1.5　垃圾渗滤液处理技术

由于垃圾渗滤液的严重危害性，因而必须对其进行有效的处理，使其达标排放。同时由于垃圾渗滤液的水质特点，其处理难度和处理成本要远高于一般的生活污水和工业废水。迄今为止，还没有发展出完善的适合垃圾渗滤液处理的经济有效的工艺。

现今常用的垃圾渗滤液处理技术有生物处理技术和物理化学处理技术，其中生物处理技术由于处理成本低、二次污染小，可以作为垃圾渗滤液处理的核心工艺，但经此法处理后的垃圾渗滤液出水一般无法直接达到国家的相关排放标准，需要进行后续的深度处理。现有的深度处理技术主要有膜技术和高级氧化技术（Advanced Oxidation Process，简称AOPs）。

随着国家环境保护的要求日渐严格，人们不断探索、创新，力图通过不同技术间的灵活组合，以达到经济、高效的去除污染物的目的。尤其是在深度处理中，联合高级氧化技术的不同组合工艺正在成为科研工作者们的研究热点。

下面分别简要介绍几种主要的生物和物化处理技术，其中高级氧化处理技术部分将做详细介绍。除此之外，将对当下研究正热门的高级氧化技术组合工艺做分类举例介绍。

1.5.1　垃圾渗滤液的生物处理技术

自然界中存在大量的微生物，它们靠氧化分解有机物来获得生存繁殖所需的物质和能量。垃圾渗滤液的生物处理就是微生物在特定的条件下大量繁殖，通过微生物自身的新陈代谢作用来降解渗滤液中的有机污染物，再通过重力作用使微生物沉淀下来，和渗滤液分离，从而使垃圾渗滤液中的有机污染物质得以去除的方法。垃圾渗滤液的生物处理是目前垃圾渗滤液的主要处理方式之一，根据生物处理过程中起主要作用的微生物的呼吸类型，渗滤液的生物处理可分为好氧处理、厌氧处理、厌氧-好氧联合处理（也称为兼性处理）。下面介绍几种典型的生物处理技术。

1.5.1.1　活性污泥法

活性污泥法是一种好氧生物处理技术，主要通过向污水通入氧气来强化污水中微生物的生理活动，利用微生物降解污水中的污染物质。目前用于垃圾渗滤液处理的活性污泥法的运行方式有传统活性污泥法、序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，简称SBR）、膜生物法（Membrane Bio-Reactor，简称MBR）等。

胡慧青等采用传统活性污泥法处理杭州天子岭垃圾填埋场的渗滤液，结果表明：当进水COD和BOD5浓度分别为3640～9381mg/L和2380～4726mg/L、两级曝气池的停留时间分别为20h和15h、有机负荷分别为0.76kg BOD5/（kgMLSS·d）和0.07kg BOD5/（kgMLSS·d）时，COD和BOD5的去除率可分别达 62.3%～92.3%和78.6%～96.9%。

美国和德国的一些垃圾填埋场也采用活性污泥法处理垃圾渗滤液。美国宾州Fall Township的垃圾填埋场，在垃圾渗滤液进水COD浓度为6000～21000mg/L，BOD5浓度为3000～13000mg/L，体积有机负荷为1.87kg BOD5/（m3·d），有机负荷率（F/M）为0.15～0.31d-1时，BOD5去除率为97%。

广州的大田山垃圾填埋场曾采用SBR法处理垃圾渗滤液，结果表明：该法对渗滤液的COD去除率可高达90%以上。

申欢等采用MBR法处理COD浓度为800～1700mg/L，BOD5浓度为200～500mg/L，BOD5/COD为0.25～0.30的垃圾渗滤液，结果表明：COD去除率维持在70%～85%，出水COD≤300mg/L，达到国家二级排放标准。

由此可见，活性污泥法可以对垃圾渗滤液有较好的处理效果，但活性污泥法处理渗滤液的出水效果受温度的影响很大，在温度较低时对渗滤液的COD去除率较低，而且对中老龄垃圾渗滤液中的污染物质去除效果不理想，因而采用活性污泥法处理垃圾渗滤液受到一定的限制。

