日志
城市垃圾滲濾液處理工藝介紹
熱度 14
概述
城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設計、運行和管理中非常棘手的問題。滲濾液是液體在填埋場重力流動的產物，主要來源于降水和垃圾本身的內含水。由于液體在流動過程中有許多因素可能影響到滲濾液的性質，包括物理因素、化學因素以及生物因素等，所以滲濾液的性質在一個相當大的范圍內變動。一般來說，其pH值在4～9之間，COD在2000～62000mg/L的范圍內，BOD5從60～45000mg/L，重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度基本一致。城市垃圾填埋場滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水，若不加處理而直接排入環境，會造成嚴重的環境污染。以保護環境為目的，對滲濾液進行處理是必不可少的。
1 滲濾液處理工藝的現狀
垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學法和生物法。物理化學法主要有活性炭吸附、化學沉淀、密度分離、化學氧化、化學還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法，在COD為2000～4000mg/L時，物化方法的COD去除率可達50%～87%。和生物處理相比，物化處理不受水質水量變動的影響，出水水質比較穩定，尤其是對BOD5/COD比值較低(0.07～0.20)難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好的處理效果。但物化方法處理成本較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理，因此目前垃圾滲濾液主要是采用生物法。
生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結合。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩定塘、生物轉盤和滴濾池等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應器、混合反應器及厭氧穩定塘。
2 滲濾液處理介紹
垃圾滲濾液具有不同于一般城市污水的特點：BOD5和COD濃度高、金屬含量較高、水質水量變化大、氨氮的含量較高，微生物營養元素比例失調等。在滲濾液的處理方法中，將滲濾液與城市污水合并處理是最簡便的方法。但是填埋場通常遠離城鎮，因此其滲濾液與城市污水合并處理有一定的具體困難，往往不得不自己單獨處理。常用的處理方法如下。
2.1 好氧處理
用活性污泥法、氧化溝、好氧穩定塘、生物轉盤等好氧法處理滲濾液都有成功的經驗，好氧處理可有效地降低BOD5、COD和氨氮，還可以去除另一些污染物質如鐵、錳等金屬。在好氧法中又以延時曝氣法用得最多，還有曝氣穩定塘和生物轉盤(主要用以去除氮)。下面將分別予以介紹。
2.1.1 活性污泥法
2.1.1.1 傳統活性污泥法
滲濾液可用生物法、化學絮凝、炭吸附、膜過濾、脂吸附、氣提等方法單獨或聯合處理，其中活性污泥法因其費用低、效率高而得到最廣泛的應用。美國和德國的幾個活性污泥法污水處理廠的運行結果表明，通過提高污泥濃度來降低污泥有機負荷，活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。例如美國賓州Fall Township污水處理廠，其垃圾滲濾液進水的CODCr為6000～21000mg/L，BOD5為3000～13000mg/L，氨氮為200～2000mg/L。曝氣池的污泥濃度(MLVSS)為6000～12000mg/L，是一般污泥濃度的3～6倍。在體積有機負荷為1.87kgBOD5/(m3·d)時，F/M為0.15～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)，BOD5 的去除率為97%；在體積有機負荷為0.3kgBOD5/(m3·d)時，F/M為0.03～0.05kg BOD5/(kgMLSS·d)，BOD5的去除率為92%。該廠的數據說明，只要適當提高活性污泥法濃度，使F/M在0.03～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之間(不宜再高)，采用活性污泥法能夠有效地處理垃圾滲濾液。
許多學者也發現活性污泥能去除滲濾液中99%的BOD5，80%以上的有機碳能被活性污泥去除，即使進水中有機碳高達1000mg/L，污泥生物相也能很快適應并起降解作用。在低負荷下運行的活性污泥系統，能去除滲濾液中80%～90%的COD，出水BOD5＜20mg/L。對于COD 4000～13000mg/L、BOD51600～11000mg/L、NH3－N 87～590mg/L的滲濾液，混合式好氧活性污泥法對COD的去除率可穩定在90%以上。眾多實際運行的垃圾滲濾液處理系統表明，活性污泥法比化學氧化法等其它方法的處理效果更佳。
2.1.1.2 低氧好氧活性污泥法
