垃圾滲濾液處理路在何方？
垃圾滲濾液(也稱(chēng)為滲瀝液)是指垃圾在堆放和填埋過(guò)程中由于壓實(shí)、發(fā)酵等物理、生物及化學(xué)作用，同時(shí)在降水和其他外部來(lái)水的滲流作用下產(chǎn)生的廢水。由于我國(guó)生活垃圾普遍含水率很高，導(dǎo)致我國(guó)填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生量較大，即便在焚燒廠也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)量的滲濾液。首輪中央環(huán)保督察及今年的“回頭看”揭露了很多地方存在處理設(shè)施不完備、不能正常運(yùn)行或不運(yùn)行，滲濾液普遍大量積存等嚴(yán)重的滲濾液處理問(wèn)題，違規(guī)偷排管網(wǎng)或環(huán)境事件頻繁發(fā)生，存在巨大的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)與安全隱患。
一、滲濾液污染及處理特性
滲濾液組成極為復(fù)雜，含有高濃度的常規(guī)有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)鹽分，偶爾存在少量或微量毒性有機(jī)物和重金屬。我國(guó)滲濾液的突出特點(diǎn)是氨氮濃度極高，通常為2000-4000 mg/L，最高可達(dá)6000 mg/L以上，是生活污水氮負(fù)荷的上百倍(做個(gè)簡(jiǎn)單類(lèi)比，一個(gè)500噸滲濾液處理廠對(duì)氮的削減相當(dāng)于一座5萬(wàn)噸污水處理廠的貢獻(xiàn))。
同時(shí)，滲濾液中通常含有一部分難降解有機(jī)物，尤其是在老齡滲濾液或生化處理之后的出水中有機(jī)物主要是難降解有機(jī)物，以COD計(jì)大概有800-1500 mg/L，通常認(rèn)為是腐植酸類(lèi)物質(zhì)，很難直接通過(guò)生化方法進(jìn)一步去除。此外，我國(guó)滲濾液中鹽分偏高，某些地區(qū)滲濾液氯離子濃度高達(dá)8000 mg/L以上。鹽分既是滲濾液處理技術(shù)(尤其是膜工藝)選擇的重要影響因素，也可能在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為排放的控制指標(biāo)之一，在滲濾液處理工藝選擇時(shí)也需要重點(diǎn)考慮。
二、滲濾液處理技術(shù)選擇
滲濾液處理技術(shù)路線通常可以分為兩大類(lèi)：場(chǎng)外合并處理(進(jìn)市政污水處理廠)、單獨(dú)處理。不同國(guó)家、不同地區(qū)、不同垃圾場(chǎng)都有不同的選項(xiàng)，但有時(shí)也不得不隨著技術(shù)政策、管理要求、上下游銜接條件等因素的變化而改變。根據(jù)筆者2011年在美國(guó)的調(diào)研，Waste Management旗下300多家填埋場(chǎng)中，58%的滲濾液采用場(chǎng)外合并處理。
然而從2014年開(kāi)始，越來(lái)越多的污水處理廠不愿意接納垃圾滲濾液，主要是因?yàn)闈B濾液的引入影響了污水廠的出水水質(zhì)，特別是滲濾液中難降解的腐植酸類(lèi)物質(zhì)對(duì)污水廠紫外消毒造成了嚴(yán)重干擾，美國(guó)業(yè)界同行已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注中國(guó)在滲濾液處理方面的經(jīng)驗(yàn)。
我國(guó)《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-2008)》規(guī)定，自2011年7月1日起全部生活垃圾填埋場(chǎng)應(yīng)自行處理生活垃圾滲濾液并執(zhí)行表2或表3規(guī)定的水污染排放質(zhì)量濃度限值。即便是對(duì)焚燒廠滲濾液，選擇余地也不大�！渡罾贌廴究刂茦�(biāo)準(zhǔn)(GB18485-2014)》中強(qiáng)調(diào)，滲濾液應(yīng)在生活垃圾焚燒廠內(nèi)處理或送至填埋場(chǎng)處理設(shè)施處理，滿足GB16889的要求后排放;只有滿足相當(dāng)嚴(yán)苛限制條件時(shí)(比如，污水處理廠應(yīng)設(shè)置滲濾液專(zhuān)用調(diào)節(jié)池)，才能轉(zhuǎn)移到生活污水處理廠合并處理。
隨著國(guó)家環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求的逐步趨嚴(yán)和對(duì)滲濾液特點(diǎn)和影響認(rèn)知的逐漸加深，我國(guó)滲濾液處理技術(shù)從復(fù)制到模仿再到引領(lǐng)，滲濾液處理工藝越來(lái)越完善，逐步形成了“生化處理+膜深度處理”的主流組合處理工藝。在當(dāng)前主流工藝中，膜深度處理是確保出水達(dá)標(biāo)的必備單元。
通過(guò)強(qiáng)化生化工藝(通常為MBR)去除絕大部分可降解有機(jī)物，并將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮(若補(bǔ)以足夠碳源可實(shí)現(xiàn)氮的完全去除)，再通過(guò)膜單元(納濾或反滲透，單一或串/并聯(lián)組合)截留去除殘余污染物(包括難降解的腐植酸類(lèi)物質(zhì))。