1.5.1.2　膜生物法

膜生物法污水处理技术是通过向污水中加入表面适于微生物生长的填料，经过一段时间后，在填料上就会附着一层由各种微生物构成的生物膜，污水流经填料时，填料上的微生物以污水中的有机物为养料，对其进行降解，从而达到净化污水的目的。膜生物法具有代表性的处理形式有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等。

欧美和日本近年来的实践表明，膜生物法中的生物滤池对垃圾填埋场渗滤液有良好的脱氮效果。英国某地采用生物滤池处理垃圾渗滤液，进水氨氮浓度为150～550mg/L，而有机质较少，BOD5/N仅为0.3左右，当水力停留时间为0.6～4.5d时，平均可去除氨氮309mg/L。

李军等开发了一种适于处理高浓度垃圾渗滤液的缺氧/好氧（Anoxic/Oxic，简称A/O）淹没式软填料生物膜处理工艺，该工艺处理垃圾渗滤液的运行结果表明：在水力停留时间（Hydraulic Retention Time，简称HRT）为22.1h、混合液回流比为3时，该工艺对渗滤液COD的去除率为71.7%，对氨氮的去除率为90.8%。

瑞典的U.WELANDER等采用悬浮载体生物膜工艺处理Hyllstofta垃圾填埋场的渗滤液，结果显示该工艺对渗滤液COD和总氮的去除率均达到90%以上，而且该工艺的运行受温度的影响较小。

Siegrist等在不外加碳源的情况下，利用生物转盘处理渗滤液，研究结果表明：氨氮的去除率达到70%，而且渗滤液出水的溶解性有机物小于20mg/L。

Keith Knox等采用生物转盘处理Pitea垃圾卫生填埋场的渗滤液，在进水COD为850～1350mg/L，BOD5为80～250mg/L，氨氮为200～600mg/L时，对渗滤液COD、BOD5和氨氮的去除率分别为84%、95%和90%。

在引进、消化、吸收日本某公司先进的废水生化处理技术的基础上，杨植等设计、制造、集成建设和运行了一套30m3/d的回转式网状生物接触体反应器（JSBC）系统垃圾渗滤液处理应用装置。试验结果表明，该装置对垃圾填埋场渗滤液具有良好的处理效果，当COD、BOD5、氨氮、TN的初始浓度分别为12000mg/L、6000mg/L、2000mg/L、2500mg/L时，经过JSBC系统生化处理后，出水指标分别达到600mg/L、100mg/L、20mg/L、200mg/L，且脱臭效果明显，曝气池鼓风机能耗与传统工艺相比降低40%。

膜生物法处理垃圾渗滤液具有抗水量水质冲击负荷、有利于水中需较长停留时间才能去除的氨氮的去除等优点；而且由于微生物生长在填料上，因而不需要污泥回流；同时由于生物链长，产生的剩余污泥量少，有助于减少污水处理设施的基建投资。但维持生物膜运行需要较高的条件。

1.5.1.3　稳定塘法

稳定塘又称为氧化塘，是一种利用天然或人工池塘作为污水处理设施，在自然或半自然条件下，充分利用塘中微生物的新陈代谢活动来降解污水中的有机物，从而使污水中的污染物质得到去除的污水处理方法。

美国、加拿大、英国、澳大利亚和德国等国的一些小试和中试生产规模的稳定塘处理污水研究均表明，采用氧化塘处理垃圾渗滤液能获得较好的处理效果。

英国Bryn Posteg填埋场用氧化塘处理渗滤液，氧化塘容积为1000m3，进水COD为24000mg/L，BOD5为18000mg/L，当水力停留时间大于10d，BOD5容积负荷小于1.8kg/（m3·d）时，COD、BOD5和氨氮的年平均去除率可分别达到97%，99%和91%。数年的运行实践表明，即便是在气候恶劣的冬季，此系统也能达到较好的处理效果。

