随着城市垃圾卫生填埋技术的不断应用,对其二次环境污染问题的研究越来越广泛深入。作为防止该技术应用过程中二次污染问题内容之一的渗滤液处理方法和技术的研究也日益得到重视。由于渗滤液水质水量的复杂多变性,目前尚无十分完善的处理工艺,大多根据不同填埋场的具体情况及其它经济技术要求提出有针对性的处理方案和工艺。
垃圾填埋场渗滤液的处理技术既有与常规废水处理技术的共性,也有其极为显著的特殊性。渗滤液的处理有场内和场外两大类处理方案。具体方案有以下几种：
(1)直接排入城市污水处理厂进行合并处理；
(2)渗滤液向填埋场的循环喷洒处理；
(3)经必要的预处理后汇入城市污水处理厂合并处理；
(4)在填埋场建设污水处理站(厂)进行独立处理。
这些处理方案须在充分的技术经济比较和处理可行性研究的基础上合理而慎重地选用。通常有两方面的问题必须首先加以研究。首先是采用何种处理方案,其次是采用什么样的处理工艺方法。本文就前一问题进行了分析探讨。
1 与城市污水厂的合并处理(场外处理)
渗滤液与规模适当的城市污水处理厂合并处理是最为简单的处理方案,它不仅可以节省单独建设渗滤液处理系统的大额费用,还可以降低处理成本,利用污水处理厂对渗滤液的缓冲、稀释作用和城市污水中的营养物质实现渗滤液和城市污水的同时处理。但这并非是普遍适用的方法。一方面,由于垃圾填埋场往往远离城市污水处理厂,渗滤液的输送将造成较大的经济负担；另一方面,由于渗滤液所特有的水质及其变化特点,在采用此种方案时,如不加控制,则易造成对城市污水处理厂的冲击负荷,影响甚至破坏城市污水处理厂的正常运行。因而,在考虑合并处理方案时,必须研究其工艺上的可行性。对采用传统活性污泥工艺的城市污水处理厂而言,不同污染物浓度渗滤液量与城市污水处理厂的处理规模的比例是决定其可行性的重要因素。有研究表明,当渗滤液的COD浓度为24000mg/L时,须严格控制上述比例。当两者之体积比达4%～5%时,城市污水处理厂的运行将受到影响,出现污泥膨胀问题；当渗滤液的COD浓度为3500mg/L时,上述比例一般不得超过40%,否则须通过延长污泥龄的方法来保证处理系统中活性污泥的数量。为保证处理效果,可通过增加曝气池中污泥浓度(X)的方法或扩大处理设施容积加以解决。但泥龄过长时,往往因污泥的活性低而影响处理效果,而扩大处理设施容积势必带来投资的不经济。笔者在采用厌氧(ABR)(水解酸化)-活性污泥法处理渗滤液与城市污水的混合废水时,当原渗滤液的COD浓度分别为3700mg/L～4500mg/L和6500mg/L～9000mg/L时,为保证系统的处理出水水质,宜将混合比分别控制在4∶6和2∶8[1]。
有报道表明[2],延时曝气活性污泥系统可有效地处理渗滤液和生活污水的混合废水,SBR系统处理混合废水时可达到85%～90%和90%的TOC和BOD去除率。经驯化后的活性污泥,在处理过程中不管是否投加葡萄糖或其它营养元素,可使渗滤液中的有机物去除80%,渗滤液和城市污水混合4h后污泥微生物即发挥降解作用,若增加曝气池中的污泥浓度,反应时间可进一步缩短。运行过程中,废水的COD去除率一直比较稳定。在这种形式下运行,无需另外添加营养物质,故这种处理方案具有良好的经济性。但该研究并未明确渗滤液与城市污水的比例。目前,国内的垃圾填埋场多未建设场内的独立渗滤液处理系统,大多将渗滤液直接汇入城市污水处理厂进行合并处理,往往影响污水处理厂的正常运行。如苏州七子山垃圾填埋场在运行初期,将渗滤液收集后直接送至当时(1993年)处理规模为5000m3/d的苏州城西污水处理厂。虽然当时因渗滤液的产生量较小而并未对原有系统的正常运行造成危害,但随着渗滤液量的增加(由占该厂处理能力的16.7%增加至48%,渗滤液的COD浓度为3500mg/L～6000mg/L),污水处理厂的运行受到严重干扰(该厂采用传统的活性污泥处理工艺)。在将渗滤液停止引入后该厂运行则得到恢复。
渗滤液与城市污水的合并处理不失为一种经济的处理方案,在我国目前尚无足够的经济实力都建场内渗滤液处理厂的情况下,采用此方案有其实用意义,但有必要根据实际情况及渗滤液的特性作深入的可行性研究,以确定合理的渗滤液与城市污水的比例及必要的预处理方法,同时结合城市污水厂的建设,采用稳定可靠、高效的合并处理工艺系统。
2 循环喷洒处理(场内处理)
渗滤液的循环喷洒是一种较为有效的处理方案。通过回喷可提高垃圾层的含水率(由20%～25%提高到60%～70%),增加垃圾的湿度,增强垃圾中微生物的活性,加速产甲烷的速率、垃圾中污染物溶出及有机物的分解。其次,通过回喷,不仅可降低渗滤液的污染物浓度,还可以因喷洒过程中挥发等作用而减少渗滤液的产生量,对水量和水质起稳定化的作用,有利于废水处理系统的运行,节省费用。Robinson和Maris等人的研究表明,将渗滤液收集并通过回灌使之回到填埋场,除有上述作用外,还可以加速垃圾中有机物的分解,缩短填埋垃圾的稳定化进程(使原需15年～20年的稳定过程缩短至2年～3年)[3]。Chian等人报道,通过回流循环,渗滤液的BOD5和COD可分别降到30mg/L～350mg/L和70mg/L～500mg/L[4]。北英格兰的Seamer Carr垃圾填埋场将一部分渗滤液循环喷洒,20个月后喷洒区渗滤液的COD值有明显的降低,金属浓度则大幅度下降,NH3-N浓度基本保持不变,说明金属离子浓度下降不仅由稀释作用引起,垃圾中无机物的吸附作用也不可忽视[5]。
美国Pittsburgh大学土木与环境工程系教授Pohland等人把垃圾填埋场看作生物反应器(Bio-reactor)进行了深入的渗滤液喷洒回灌研究[6]。在采用喷洒处理方案时,必须注意喷洒的方式和喷洒的量。一方面,喷洒的渗滤液量应根据垃圾的稳定化进程而逐步提高。一般在填埋场处于产酸阶段早期时,回喷的渗滤液量宜少不宜多,在产气阶段则可以逐渐增加。由于垃圾填埋场本身是一个生物反应器,因而回灌的渗滤液量除可根据其最佳运行的负荷要求确定外,还可以根据填埋场的产气情况来确定。另一方面,填埋场内不同位置的垃圾可能处于不同的稳定化阶段,因而为保证喷洒的应用效果,应将稳定化程度高的垃圾层区(产甲烷区)所排出的渗滤液回喷至新填入的垃圾层(产酸区),而将新垃圾层所产生的渗滤液回喷至老的稳定化区,这样有利于加速污染物的溶出和有机污染物的分解,同时加速垃圾层的稳定化进程。典型的渗滤液喷洒系统(生物反应器)如图1所示。
图1 典型的渗滤液喷洒回灌(生物反应器)系统