概述
城市垃圾填埋場滲濾液的處理一直是填埋場、發(fā)電廠設(shè)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(chǎn)物，主要來源于降水和垃圾本身的內(nèi)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(zhì)，包括物理因素、化學(xué)因素以及生物因素等，所以滲濾液的性質(zhì)在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)變動。一般來說，其pH值在4～9之間，COD在2000～62000mg/L的范圍內(nèi)，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(fù)雜的高濃度有機廢水，若不加處理而直接排入環(huán)境，會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。以保護環(huán)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(xiàn)狀
垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學(xué)法和生物法。物理化學(xué)法主要有活性炭吸附、化學(xué)沉淀、密度分離、化學(xué)氧化、化學(xué)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(zhì)水量變動的影響，出水水質(zhì)比較穩(wěn)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(jié)合。好氧處理包括活性污
泥法、曝氣氧化池、好氧穩(wěn)定塘、生物轉(zhuǎn)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(yīng)器、混合反應(yīng)器及厭氧穩(wěn)定塘。
2 滲濾液處理介紹
由于垃圾滲濾液的濃度高和成分復(fù)雜，對處理工藝提出了特殊的要求。對垃圾滲濾液進行處理，不能僅考慮某種工藝方法對滲濾液的處理效果，而更重要的是考慮該工藝方法對水質(zhì)水量變化的高度適應(yīng)性。
從生態(tài)及經(jīng)濟效益雙贏的角度考慮，生化工藝是滲濾液處理整套過程中不可省略的預(yù)處理階段，但僅僅依靠生化階段是無法滿足嚴(yán)格的出水要求，必須與其他工藝技術(shù)進行合理優(yōu)化組合。同時也要考慮處理效果、運行的安全可靠性、便于運行管理、節(jié)省投資、有利于節(jié)能降耗、降低運行費用、具有較強的沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力等因素。
根據(jù)長期的研究和工程經(jīng)驗，為了有效穩(wěn)定地處理垃圾滲濾液，大部分工程采用厭氧+膜生化反應(yīng)器（MBR）+納濾（NF）+反滲透（RO）工藝建處理系統(tǒng)，其中MBR由前置反硝化池、硝化池及外置管式超濾裝置組成。
3 管式膜生化反應(yīng)器介紹
膜生物反應(yīng)器（Membrance Bioreacter,MBR）是將膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器的生物降解作用集于一體的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。膜分離技術(shù)是污水處理領(lǐng)域中常用的物理處理技術(shù)，其機理主要是篩分效應(yīng)，根據(jù)不同的膜表面孔徑大小，可以分為過濾、微濾（MF）、超濾（UF）及納濾（NF）等。膜生物反應(yīng)器中通常采用的是微濾和超濾膜，其分離機理主要是篩分效應(yīng)，因膜結(jié)構(gòu)的不同，截留作用大體可以分為機械截留、吸附截留及架橋作用等。傳統(tǒng)的活性污泥法處理流程包括格柵、沉砂池、初沉池、生物反應(yīng)池、二沉池及消毒池。其中格柵、沉砂及初沉都是為了去除進水中的雜質(zhì)及較大的顆粒，為之后的生物反應(yīng)做好鋪墊。而污水中絕大部分的有機污染物，包括 COD、BOD，及氮磷等物質(zhì)都將通過池內(nèi)微生物自身的新陳代謝過程中得到消耗和降解，而為保證生物反應(yīng)池的處理效率，對于活性污泥的濃度和狀態(tài)都有一定的要求。生物反應(yīng)池出水中還含有大量的微生物，因此需要流入二沉池進行泥水分離，使出水澄清，并將沉淀下來的污泥回
流或處置，二沉池出水經(jīng)消毒后達標(biāo)排放。而膜生物反應(yīng)器的介入點便是用超濾或微濾膜組件替代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池實現(xiàn)泥水分離。該工藝具有處理能力強、固液分離效率高、出水水質(zhì)好、占地空間小、運行管理簡單等特點。目前，MBR 工藝技術(shù)處理生活污水和工業(yè)廢水已突顯成效。膜組件是 MBR 的核心部分，目前垃圾滲濾液工程化應(yīng)用中主要采用外置管式超濾膜、中空纖維膜組件和平板膜組件。外置管式超濾膜、平板膜、中空纖維膜具有不同的特點，適用范圍也有區(qū)別，外置管式超濾膜具有水力學(xué)條件易于控制、通量高、抗污染能力強和清洗更換方便等特點，能夠在更高污泥濃度條件下保持高通量穩(wěn)定運行；平板膜和中空纖維具有裝填密度大、價格便宜等優(yōu)點。