英国水研究中心采用氧化塘处理东南部New Park填埋场的垃圾渗滤液，在进水COD>15000mg/L，有机污泥负荷（COD/MLVSS）为0.28～0.32g/d，即COD容积负荷为0.64～1.68kg/（m3·d），污泥龄为10d时，COD和BOD5去除率达98%和91%以上。

中国香港曾采用氧化塘处理进水COD为873～23800mg/L，氨氮为180～2563mg/L的垃圾渗滤液，在停留时间为15～40d后，渗滤液COD降至76～1320mg/L，BOD5低于61mg/L，氨氮最大去除率达到99.5%。

Rejane H.R.Costa等对稳定塘系统处理垃圾渗滤液的性能进行了中试规模的评定，且重点研究了污水的脱毒处理。在自然条件和人工曝气24h两种不同操作条件，研究结果表明：在自然条件下，该系统对可溶性化学需氧量（SCOD）、过滤生化需氧量（FBOD）、氨氮去除率分别为53%、81%、84%；在人工曝气条件下，SCOD、FBOD、氨氮去除率分别为70%、80%、96%。渗滤液中的大部分金属（Fe、Cu、Cd、Zn、Cr、Ni和Pb）和有机化合物在处理系统中均有明显的下降，其中在人工曝气24h条件下降幅度较大。此外，毒性试验表明，该系统有能力降低垃圾渗滤液的毒性（最大可减少89%的毒性）。

稳定塘处理垃圾渗滤液具有无需污泥回流，动力设备少，能耗低，工程简单，投资省等优点，但也具有稳定塘体积大、有机负荷低、降解有机污染物速度慢、处理周期长的缺点。

1.5.1.4　厌氧生物处理法

厌氧生物处理是在厌氧条件下，形成厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，通过厌氧菌和兼性菌代谢作用，对有机物进行生化降解的过程。垃圾渗滤液的厌氧生物处理形式主要有上流式厌氧滤器（Anaerobic Up-flow Filter，简称AF）、上流式厌氧污泥床反应器（Up-flow Anaerobic Sludge Blanket，简称UASB）、厌氧复合床反应器（Upflow Blanket Filter，简称UBF）、厌氧折流板反应器（Anaerobic Baffled Reactor，简称ABR）等。

（1）上流式厌氧滤器

上流式厌氧滤器是一种厌氧生物滤池，该反应器具有启动周期短、耐冲击性好的特点。徐竺等对AF处理垃圾填埋场渗滤液进行了动态连续试验，结果表明：AF处理垃圾渗滤液的效果良好。在中温（35～40℃）消化时，COD为3000～8000mg/L的垃圾渗滤液的去除率达95%左右，即使在常温下其COD去除率也可达90%左右。

（2）上流式厌氧污泥床反应器

上流式厌氧污泥床反应器是一种厌氧污水生物处理装置，在该反应器中，污水以一定流速从下部进入反应器，通过污泥层向上流动，在料液与污泥的接触中进行生物降解并产生甲烷等气体，然后通过三相分离器进行泥-水-气分离，从而实现去除污水中污染物的目的。上流式厌氧污泥床的负荷要比上流式厌氧滤器大得多。英国的水研究中心用UASB处理COD>10000mg/L的渗滤液，当负荷为3.6～19.7kg COD/（m3·d），平均泥龄为1.0～4.3d，温度为30℃时，COD和BOD5的去除率分别为82%和85%。

（3）厌氧复合床反应器

厌氧复合床反应器是上流式厌氧污泥床反应器和上流式厌氧过滤器复合而成的上流式厌氧污泥床过滤器，复合床的上部为厌氧滤池，下部为上流式厌氧污泥床。这种设计可以集厌氧滤器和厌氧污泥床反应器的优点于一体。李军等利用UBF处理深圳市生活垃圾填埋场渗滤液，当温度为34℃，水力停留时间为2d，平均容积负荷为9.5kg COD/（m3·d）时，对垃圾渗滤液COD和BOD5的平均去除率可达到83.3%和 88.4%。

