城市生活垃圾的大量增加和储存，已经成为中国城市可持续发展的严峻挑战。目前，中国解决垃圾问题的方法主要有三种：填埋、堆肥和焚烧。垃圾填埋场以其技术成熟、处理和管理成本低、运输方便等优点在我国得到了广泛的应用。在填埋和填埋过程中，大量的废水，统称为垃圾渗滤液，未经处理的垃圾渗滤液流经地表或渗入地下水后，会对环境造成严重的二次污染。垃圾渗滤液的安全无害化处理一直是世界性的环境保护问题。

I.垃圾渗滤液的来源

垃圾渗滤液是由垃圾本身含有的游离水、自然降水和有机分解产生的水以及地表水和地下水产生的大量废水通过阵雨渗入垃圾填埋场而形成的。垃圾渗滤液的数量和质量受垃圾成分、填埋时间、填埋工艺、降雨入渗等因素的影响。尤其是受降雨影响，降雨量小的时候，垃圾渗滤液主要是垃圾本身含有的游离水，大部分被蒸发掉，而降雨量大的时候，雨水流入垃圾堆，产生大量的渗滤液。渗滤液的产生量与降雨量成正比。垃圾渗滤液具有污染物组成复杂、有机污染物浓度高、水质变化大等特点，处理难度较大。

2.垃圾渗滤液的水质特征

(1)色度和气味

渗滤液通常色度高，颜色多为黑色和深棕色，色度可达2000-4000倍(稀释倍数)，同时渗滤液有强烈的垃圾腐烂恶臭。

(2)pH值

在垃圾填埋场的使用周期中，渗滤液的pH值在6-7之间呈弱酸性，随着填埋场使用年限的增加，垃圾填埋场趋于稳定，可将pH值提高到7-8，为弱碱性。

(3)有机物

垃圾渗滤液中的有机化合物可分为三类：低分子脂肪酸、腐殖质和大分子碳水化合物以及中等分子量的灰黄腐酸。

(4)氨氮

由于垃圾在填埋场中的厌氧发酵和水解，垃圾渗滤液中的氨氮浓度较高。渗滤液中的氨氮主要以NH3-N形式存在。

(5)磷元素

垃圾渗滤液中的磷含量通常较低，尤其是溶解性磷的浓度较低。渗滤液中溶解磷酸盐的含量受钙离子浓度和碱度的影响，导致渗滤液生物处理严重缺磷。

(6)重金属

城市生活垃圾中痕量重金属的溶出率很低。由于垃圾本身对重金属有很强的吸附能力，如果将工业垃圾和生活垃圾混入垃圾填埋场，渗滤液中重金属离子的浸出量会明显增加。垃圾渗滤液中常见的重金属有铜、铅、铬、镉、锌、砷、锰等。

(7)微生物

垃圾渗滤液中含有大量微生物，其中许多微生物在垃圾渗滤液的降解过程中起着重要作用。主要有八种细菌：硝化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、脱硫菌、脱氮硫杆菌、铁细菌、硫酸盐还原细菌和产甲烷细菌。

(8)可溶性固体

垃圾渗滤液中含有浓度较高的总溶解性固体。这些溶解性固体的浸出液浓度通常随填埋场时间的增加而变化，通常在填埋0.5~2.5年间达到高峰，随后随着填埋时间的增加，无机盐类的浓度将逐渐减少，直到达到最终稳定为止。

三、垃圾填埋场渗滤液处理技术

由于垃圾渗滤液的严重危害，必须对其进行有效处理和遵守排放，同时，由于垃圾渗滤液对水质的特性，处理难度和处理成本远高于一般生活污水和工业废水。到目前为止，还没有开发出适合处理完美垃圾渗滤液的经济有效的工艺。

今天常用的垃圾渗滤液处理技术可以分为生物处理技术和物理化学处理技术，其中生物处理技术由于处理成本低、二次污染小，可以作为垃圾渗滤液处理的关键工艺，但用这种方法处理的垃圾渗滤液出水一般不能直接达到国家的相关排放标准，需要后续的深度处理。现有的深度处理技术主要是膜处理技术和高级氧化技术(AOPs)

3.1垃圾填埋场渗滤液的生物处理技术

用生物法处理渗滤液是利用微生物分解渗滤液中的有机污染物，净化废水的方法。垃圾渗滤液的生物处理是目前垃圾渗滤液的主要处理方法之一。根据在生物处理过程中发挥主要作用的微生物的呼吸类型，渗滤液的生物处理可分为好氧处理、厌氧处理、厌氧-好氧联合处理。

3.1.1好氧生物处理

好氧生物处理好氧生物处理是利用微生物的好氧反应分解渗滤液中的有机物，主要有活性污泥法、膜生物法等。

活性污泥法主要是通过在污水中加入氧气来加强污水中微生物的生理活动，利用微生物分解污水中污染物的好氧生物处理技术。目前用于垃圾渗滤液处理的活性污泥法采用传统的活性污泥法、顺序活性污泥法(SBR)、膜生物法(mbrane Bioreactor，MBR)操作。

