周 芬 李 哲

（国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心,江苏 苏州 215163）

1 垃圾渗滤液的特点

垃圾渗滤液主要指来自垃圾自身所含水分、污染物分解产生的水分以及降雨、径流等地表渗入填埋场区的水在填埋区积累沉淀后形成水质复杂的污水。垃圾渗滤液具有如下特点。

（1）水质、水量波动大。垃圾渗滤液根据运至填埋场填埋的垃圾类型的不同而不同，各类垃圾组成、含水率区别较大，造成垃圾渗滤液的水质有明显的差异，有些类别可生化性强，有些类别毒性大，不适合直接进行生物处理。同时，不同时间的降雨量以及填埋时间的不同也会使得垃圾渗滤液的水量、水质出现明显波动。

（2）污染物浓度高。污染物中包括各类有机物，如醇类、醚类、酮类以及杂环等，其中腐殖酸是垃圾渗滤液中主要的难降解持续性污染物。垃圾渗滤液中长期存在的无机污染物是氨氮，特别是随着填埋时间的增加，老龄渗滤液中的氨氮高达数千毫克每升，这也是造成垃圾渗滤液碳氮磷营养比例失调的主要因素之一；渗滤液中重金属含量高，由于垃圾分类、收集的不合规范，使得渗滤液中存在各种浓度的金属离子。垃圾渗滤液还存在悬浮物SS浓度高、色度大、恶臭等特点。

（3）生物处理难度大。垃圾渗滤液中的含磷量一般较低，而有机物特别是氨氮浓度高，使得碳氮磷营养比例严重失调。另外，高浓度的金属离子会对生物产生明显的抑制性，进行生物处理时容易产生泡沫，也会对系统产生不良影响，这些都增加了生物处理的难度。

2 垃圾渗滤液处理方法专利分析

垃圾渗滤液处理方法可以分为典型的物化法、生物法、土地法以及组合工艺法。以下就各种处理方法的特点以及应用进行介绍和分析。

2.1 物化法

利用物化技术处理垃圾渗滤液包括活性炭吸附法、混凝沉淀法、高级氧化法和膜处理法。

2.1.1 活性炭吸附法

活性炭的多孔结构使得其吸附污染物的效果好，但由于其处理成本较高，该方法通常用于垃圾渗滤液的深度处理工艺或是在预处理中与其他药剂共同使用。CN107902827 A在MVR蒸发装置后采用活性炭塔装置处理出水，使水质达标排放；CN107512834 A在气浮预处理垃圾渗滤液中，联合投加混凝剂和活性炭吸附剂，有效去除了污染物并提高了可生化性。辽宁大学在fenton预处理垃圾渗滤液体系中投加活性炭，并在微波条件下进行反应。US2012021123 A1对活性炭进行化学改性增强了活性炭对汞或其他重金属的去除。另外，以生物活性炭的方式进行深度处理时，能有效结合活性炭的吸附性能和微生物的降解能力。如上海同济建设科技有限公司将垃圾渗滤液依次进行铁炭内电解处理等高级氧化处理后，再采用生物活性炭、臭氧催化氧化处理保证出水水质。KR20130066391 A采用炉渣预处理垃圾渗滤液后，再加入二氧化碳调节pH，之后进入活性炭塔对垃圾渗滤液进行脱色。JP2001340894 A采用过氧化氢和臭氧体系氧化预处理垃圾渗滤液后，再利用生物活性炭滤池过滤处理，大大降低了废水中的二噁英等有毒成分[1]。

2.1.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法操作简单，只需将药剂投加至渗滤液中再进行简单的沉淀分离，但由于产生沉淀废弃物需要进行后续固废处理。目前普遍采用通用混凝剂进行预处理和深度处理，部分研究者侧重于新型混凝剂的研发和使用。CN108862504 A利用飞灰制备固体聚硅酸金属盐-聚铝混凝剂，保证了混凝剂的稳定性，同时还可以实现资源循环利用。CN101062820 A主要利用粉煤灰、生石灰制备前处理混凝剂，原料来源丰富、价格低廉，有效降低了处理成本。南京贝克特环保科技有限公司利用特异微生物芽孢杆菌Bacillussp.TC16产生生物絮凝剂来处理垃圾渗滤液，形成的滤渣可作为生产有机肥的原材料。北京科技大学在混凝池中加入带硼、硅酸基团的铁系高效复合絮凝剂，可以大幅度降低渗滤液中的有毒物质。US2015060358 A1在闪蒸絮凝池内装填多个沉降球，在每个沉降球内装稀土磁体，能有效去除渗滤液中的不溶性固体，并对磁性材料进行回收重复利用。