低氧好氧活性污泥法及SBR法等改進型活性污泥流程，因其具有能維持較高運轉負荷，耗時短等特點，比常規活性污泥法更有效。同濟大學徐迪民等用低氧好氧活性污泥法處理垃圾填埋場滲濾液，試驗證明：在控制運行條件下，垃圾填埋場滲濾液通過低氧好氧活性污泥法處理，效果卓越。最終出水的平均CODCr、BOD5、SS分別從原來的6466 mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相應降低到CODCr＜300mg/L、BOD5＜50mg/L(平均為13.3mg/L)以及SS＜100mg/L(平均為27.8mg/L)。總去除率分別為CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
處理后的出水若進一步用堿式氯化鋁進行化學混凝處理，可使出水的CODCr下降到1 00mg/L以下。
兩段法處理滲濾液的氮、磷也均較一般生物法為佳。磷的平均去除率為90.5%；氮的平均去除率為67.5%。此外該法運行彌補厭氧好氧兩段生物處理法第一段形成NH3－N較多，導致第二段難以進行和兩次好氧處理歷時太長的不足。
2.1.1.3 物化活性污泥復合處理系統
由于滲濾水中難以降解的高分子化合物所占的比例高，存在的重金屬產生的抑制作用，所以常用生物法和物理化學法相結合的復合系統來處理垃圾滲濾液。對于BOD51500m g/L、Cl－800mg/L、硬度(以CaCO3計)800mg/L、總鐵600mg/L、有機氮100mg/L、TSS 300mg/L、 SO2-4300mg/L的滲濾液，有學者采用該方法進行處理，發現效果很好，其BOD5 、COD、NH3－N、Fe的去除率分別達99%、95%、90%、99.2%。該系統中的進水通過調節池后，可以避免毒性物質出現瞬時的高濃度而對活性污泥生物產生抑制作用；在澄清池中加入石灰，可去除重金屬和部分有機質；氣提池(進行曝氣，溫度低時加入NaOH)能去除進水NH3－N的50%，從而使NH3的濃度處于抑制水平之下；由于廢水中磷被加入的石灰所沉淀，且 pH值過高，因而需添加磷和酸性物質；活性污泥系統可以串聯或并聯使用，運行時可通過調節回流污泥比來選用常規法或延時曝氣法處理，具有較大的操作靈活性。
2.1.2 曝氣穩定塘
與活性污泥法相比，曝氣穩定塘體積大，有機負荷低，盡管降解進度較慢，但由于其工程簡單，在土地不貴的地區，是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理方法。美國、加拿大、英國、澳大利亞和德國的小試、中試及生產規模的研究都表明，采用曝氣穩定塘能獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。
例如英國在Bryn Posteg Landfill投資60000英鎊建立一座1000m3的曝氣氧化塘，設2臺表面曝氣裝置，最小水力停留時間為10d，氧化塘出水經沉淀后流經3km長的管道入城市下水道。此系統1983年開始運行，滲濾液最大CODCr為24000mg/L，最大BOD5為10000mg/L，F/M＝0.05～0.3kgCOD/(kgMLSS·d)，水量變化范圍0～150m3/d，出水BOD5平均為 24mg/L，但偶然有超過50mg/L的時候，COD去除率達97%，但在運行過程中需投加P，考慮到日常運行費用，投資償還及其利息，與滲濾液直接排至市政管網相比，每年可節約750英鎊。
英國水研究中心(Water Research Center)對東南部New Park Landfill的CODCr＞ 15000mg/L的滲濾液也做了曝氣穩定塘的中試，當負荷為0.28～0.32kgCOD/(kgMLSS·d)或者說為0.04～0.64kgCOD/(kgMLSS·d)，泥齡為10d時，COD和BOD5去除率分別為98%和91%以上。在運行過程中也需要投加磷酸。
2.1.3 生物膜法
與活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水質沖擊負荷的優點，而且生物膜上能生長世代時間較長的微生物，如硝化菌之類。加拿大British Columbia大學的C.Peddie和J.Atwater用直徑0.9m的生物轉盤處理CODCr＜1 000mg/L，NH3－N＜50m g/L的弱性滲濾液，其出水BOD5＜25mg/L，當溫度回升，微生物的硝化能力隨即恢復。但是應當指出，這種滲濾液的性質與城市污水相近，對于較強的滲濾液此方法是否適用還待研究。
2.2 厭氧生物處理
厭氧生物處理的有目的運用已有近百年的歷史。但直到近20年來，隨著微生物學、生物化學等學科發展和工程實踐的積累，不斷開發出新的厭氧處理工藝，克服了傳統工藝的水力停留時間長，有機負荷低等特點，使它在理論和實踐上有了很大進步，在處理高濃度(BOD5 ≥2000mg/L)有機廢水方面取得了良好效果。
厭氧生物處理有許多優點，最主要的是能耗少，操作簡單，因此投資及運行費用低廉，而且由于產生的剩余污泥量少，所需的營養物質也少，如其BOD5/P只需為4000∶1，雖然滲濾液中P的含量通常少于1mg/L，但仍能滿足微生物對P的要求。用普通的厭氧硝化，35℃ 、負荷為1kgCOD/(m3·d)，停留時間10d，滲濾液中COD去除率可達90%。
近年來，開發的厭氧生物處理方法有：厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床反應器及分段厭氧硝化等。
2.2.1 厭氧生物濾池
厭氧濾池適于處理溶解性有機物，加拿大Halifax Highway101填埋場滲濾液平均COD為12850mg/L、BOD5/COD為0.7，pH為5.6。將此滲濾液先經石灰水調節至pH＝7.8，沉淀1h后進厭氧濾池(此工序還起到去除Zn等重金屬的作用)，當負荷為4kgCOD/(m3·d)時，COD去除率可達92%以上；當負荷再增加時，其去除率急劇下降。
