城市生活垃圾填埋场渗滤液处理新技术

一、技术背景

目前，我国历年城市生活垃圾堆存量已超过66亿吨，侵占35亿多平方米的土地，660个建制城市中约有2/3被垃圾包围。城市生活垃圾已严重危害生态环境、人们生活与健康。住房与城乡建设部、环境保护部、科技部联合制定的《城市生活垃圾处理及污染防治技术政策》指出，卫生填埋是我国现阶段城市生活垃圾的主要处理方法。卫生填埋具有技术成熟、投资和运行费用低、处理垃圾量大、适用于所有类型垃圾等优点，但其在填埋阶段以及填埋场封场后监管期间产生的垃圾渗滤液却是一个相当棘手的问题。

垃圾渗滤液是指垃圾在堆放和填埋过程中由于压实、发酵等物理、化学以及生物作用，同时在降水和地下水渗流作用下产生的一种高浓度污水(图2)。垃圾渗滤液中有机物繁杂（含致癌致畸物质）、氨氮浓度高、重金属种类多、水质变化大、后期可生化性差，其处理作为一项技术难题在国内外一直没有得到很好的解决。垃圾渗滤液危害性大，如处理不当，会恶化空气、污染土壤、危害地表水或地下水。国务院2011年4月《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》明确要求：填埋设施运营单位要防止废液渗漏；加快国家级和区域性生活垃圾处理技术研究中心建设，加强基础性研究，重点突破渗滤液处理等关键性技术。

二、主要技术内容

垃圾渗滤液的处理目标即降低有机污染物、氨氮和重金属浓度，并尽量简化工艺，减少成本，能够实现处理液达标排放或回用。根据中华人民共和国国家污水综合排放标准(GB8978-1996)，垃圾渗滤液处理的三级排放标准为化学需氧量（COD）浓度≤1000mg/L；二级排放标准为COD浓度≤300mg/L，NH3-N浓度≤50mg/L；一级排放标准为COD浓度≤100mg/L，NH3-N浓度≤15mg/L。同时，对各种重金属浓度也有相应规定。

垃圾渗滤液难于处理的原因包括：渗滤液水质变化大、含有生物难降解有机物、重金属和氨氮浓度高。我们采用矿物法与生物法组合处理渗滤液，其工艺步骤主要包括：先采用生物法的膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)技术去除大量有机污染物和氨氮，再采用矿物法处理生物难降解有机物、重金属以及剩余氨氮。矿物法与生物法组合处理垃圾渗滤液新技术，可以使垃圾渗滤液处理出水可以达到国家一级排放标准。

三、技术创新性

生物法的优势在于生物可以快速繁殖，将有机物和氨氮作为养分得以降解或去除，能够低成本地处理大量污染物。矿物法的优势体现在能够直接处理生物难降解有机物、重金属与氨氮污染物，而且受水质水量变化影响小，抗冲击性好，处理效果稳定。生物法与矿物法协同治理环境污染，充分发挥有机界与无机界所共同拥有的自然界天然自净化作用，正是在污染治理与环境修复领域开发绿色环保技术的体现。

在垃圾渗滤液处理工程中，MBR技术可以高效处理生物可降解有机物与氨氮，矿物法能够有效处理生物难降解有机物、重金属与氨氮。将生物法MBR技术与矿物法处理技术进行组合，可以充分发挥有机界生物法和无机界矿物法的综合优势功能，为垃圾渗滤液的无害化处理提供科学依据与技术支撑。目前已自主设计、组装、调试、运行一整套的中试工程实验设备，垃圾渗滤液处理出水能够达到国家一级排放标准。

四、知识产权获

得国家发明专利，拥有自主知识产权。

五、国内外相关技术现状与趋势

垃圾渗滤液是一种污染性很强的高浓度有机废水，其处理是世界上公认的难题。我国垃圾卫生填埋发展较晚，20世纪80年代初，生活垃圾处理主要以高温堆肥及在城郊裸露堆置为主，全国无一家正规垃圾填埋场。20世纪80年代中后期开始规划筹建比较规范的垃圾填埋场。因此，渗滤液处理厂的建设亦起步较晚，从时间上看垃圾渗滤液处理经历了两个阶段。第一阶段从90年代初期开始，处理工艺主要参照城市污水处理方法，第二阶段从90年代后期开始，主要采用生化处理与物化处理相结合的处理方法。自2000年以后，为满足排放标准要求，膜处理开始用于渗滤液处理。

