我国垃圾渗滤液处理领域经过数十年的发展, 目前已经建成了数百座渗滤液处理设施, 为环保事业做出了巨大的贡献。

虽然取得的成绩有目共睹, 但与其他领域相比, 渗滤液处理领域起步较晚、行业内仍然存在诸多亟待解决的问题, 还处在满足最基本的达到产能、满足排放标准的层面上, 而且能耗普遍偏高, 浓缩液仍然没有找到很好的解决办法。渗滤液处理行业还有许多事情要做, 还有许多未知的领域需要去探索。

我国部分污水处理污染物排放标准缺少科学性, 因此亟待制定更加科学合理的、适合我国国情的污水处理排放国家和地方标准^[1]。从长远来看, 为了能够创造一个良好的生态环境, 各行业污染物排放标准的提高是大势所趋, 渗滤液处理领域也不例外, 未来的排放标准会更加严格。

以生活垃圾焚烧厂的渗滤液处理为例, 垃圾渗滤液在厂内处理后排入城市污水处理厂, 一般执行《污水排入城镇下水道水质标准》 (GB/T 31962—2015) 或《污水综合排放标准》 (GB 8978—1996) 中的三级标准, 要求COD<500mg/L。实际上渗滤液在焚烧厂内经过生化处理后, 虽然能够达到COD<500mg/L的要求, 但BOD₅几乎消耗殆尽, 排入市政污水处理厂后很难处理。随着对城市污水处理厂的出水要求愈加严格, 势必会对排入城市污水处理厂的污水水质提出更高的要求, 未来排放标准肯定会进一步提高。

生活垃圾和生活污水都产自于人类的活动, 但渗滤液的产生过程不同于生活污水, 受垃圾收运、储存和运输等因素影响, 一些危害性大的物质, 如抗生素、农药、化学物质等会随生活垃圾进入垃圾焚烧或填埋系统, 进而影响渗滤液水质, 使得渗滤液中的污染物更趋复杂, 危害性也更大。

随着检测、检验以及分析技术的提高, 势必会对渗滤液中的有害物质有更全面、深入的认识, 会认识到一些化学污染物对人类健康的影响, 未来渗滤液处理的排放标准会纳入更多的污染物指标, 对渗滤液处理工艺会提出更大的挑战。

随着环境污染的加剧, 人类逐渐认识到VOC (挥发性有机污染物) 的危害性, 也相应制定了VOC污染防止技术政策。但在渗滤液处理领域, VOC的污染防治并未引起足够的重视, 在渗滤液的收集、储存和处理过程中, 会产生大量的VOC, 许多渗滤液处理工程未设置处理设施, 未经处理的VOC直接排入大气, 加剧了环境污染。

未来的排放标准势必会更加严格, 其中也会包括对VOC的排放要求, 渗滤液处理必须考虑VOC的达标排放问题。

纵观污水处理工艺发展的历史, 从来都是呈现百花齐放、多类并存的态势, 渗滤液处理也不例外, 处理工艺也应该多样化^[2], 从预处理到生化处理以及深度处理, 一些传统工艺和高新技术得以普遍应用, 并取得了良好的效果。

随着对渗滤液处理认识的深入, 原来许多不被关注的问题也逐渐浮出水面, 在解决问题的过程中, 客观上也加速了渗滤液处理技术的研发进程, 一些新技术和新设备不断涌现就是很好的证明。鉴于渗滤液处理的复杂性, 预计未来仍会有许多新的技术应用于渗滤液处理领域。

经过多年的实际运行, 同时随着行业内横向之间的技术交流不断深入, 业内对各种处理工艺有了更加全面深入的认识和了解。面对纷繁复杂的众多处理工艺, 无论是建设单位还是设计单位不再盲目, 而是有针对性的进行分析筛选, 最终选择出适合拟建项目的处理工艺。随着行业的发展, 时间的延伸, 运行经验也日趋丰富, 对渗滤液处理工艺的选择会更加科学、合理和严谨。