加拿大Toronto大學的J.G.Henry等也在室溫條件下成功地用厭氧濾池分別處理年齡為1.5 年和8年的填埋場滲濾液，它們的COD各為14000mg/L和4000mg/L，BOD5/COD各為0.7和0.5，當負荷為1.26～1.45kgCOD/(m3·d)，水力停留時間為24～96h時，COD去除率均可達90%以上。當負荷再增加，其去除率也急劇下降。由此可見，雖然厭氧濾池處理高濃度有機污水時負荷可達5～20kgCOD/(m3·d)，但對于滲濾液其負荷必須保持較低水平才能得到理想的處理效果。
2.2.2 上向流式厭氧污泥床
英國的水研究中心報道用上向流式厭氧污泥床(UASB)處理COD＞10000mg/L的滲濾液，當負荷為3.6～19.7kgCOD/(m3·d)，平均泥齡為1.0～4.3d，溫度為30℃時COD和BOD5的去除率各為82%和85%，它們的負荷比厭氧濾池要大得多。
在厭氧分解時，有機氮轉為氨氮，且存在NH4＋NH3＋H＋反應。若pH＞7時，平衡中的NH3占優勢，可用吹脫法去除。但厭氧分解時pH近似等于7，因此出水中可能含有較多的NH4＋，將會消耗接納水體的溶解氧。
2.3 厭氧與好氧的結合方式
雖然實踐已經證明厭氧生物法對高濃度有機廢水處理的有效性，但單獨采用厭氧法處理滲濾液也很少見。對高濃度的垃圾滲濾液采用厭氧好氧處理工藝既經濟合理，處理效率又高。COD和BOD的去除率分別達86.8%和97.2%。
2.3.1 厭氧好氧生物氧化工藝(厭氧硝化和生物氧化塘)
西南師大生物系對pH為8.0～8.6，COD為16124mg/L，BOD5為214～406mg/L、NH3－ N為475mg/L的滲濾液采用厭氧好氧生物化學法處理，取得出水pH為7.1～7.9，COD為170.33～314.8mg/L，BOD5為91.4mg/L、NH3－N為29.1mg/L的良好效果。
2.3.2 厭氧氧化溝兼性塘工藝
下面結合廣州市李坑垃圾填埋場作以下說明及分析。李坑垃圾填埋場污水處理廠按流量300m3/d設計，進水BOD5為2500mg/L、CODCr為4000mg/L、NH3－N 為1000mg/L、SS為600mg/L、色度為1000倍；出水BOD5為30mg/L、CODCr為80mg/L 、NH3－N為10mg/L、SS為70mg/L、色度為40倍。選用工藝流程為：厭氧氧化溝兼性塘絮凝沉淀。當進水水質較好，兼性塘出水達標時，即可直接將兼性塘水向外排放；而當進水水質較差，兼性塘出水達不到排放標準時，則啟用混凝沉淀系統，再排放沉淀池上清液。
從目前該套工藝的運行情況來看，當進水的COD較高時，出水水質良好；一旦COD 降低，特別是冬季低溫少雨，COD降低到不利于生化處理時，出水各水質成分均偏高難以達標，出水呈棕褐色，盡管啟用絮凝沉淀系統，效果仍不理想。由此可見，對于滲濾液的色度和NH3－N的有效去除，對生化處理將產生有利影響。
2.3.3 厭氧氣浮好氧工藝
大田山垃圾衛生填埋場滲濾液處理采用的是此工藝。根據廣州市環境衛生研究所對類似垃圾填埋場滲濾液檢測資料及模擬試驗，結合本場實際情況定出滲濾液污水處理設計參數。進水水質CODCr為8000mg/L、BOD5為5000mg/L、SS為700mg/L、pH值為7.5 ；出水水質CODCr為100mg/L、BOD5為60mg/L、SS為500mg/L、pH值為6.5～7.5。針對該場遠離市區的特點，為便于管理和節省能耗，經比較后選用厭氧和好氧聯合處理工藝。厭氧段為上向流式厭氧污泥床反應器，好氧段為生物接觸氧化法，加化學混凝沉淀和生物氧化塘，凈化處理達標后排放。剩余污泥經濃縮后送回填埋場處理。
考慮到滲濾液水質變幅較大的特點，在厭氧段后加入氣浮工藝，提高處理能力以應付進水水質偏高的情況。目前深圳下坪垃圾填埋場設計采用厭氧氣浮好氧工藝處理滲濾液。
2.3.4 UASB氧化溝穩定塘
福州市于1995年建成全國最大的現代化的城市垃圾綜合處理場--福州市紅廟嶺垃圾衛生填埋場。處理垃圾滲濾液水量為1000m3/d；垃圾滲濾液水質(入口)為CODCr為 8000mg/L、BOD5為5500mg/L；處理水質要求(出口)為CODCr去除率95%、 BOD5去除率97%。
設計采用上向流式厭氧污泥床奧貝爾氧化溝穩定塘工藝流程。垃圾填埋場的垃圾滲濾液集中到貯存庫，依靠庫址的較高地形，自流到集水池、格柵，經巴式計量槽計量后，靠勢能流至配水池，再依靠靜水頭壓至上向流式厭氧污泥床。經厭氧處理后的污水流至一沉池進行固液分離，上清液自流到奧貝爾氧化溝，沉淀污泥靠重力排至污泥池，污泥定期用罐車送到垃圾填埋場或堆肥利用。
污水在奧貝爾氧化溝進行好氧生化處理，奧貝爾氧化溝采用三溝式A/O工藝，具有先進的污水脫氮處理效果。該工藝突出的優點是在第一溝中既能對氨氮進行硝化，又能以BOD為碳源對硝酸鹽進行反硝化，總氮去除率可達80%，由于利用了污水中BOD作碳源，導致污水中的 BOD5被去除，減少了污水中的需氧量。為了提高氧化溝脫氮效果，把第三溝的出水用潛水泵再抽至第一溝進行內回流，在第一溝中進行反硝化。
經氧化溝處理的污水流入二沉池進行固液分離，澄清水自流至穩定塘進行生物處理。二沉池的剩余污泥靠重力排至濃縮池。濃縮池中的上清液回流至氧化溝處理，其濃縮后的污泥用潛水泵抽至罐車輸送到垃圾填埋場填埋，或進行堆肥處理。
2.4 土地處理
土地處理法亦即土壤灌溉法，是人類最早采用的污水處理法，但是土地處理系統的應用多見于城市污水處理。對于滲濾液的處理方法，將滲濾液收集起來，通過噴灌使之回流到填埋場。循環填埋場的滲濾液由于增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速甲烷生產和廢物分解。其次由于噴灌中的蒸發作用，使滲濾液體積減小，有利于廢水處理系統的運轉，且可節約能源費用。北英格蘭的Seamer Carr垃圾填埋場，有一部分采用滲濾液再循環，20個月后再循環區滲濾液的COD值降低較多，金屬濃度有較大幅度下降，而NH3 －N、Cl－濃度變化較小。說明金屬濃度的下降不僅是由于稀釋作用引起的，也可能是垃圾中無機成分對其吸附造成的。