工藝運(yùn)行良好且碳源充足時(shí)，MBR可以將滲濾液COD降至1,000 mg/L左右，氨氮降至10 mg/L以下;納濾膜可以將COD進(jìn)一步降至300 mg/L以下;反滲透可以確保出水(膜透過(guò)液約占總水量的60-70%，其余為膜濃縮液)COD在30 mg/L以下，滿足GB16889-2008標(biāo)準(zhǔn)(甚至北京DB11/307-2013標(biāo)準(zhǔn))對(duì)于相關(guān)污染控制指標(biāo)的要求。
另外，滲濾液處理工藝流程與組合已經(jīng)基本規(guī)范化，若能確保具有豐富運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)的人員、充足的經(jīng)費(fèi)投入和嚴(yán)格的環(huán)境監(jiān)管，在實(shí)際運(yùn)行中就能夠?qū)崿F(xiàn)組合處理工藝穩(wěn)定的連續(xù)運(yùn)行和出水(膜透過(guò)液)達(dá)標(biāo)，成都興蓉、光大國(guó)際、湖南軍信、北京環(huán)衛(wèi)集團(tuán)等提供了眾多滲濾液處理設(shè)施平穩(wěn)運(yùn)維的成功案例。
三、濃縮液的處理
我國(guó)大多采用以納濾(NF)和反滲透(RO)為代表的膜深度處理技術(shù)，為了保證膜工藝運(yùn)行周期及出水水質(zhì)，滲濾液濃縮液的產(chǎn)量一般會(huì)占到進(jìn)水量的25% ～40%。相較于滲濾液，膜濃縮液因富集大量難降解有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽類(lèi)以及微量重金屬而更難處理、危害更大。
隨著膜技術(shù)在我國(guó)垃圾滲濾液處理中運(yùn)用的越來(lái)越廣泛，大量的膜濃縮液成為亟待解決的突出問(wèn)題，有些已經(jīng)成為制約填埋場(chǎng)和焚燒廠穩(wěn)定運(yùn)行的最主要因素。有些雖然尚未爆發(fā)，但也將成為填埋場(chǎng)和焚燒場(chǎng)全周期管理中不可規(guī)避的問(wèn)題。
部分填埋場(chǎng)認(rèn)為“膜濃縮液不是滲濾液”，不受《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB16889-2008)條款的限制，違規(guī)將膜濃縮液輸送至污水處理廠，其實(shí)是故意混淆概念，在轉(zhuǎn)移污染的同時(shí)，也使得前序滲濾液處理設(shè)施的存在價(jià)值大打折扣。
膜濃縮液污染物濃度高、富集了幾乎所有鹽分，在填埋場(chǎng)回灌或在滲濾液調(diào)節(jié)池循環(huán)時(shí)，鹽分逐漸累積，滲濾液處理效率逐漸下降，最終導(dǎo)致滲濾液處理設(shè)施完全失效;焚燒廠膜濃縮液回噴焚燒爐時(shí)，不僅影響發(fā)電效率，而且會(huì)導(dǎo)致?tīng)t排、煙氣處理設(shè)備腐蝕等嚴(yán)重問(wèn)題。
膜濃縮液是“濃縮的滲濾液”，如果膜濃縮液得不到有效處理，滲濾液的處理就是不徹底的，所謂的“達(dá)標(biāo)排放(僅膜透過(guò)液)”也是沒(méi)有意義的。對(duì)膜濃縮液的管理，一方面應(yīng)通過(guò)技術(shù)手段提高膜深度處理的回收率，降低膜濃縮液的產(chǎn)生量;另一方面，應(yīng)大力推進(jìn)膜濃縮液的規(guī)范化處理與嚴(yán)格監(jiān)管。根據(jù)本課題組對(duì)滲濾液處理技術(shù)路線生命周期分析的初步研究結(jié)果，相對(duì)于生物處理后直接或間接排放，“膜處理+濃縮液處理”對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)更有利。
蒸發(fā)、高級(jí)氧化等都是可以用于膜濃縮液處理的技術(shù)，都有其優(yōu)勢(shì)，也各有不足，但運(yùn)行成本高、不穩(wěn)定是存在的突出問(wèn)題，應(yīng)該先確保設(shè)施連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，然后再考慮如何進(jìn)一步降低成本。目前，基于浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)技術(shù)的膜濃縮液處理項(xiàng)目提供了長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的案例。
該技術(shù)采用一種無(wú)固定傳熱面的蒸發(fā)方式，亞表面浸沒(méi)燃燒的超微氣泡與濃縮液直接接觸，無(wú)傳熱間壁，從而規(guī)避了其它間壁式蒸發(fā)器難以克服的結(jié)垢問(wèn)題，傳質(zhì)傳熱高效，實(shí)現(xiàn)了濃縮液的高效蒸發(fā)，而揮發(fā)性污染物可以在蒸發(fā)時(shí)借助局部高溫氧化同步去除，高濃度污染物以殘?jiān)蚪Y(jié)晶形式排出并固化封存，冷凝液或排放蒸汽均能夠達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。該技術(shù)已經(jīng)在沈陽(yáng)老虎沖與大辛填埋場(chǎng)、北京阿蘇衛(wèi)填埋場(chǎng)與魯家山焚燒廠、光大鎮(zhèn)江焚燒廠、陜西咸陽(yáng)填埋場(chǎng)等項(xiàng)目上得到應(yīng)用。