人类社会高速发展的同时, 对资源的需求也达到了前所未有的高度, 地球的资源是有限的, 在有限的自然资源条件下, 发展低碳经济及废旧资源的回收利用是将来发展的必由之路。

污水处理未来发展方向是提高水质、低碳处理、开发能源、回收资源^[3], 垃圾渗滤液中含有大量的碳、氮、磷等有益物质, 加以回收利用具有极大的经济价值, 未来的渗滤液处理厂, 同时也是资源的回收利用加工工厂。

垃圾焚烧厂和餐厨垃圾等产生的废水, 由于含有高浓度有机污染物, 大多采用“厌氧+好氧+深度处理”的工艺, 处理过程中会产生大量的沼气, 许多工程对沼气并未加以利用, 而是用火炬直接燃烧掉, 能源浪费现象严重。

渗滤液生化处理阶段会产生大量的热能, 常见的做法是生物池设置冷却装置, 降低生物池内污水的温度, 热能被白白浪费掉, 而且冷却塔还会消耗大量的新鲜水。

将沼气和生化处理过程中产生的热能加以利用, 在能源日益短缺的形势下具有重要意义。

渗滤液处理普遍存在的问题之一是能耗偏高, 降低渗滤液处理能耗是今后乃至相当长一段时间内的艰巨任务。

渗滤液处理系统需配置大量的机电设备, 其中包括水泵、鼓风机、冷却塔等, 运行成本也主要由电耗组成, 选择高效节能型机电产品, 可以有效降低整个系统的能耗。

另外通过改变机电设备的型式, 也可以达到大幅降低能耗的目的。例如生化处理设置内回流系统, 混合液由好氧池回流至缺氧池, 由于好氧池和缺氧池液位基本一致, 回流泵的扬程很低, 仅需满足沿程和局部水头损失即可。但在实际工程中回流泵普遍采用干式端吸离心泵, 扬程不低于10m, 设计扬程实际取值12~15m, 能耗浪费惊人。采用潜水回流泵, 可以有效解决扬程浪费的问题, 在满足回流量的前提下, 其扬程仅为0.6~1.2m, 节能效果非常明显。

对于鼓风机来说, 采用磁悬浮、空气悬浮鼓风机, 同样可以达到大幅降低能耗的目的。

污水处理过程中为了满足高程上的要求, 经常会见到污水的提升, 有些工程会提升多次, 多提升一次就意味着能耗的增加。在渗滤液处理工程中, 这种在一个工程中多次提升的现象非常普遍, 能耗也相应大幅增加。

在实际工程设计中, 通过精准的计算、合理控制水力高程, 是可以减少污水提升次数的, 从而达到节能降耗的目的。

所谓精确曝气控制系统是指根据进水水量、水质以及运行条件的变化, 通过鼓风机和阀门的联动调节, 来保证曝气池的溶解氧浓度维持在预设水平, 实现鼓风曝气的精细化控制, 在满足处理效果的前提下, 可有效调节曝气量, 是实现节能的有效手段。

随着全社会对节能减排的要求愈加严格, 应用于污水处理领域的精确曝气系统, 由于具有大幅降低能耗的优点, 已经被广泛采用。在以处理生活污水为主的城市污水处理厂, 进水水质水量变化幅度不是很大, 但采用精确曝气系统仍可节省曝气量25%~50%。

目前已经运行的渗滤液处理工程, 大多采用“粗放”的曝气方式, 大多数工程生物池污泥浓度高达10~20g/L, 为维持生物池内微生物的活性, 溶解氧一般控制在4~5mg/L, 能耗浪费现象严重。

垃圾渗滤液进水水质变化幅度大, 随着季节的不同, 处理系统运行的条件也有较大的变化, 渗滤液处理采用精确曝气系统, 对于降低能耗会具有更大的优势, 其应用前景值得期待。