（4）厌氧折流板反应器

厌氧折流板反应器是一个由多隔室组成的高效新型厌氧反应器。运行中的厌氧折流板反应器是一个整体为推流，而各隔室为全混合的反应器，因而可获得稳定的处理效果。研究结果发现，ABR可有效地改善混合废水的可生化性。沈耀良等用ABR处理苏州七子山生活垃圾填埋场渗滤液和城市污水混合液，结果表明，进水BOD5/COD为0.2～0.3时，出水BOD5/COD可提高至0.4～0.6；当容积负荷为4.71kg COD/（m3·d）时，可形成沉降性能良好、粒径为1～5mm的棒状颗粒污泥。

厌氧生物处理技术适合处理溶解性有机物，而且在提高渗滤液可生化性方面表现出明显的优势，但经厌氧生物处理后的渗滤液出水COD和氨氮浓度仍比较高，溶解氧很低，很难达到国家规定的排放标准。因此目前而言，渗滤液的厌氧生物处理一般不作为单独使用的处理方式。

1.5.1.5　厌氧-好氧结合处理法

为了充分发挥垃圾渗滤液好氧处理和厌氧处理技术各自的优势，弥补这两种处理技术各自的不足，高浓度渗滤液的生物处理一般都采用厌氧-好氧两者结合处理工艺。实践证明，该工艺对渗滤液的处理效果远好于单纯的好氧工艺或厌氧工艺。

同济大学徐迪民等用低氧-好氧活性污泥法处理垃圾填埋场渗滤液，试验证明：在控制运行条件下，该工艺对渗滤液COD、BOD5、SS的去除率分别为96.4%、99.6%和83.4%。

北京市政设计院采用UASB和传统的活性污泥法组合工艺处理垃圾填埋场渗滤液，渗滤液COD和BOD5总去除率分别达到86.8%和97.2%。

赵宗升等采用厌氧-缺氧-好氧工艺（简称A2O法）处理垃圾渗滤液，取得了很好的处理效果。该法对渗滤液COD的总去除率为96%，对氨氮的总去除率高达99%。

李忠明等采用单级SBR在厌氧/好氧/缺氧（AOA）运行方式下处理中期垃圾渗滤液。经长期试验研究，进水COD、氨氮、TN浓度分别为6430～9372mg/L、1025.6～1327mg/L、1345.7～1853.9mg/L，出水COD、氨氮、TN浓度能达到525～943mg/L、1.2～4.2mg/L、18.9～38.9mg/L。在未投加外碳源的情况下，SBR法在AOA运行方式下能够实现中期垃圾渗滤液的深度脱氮，出水TN<40mg/L。其中，好氧段（DO<1mg/L）通过同步硝化反硝化去除TN占总去除量的1/3左右；缺氧后置反硝化去除的TN占总去除量的2/3左右。

刘牡等采用两级UASB-A/O组合工艺处理实际高氨氮城市生活垃圾渗滤液，对反应器二次启动的方法和影响因素进行了分析与考察。试验结果表明，通过逐步提高两级UASB的有机负荷，并创造有利于厌氧消化的温度、pH值、碱度和挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acid，简称VFA）等条件，在较短的时间内使得两级UASB内颗粒污泥的悬浮固体物质（SS）、挥发性悬浮固体物质（VSS）、VSS/SS、沉降速率和平均粒径呈阶段性增加，生物活性得到迅速恢复；以脂肪酸（FA）为主要控制因素，创造适宜的温度、pH、碱度和溶解氧（DO）等其他条件，并辅以过程控制，使得A/O系统中的NO2-N累积率从启动初期的19.4%上升到90%，短程硝化得以稳定维持。兼顾两类生化系统使其达到相互协调而且优势互补的状态，6周内即完成反应器的启动，在平均进水氨氮、TN浓度和COD分别为2315mg/L、2422mg/L、12800mg/L的条件下，去除率分别可达99%、87%、92%，能同时实现有机物和氮的高效深度去除。