活性污泥法可以对垃圾渗滤液产生良好的处理效果，但活性污泥法处理渗滤液的出水效果受温度影响较大，温度低时渗滤液的COD去除率较低，中、高龄垃圾填埋场渗滤液中污染物去除效果不佳。因此，用活性污泥法处理垃圾渗滤液可能受到一定的限制。

膜生物法污水处理技术将表面放入污水中，作为适合微生物生长的填充物，随着时间的推移，由各种微生物组成的生物膜附着在填充物上，污水通过填充物时，填充物中的微生物以污水中的有机物为养分分解，达到净化污水的目的。膜生物法具有代表性的处理形式有生物过滤器、生物转盘、生物接触氧化等。

用膜生物法处理垃圾渗滤液具有抗水质量冲击负荷，去除水中需要很长时间的氨氮的优点。而且微生物在填充物中生长，所以泥浆不需要逆流。同时，由于生物链长，剩下的泥浆量少，有助于减少污水处理设施的基础设施资金。但是，要维持生物膜运行，虽然高，但需要条件。

3.1.2厌氧生物处理

厌氧生物处理是厌氧条件下形成厌氧微生物所需的营养条件和环境条件，是通过厌氧细菌和同时细菌代谢作用生化分解有机物的过程。垃圾浸出液主要包括AF (Anaerobic Up-flow Filter)、上游盐酸吴废相反应器。

(2)上流式厌氧污泥床反应器

上游厌氧污泥床反应器是一种厌氧污水生物处理装置。在该反应器中，污水以一定的流速从下部进入反应器，通过泥浆层向上流动，在材料液与泥浆的接触中生物降解，产生甲烷等气体，然后通过三相分离器进行泥浆-水-空气分离，以达到去除污水中污染物的目的。上游厌氧泥床的负荷比流式厌氧过滤器大得多。

(3)厌氧复合床反应器

厌氧复合床反应器是上游厌氧污泥床反应器和上游厌氧过滤器复合组成的上游厌氧污泥床过滤器，复合床的上部是厌氧过滤器。下部为上游盐酸污泥床，该设计可以将厌氧过滤器和厌氧污泥床反应器的优点结合在一起。

(4)厌氧折流板反应器

厌氧排流板反应器是由多格室组成的高效新型盐酸反应器。工作中的厌氧排流板反应器整体是密流，隔板是完全混合的反应器，因此可以达到稳定的处理效果。研究结果表明，ABR能有效改善混合废水的生化性。

厌氧生物处理技术适合可溶性有机物处理，并且在提高渗滤液的生化性方面具有明显优势，但厌氧生物处理后渗滤液出水COD和氨氮浓度仍然比较高，溶解氧很低，难以达到国家规定的排放标准。因此，目前，渗滤液的厌氧生物处理一般不作为单独使用的处理方式。

3.1.3厌氧-好氧结合处理

为了充分发挥垃圾渗滤液好氧处理和厌氧处理技术的优势，弥补这两种处理技术的不足，高浓度渗滤液的生物处理一般同时使用厌氧-好氧处理工艺。实践证明，该工艺比单纯的好氧工艺或厌氧工艺对渗滤液处理效果好得多。

3.2垃圾填埋场渗滤液的理化处理技术

垃圾渗滤液的物理化学处理技术是利用物理化学原理设计的垃圾渗滤液处理工艺，是指通过工艺运行从垃圾渗滤液中去除污染物，净化垃圾渗滤液的渗滤液处理技术。垃圾渗滤液的物理化学处理方法主要是混凝-化学沉淀、吸附、膜处理等。

3.2.1混凝-化学沉淀处理技术

垃圾渗滤液的混凝处理通过加成凝固剂，将渗滤液中不能通过重力直接去除的细小物质和凝固剂聚集在一起，形成更大的颗粒，这些颗粒在重力的作用下可以迅速下沉，分离浸出液，减少浸出液中的污染物。混凝沉淀的机制主要包括压缩双电层、电中和、吸附桥接、网捕沉淀。化学沉淀法是在渗滤液中添加某种化学药品，使渗滤液中的污染物和化学药品发生反应，形成沉淀物，去除渗滤液中的污染物的方法。

3.2.2吸附处理技术

抵销面上物质的浓度自动累积或浓缩的现象称为吸附。利用固体物质表面利用水中污染物的吸附作用去除水中污染物的方法是水处理技术中常用的方法。有吸附能力的多孔固体物质称为吸附剂，水处理常用的吸附剂有活性炭、沸石、木炭等。近年来，利用吸附法处理垃圾渗滤液的研究越来越多，特别是活性炭吸附法在垃圾渗滤液处理中得到了广泛的应用。