由于再循環滲濾液具有諸多優點，所以設計填埋場時頂部不要全部封閉，而應設立規則性排列的溝道以免對周圍水源的污染。低濃度滲濾液不能直接排放，因NH3－N、Cl－濃度仍較高，溫度較低季節，蒸發少，生物活性弱，再循環滲濾液的效果有待進一步研究。
2.5 硝化和反硝化
"老"的填埋場往往處于甲烷發酵階段，其滲濾液中氨氮含量較高，通常為100～1000mg /L。去除氨氮主要有兩種方法：一是硝化和反硝化；另一種是提高pH值至9以上，再用空氣吹脫。Robinson和Maris將年齡為20年的填埋場滲濾液在溫度為10℃，泥齡為60d的條件下曝氣(實際上此與氧化塘運行條件相仿)，可完全硝化。其它用生物轉盤等好氧方法也都取得了成功，因此普遍認為滲濾液的硝化是不成問題的。
2.6 英Rochem's反滲透處理廠
在英國垃圾滲濾液處理廠使用Rochem's專利圓盤管反滲透系統對初級滲濾液進行處理。這種處理技術是由南亨伯賽德郡溫特頓填埋場所設計和生產的Rochem's離析膜系統。
這個系統的心臟是Rochem's專利圓盤管。這個圓柱體的組成包括板片、八角型鋼和一個圓管內的耐磨膜墊層，它能處理那些快速堵塞普通的反滲透膜系統的滲濾液。在膜的壓力下滲濾液進入Rochem's處理系統進行曝氣和pH校正。當含有污染物的滲濾液流經圓柱體內膜表面時，滲濾液中的污染物質由于反滲透作用而分離出來并經膜排出。整個系統清理的操作是自動化的，當需要對該系統進行化學清洗時，控制指示器就會顯示出信息來，同時自動清洗系統就會用已經程式化的化學制劑對該系統進行內部清洗，使其恢復到最初的功能。因為滲濾液在封閉情況下，在膜的表面形成湍流，減少氧化，產生惡臭，所以到一定時間要進行內部清洗，但這種清洗的間隔時間較長，Rochem's 離析膜系統能夠去除重金屬、固體懸浮物、氨氮和有害的難降解的有機物，處理后的水滿足嚴格的排放標準。
現在德國的Ihlenbery填埋場安裝投入使用的Rochem's處理系統，其處理能力的污水量為50m3/h，水的回收率為90%。
3 處理工藝的分析比較
與好氧方法相比，厭氧生物處理具有以下優點。
(1)好氧方法需消耗能量(空氣壓縮機、轉刷等)，而厭氧處理卻可產生能量(產生甲烷氣) 。COD濃度越高，好氧方法耗能越多；厭氧方法產能越多，兩者的差異就越明顯。
(2)厭氧處理時有機物轉化成污泥的比例(0.1kgMLSS/kgCODCr)遠小于好氧處理的比例(0.5kgMLSS/kgCODCr)，因此污泥處理和處置的費用大為降低。
(3)厭氧處理時污泥的生長量小，對無機營養元素的要求遠低于好氧處理，因此適于處理磷含量比較低的垃圾滲濾液。
(4)根據報道，許多在好氧條件下難于處理的鹵素有機物在厭氧時可以被生物降解。
(5)厭氧處理的有機負荷高，占地面積比較小。
但是，厭氧處理出水中的COD濃度和氨氮濃度仍比較高，溶解氧很低，不宜直接排放到河流或湖泊中，一般需要進行后續的好氧處理。另外，世界上大多數垃圾滲濾液多是偏酸性的 (pH值一般在5.5～7.0)。pH在7以下，產甲烷菌將會受到抑制甚至死亡，不利于厭氧處理，而好氧處理對pH的要求就沒有這么嚴格。再者，厭氧處理的最適溫度是35℃，低于這個溫度時，處理效率迅速降低。比較而言，好氧處理對溫度要求不高，在冬季時即使不控制水溫，仍能達到較好的出水水質。
鑒于以上原因，目前對COD濃度在50 000mg/L以上的高濃度垃圾滲濾液建議采用厭氧方法 (后接好氧處理)進行處理，對COD濃度在5 000mg/L以下的垃圾滲濾液建議采用好氧生物處理法。對于COD在5 000～50 000mg/L之間的垃圾滲濾液，好氧或厭氧方法均可，選擇工藝時主要考慮其它因素。
4 結論和建議
通過對上述幾種處理方法及處理工藝的分析比較可得以下結論，并提出水質、水量等方面的建議和意見：
(1)垃圾滲濾液具有成分復雜，水質水量變化巨大，有機物和氨氮濃度高，微生物營養元素比例失調等特點，因此在選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時，必須詳細測定垃圾滲濾液的各種成分，分析其特點，以便采取相應的對策。還應通過小試和中試，取得可靠優化的工藝參數，以獲得理想的處理效果。
(2)多種方法應用于滲濾液的處理是可行的。在有條件的地方修筑生物塘，同時采用水生植物系統處理滲濾液，不僅投資省，而且運行費用低。土地處理也受到人們的重視，但在滲濾液的處理中選用尚少。生物膜法和活性污泥法有成熟的運行管理經驗，近年來結合采用厭氧好氧工藝生物處理滲濾液較多。但修建專用的滲濾液處理廠投資大，運行管理費用高，而且隨著填埋場的關閉，最終使水處理設施報廢，故應慎重選用。
(3)我國目前真正能滿足衛生填埋標準的填埋場并不多，許多填埋場因為投資所限無法按設計要求建造能達到環境保護要求的滲濾液收集系統。因此，宜發展投資省，效果好的滲濾液處理技術。垃圾填埋場滲濾液向填埋場回灌，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋層的厭氧濾床作用使滲濾液降解，具有投資省、效果好，無需專門處理設施投資等特點。而且滲濾液的回灌可使垃圾保持濕潤，加速填埋場的穩定。回灌法目前采用較少，可作深入研究，以明確回灌法的使用條件，處理效率及回灌處理的工程設計參數。