4 MBR 與傳統(tǒng)活性污泥法工藝相比有以下明顯優(yōu)勢
4.1污染物去除率高，出水水質(zhì)好
MBR 既可以用于高濃度、難降解有機工業(yè)廢水處理，又可以用于生活污水和一般工業(yè)廢水的凈化。在 MBR 中，由于膜組件對于反應(yīng)池中的微生物，尤其是對于世代周期較長的硝化反硝化菌種，及存在于小污泥顆粒中的微生物具有相當(dāng)好的截留作用；同樣由于膜的存在，MBR 體系中活性污泥可以高達（MLSS）8000-15000mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)活性污泥法（約 3000-4000mg/L），對污染物去除效率高，處理出水水質(zhì)好，不僅對懸浮物（SS）、有機物去除效率高，出水的懸浮物（SS）和濁度可以接近零，而且可以去除細(xì)菌、病毒等可以作為污水深度處理及資源化技術(shù)。基于其高效的生物反應(yīng)，及膜本身良好的分離截留作用，通常膜生物反應(yīng)器的 COD、BOD、和 SS 的去除率分別可達到 95%、98%、99%，膜生物反應(yīng)器的出水可以作為中水直接回用。
4.2負(fù)荷變化適應(yīng)強，耐沖擊負(fù)荷
膜生物反應(yīng)器由于膜的高效截留作用，可以完全截留活性污泥，使得反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度很高，實現(xiàn)了反應(yīng)器內(nèi)水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）的完全分離，即使進水量突然增大，整個反應(yīng)器內(nèi)部的生物性狀也能保持在一個比較穩(wěn)定的狀態(tài)；同時，由于污泥濃度的提高，強化了活性污泥的吸附作用；而且，在膜的截留作用下，來不及被生物降解的污染物也不會隨著出水排除。基于以上幾點，整個反應(yīng)器運行控制將會更加靈活穩(wěn)定。因此，膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)克服了當(dāng)系統(tǒng)水力負(fù)荷和有機負(fù)荷發(fā)生變化時傳統(tǒng)水處理工藝出現(xiàn)污泥膨脹等問題。
4.3污泥排放量小
膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)除了作為污水深度處理及資源化技術(shù)之外，還可以作為一種污泥減量的重要技術(shù)和避免常規(guī)污水廠大量剩余污泥處置難題的一種有效手段。膜生物反應(yīng)器的污泥排放量很小，甚至可以做到不產(chǎn)泥。污泥自降解和污泥水解可降低傳統(tǒng)水處理系統(tǒng)的效率，但對膜生物反應(yīng)系統(tǒng)卻非常有益。傳統(tǒng)的活性污泥法通常采用的是穩(wěn)定期末尾至衰亡期初始時的活性污泥，而由于膜生物反應(yīng)器中的高污泥濃度，有機物被大量消耗，同時會有相當(dāng)一部分處于衰亡期的微生物依靠自身的內(nèi)源呼吸進行代謝分解，在保持出水污染物低濃度的同時，消耗了污泥生長過程中的剩余量。膜分離使得污水中的大分子難降解物質(zhì)，在體積有限的膜生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時間，大大提高了難降解物質(zhì)的降解效率。反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長泥齡的情況下運行，完全可以實現(xiàn)較長周期內(nèi)（如 6 月或者更長時間）不排泥或者排泥量很小，剩余污泥排放量很小，甚至不產(chǎn)泥。
4.4工藝流程短，系統(tǒng)設(shè)備簡單緊湊，占地省
由于膜生物反應(yīng)器無需在好氧污泥系統(tǒng)產(chǎn)生絮體以便之后二沉池的泥水分離，因此生物反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度可以比傳統(tǒng)工藝高許多，而生化反應(yīng)速率又與反應(yīng)物濃度有關(guān)。反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越大，因此膜生物反應(yīng)器的容積負(fù)荷可高達 5kgCOD/(m3d)，而傳統(tǒng)工藝通常只有 0.4～0.9kgBOD/(m3d)，處理生活污水時水力停留時間（HRT）可減至2h，生物反應(yīng)池的容積可以大大減小，根據(jù)國外研究資料顯示，相同規(guī)模的污水量，膜生物反應(yīng)器好氧池體積為傳統(tǒng)處理工藝好氧池體積的三分之一。同時膜生物反應(yīng)器省去了二沉池、濾池及污泥回流系統(tǒng)等輔助設(shè)備，甚至污泥處理設(shè)備及費用。幾乎所有的MBR 工藝都對病菌有較好的去除作用，出水中腸道病毒、總大腸桿菌、糞鏈球菌、糞大腸桿菌等都低于檢測限，這表明如果 MBR 出水直接排放或無余氯要求回用的話甚至可以省去消毒設(shè)施，因此膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
4.5易實現(xiàn)自動化控制，維護簡單，節(jié)省人力
