，城市垃圾已经成为制约城市经济发展的主要因素之一。城市垃圾污染的控制已经成为环境领域的突出问题之一。

城市垃圾成分复杂，处理方法选择受其垃圾成分的影响，目前我国城市垃圾一般采取堆肥、焚烧和填埋等处理方式。无论采取何种工艺技术处理垃圾，最终总会有一定数量的残渣需要处理，经过各种处理的废物最终将集中到填埋场进行处理。由此引起的垃圾渗滤液也成为目前水体污染中备受关注的污染废水。它的主要特点在于恶臭感明显、污染成分复杂且含量高、毒性大而难以采用生化法处理。 今天就带大家看一看垃圾渗滤液的来源、成分/特性及危害。

一、垃圾渗滤液的产生
  填埋过程中，城市垃圾中所含的污染物由于压实和微生物的分解作用而随着水分溶出，并与降雨、径流等其他水分一起形成的恶臭液体，称为垃圾渗滤液。其具有水量变化大、无规律性的特点。渗滤液的产生大致来自五个方面：

1、降水：包括降雨和降雪。降水对垃圾渗滤液的贡献最大。雨水淋溶垃圾的作用，会使污染物溶解并产生渗滤液。我国多数填埋场位于山区，防洪系统不够完善，暴雨时大量雨水冲刷进入填埋区，成为渗滤液的主要来源之一。    

2、外部地表水：包括地表径流和灌溉。

3、地下水：当填埋场内渗滤液水位低于场外地下水水位，且没有防渗系统的设置时，填埋场内就有可能渗入地下水。 

4、垃圾自身所携带的水分：生活垃圾中含有一定量的水分，在填埋和压实过程中这部分水分会被挤出。由于我国生活垃圾中厨余垃圾占比高达60%左右，水分含量也高达50%以上，大大高于发达国家以纸塑料等干燥垃圾为主的情形。这导致我国垃圾渗滤液中垃圾自身含水的贡献率超过22%-45%。   

5、厌氧分解产生的水分：填埋的垃圾在微生物的作用下，厌氧分解产生的水分。填埋场内厌氧条件促进垃圾腐败分解，这一过程中也会生成水分。尤其是厨余类易腐性垃圾的降解会产生大量水分。

垃圾渗滤液的成分与特性    

垃圾渗滤液的成分与特性受到诸多因素的影响，例如“年龄”、沉淀、季节变化、污染类型和种类（主要受当地居民的生活水平和垃圾分类标准等影响）。其中，“年龄”对其成分变化影响最为显著。    

1、色度大    

垃圾渗滤液的色度通常很大，一般呈黄色、褐色或黑色，绝大部分是由于渗滤液中的有机物如腐植酸等降解引起的，随着填埋龄的增加，色度越大：填埋龄5年以下的填埋场产生的渗滤液称为早期渗滤液，填埋处于产酸阶段，pH呈下降趋势，渗滤液中含有高浓度有机酸，颜色也相当深，此时COD、BOD₅、TOC、营养物和重金属的含量均很高、氨氮浓度相对较低，C/N 比协调，可生化性较好，相对与成熟填埋场而言，此阶段的渗滤液较易处理。填埋龄5-10年的填埋场产生中期渗滤液。随着填埋场年龄的增大，产酸阶段产生的乙酸等有机物、H₂和CO₂在产甲烷菌作用下转化为CH₄、CO₂，此时填埋场给产甲烷菌提供了较好的生存环境，这时期主要处于产甲烷阶段，COD和BOD₅浓度均显著下降，但B/C比下降更为明显，可生化性变差，而氨氮浓度则上升，C/N比相对而言不甚理想，此时期的垃圾渗沥液较难处理。填埋龄10年以上的填埋场产生晚期渗滤液。此时产甲烷阶段进入晚期，产生释放气体的速率明显减少，垃圾层日趋稳定，渗滤液中可被微生物利用的有机成分已大量减少。此时渗滤液中往往含有大量的富里酸和腐殖质等高分子复杂有机物，pH值升高并趋于弱碱性，此时COD、BOD均下降到了一个较低的水平，氨氮浓度高，C/N比不协调，BOD₅/COD处于较低的水平，可生化性差。