孙洪伟等采用UASB与SBR耦合的新系统，实现了富铵垃圾渗滤液中有机氮的深度去除。当容积负荷为6.8kg COD/（m3·d）时，UASB对进水COD的去除率为88.1%。在好氧/缺氧交替模式下，硝化脱氮对SBR中氨氮的去除率为99.8%，总氮的去除率为25%。UASB同时进行反硝化和甲烷化，提高了COD和TN的去除率，并补充了亚硝化过程中消耗的碱度。

1.5.1.6　回灌处理

垃圾渗滤液的回灌处理是指通过一定的动力手段，将从填埋场底部收集到的渗滤液重新喷洒到填埋场覆盖层表面或覆盖层下部，在渗滤液以渗流的形式流经垃圾填埋体的过程中，利用垃圾中的微生物对渗滤液中的污染物质进行降解，从而达到降低渗滤液中污染物浓度目的的渗滤液处理技术。渗滤液的回灌处理实质是把填埋场作为一个以各年龄段垃圾为填料的生物滤床，当渗滤液流经覆土层和垃圾层时，发生一系列的生化和物化反应，将渗滤液中的污染物降解为稳定和半稳定的物质。同时，由于蒸发作用，回灌过程也间接达到了减少渗滤液产生量的效果。回灌法主要可分为表面回灌和地下回灌两类，表面回灌主要以减少垃圾渗滤液水量为目的，地下回灌主要以降低垃圾渗滤液中污染物浓度为目的。

赵庆良等在哈尔滨建立了室外模拟垃圾填埋场，进行了渗滤液回灌与不回灌的跟踪监测研究。结果表明：回灌能减量87.05%的渗滤液，明显改善渗滤液水质，显著降低COD、SS、氨氮浓度，提高pH值，降低渗滤液处理难度。

刘保成等结合工程实例对垃圾渗滤液浓缩液进行回灌处理研究，考察了将浓缩液进行回灌处理的可行性，并测定了浓缩液回灌渗入量和影响半径。结果表明，将浓缩液在垃圾堆体上进行回灌处理是可行的。试验中，1号和2号回灌塘的初始入渗量分别约为140m3/d和80m3/d，其稳定入渗量分别为28～30m3/d和14～16m3/d；1号和2号回灌井的初始入渗量分别约为7m3/d和4m3/d，其稳定入渗量分别为5～6m3/d和3.5～4m3/d；1号和2号回灌塘的回灌影响半径均小于50m，1号和2号回灌井的回灌影响半径分别为20～30m和10～30m。

刘珊等利用模拟垃圾填埋装置进行渗滤液回灌处理的研究，取回灌处理后期的渗滤液与未经回灌处理渗滤液进行水质监测，并运用气相色谱-质谱联用仪（Gas Chromatograph-Mass Spectrometer-Computer，简称GC-MS）对两种水样的有机成分进行对比分析。结果表明，羧酸类物质在检出物中所占比例较大，回灌处理对渗滤液中羧酸类物质的去除率达到61.26%，接近于CODCr的去除率59.65%。对一些毒害性物质也有一定的去除，哌啶类物质去除率为79.52%，呋喃的去除率为100%。

赵晓莉等利用天井洼垃圾处理厂的矿物垃圾生物床，采用不同的床层、不同的回灌速度、不同水力条件，研究对渗滤液中污染物的处理效率。结果表明，不同水力负荷对渗滤液中COD和硝酸盐的去除影响较大，当水力负荷不断增加时，污染物的去除率越来越低；随着回灌次数的不断增加，垃圾渗滤液中的硝酸盐浓度不断降低，硝酸盐的去除率大体呈现出下降的趋势；随着有机负荷的不断增加，氨氮的去除效果也越来越明显，呈明显的上升趋。

