垃圾滲濾液產生于生活垃圾的收集及處理過程,垃圾自身所帶水分、發酵分解產生的水分及大氣降水是其主要水分來源。目前,我國垃圾分類收集處理的普及程度仍然較低,垃圾中所含污染物質不僅含量高且成分復雜。在微生物及水的作用下污染物慢慢從固體轉移到垃圾滲濾液中,使其 COD、氨氮、重金屬、難降解有機物、鹽分等物質的濃度均遠遠高于城市生活污水。因此,垃圾滲濾液的處理難度極大,通常需要多種工藝的聯合處理才能使之達標排放,致使其工程投資及運營成本高企。
事實上正因為垃圾滲濾液中某些物質含量較高,不少研究人員嘗試對其進行資源化利用。較早開展的垃圾滲濾液資源化研究方向有厭氧發酵生產沼氣、回收氨氮、生產腐殖酸肥料等,顯示出滲濾液資源化具備一定的可行性。雖然當前滲濾液資源化技術尚未成熟,未得到大規模推廣應用,但隨著國家環保政策的日益嚴格及水處理成本的不斷上漲,相關技術將越來越受到重視。因此,本文將對近年興起的一些滲濾液資源化技術的研究進展情況進行介紹,以期為垃圾滲濾液資源化方向的研究提供參考。
1、回收化學物質
垃圾滲濾液中某些物質含量較高,具有一定的回收價值,且回收有用物質后滲濾液的后續處理難度也相對更低。但是,目前相關技術仍存在能耗高、二次污染大、設備結垢嚴重或產品純度低等問題,限制其實際應用。因此,尋求更加高效易行的方式提取滲濾液中的有價值物質成為滲濾液資源化領域研究的重點。
2、膜吸收法回收氨氮
李海慶等應用支撐氣膜法回收垃圾滲濾液中的氨氮,其原理是利用微孔疏水性聚丙烯中空纖維膜將滲濾液與酸吸收液分隔于膜兩側,游離態氨氣化擴散進入微孔,并通過微孔擴散到膜的另一側被酸吸收液快速、不可逆吸收生成不揮發的銨根離子,使氨氮得以回收。該研究試驗結果顯示對于氨氮濃度為 1000~3000mg/L 的垃圾滲濾液,該技術可脫除 99 %以上的氨氮,同時得到硫酸銨含量為 10 %~15 %的水溶液副產品。與傳統的氨氮回收工藝相比,膜吸收法具有氨氮脫除率高、能耗低、二次污染少等優點,隨著技術的改進及相關膜設備成本的降低,該技術將得到更多的關注。
3、回收金屬元素
Li 等的研究嘗試從垃圾滲濾液納濾濃縮液中回收鉀元素,先以離子交換膜電解法將鉀離子富集在電解池陰極室,再用磷酸鎂鉀結晶法將溶液中的鉀元素以沉淀的形式回收,處理鉀離子濃度為 2761 mg/L 的濃縮液時,鉀離子回收率可達 56 %。區別于直接向滲濾液投加藥劑,膜分離技術的引入可使物質回收效率更高且費用更低,無疑更具發展前景。目前,該處理技術仍處在發展階段,如何降低滲濾液前處理及金屬離子結晶回收成本、提高回收產物純度、應用新型膜材料及提高膜運行效率等是其研究重點。
4、與固廢聯合處理
對于有機物含量較高的垃圾滲濾液,厭氧發酵處理既可生產甲烷,還能降低有機物含量,有利于其后續處理,是一種兼具經濟及環境效益的處理方式。但是,由于垃圾滲濾液氨氮、重金屬、有毒物質含量高的特性,垃圾滲濾液在發酵產甲烷過程容易出現反應條件不穩及甲烷產率偏低的問題。因此,有研究人員嘗試將垃圾滲濾液與某些固體廢物聯合處理,通過兩者所含物質的互補,達到優化處理效率且同時處理兩種污染物的目的。
5、與餐廚垃圾聯合處理
研究了新鮮滲濾液與餐廚垃圾共消化以提高沼氣產率和工藝穩定性的可行性。結果表明,在長時間的運行過程中,餐廚垃圾與滲濾液厭氧共消化表現出更好的性能和穩定性。張竣以垃圾滲濾液濃縮液作為餐廚垃圾消化調節液,發現其水解酸化速度、產氣速率、總產氣量及甲烷含量都明顯高于以水為調節液的消化試驗組,累積甲烷產量可達餐廚垃圾單相厭氧消化理論值的 165 %,表明適量垃圾滲濾液的加入有利于餐廚垃圾的厭氧消化。
6、與農業及養殖業固廢聯合處理
厭氧消化是一種極具潛力的農業及養殖業固廢處理技術,可避免粗放式處理帶來的環境污染且能回收清潔能源。尹世軍等探究了堿處理后的水稻秸稈與垃圾滲濾液進行混合厭氧消化的可行性,結果顯示高濃度滲濾液的添加可使秸稈消化過程產生相對更多的 VFA,垃圾滲濾液與堿處理后秸稈的混合消化效果良好。
上述研究表明將滲濾液與餐廚垃圾或農業及養殖業廢棄物進行聯合厭氧消化具有一定的優勢,但若要將該處理方式應用于實際工程,一方面需要進一步優化聯合消化的運行參數,另一方面也需要相關政策的引導和支持使之便于實施。
目前,滲濾液資源化技術往往存在不同程度的不足,使之尚未得到推廣應用。首先,相關技術仍需繼續提高從垃圾滲濾液中回收資源或能源的效率,提高其經濟效益。其次,單靠某一種滲濾液資源化技術往往無法完全凈化垃圾滲濾液,因此考慮將多種技術有機結合,在回收多種資源的同時降低滲濾液處理成本,無疑更有利于相關技術的發展與應用。垃圾滲濾液資源化技術的應用及其產品的銷售使用還需得到國家相關政策的支持,以便回收得到的資源能順利地轉化成經濟效益。隨著技術的不斷改進及國家相關環保政策的推動,垃圾滲濾液的資源化利用將得到更多的關注和實際應用。