2、有机污染物种类繁多，水质复杂    

目前已发现渗滤液中的有机物有上百种。这些有机污染物大致可分为三类：①低分子量的脂肪酸；②中等分子量的灰黄霉酸：③高分子量的碳水化合物类物质、腐殖质等。渗滤液中的有机成分随着填埋时间的长短而变化。填埋初期，渗滤液中的有机物的可溶性有机碳约95%是短链的可挥发性脂肪酸，其中以乙酸，丙酸和丁酸浓度最大。其次，是带有相对高密度的羟基和芳香族羟基的灰黄霉酸。

3、污染物浓度高且变化范围大    

垃圾渗滤液中的BOD₅和 CODcr浓度最大可达每升几万毫克，主要是在酸性发酵阶段所产生。当pH达到或略低于7时，BOD₅和 CODcr比值为0.5~0.6。随着填埋场的“年龄”的增长，渗滤液中的CODcr、BOD₅和BOD₅/CODcr开始下降，碱度则开始上升。

4、氨氮含量高

氨氮含量高是垃圾渗滤液很显著的一个特点，通常占总氮的90%以上。在新鲜垃圾渗滤液中，氨氮主要是由有机物在降解过程中释放的氨基酸发生脱氨基反应产生的，老龄垃圾渗滤液中的氨氮主要是由可生物降解的有机物中含氮的片段发生水解发酵反应产生的。不同的垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液，其氨氮浓度的变化也很大，有的渗滤液中氨氮浓度大约在2000～3000 mg·L^-1之间，还有的可能更多甚至达到10000 mg·L^-1。    

5、营养元素比例失调    

新鲜垃圾渗滤液的 BOD₅/COD 较高，适合生物处理。而老龄垃圾渗滤液的BOD₅/COD较低，这主要是由于挥发性有机酸浓度降低，富里酸和腐植酸浓度相对较高引起的。在一般的渗滤液中，BOD₅/P大都大于300，而生化处理中，污水适宜的BOD₅：N：P为100：5：1，这与微生物生长所需的磷元素相差较大。由于钙离子浓度或碱度水平的影响，渗滤液中的磷含量通常很少，尤其是溶解性磷酸盐浓度更低，导致生物处理中出现缺磷问题。 

6、重金属种类多    

垃圾渗滤液中所含的重金属主要有：镉（Cd）、镍（Ni）、锌（（Zn）、铜（Cu）、铬（Cr）和铅（Pb）等。由于国内垃圾不同于国外某些城市那样经过严格的分类和筛选，其金属离子浓度有着显著的差异。一般渗滤液中重金属含量相比其他污染物要低很多。在中等浓度的渗滤液中，这些重金属的浓度范围一般在：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；但当工业垃圾和生活垃圾混合填埋时，重金属溶出浓度会明显增加。此外，由于垃圾渗滤液的“年龄”、固体废弃物的性质、填埋场所采用的技术以及对渗滤液取样方法的不同，所得的浓度值也会有不同程度的偏差。

三、垃圾渗滤液的危害    

垃圾渗滤液含有大量难生化降解的有机物，是世界公认的最难处理的高浓度有机废水之一，其特点是污染物成分繁多且极其复杂、浓度高及性质变化大，且含有大量具有难生物降解性、金属含量高、生物累积性和三致效应的有毒有机污染物，其处理的难度很大，已成为严重污染土壤、地表水和地下水的重要因素之—。若不妥善处理，会对周围环境和地下水造成严重污染，污染将持续几十年甚至上百年之久。垃圾渗滤液主要存在以下危害：    

1、重金属的危害

垃圾渗滤液中重金属污染物主要有Cd、Hg、Cr、As和Pb。它们对人体的危害表现为：Cd能引起人“骨痛病”；Hg能损害人体神经系统、肾脏等；Cr主要有Cr⁶⁺和 Cr³⁺，其中Cr⁶⁺毒性是Cr³⁺的100 多倍，对中枢神经有毒害作用；As中毒则表现为肝、胃炎症，指甲病变等；Pb在人体组织中积聚，会影响神经的正常功能。    

2、有机化合物污染    

由于垃圾的成分复杂，产生的渗滤液中含有种类繁多的高浓度有机污染物，它们当中许多属于“三致”（致癌、致畸、致突变）物质，严重威胁人类的健康。    

1、微生物污染    

垃圾渗滤液中的蛋白质、碳水化合物、油脂等有机物为各种病菌、细菌、病毒等的繁殖创造了有利条件，造成地下水微生物数量严重超标，从而使水质进一步恶化。    

2、阴离子污染    

垃圾渗滤液中含有一定量的NO₂^-和NO₃^-。NO₂^-对人体的最大危害在于引发癌症，NO₃^-虽对人体无直接危害，但可通过其它方式转化为NO₂^-进而间接对人体产生危害。 渗滤液一旦进入外部环境，就会对周围水体、土壤、大气等多方面造成严重污染和巨大危害，而且污染持续时间长，易引起二次污染。因此，垃圾渗滤液的无害化处理迫在眉睫，已成为制约垃圾卫生填埋处理的关键因素之一。