垃圾渗滤液进行回灌处理，可以通过回灌过程中的挥发作用而减少渗滤液的产生量，促进垃圾填埋场的稳定化，有效降低渗滤液中氮的含量。同时，回灌处理技术也具有耐冲击负荷强，设施简单、基建投资省，操作管理方便，易于实现自动化等优点。然而，渗滤液的回灌处理也存在一些不足之处，比如回灌过程中恶臭气体的挥发、产气量加大易引发安全问题、进水悬浮物浓度过高或者微生物过量繁殖容易造成土壤堵塞等。此外，单纯的渗滤液回灌工艺不能使渗滤液达标排放，必须与其他渗滤液处理技术结合才能使之达到排放标准。

1.5.2　垃圾渗滤液的物理化学处理技术

垃圾渗滤液的物理化学处理技术是指利用物理化学原理设计垃圾渗滤液处理工艺，通过工艺的运行去除垃圾渗滤液中的污染物质，从而达到净化垃圾渗滤液目的的渗滤液处理技术。垃圾渗滤液的物理化学处理方法主要有混凝-化学沉淀、吸附、膜处理、高级氧化、氨吹脱、蒸干等。

1.5.2.1　混凝-化学沉淀处理技术

垃圾渗滤液的混凝处理是通过外加混凝剂使渗滤液中不能直接通过重力去除的微小污染物质和混凝剂一起聚结成较大的颗粒，这些颗粒可以在重力的作用下迅速沉降，分离出渗滤液，从而减少渗滤液中的污染物质。混凝沉淀的机理主要包括压缩双电层、电中和、吸附架桥和网捕沉淀。化学沉淀法是向渗滤液中加入某种化学药剂，使渗滤液中的污染物质和化学药剂发生反应生成沉淀物，从而去除渗滤液中污染物质的处理方法。

近年来，许多学者对采用混凝-化学沉淀方法处理垃圾渗滤液进行了一系列的研究，取得了一些成果。

胡勤海利用天然风化煤为吸附剂，聚铁为混凝剂，处理经过氨吹脱和SBR处理后的渗滤液出水，当吸附剂和混凝剂的投加比例为1∶3时，COD的去除率为44.6%，色度的去除率在85.0%以上，取得了较好的处理效果。

郑怀礼等用硫酸铁、聚合硫酸铁和聚硅硫酸铁处理COD浓度为814mg/L的垃圾渗滤液，色度和COD去除率分别达到了93.1%和61.4%，对色度和COD的去除取得了较好的效果。

刘东等以聚合硫酸铁作为混凝剂处理经曝气塘处理后的垃圾渗滤液，COD去除率平均达到65%。

沈耀良等采用聚合氯化铝（PAC）混凝技术处理杭州天子岭垃圾填埋场的渗滤液，渗滤液原液COD浓度为3621mg/L，当PAC投加量为50～100mg/L时，COD去除率由18.4%上升至37.3%；当PAC投加量为200～280mg/L时，COD的去除率稳定在38%左右；当PAC投加量为400mg/L时，色度去除率最高，为68%，而且此时水中重金属离子的去除率也较其他投加量时高。

李亚峰等对沈阳市赵家沟垃圾填埋场的渗滤液进行了混凝沉淀试验，结果表明，当pH值为9.0时混凝剂DH-3对渗滤液的COD去除率最高可以达到90%以上。

Amokrane采用FeCl3和Al2（SO4）3混凝剂处理COD浓度为4100mg/L的垃圾渗滤液，FeCl3和Al2（SO4）3对渗滤液COD的去除率分别为55%和42%；Tatsi等采用同样的混凝剂处理COD浓度为5320mg/L的垃圾渗滤液，结果发现FeCl3和Al2（SO4）3对渗滤液COD的去除率分别为80%和38%。

混凝沉淀技术常用于垃圾渗滤液原液的预处理以及二级出水的深度处理。其去除对象主要是废水中的胶体以及悬浮物、重金属和氨氮，而且对色度的去除效果尤为显著。采用混凝技术处理垃圾渗滤液，可以去除渗滤液中的大部分悬浮物和不溶性COD、部分重金属以及氨氮，此外，混凝还可以起到很好的降低渗滤液色度的作用。一般来说，混凝可去除渗滤液中分子量大于3000的大分子有机物，但对渗滤液中分子量小于1000的有机物去除率很低，因而混凝处理一般可用作渗滤液的预处理或者深度处理，只依靠混凝技术是不能将渗滤液处理达标的。