目前，国内外垃圾渗滤液的处理方案有：与城市污水合并处理(场外处理)，土地处理(场外和场内处理均可)，循环喷洒处理即回灌处理(场内处理)，以及建立独立的场内完全处理。合并处理、土地处理与回灌处理比较经济、简单，但大部分城市受各种客观因素的限制，只能建立独立的场内完全处理系统处理垃圾渗滤液，场内完全处理技术主要有：物化处理技术、生物处理技术、矿化垃圾处理技术以及上述技术的各种组合形式等。

生物法处理垃圾渗滤液是最常用的方法，国内主要垃圾填埋场渗滤液处理多采用生物技术，包括好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧好氧相结合的处理方式。但生物法无法处理难生物降解有机物与高浓度重金属，所以单一采用生物法，很难使垃圾渗滤液处理出水达标排放。

物理化学方法耐冲击负荷，对生物法难以处理的重金属离子和难降解的有机物有较好的去除效果，但在处理成本上必须降低，处理工艺上需进一步优化。因此，物化法多用于渗滤液的预处理与深度处理。

最近几年，矿化垃圾生物反应床技术处理垃圾渗滤液不断成熟，并在一些实际工程中得到了应用。但矿化垃圾法处理渗滤液工艺在应用中尚存在如下问题：处理能力相对较低，导致系统占地面积较大；床层配水有堵塞或短流现象；总氮的去除率较低，NO3-N含量较高；出水水质有待于深度处理等。

总之，渗滤液处理作为水处理技术研究的一个独立分支，与常规的废水处理方法有相通之处，但也有其特殊之处。由于渗滤液水质复杂多变，采用单一的处理方法一般不能满足其处理要求，需要通过不同方法进行优化组合与灵活应用，才能实现有效地处理。此外，由于渗滤液的污染负荷很高，处理难度较大，不仅要考虑处理工艺的有效性和稳定性，还须考虑其处理工艺的经济合理性。

六、市场状况

1.市场需求与结构

当今时代，人类所产生的垃圾量每年约有31亿吨，超过历史上任何时期。城市生活垃圾污染大气环境、威胁地面水和地下水水质、侵占农田、危害土壤、滋生虫害、传染疾病以及影响城市容貌等，已被公认为城市公害之一。目前，国内外垃圾处理的主要方式有以下三种：卫生填埋、焚烧、堆肥。美国，填埋占85%，焚烧占10%。日本国土不大，填埋占26.9%，焚烧占61%。西欧国家主要以填埋为主，并多为有控制的填埋。我国85%以上的城市生活垃圾采用填埋处理。卫生填埋处理垃圾有很多优势，但垃圾在填埋阶段以及填埋场封场后监管期间产生的垃圾渗滤液，危害性大，需要进行处理才能安全排放。以北京市为例，2010年，北京市90%的生活垃圾采用填埋处理，运行的大型垃圾卫生填埋场有13座（图3），都面临垃圾渗滤液处理这一环境问题。北京市生活垃圾填埋场中渗滤液引起地下水有机物污染状况令人担忧，垃圾渗滤液的处理已经成为制约垃圾卫生填埋发展的瓶颈问题之一。

从北京市垃圾渗滤液的处理困境，到全国660个建制城市约2/3被垃圾包围的现状，再到国务院2011年4月制定的《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》，可以发现，开发经济高效的垃圾渗滤液控制和治理技术迫在眉睫，优越的垃圾渗滤液处理技术将供不应求。

2.竞争状况

目前，国内外垃圾渗滤液现行的处理方法有物理法、化学法、生物法、矿化垃圾法以及各种方法的组合形式等。物理法的典型代表为反渗透法(RO)，化学法的典型代表为Fenton高级氧化法，生物法的典型代表为间歇式活性污泥法(SBR)，以及矿化垃圾法的典型代表为矿化垃圾生物反应床技术。组合形式主要包括：生物法+反渗透，生物法+Fenton高级氧化法，矿化垃圾法+反渗透等。

通过比较可见，矿物法与生物法组合处理垃圾渗滤液新技术，可以有效处理生物难降解有机物与重金属，处理出水可以达到国家一级标准，抗冲击能力优越，对国外技术依赖度低；处理工艺的环境相容性好，不产生浓缩液，污泥经浓缩压滤后形成滤饼可以资源化利用；原料来源广泛，能耗与器材消耗低，投资要求适度，综合效益明显优于现行的垃圾渗滤液处理技术。

七、产业化方案

和国内有实力的环保企业合作，共同开发。

1.目标

合作建立产业化基地和公司。

2.投资估算

总投资1000万元。