四、垃圾渗滤液的处理

目前国内主流的深度处理垃圾渗滤液技术是膜组工艺。虽然该工艺运行较稳定，能够实现垃圾渗滤液的达标处理，但膜易受污染，寿命较短，维护和更换成本较高。同时，产生的浓液处理难度大，成本高。因此，越来越多的人开始关注以Fenton和臭氧催化氧化为代表的高级氧化技术，这些技术可以替代膜工艺，实现垃圾渗滤液的全量化处理。然而，Fenton技术存在H2O2利用率低、催化剂分离困难、铁泥量大、出水易回色等缺点。

传统臭氧催化氧化技术是一种结合了臭氧的强氧化性和催化剂特性的高级氧化技术。该技术克服了单一臭氧氧化法中有机物去除率低、不完全矿化等问题，具有不受废水色度和pH值影响、能在常温常压下高效降解大部分有机污染物、无二次污染等优点，备受学术界和相关行业的高度重视。然而，传统的臭氧催化氧化技术臭氧效率低，导致大量臭氧逸散，经济性差，尾气中残留的臭氧量多，容易造成安全事故。

为了解决这些问题，科力迩科技研发的臭氧催化氧化气浮一体化技术（CDOF）创造性地将臭氧高级氧化技术、旋流技术和溶气气浮技术有机结合，可以实现高效氧化、脱色和杀菌等功能。目前，CDOF技术已广泛应用于石油石化、垃圾渗滤液等领域。

CDOF技术（Cyclonic Dissolved Ozone Flotation Unit）是一种创新的装置，将臭氧多重催化氧化技术、旋流技术和溶气气浮技术有机结合，实现对各种难处理废水中多种污染物的高效综合氧化和去除。该装置采用多项专利技术，具有国际先进技术水平。

科力迩科技的CDOF技术具有以下技术优势：

反应速率快，占地面积小：臭氧通过加压作用能够快速溶解并高度分散于污水中，与传统曝臭氧气体氧化相比，CDOF技术的臭氧分散度至少是传统的100倍以上，反应速率也大幅提升。CDOF反应时间只需5~10分钟，而传统技术通常需要60分钟左右。此外，CDOF设备占地面积仅为传统技术的1/10甚至更小。

多重催化、臭氧间接反应比例高，氧化效果好：CDOF技术采用超临界催化氧化、催化剂催化、水力空化催化等多重催化氧化技术，使臭氧转化成间接反应的比例更高，无选择性强氧化效果更好。

臭氧利用率高，运行成本低：在相同氧化效果下，CDOF技术的臭氧消耗量仅为传统技术的1/8~1/4，节约大量电能，能耗低，成本少。

臭氧氧化与气浮结合，综合效果好：CDOF技术通过臭氧破胶、破乳，减少了气浮过程中絮凝剂的加入量，含油污泥量（危废）的产生量减少了90%以上。同时，CDOF技术强化了气浮效果，使出水水质更稳定，分离效果更好。

全自动化密闭带压运行，少人工，运行维护简单、可靠，安全环保。CDOF技术能够实现全自动化密闭带压运行，减少了人工操作，运行维护简单可靠。同时，CDOF技术也具备安全环保的特点。

科力迩科技的CDOF技术，成功将臭氧催化氧化技术应用于垃圾渗滤液MBR出水深度处理，并取得良好项目业绩：

（1）采用“混凝沉淀+CDOF”组合工艺对垃圾渗滤液进行深度处理。经过近两年的运行实践，证明该工艺成熟且处理效果稳定。整体运行费用大幅降低。

（2）运行结果表明，该工艺运行稳定。各种工况下出水稳定，完全符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996) 的三级标准。

（3）该系统可以替代传统的纳滤、反渗透等工艺，具有高度自动化、操作便捷的特点。同时配备了相应的再生工艺，药剂消耗量较少，臭氧利用率高，全程密闭带压反应，对现场环境友好，运行费用低，并且不会产生浓缩液等二次污染物。