1.5.2.2　吸附处理技术

在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集的现象称为吸附。利用固体物质表面对水中污染物质的吸附作用去除水中污染物质的方法是水处理技术中一种常用的方法。具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂，水处理中常用的吸附剂有活性炭、沸石、木炭等。

近年来，采用吸附方法处理垃圾渗滤液的研究日益增多，尤其是活性炭吸附法在垃圾渗滤液处理中得到了广泛应用。

Aziz等用颗粒活性炭吸附渗滤液中的氨氮，当氨氮浓度为1909mg/L时，42g/L颗粒活性炭对氨氮的去除率为40%。

王斐等采用煤灰和土壤对垃圾渗滤液进行吸附实验，结果发现，土壤对COD的去除能力高于煤灰，当土壤和煤灰的高度增加到90cm后，去除率则达到90%以上。

张富韬等研究了活性炭对渗滤液中甲醛、苯酚和苯胺等复杂有机物的吸附去除效果，结果发现活性炭对甲醛的去除率为55%，对苯酚的去除率为58.9%，对苯胺的去除率为65.0%。

Pirbazari M.等用生物颗粒活性炭，即在活性炭上培养生物膜以降解有机物，发现生物吸附处理渗滤液或高浓度的废水有很大潜力。

Fernanda M.Ferraz等用废咖啡渣活性炭吸附去除垃圾渗滤液中的有机物，结果表明，浸渍比例为50%，热解温度为500℃时制备的样品效率最高，其最大吸附能力为每克活性炭40mgCOD。在实际的垃圾渗滤液处理测试中，取得了良好的效果。

提高生物炭生产的可持续性和成本效益是满足日益增长的全球市场需求的关键。基于此，Su Shiung Lam等研制了一种单步微波蒸汽活化装置（STMSA），利用废棕榈壳（WPS）生产微波活化生物炭（MAB）。结果表明，STMSA是一种快速、高效生产活化生物炭的装置。

当前，采用锯末等廉价、易得、吸附效果好的新型吸附剂处理垃圾渗滤液成为垃圾渗滤液处理技术中的研究热点。

吸附法对渗滤液中绝大多数有机物都有效，可去除渗滤液中难降解有机物、金属离子和色度等。此外，吸附法还可适应渗滤液水量和有机负荷变化大的特点，保证渗滤液处理效果。由于大部分吸附剂是利用一些废物改制而成，因而采用吸附法处理渗滤液可达到以废治废的效果，而且垃圾填埋场本身具有足够的空间来处理废弃的吸附剂。尽管吸附法处理垃圾渗滤液有诸多优点，但由于吸附剂在吸附渗滤液中污染物质的过程中易受pH值和水温等因素的影响，吸附法处理垃圾渗滤液的应用受到了一定程度的限制。同时由于吸附剂的饱和吸附量的限制，吸附法一般仅可作为渗滤液的预处理或后续深度处理方法。

1.5.2.3　膜处理技术

膜处理技术是水处理技术中的一种常用技术，该技术主要是使污水在一定的压力下流过隔膜，在此过程中，由于水分子量较小，可以通过隔膜，而水中的污染物质分子量大于隔膜孔径，被隔膜所截留，从而分离出水中的污染物质，达到净化污水的目的。根据膜的孔径大小可以分为：微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。

（1）微滤膜

微滤（Micro-Filtration，简称MF）是一种精密过滤技术，利用孔径为0.1～1.5μm的滤膜对水进行过滤。微滤是一种低压膜滤，进水压力一般小于0.2MPa，过滤精度介于常规过滤和超滤之间，可分离水中直径为0.03～15μm的组分，能去除水中的颗粒物、浊度、细菌、病毒、藻类等。