2.1.3 高级氧化法

高级氧化法主要针对渗滤液中难降解有机物，增强其可生化性，主要包括光催化氧化法、超声氧化法、臭氧氧化法、Fenton 氧化法、电絮凝法等。

（1）光催化氧化法。常熟理工学院利用gC3N4/PDI@MOF制备颗粒电极用于三维电极反应器，将渗滤液在光照条件下进行电解反应，污染物去除率高。CN106277177 A采用离子体协同光催化处理垃圾渗滤液，有效降低了渗滤液的色度、氨氮浓度以及难降解有机物含量。US2011132843 A1采用活性炭和涂覆在活性炭的表面上或填充孔中的金属氧化物作为催化剂，在废水中添加氧化剂如臭氧或过氧化氢，在紫外线的照射下降解垃圾渗滤液。KR20000001416 A在Fenton体系中周期性地照射紫外线来处理渗滤液，有效降低了渗滤液所需的能量并提高了反应效率[2]。

（2）超声氧化法。利用超声的空穴效应能直接分解难降解有机物。CN110282825A在超声条件下加入次氯酸钠氧化处理垃圾渗滤液尾水。河海大学先利用超声吹脱池预处理社滤液，结合膜蒸馏处理可去除99%以上的氨氮。广州市心德实业有限公司在含氧气体条件中进行超声吹脱处理垃圾渗滤液，有效降低了氨氮浓度。US2014299549 A1在使用紫外光臭氧氧化反应器中处理垃圾渗滤液，反应中引入超声强化了废水氧化处理效果。KR20010037551 A利用20 000～40 000Hz的超声波处理垃圾填埋场渗滤液，再进行中空纤维膜过滤器处理，有效处理渗滤液中的有机物和悬浮物。

（3）臭氧氧化法。臭氧属于强氧化剂，与催化剂联合使用能取得很好的处理效果。汪晓军团队采用臭氧-BAF组合工艺对垃圾渗滤液进行深度处理，处理后COD可以低于100mg/L。江南大学提供一种臭氧鸟粪石MAP组合处理技术，大大提高了MAP沉淀效率。清华大学采用气体扩散阴极原位生成H2O2，与通入的O3协同氧化垃圾渗滤液，难降解有机物得到高效去除。JP2003053359 A采用紫外光结合臭氧氧化有效去除垃圾渗滤液中的多氯联苯。US2003173300 A1采用臭氧、电絮凝高级氧化法协同预处理垃圾渗滤液，有效降低了废水中的有毒物质。EP2776371 A1在臭氧预处理氧化体系中引入了紫外光或超声波强化处理高浓度垃圾渗滤液。JP2003053359 A也采用“臭氧+紫外体系”有效降解了垃圾渗滤液中的多氯联苯。EP0859746 A1采用高孔隙率的γ氧化铝催化臭氧氧化处理渗滤液。

（4）Fenton 氧化法。Fenton 氧化是利用Fe2+活化H2O2产生OH-有效降解有机物，但该法有一定的限制：如pH范围要求高，pH通常要求在3左右，以及催化剂Fe2+难以分离，会产生色度、污泥等二次污染。由此发展出了如紫外、超声波、电等清洁催化剂代替Fe2+，同时很多研究者采用类Fenton 氧化法即将纳米Fe3O4、ZVI 等均相催化剂引入活化H2O2处理污染水体。贵州省环境科学研究设计院采用Fenton法联合超临界水氧化法处理垃圾渗滤液，比单独采用超临界水氧化法运行成本节约15～25%。US2003031585 A1将金属离子负载在颗粒材料上制备颗粒催化剂，应用于非均相光助Fenton反应器处理垃圾渗滤液。KR100225694B1对垃圾渗滤液进行厌氧、缺氧、好氧处理后进行快速混凝、Fenton处理，有效降解了废水中残留的有机物。KR20000001416 A利用芬顿氧化处理垃圾渗滤液，通过紫外线辐照结合溶解氧测量仪、流量调节器来控制过氧化氢的提供。US9878301 B1在氧化剂体系中引入生物活性炭催化氧化剂形成多个自由基，其中氧化剂可以选择芬顿试剂、臭氧、高猛酸盐以及过硫酸盐等。KR20010044571 A将新鲜垃圾渗滤液和老龄垃圾渗滤液混合进行生物降解，消除常规方法中反硝化/硝化必不可少的外部碳源的加入，另外采用芬顿氧化过程中产生的一部分铁盐污泥再循环到化学沉淀中，使得污泥产生量减少25%～35%，有机物的去除效率提高了8%～12%。武汉艾绿环保科技有限公司采用二级芬顿-曝气生物流化池处理渗滤液，不需要更换膜系统，降低了处理成本。

（5）电絮凝法及其他氧化法。

电絮凝法集絮凝、吸附、气浮和氧化还原等多过程作用于一体，有望解决渗滤液不达标排放的问题。广东莞绿环保工程有限公司采用电解电絮凝预处理垃圾渗滤液浓缩液后再进行蒸发浓缩处理，有效解决了垃圾渗滤液浓缩液处理难题。浙江奇彩环境科技股份有限公司采用“电絮凝+湿式氧化反应”预处理渗滤液以提高废水生化性。KR20050086738 A采用电絮凝处理垃圾渗滤液，利用电解产生的氧气制备臭氧，产生的氢气用于制备过氧化氢，回收利用了资源。US2019276331 A1利用钢渣和铁源以及过硫酸盐液体原位生成高铁酸盐，并通过调节pH使其稳定，可用于处理垃圾渗滤液，该方法的钢渣为工业副产品，大大降低了氧化剂使用成本。