从整个渗滤液处理领域来看, 目前渗滤液处理主要是以达到预期的处理规模和达标排放为主要目标, 整个处理行业是粗放型的, 基本无暇顾及细微的细部环节, 更谈不上极致化。借鉴污水处理其他行业成功的经验, 将渗滤液处理做到极致化, 可以有效提高处理效果、节省工程投资和降低运行成本。

垃圾渗滤液污染物成分复杂、浓度高, 而排放标准又相对较高, 要求的污染物去除率也高, 使得渗滤液处理难度增大。在此前提下, 对污染物的成分如氮、COD等分析, 显得尤为重要, 对整个渗滤液处理系统达标排放具有重要意义。

总氮是垃圾渗滤液的一个主要污染指标, 也是垃圾渗滤液处理的难点和重点, 分析总氮的组成, 采取针对性的处理措施, 才能做到有的放矢, 确保达到预期的处理目标。

水温对生化处理的影响是很大的, 温度过高或过低都会影响微生物的活性, 微生物活动的最佳温度是25~35℃, 当温度升高到50℃时, 好氧消化和硝化作用停止。当温度下降到15℃时, 产甲烷菌完全失去活性, 大约到5℃时, 自养硝化菌实际上停止活动。在2℃时, 化能异氧菌基本上停止对含碳物质的利用^[2]。

对于垃圾渗滤液处理系统而言, 如果不对生物池内水温进行控制, 池内水温可达40℃以上, 目前常用的办法是将水温控制在不抑制微生物的活性即可, 极少关注整个系统的处理效率问题。

通过对不同温度范围内处理效率的分析对比, 找出一个最佳的温度范围, 使得渗滤液处理效率最高。

垃圾渗滤液污染物浓度高, 生化处理大多采用MBR工艺, 生物池内的混合液悬浮固体浓度维持在较高的数值, 过高的浓度可以减小生物反应池容积, 但同时也会对氧转移效率、MLSS中MLVSS所占的比重以及水的流态产生影响。

污水处理系统中氧转移效率是随着污泥浓度的不同而改变的, 当污泥浓度2~5g/L时, 氧的转移率最高, 当污泥浓度大于5g/L时, 曝气器的氧转移效率会有所降低, 当污泥浓度大于12g/L时, 曝气器的标准氧总转移系数会大幅降低。

生物池内混合液悬浮固体的浓度与挥发性悬浮固体所占的比例呈反比关系, 污泥浓度越高, 挥发性悬浮固体所占的比例越低, 因此反应池容积与污泥浓度并不是呈线性比例关系。

另外生物池内混合液悬浮固体浓度过高, 混合液的粘度系数也增大, 混合液呈“粘稠状”, 此种情况下会降低混合反应效果, 从而使处理效率下降。

总体来说, 提高污泥浓度可以减小生物池容积, 但也同时带来一些不可忽视的副作用, 在实际工程应用中, 必须合理确定污泥浓度, 才能使得综合处理效果最佳、效率最高、工程投资小、运行成本最低。

污水中的盐对微生物的活性影响较大, 盐的含量过高会降低微生物的活性, 严重时会使微生物完全失去活性, 导致污水处理系统瘫痪。

污水中的盐主要影响到的因素有泥龄、脱氮速率、污泥产率系数、氧转移效率及生物池MLSS中MLVSS所占比例等, 如果忽略盐分的影响, 可能会造成浪费或导致出水不达标。

我国幅员辽阔, 不同地区之间的生活习惯差异较大, 使得不同地区渗滤液中盐含量差异也较大, 分析不同含盐量对渗滤液处理的影响, 针对不同的含盐量选取相应的设计参数, 确保渗滤液处理系统稳定运行, 达标排放。