( 4)對垃圾填埋場滲濾液進行處理是問題的一個方面，另一方面應當考慮減少滲濾液產生量。宜發展可減少滲濾液產生量的填埋技術，如好氧填埋或準好氧填埋。
(5)對垃圾滲濾液的處理，我國尚處于研究探索階段，為了建設標準化的城市垃圾衛生填埋場，對其滲濾液的處理應作更深入的研究。
城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場設計、運行和管理中非常棘手的問題。滲濾液是液體在填埋場重力流動的產物，主要來源于降水和垃圾本身的內含水。由于液體在流動過程中有許多因素可能影響到滲濾液的性質，包括物理因素、化學因素以及生物因素等，所以滲濾液的性質在一個相當大的范圍內變動。一般來說，其pH值在4～9之間，COD在2000～62000mg/L的范圍內，BOD5從60～45000mg/L，重金屬濃度和市政污水中重金屬的濃度基本一致。城市垃圾填埋場滲濾液是一種成分復雜的高濃度有機廢水，若不加處理而直接排入環境，會造成嚴重的環境污染。以保護環境為目的，對滲濾液進行處理是必不可少的。
1 滲濾液處理工藝的現狀
垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學法和生物法。物理化學法主要有活性炭吸附、化學沉淀、密度分離、化學氧化、化學還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法，在COD為2000～4000mg/L時，物化方法的COD去除率可達50%～87%。和生物處理相比，物化處理不受水質水量變動的影響，出水水質比較穩定，尤其是對BOD5/COD比值較低(0.07～0.20)難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好的處理效果。但物化方法處理成本較高，不適于大水量垃圾滲濾液的處理，因此目前垃圾滲濾液主要是采用生物法。
生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結合。好氧處理包括活性污泥法、曝氣氧化池、好氧穩定塘、生物轉盤和滴濾池等。厭氧處理包括上向流污泥床、厭氧固定化生物反應器、混合反應器及厭氧穩定塘。
2 滲濾液處理介紹
垃圾滲濾液具有不同于一般城市污水的特點：BOD5和COD濃度高、金屬含量較高、水質水量變化大、氨氮的含量較高，微生物營養元素比例失調等。在滲濾液的處理方法中，將滲濾液與城市污水合并處理是最簡便的方法。但是填埋場通常遠離城鎮，因此其滲濾液與城市污水合并處理有一定的具體困難，往往不得不自己單獨處理。常用的處理方法如下。
2.1 好氧處理
用活性污泥法、氧化溝、好氧穩定塘、生物轉盤等好氧法處理滲濾液都有成功的經驗，好氧處理可有效地降低BOD5、COD和氨氮，還可以去除另一些污染物質如鐵、錳等金屬。在好氧法中又以延時曝氣法用得最多，還有曝氣穩定塘和生物轉盤(主要用以去除氮)。下面將分別予以介紹。
2.1.1 活性污泥法
2.1.1.1 傳統活性污泥法
滲濾液可用生物法、化學絮凝、炭吸附、膜過濾、脂吸附、氣提等方法單獨或聯合處理，其中活性污泥法因其費用低、效率高而得到最廣泛的應用。美國和德國的幾個活性污泥法污水處理廠的運行結果表明，通過提高污泥濃度來降低污泥有機負荷，活性污泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。例如美國賓州Fall Township污水處理廠，其垃圾滲濾液進水的CODCr為6000～21000mg/L，BOD5為3000～13000mg/L，氨氮為200～2000mg/L。曝氣池的污泥濃度(MLVSS)為6000～12000mg/L，是一般污泥濃度的3～6倍。在體積有機負荷為1.87kgBOD5/(m3·d)時，F/M為0.15～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)，BOD5 的去除率為97%；在體積有機負荷為0.3kgBOD5/(m3·d)時，F/M為0.03～0.05kg BOD5/(kgMLSS·d)，BOD5的去除率為92%。該廠的數據說明，只要適當提高活性污泥法濃度，使F/M在0.03～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之間(不宜再高)，采用活性污泥法能夠有效地處理垃圾滲濾液。
許多學者也發現活性污泥能去除滲濾液中99%的BOD5，80%以上的有機碳能被活性污泥去除，即使進水中有機碳高達1000mg/L，污泥生物相也能很快適應并起降解作用。在低負荷下運行的活性污泥系統，能去除滲濾液中80%～90%的COD，出水BOD5＜20mg/L。對于COD 4000～13000mg/L、BOD51600～11000mg/L、NH3－N 87～590mg/L的滲濾液，混合式好氧活性污泥法對COD的去除率可穩定在90%以上。眾多實際運行的垃圾滲濾液處理系統表明，活性污泥法比化學氧化法等其它方法的處理效果更佳。
2.1.1.2 低氧好氧活性污泥法
低氧好氧活性污泥法及SBR法等改進型活性污泥流程，因其具有能維持較高運轉負荷，耗時短等特點，比常規活性污泥法更有效。同濟大學徐迪民等用低氧好氧活性污泥法處理垃圾填埋場滲濾液，試驗證明：在控制運行條件下，垃圾填埋場滲濾液通過低氧好氧活性污泥法處理，效果卓越。最終出水的平均CODCr、BOD5、SS分別從原來的6466 mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相應降低到CODCr＜300mg/L、BOD5＜50mg/L(平均為13.3mg/L)以及SS＜100mg/L(平均為27.8mg/L)。總去除率分別為CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