3.2.3膜处理技术

膜处理技术主要是让污水在一定压力下通过底流的水处理技术一般技术，在这个过程中，由于水的分子量小，可以通过膜，水的污染物分子量大于隔膜孔直径，被隔膜阻隔，分离水中的污染物，达到净化废水的目的。根据膜的孔径大小，可分为微过滤器、超滤膜、厚膜、半透膜等。

(1)微滤膜

微过滤器(Microfiltration，MF)是一种精密过滤技术，使用孔径为0.1 ~ 1.5  m的过滤器过滤水。微过滤器是低压膜过滤，进水压力一般小于0.2MPa，过滤精度介于普通过滤和超滤之间，可以分离水直径为0.03~15m的组分，去除水中的颗粒物、浊度、细菌、病毒、藻类等。

(3)纳滤膜

Nanofiltration (NF)过滤准确度介于反渗透和超滤之间，早期也称为松散反渗透(Loose RO)，工作压力低于3MPa。纳滤膜初期也被称为软化膜，对钙和镁离子的去除率很高，可以有效去除水分子量在200以上、分子大小约为1nm的水溶性组分。

(4)反渗透膜

反渗透(Reverse Osmosis，RO)是目前最精细的过滤技术。反渗透膜可以阻止所有溶解的武器分子和相对分子质量大于100的有机物，水分子可以通过薄膜成为纯净水。水中二价离子的去除率最高为99.5%，对一价离子的去除率也在95%以上。

目前适用于垃圾渗滤液处理的膜主要是反渗透膜和超滤膜。因为反渗透分离技术与其他污水处理技术相比具有这些优点。反渗透技术的主要动力是分离过程中施加的压力，因为不经过能源的密集交换，减少了处理过程中的能源消耗。反渗透技术的应用过程中不需要使用过多的吸附剂和沉淀剂，从而降低污水回用成本。反渗透技术的分离过程相对简单，无需长时间的工程设计即可实现，处理周期缩短。反渗透技术对废水的净化效率高，运行环境良好。

膜处理技术具有适应垃圾渗滤液水质变化的特点，操作维护方便，占地面积小，自动化控制容易。垃圾渗滤液经过膜处理后，水可以达到国家相应的排放标准，而不会对环境造成任何危害。但是一般来说，垃圾渗滤液在进行膜处理之前，必须先进行预处理，去除渗滤液的浊度和悬浮固体，防止膜堵塞。常用的预处理方法有絮凝过滤、多介质过滤、活性炭吸附、精密过滤器(安全过滤器)、氧化处理、杀菌消毒软化、添加阻垢剂等。

用膜法处理污水，一定会有浓缩液问题。如果在工程中追求更高的清水产量(浓缩率更高)，则处理产生的浓缩液会更加困难。皿管反渗透技术可直接应用于垃圾渗滤液，因此两阶段处理后排放可持续满足标准要求。虽然解决了生化工程结构的多周期缺点，但由于浓缩率高于其他反渗透膜装置，因此浓缩液问题更加突出。为了使膜法处理在垃圾渗滤液处理中更加有效和合理，有必要对后续浓缩液处理进行工程研究。

四、摘要

目前我国垃圾渗滤液处理以生物处理技术为主，这种处理技术的主要特点是技术成熟，工艺比较简单，但对处理的污水水质要求较高。特别是垃圾渗滤液这种高浓度、成分复杂的废水，单靠生物技术无法处理达标排放，必须与其他工艺一起处理，在实际操作过程中有很多亟待解决的问题。

好氧处理工艺的活性污泥法投资大，运营管理成本高，处理效果对温度有很大缺点。膜生物反应系统氧气需求量大，能耗高，耐火材料的积累会引起微生物的毒性和膜污染，膜组件目前比较昂贵，处理成本高。

厌氧处理工艺适合高浓度有机废水，但缺点是停留时间长，污染物去除率相对低，对温度变化敏感。一般厌氧消化场体积大，需要充分混合，所以能耗高。上升类厌氧污泥床工艺最大的缺点是对有毒物质更敏感，影响处理性能。厌氧生物过滤器水不均匀，填充物昂贵，容易堵塞。

厌氧-好氧组合工艺在早期渗滤液处理方面具有优势，但晚期渗滤液处理中COD去除率不高，脱氮过程复杂，TN去除率低。投资大，运营管理成本高也有缺点。

为了弥补生物组合工艺的不足，国内外学者将传统生物组合工艺的优点与短程硝化反硝化、同步硝化、厌氧氨氧化等新型脱氮技术相结合，提出了更多对中晚期渗滤液处理具有巨大潜力的新生物组合工艺。(威廉莎士比亚、Northern Exposure、Northern Exposure但目前，这些组合工艺大多处于实验室研究阶段，这些生物组合工艺能否顺利应用于实际工程，需要提高处理效果，确保最佳运行条件，控制运营成本。

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