渗滤液的最大特点是有机污染物浓度高, 不可生化降解部分所占比例高, 含盐量也较其他污水高出许多, 导致处理难度增大。在环境污染日趋严重的形势下, 许多地区对污水的排放提出了更高的要求, 甚至是污水全部回用, 达到零排放的目标。

为满足排放标准或回用水的要求, 以目前的技术手段, 只能采取膜分离的技术措施, 而膜分离势必会产生大量的浓缩液。浓缩液中含有大量难降解的有机污染物、盐分, 处理难度极大, 目前国内采用膜法 (尤其是反渗透) 处理垃圾渗滤液产生的浓缩液, 大多送城市污水处理厂处理, 以目前市政污水处理的技术, 浓缩液并未得到有效的降解, 仅仅是稀释而已。

随着环保政策及监管系统的日趋完善, 对市政污水处理厂的要求也愈加严格, 城市污水处理厂为保证正常稳定的运行, 要求对排入污水处理厂内的污水水质一定要满足相关标准的要求, 这就使得浓缩液这类污染物浓度高、很难处理的废水不再允许进入市政污水处理厂, 浓缩液必须自行解决。

对于垃圾渗滤液处理领域而言, 膜分离技术在相当长的一段时间内, 仍是一种不可或缺的技术措施, 解决浓缩液问题是行业的需求, 也是渗滤液处理领域可持续发展的要求。

垃圾填埋场每天都会产生大量的垃圾渗滤液, 受季节和气候等因素的影响, 一年当中渗滤液的产量有很大区别, 一般都是在填埋场建一座容积较大的渗滤液调蓄池, 产生的渗滤液首先进入调蓄池, 然后送渗滤液处理站处理。

许多工程由于渗滤液处理规模设计偏小, 同时处理能力又达不到预期规模, 再加上部分填埋场雨污分流系统不完善, 导致渗滤液产生量远远大于处理量, 其结果是在填埋场储存了数量不等的未经处理的渗滤液, 许多填埋场垃圾堆体内也积存了大量渗滤液, 渗滤液调蓄池已达到最高液位, 这种现象普遍存在于全国各地的填埋场当中, 一旦雨季来临, 渗滤液随时都有溢出的危险, 存在着巨大的安全隐患。

处理掉“库存”的垃圾渗滤液是目前许多填埋场亟需解决的问题, 刻不容缓。

截至目前国内已经建成数百座垃圾渗滤液处理项目, 由于受各种客观因素的影响, 普遍存在一定的问题, 如处理能力达不到设计规模、出水水质超标、浓缩液无法解决等, 随着环保政策愈加严格、监管力度的加强, 垃圾渗滤液也成为社会各界关注的焦点, 解决已建项目存在的问题迫在眉睫。

污水处理工程设计是基于大量数据为基础的前提下进行的, 工艺的优化和改进也是以实际运行数据为依据, 渗滤液处理发展的历史较短, 整个行业缺少足够的运行数据, 与之相应的分析更是凤毛麟角, 严重阻碍了行业技术的发展。

渗滤液处理与其他行业的污水处理有很大的差别, 从长远来看, 必须建立独立的、完善的数据库, 为整个行业的发展奠定坚实的基础。

(1) 随着全社会环保意识的加强以及环保政策的愈加严格, 渗滤液的排放标准会进一步提高。

(2) 科学技术的不断发展进步, 同时促使渗滤液处理工艺会呈现出多样化的趋势。

(3) 随着对渗滤液处理领域的认识不断深入, 渗滤液处理工艺的选择会更加严谨、科学、合理。

(4) 随着人类社会的不断发展, 资源逐渐枯竭、能源日趋紧张, 渗滤液处理资源化、能源化以及节能降耗是发展的重点。

(5) 相比于目前“粗放”的处理方式, 未来的渗滤液处理会向“极致化”的方向发展。

(6) 浓缩液问题已经逐渐演变成为社会问题, 并严重阻碍了渗滤液处理技术的发展, 继续探寻解决浓缩液难于处理的难题是重中之重。