處理后的出水若進一步用堿式氯化鋁進行化學混凝處理，可使出水的CODCr下降到1 00mg/L以下。
兩段法處理滲濾液的氮、磷也均較一般生物法為佳。磷的平均去除率為90.5%；氮的平均去除率為67.5%。此外該法運行彌補厭氧好氧兩段生物處理法第一段形成NH3－N較多，導致第二段難以進行和兩次好氧處理歷時太長的不足。
2.1.1.3 物化活性污泥復合處理系統
由于滲濾水中難以降解的高分子化合物所占的比例高，存在的重金屬產生的抑制作用，所以常用生物法和物理化學法相結合的復合系統來處理垃圾滲濾液。對于BOD51500m g/L、Cl－800mg/L、硬度(以CaCO3計)800mg/L、總鐵600mg/L、有機氮100mg/L、TSS 300mg/L、 SO2-4300mg/L的滲濾液，有學者采用該方法進行處理，發現效果很好，其BOD5 、COD、NH3－N、Fe的去除率分別達99%、95%、90%、99.2%。該系統中的進水通過調節池后，可以避免毒性物質出現瞬時的高濃度而對活性污泥生物產生抑制作用；在澄清池中加入石灰，可去除重金屬和部分有機質；氣提池(進行曝氣，溫度低時加入NaOH)能去除進水NH3－N的50%，從而使NH3的濃度處于抑制水平之下；由于廢水中磷被加入的石灰所沉淀，且 pH值過高，因而需添加磷和酸性物質；活性污泥系統可以串聯或并聯使用，運行時可通過調節回流污泥比來選用常規法或延時曝氣法處理，具有較大的操作靈活性。
2.1.2 曝氣穩定塘
與活性污泥法相比，曝氣穩定塘體積大，有機負荷低，盡管降解進度較慢，但由于其工程簡單，在土地不貴的地區，是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理方法。美國、加拿大、英國、澳大利亞和德國的小試、中試及生產規模的研究都表明，采用曝氣穩定塘能獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。
例如英國在Bryn Posteg Landfill投資60000英鎊建立一座1000m3的曝氣氧化塘，設2臺表面曝氣裝置，最小水力停留時間為10d，氧化塘出水經沉淀后流經3km長的管道入城市下水道。此系統1983年開始運行，滲濾液最大CODCr為24000mg/L，最大BOD5為10000mg/L，F/M＝0.05～0.3kgCOD/(kgMLSS·d)，水量變化范圍0～150m3/d，出水BOD5平均為 24mg/L，但偶然有超過50mg/L的時候，COD去除率達97%，但在運行過程中需投加P，考慮到日常運行費用，投資償還及其利息，與滲濾液直接排至市政管網相比，每年可節約750英鎊。
英國水研究中心(Water Research Center)對東南部New Park Landfill的CODCr＞ 15000mg/L的滲濾液也做了曝氣穩定塘的中試，當負荷為0.28～0.32kgCOD/(kgMLSS·d)或者說為0.04～0.64kgCOD/(kgMLSS·d)，泥齡為10d時，COD和BOD5去除率分別為98%和91%以上。在運行過程中也需要投加磷酸。
2.1.3 生物膜法
與活性污泥法相比，生物膜法具有抗水量、水質沖擊負荷的優點，而且生物膜上能生長世代時間較長的微生物，如硝化菌之類。加拿大British Columbia大學的C.Peddie和J.Atwater用直徑0.9m的生物轉盤處理CODCr＜1 000mg/L，NH3－N＜50m g/L的弱性滲濾液，其出水BOD5＜25mg/L，當溫度回升，微生物的硝化能力隨即恢復。但是應當指出，這種滲濾液的性質與城市污水相近，對于較強的滲濾液此方法是否適用還待研究。
2.2 厭氧生物處理
厭氧生物處理的有目的運用已有近百年的歷史。但直到近20年來，隨著微生物學、生物化學等學科發展和工程實踐的積累，不斷開發出新的厭氧處理工藝，克服了傳統工藝的水力停留時間長，有機負荷低等特點，使它在理論和實踐上有了很大進步，在處理高濃度(BOD5 ≥2000mg/L)有機廢水方面取得了良好效果。
厭氧生物處理有許多優點，最主要的是能耗少，操作簡單，因此投資及運行費用低廉，而且由于產生的剩余污泥量少，所需的營養物質也少，如其BOD5/P只需為4000∶1，雖然滲濾液中P的含量通常少于1mg/L，但仍能滿足微生物對P的要求。用普通的厭氧硝化，35℃ 、負荷為1kgCOD/(m3·d)，停留時間10d，滲濾液中COD去除率可達90%。
近年來，開發的厭氧生物處理方法有：厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床反應器及分段厭氧硝化等。
2.2.1 厭氧生物濾池
厭氧濾池適于處理溶解性有機物，加拿大Halifax Highway101填埋場滲濾液平均COD為12850mg/L、BOD5/COD為0.7，pH為5.6。將此滲濾液先經石灰水調節至pH＝7.8，沉淀1h后進厭氧濾池(此工序還起到去除Zn等重金屬的作用)，當負荷為4kgCOD/(m3·d)時，COD去除率可達92%以上；當負荷再增加時，其去除率急劇下降。