2.1.4 膜处理法

膜处理通常应用于高浓度渗滤液的后续深度处理，可使废水达标或符合回用要求。常见的包括超滤、纳滤以及反渗透处理。CN105217883 A、CN103787547 A、CN101928094 A均对生化处理后的垃圾渗滤液纳滤和反渗透系统深度处理以保证出水的达标排放。CN111499062A采用 DTRO和MVR系统，使得垃圾渗滤液处理稳定达标排放，无浓缩液回灌或外运。CN110540337A对垃圾渗滤液进行多层反渗透膜深度处理，并结合微电解氧化和高压蒸发处理，有效降低了污染物含量。US2010193416 A1采用多介质模块化过滤系统有效去除渗滤液中富含营养的固体，以确保纳滤或反渗透膜可靠运行，并回收了可溶性养分（氮、磷和钾）。EP2403629 A1采用特定结构的膜组件处理渗滤液，膜组件包括螺旋缠绕在芯上的亲水性第一纤维，疏水性第二纤维沿第一纤维的长度的一部分螺旋地缠绕以产生双螺旋，紫外线光源位于纤芯内部，其核心在于给双螺旋曝气使得双螺旋形成厌氧和好氧区域，之后进行膜生物处理。US2013220581 A1采用“正渗透+电渗析”处理了渗滤液中的盐分。US2014246372 A1采用“膜蒸馏预处理+正渗透”处理垃圾渗滤液，正向渗透单元以正向渗透模式运行或以压力延迟渗透模式运行，有效提高了水处理效率。EP3385229 A1采用混凝、气浮处理垃圾渗滤液后，再进行微滤和纳滤，对纳滤渗透物进行臭氧曝气，并将氧化的废水输送到氨解管道中，控制电势差直至其浓度达到3mg/L的铵态氮。

2.2 生物法

生物技术处理垃圾渗滤液包括好氧、缺氧以及厌氧及其组合工艺。北京大学采用“厌氧+曝气生物滤池+AO二级处理+MBR”对垃圾渗滤液进行生化处理。北京工业大学提供了一种早期垃圾渗滤液生物处理工艺的控制方法，实时监测ASBR反应器的pH来判断厌氧消化终点，并以原渗滤液调节脉冲SBR进水的C/N比，充分利用原水中的碳源，实时监测各阶段的溶解氧和氧化还原电位，大大缩短了反应时间，同时不需要额外投加碳源。US5451320 A在曝气池中添加粉末活性炭以强化有机物的去除。KR20190092034 A采用臭氧/过氧化氢预处理垃圾渗滤液后，依次进行厌氧-缺氧-生物膜好氧池处理，生物膜池中投加的填料采用增容剂、稻草混合而成的塑料，将其制成不同粒径的骨料投入生物膜池中，强化了生物处理效果。

2.3 土地法

土地法处理垃圾渗滤液，主要是利用土壤中微生物及植物根系作用降低氨氮以及有机组分，主要包括回灌法、人工湿地。湖南大学提供一种循环回灌与人工湿地联用的渗滤液处理方法，成本投入低，适应于各种填埋龄的渗滤液，且具景观修复功能。湖南大学还采用天然沸石和硼泥填料柱吸附处理垃圾渗滤液后，进行人工湿地深度处理，进一步净化了渗滤液中残留的氮、磷等污染物。CN109020051 A在生物单元处理后采用人工湿地处理单元代替传统的RO或离子交换或高级氧化处理工艺，节省了投资和运行成本采用。JPH02503288 A提供一种渗滤液处理滤池，在滤池中填充包括泥炭藓的颗粒处理介质，并在滤池表面种植植物如金丝雀草，其中富含有机物的处理介质具有高表面积，促进了絮凝微生物的生长，能有效去除渗滤液中的阳离子，且无二次污染。

2.4 组合工艺法

垃圾渗滤液的成分复杂且包含众多难降解物质，使得各种方法各有优缺点，应根据实际所面临的垃圾渗滤液的性质和受纳水体的环境质量要求选择具体的处理工艺及其组合方式。结合生化处理成本低的优势，目前行业内广泛使用“预处理+生化+深度处理”使垃圾渗滤液达标排放或是零排放。

3 结语

目前，全国正在推行的垃圾分类政策对垃圾渗滤液在处理种类、处理量方面均有不可忽视的作用。然而我国是人口大国，垃圾的产生速度在不断地增加，有些城市已经几乎被垃圾包围。针对此种情况，我国最近几年在各地大量建造新型垃圾场，这其中有垃圾焚烧站，但还是以卫生填埋为主。此种处理方式带来的便是大量的高浓度垃圾渗滤液的产生，因而对垃圾渗滤液的处理至关重要。针对具体的垃圾渗滤液应因地制宜，推出有效、经济的处理方式，以解决我国渗滤液所带来的环境问题。