在傳統(tǒng)活性污泥法中，由于運行中經(jīng)常出現(xiàn)波動和不穩(wěn)定，為了確保良好的出水水質(zhì)，必須對運行管理投入大量的人力、財力和物力。而膜生物反應(yīng)器采用膜分離技術(shù)，做到了穩(wěn)定的出水水質(zhì)，同時省去了泥水分離設(shè)施，因此用微機可以很容易的實現(xiàn)膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)從進水到出水的全程自動化控制。
4.6系統(tǒng)啟動速度快，水質(zhì)可以很快達到處理要求
由于可以很好的保持水中的污泥濃度，在反應(yīng)池啟動期，不同于傳統(tǒng)曝氣池需要通過沉淀排除上清液來提高污泥濃度。由于膜分離作用對污泥顆粒的完全截留，能夠在曝氣及營養(yǎng)物質(zhì)的共同作用下迅速的提高系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度，使整個膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)快速啟動，水質(zhì)可以很快達到處理要求。
5 外置管式超濾膜在垃圾滲濾液處理MBR系統(tǒng)中的應(yīng)用
在垃圾滲濾液中通常用的是錯流管式超濾膜，錯流超濾技術(shù)是膜技術(shù)的一種。錯流過濾技術(shù)，部分進水推向膜的進水側(cè)，這與全流技術(shù)，所有進水推向膜進水側(cè)不同。
因為全流過濾技術(shù)所有進水都透過膜，而全部懸浮物截留在膜表面，導(dǎo)致膜管很快堵塞，所以不能夠處理含高濃度懸浮物的給水，例如活性污泥。但是，此類水可以使用錯流過濾技術(shù)處理。使用錯流技術(shù)，僅有部分進水透過膜進入凈水側(cè)，懸浮物、細(xì)菌和病毒保持懸浮狀態(tài)，并不斷地從膜表面移除。
因為錯流技術(shù)能夠處理含高濃度懸浮物的給水，因此該技術(shù)通常用于膜生物反應(yīng)器（MBR），將微生物從被處理的污水中分離。微生物回流至生化池，而透過液可以再生利用或排放。
與將微生物從被處理的污水中分離的傳統(tǒng)的方法相比，膜處理污水有很多優(yōu)點。例如與二沉池相比。UF是微生物與懸浮物的絕對的屏障，其優(yōu)勢如下：
因為UF膜對微生物形成一個絕對屏障，因此它可以阻止生物量流失，這不僅對凈水有利，對保持生化池中的生物量、防止污泥膨脹也有利。
因為UF膜是微生物的絕對屏障，MBR的生物量濃度能夠比傳統(tǒng)污泥處理廠的高很多，因此生化池的占地面積要小的多。
UF膜同樣是懸浮物的絕對屏障。因為懸浮物吸附許多種類污染物（例如重金屬、PAH等），因此膜的綜合出水水質(zhì)好。在排放法規(guī)越來越嚴(yán)格的今天，這是絕對有利的。
如果透過液作為再生水回用，不需要過多的精力作進一步處理。
7 結(jié)論和建議
通過對上述處理工藝和外支管式超濾膜的分析比較可得以下結(jié)論，并提出水質(zhì)、水量等方面的建議和意見：
(1)垃圾滲濾液具有成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化巨大，有機物和氨氮濃度高，微生物營養(yǎng)元素比例失調(diào)等特點，因此在選擇垃圾滲濾液生物處理工藝時，必須詳細(xì)測定
垃圾滲濾液的各種成分，分析其特點，以便采取相應(yīng)的對策。還應(yīng)通過小試和中試，取得可靠優(yōu)化的工藝參數(shù)，以獲得理想的處理效果。
(2)多種方法應(yīng)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(tǒng)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(jīng)驗，近年來結(jié)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(guān)閉，最終使水處理設(shè)施報廢，故應(yīng)慎重選用。
(3)我國目前真正能滿足衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)的填埋場并不多，許多填埋場因為投資所限無法按設(shè)計要求建造能達到環(huán)境保護要求的滲濾液收集系統(tǒng)。因此，宜發(fā)展投資省，效果好的滲濾液處理技術(shù)。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?jié)B濾液降解，具有投資省、效果好，無需專門處理設(shè)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(wěn)定?；毓喾壳安捎幂^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(shè)計參數(shù)。
(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(yīng)當(dāng)考慮減少滲濾液產(chǎn)生量。宜發(fā)展可減少滲濾液產(chǎn)生量的填埋技術(shù)，如好氧填埋或準(zhǔn)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(shè)標(biāo)準(zhǔn)化的城市垃圾衛(wèi)生填埋場，對其滲濾液的處理應(yīng)作更深入的研究。