加拿大Toronto大學的J.G.Henry等也在室溫條件下成功地用厭氧濾池分別處理年齡為1.5 年和8年的填埋場滲濾液，它們的COD各為14000mg/L和4000mg/L，BOD5/COD各為0.7和0.5，當負荷為1.26～1.45kgCOD/(m3·d)，水力停留時間為24～96h時，COD去除率均可達90%以上。當負荷再增加，其去除率也急劇下降。由此可見，雖然厭氧濾池處理高濃度有機污水時負荷可達5～20kgCOD/(m3·d)，但對于滲濾液其負荷必須保持較低水平才能得到理想的處理效果。
2.2.2 上向流式厭氧污泥床
英國的水研究中心報道用上向流式厭氧污泥床(UASB)處理COD＞10000mg/L的滲濾液，當負荷為3.6～19.7kgCOD/(m3·d)，平均泥齡為1.0～4.3d，溫度為30℃時COD和BOD5的去除率各為82%和85%，它們的負荷比厭氧濾池要大得多。
在厭氧分解時，有機氮轉為氨氮，且存在NH4＋NH3＋H＋反應。若pH＞7時，平衡中的NH3占優勢，可用吹脫法去除。但厭氧分解時pH近似等于7，因此出水中可能含有較多的NH4＋，將會消耗接納水體的溶解氧。
2.3 厭氧與好氧的結合方式
雖然實踐已經證明厭氧生物法對高濃度有機廢水處理的有效性，但單獨采用厭氧法處理滲濾液也很少見。對高濃度的垃圾滲濾液采用厭氧好氧處理工藝既經濟合理，處理效率又高。COD和BOD的去除率分別達86.8%和97.2%。
2.3.1 厭氧好氧生物氧化工藝(厭氧硝化和生物氧化塘)
西南師大生物系對pH為8.0～8.6，COD為16124mg/L，BOD5為214～406mg/L、NH3－ N為475mg/L的滲濾液采用厭氧好氧生物化學法處理，取得出水pH為7.1～7.9，COD為170.33～314.8mg/L，BOD5為91.4mg/L、NH3－N為29.1mg/L的良好效果。
2.3.2 厭氧氧化溝兼性塘工藝
下面結合廣州市李坑垃圾填埋場作以下說明及分析。李坑垃圾填埋場污水處理廠按流量300m3/d設計，進水BOD5為2500mg/L、CODCr為4000mg/L、NH3－N 為1000mg/L、SS為600mg/L、色度為1000倍；出水BOD5為30mg/L、CODCr為80mg/L 、NH3－N為10mg/L、SS為70mg/L、色度為40倍。選用工藝流程為：厭氧氧化溝兼性塘絮凝沉淀。當進水水質較好，兼性塘出水達標時，即可直接將兼性塘水向外排放；而當進水水質較差，兼性塘出水達不到排放標準時，則啟用混凝沉淀系統，再排放沉淀池上清液。
從目前該套工藝的運行情況來看，當進水的COD較高時，出水水質良好；一旦COD 降低，特別是冬季低溫少雨，COD降低到不利于生化處理時，出水各水質成分均偏高難以達標，出水呈棕褐色，盡管啟用絮凝沉淀系統，效果仍不理想。由此可見，對于滲濾液的色度和NH3－N的有效去除，對生化處理將產生有利影響。
2.3.3 厭氧氣浮好氧工藝
大田山垃圾衛生填埋場滲濾液處理采用的是此工藝。根據廣州市環境衛生研究所對類似垃圾填埋場滲濾液檢測資料及模擬試驗，結合本場實際情況定出滲濾液污水處理設計參數。進水水質CODCr為8000mg/L、BOD5為5000mg/L、SS為700mg/L、pH值為7.5 ；出水水質CODCr為100mg/L、BOD5為60mg/L、SS為500mg/L、pH值為6.5～7.5。針對該場遠離市區的特點，為便于管理和節省能耗，經比較后選用厭氧和好氧聯合處理工藝。厭氧段為上向流式厭氧污泥床反應器，好氧段為生物接觸氧化法，加化學混凝沉淀和生物氧化塘，凈化處理達標后排放。剩余污泥經濃縮后送回填埋場處理。
考慮到滲濾液水質變幅較大的特點，在厭氧段后加入氣浮工藝，提高處理能力以應付進水水質偏高的情況。目前深圳下坪垃圾填埋場設計采用厭氧氣浮好氧工藝處理滲濾液。
2.3.4 UASB氧化溝穩定塘
福州市于1995年建成全國最大的現代化的城市垃圾綜合處理場--福州市紅廟嶺垃圾衛生填埋場。處理垃圾滲濾液水量為1000m3/d；垃圾滲濾液水質(入口)為CODCr為 8000mg/L、BOD5為5500mg/L；處理水質要求(出口)為CODCr去除率95%、 BOD5去除率97%。
設計采用上向流式厭氧污泥床奧貝爾氧化溝穩定塘工藝流程。垃圾填埋場的垃圾滲濾液集中到貯存庫，依靠庫址的較高地形，自流到集水池、格柵，經巴式計量槽計量后，靠勢能流至配水池，再依靠靜水頭壓至上向流式厭氧污泥床。經厭氧處理后的污水流至一沉池進行固液分離，上清液自流到奧貝爾氧化溝，沉淀污泥靠重力排至污泥池，污泥定期用罐車送到垃圾填埋場或堆肥利用。
污水在奧貝爾氧化溝進行好氧生化處理，奧貝爾氧化溝采用三溝式A/O工藝，具有先進的污水脫氮處理效果。該工藝突出的優點是在第一溝中既能對氨氮進行硝化，又能以BOD為碳源對硝酸鹽進行反硝化，總氮去除率可達80%，由于利用了污水中BOD作碳源，導致污水中的 BOD5被去除，減少了污水中的需氧量。為了提高氧化溝脫氮效果，把第三溝的出水用潛水泵再抽至第一溝進行內回流，在第一溝中進行反硝化。
經氧化溝處理的污水流入二沉池進行固液分離，澄清水自流至穩定塘進行生物處理。二沉池的剩余污泥靠重力排至濃縮池。濃縮池中的上清液回流至氧化溝處理，其濃縮后的污泥用潛水泵抽至罐車輸送到垃圾填埋場填埋，或進行堆肥處理。
2.4 土地處理
土地處理法亦即土壤灌溉法，是人類最早采用的污水處理法，但是土地處理系統的應用多見于城市污水處理。對于滲濾液的處理方法，將滲濾液收集起來，通過噴灌使之回流到填埋場。循環填埋場的滲濾液由于增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速甲烷生產和廢物分解。其次由于噴灌中的蒸發作用，使滲濾液體積減小，有利于廢水處理系統的運轉，且可節約能源費用。北英格蘭的Seamer Carr垃圾填埋場，有一部分采用滲濾液再循環，20個月后再循環區滲濾液的COD值降低較多，金屬濃度有較大幅度下降，而NH3 －N、Cl－濃度變化較小。說明金屬濃度的下降不僅是由于稀釋作用引起的，也可能是垃圾中無機成分對其吸附造成的。
由于再循環滲濾液具有諸多優點，所以設計填埋場時頂部不要全部封閉，而應設立規則性排列的溝道以免對周圍水源的污染。低濃度滲濾液不能直接排放，因NH3－N、Cl－濃度仍較高，溫度較低季節，蒸發少，生物活性弱，再循環滲濾液的效果有待進一步研究。
2.5 硝化和反硝化
"老"的填埋場往往處于甲烷發酵階段，其滲濾液中氨氮含量較高，通常為100～1000mg /L。去除氨氮主要有兩種方法：一是硝化和反硝化；另一種是提高pH值至9以上，再用空氣吹脫。Robinson和Maris將年齡為20年的填埋場滲濾液在溫度為10℃，泥齡為60d的條件下曝氣(實際上此與氧化塘運行條件相仿)，可完全硝化。其它用生物轉盤等好氧方法也都取得了成功，因此普遍認為滲濾液的硝化是不成問題的。
2.6 英Rochem's反滲透處理廠
在英國垃圾滲濾液處理廠使用Rochem's專利圓盤管反滲透系統對初級滲濾液進行處理。這種處理技術是由南亨伯賽德郡溫特頓填埋場所設計和生產的Rochem's離析膜系統。
這個系統的心臟是Rochem's專利圓盤管。這個圓柱體的組成包括板片、八角型鋼和一個圓管內的耐磨膜墊層，它能處理那些快速堵塞普通的反滲透膜系統的滲濾液。在膜的壓力下滲濾液進入Rochem's處理系統進行曝氣和pH校正。當含有污染物的滲濾液流經圓柱體內膜表面時，滲濾液中的污染物質由于反滲透作用而分離出來并經膜排出。整個系統清理的操作是自動化的，當需要對該系統進行化學清洗時，控制指示器就會顯示出信息來，同時自動清洗系統就會用已經程式化的化學制劑對該系統進行內部清洗，使其恢復到最初的功能。因為滲濾液在封閉情況下，在膜的表面形成湍流，減少氧化，產生惡臭，所以到一定時間要進行內部清洗，但這種清洗的間隔時間較長，Rochem's 離析膜系統能夠去除重金屬、固體懸浮物、氨氮和有害的難降解的有機物，處理后的水滿足嚴格的排放標準。
現在德國的Ihlenbery填埋場安裝投入使用的Rochem's處理系統，其處理能力的污水量為50m3/h，水的回收率為90%。
3 處理工藝的分析比較
與好氧方法相比，厭氧生物處理具有以下優點。
(1)好氧方法需消耗能量(空氣壓縮機、轉刷等)，而厭氧處理卻可產生能量(產生甲烷氣) 。COD濃度越高，好氧方法耗能越多；厭氧方法產能越多，兩者的差異就越明顯。
(2)厭氧處理時有機物轉化成污泥的比例(0.1kgMLSS/kgCODCr)遠小于好氧處理的比例(0.5kgMLSS/kgCODCr)，因此污泥處理和處置的費用大為降低。
(3)厭氧處理時污泥的生長量小，對無機營養元素的要求遠低于好氧處理，因此適于處理磷含量比較低的垃圾滲濾液。
(4)根據報道，許多在好氧條件下難于處理的鹵素有機物在厭氧時可以被生物降解。
(5)厭氧處理的有機負荷高，占地面積比較小。
但是，厭氧處理出水中的COD濃度和氨氮濃度仍比較高，溶解氧很低，不宜直接排放到河流或湖泊中，一般需要進行后續的好氧處理。另外，世界上大多數垃圾滲濾液多是偏酸性的 (pH值一般在5.5～7.0)。pH在7以下，產甲烷菌將會受到抑制甚至死亡，不利于厭氧處理，而好氧處理對pH的要求就沒有這么嚴格。再者，厭氧處理的最適溫度是35℃，低于這個溫度時，處理效率迅速降低。比較而言，好氧處理對溫度要求不高，在冬季時即使不控制水溫，仍能達到較好的出水水質。
鑒于以上原因，目前對COD濃度在50 000mg/L以上的高濃度垃圾滲濾液建議采用厭氧方法 (后接好氧處理)進行處理，對COD濃度在5 000mg/L以下的垃圾滲濾液建議采用好氧生物處理法。對于COD在5 000～50 000mg/L之間的垃圾滲濾液，好氧或厭氧方法均可，選擇工藝時主要考慮其它因素。
4 結論和建議
通過對上述幾種處理方法及處理工藝的分析比較可得以下結論，并提出水質、水量等方面的建議和意見：
(1)垃圾滲濾液具有成分復雜，水質水量變化巨大，有機物和氨氮濃度高，微生物營養元素比例失調等特點，因此在選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時，必須詳細測定垃圾滲濾液的各種成分，分析其特點，以便采取相應的對策。還應通過小試和中試，取得可靠優化的工藝參數，以獲得理想的處理效果。
(2)多種方法應用于滲濾液的處理是可行的。在有條件的地方修筑生物塘，同時采用水生植物系統處理滲濾液，不僅投資省，而且運行費用低。土地處理也受到人們的重視，但在滲濾液的處理中選用尚少。生物膜法和活性污泥法有成熟的運行管理經驗，近年來結合采用厭氧好氧工藝生物處理滲濾液較多。但修建專用的滲濾液處理廠投資大，運行管理費用高，而且隨著填埋場的關閉，最終使水處理設施報廢，故應慎重選用。
(3)我國目前真正能滿足衛生填埋標準的填埋場并不多，許多填埋場因為投資所限無法按設計要求建造能達到環境保護要求的滲濾液收集系統。因此，宜發展投資省，效果好的滲濾液處理技術。垃圾填埋場滲濾液向填埋場回灌，利用土地吸附，土壤生物降解及垃圾填埋層的厭氧濾床作用使滲濾液降解，具有投資省、效果好，無需專門處理設施投資等特點。而且滲濾液的回灌可使垃圾保持濕潤，加速填埋場的穩定。回灌法目前采用較少，可作深入研究，以明確回灌法的使用條件，處理效率及回灌處理的工程設計參數。
( 4)對垃圾填埋場滲濾液進行處理是問題的一個方面，另一方面應當考慮減少滲濾液產生量。宜發展可減少滲濾液產生量的填埋技術，如好氧填埋或準好氧填埋。
(5)對垃圾滲濾液的處理，我國尚處于研究探索階段，為了建設標準化的城市垃圾衛生填埋場，對其滲濾液的處理應作更深入的研究。
/1 