（2）超滤膜

超滤（Ultra-Filtration，简称UF）是以压力为推动力，利用孔径为0.01～0.1μm的滤膜对水进行过滤的方法。操作压力在0.5MPa以下，过滤精度介于纳滤和超滤之间，可分离水中直径为0.005～10μm、分子量大于500的大分子化合物和胶体，能有效去除水中的悬浮物、胶体、细菌、病毒和部分有机物。

（3）纳滤膜

纳滤（Nanometer-Filtration，简称NF）过滤精度介于反渗透和超滤之间，早期又称松散反渗透（Loose RO），操作压力为3MPa以下。纳滤膜早期又称软化膜，对钙、镁离子具有很高的去除率，能有效去除水中分子量在200以上、分子大小约1nm的可溶性组分。

（4）反渗透膜

反渗透（Reverse-Osmosis，简称RO）是目前最微细的过滤技术。反渗透膜可阻挡所有溶解的无机分子以及任何相对分子质量大于100的有机物，而水分子可通过薄膜成为纯水。其对水中二价离子的脱除率最高可达99.5%，对一价离子的脱除率也在95%以上。

当前应用于垃圾渗滤液处理的膜主要为反渗透膜和超滤膜，这是因为反渗透分离技术相比其他污水处理技术具有这几处优点：反渗透技术的主动力是分离过程中施加的压力，不需要经过能量的密集交换，减少了处理过程中的能源消耗；反渗透技术的应用过程中不需要使用过多的吸附剂以及沉淀剂，降低了废水回用成本；反渗透技术的分离过程操作相对简单，不需要长时间的工程设计就能够实现，缩短了处理周期；反渗透技术对废水的净化效率较高，具有良好的运行环境。

膜处理技术具有适应垃圾渗滤液水质水量变化大的特点，而且操作及维护方便，占地面积小，易于实现自动化控制。垃圾渗滤液经膜处理后，出水能够达到国家相应的排放标准，不会对环境造成任何危害。但是，一般情况下，垃圾渗滤液在进行膜处理之前要先预处理，去除渗滤液的浊度和悬浮固体，以防止膜堵塞。常用的预处理方法有：絮凝过滤、多介质过滤、活性炭吸附、精密过滤器（保安过滤）、氧化处理、杀菌消毒、软化、阻垢剂加药等。

现在比较成熟的膜处理工艺有MBR+NF、MBR+单级DTRO、两级DTRO，基本能够持续的保证达标排放。其中MBR+NF工艺更依赖于前级膜生物反应器生化处理的效果，即当生化处理效果不好时，NF不能完全保证出水达标（COD、氨氮）。相比较而言MBR+单级DTRO能持续保证出水达标，即使在生化效果出现偏差时，碟管式反渗透（Disc Tube Reverse Osmosis，简称DTRO）也能做到较强的后续保障。

而用膜法处理污水，必然存在浓缩液的问题。而工程中追求更高的清水产出率（浓缩比更高），则使产生的浓缩液更难处理。碟管式反渗透技术由于可直接应用于垃圾渗滤液，进行两级处理后，排放即可持续达到标准要求。虽然解决了生化法工程构筑物多周期长的缺点，但由于其比其他反渗透膜装置有更高的浓缩比，从而使其浓缩液问题更为突出。为使膜法处理在垃圾渗滤液处理中更为有效和合理，有必要对后续浓缩液的处理展开工程化研究。

1.5.2.4　高级氧化处理技术

垃圾渗滤液的高级氧化处理技术包括氧化剂氧化法、电化学氧化法、光催化氧化法、活化过硫酸盐氧化法、超声波氧化法、超临界水氧化技术等。

（1）氧化剂氧化法

氧化剂氧化是通过向垃圾渗滤液中加入强氧化剂，利用强氧化剂将渗滤液中的有机物氧化成小分子的碳氢化合物或完全矿化成二氧化碳和水，从而达到去除渗滤液中污染物目的的水处理技术。常用的氧化剂有H2O2和O3，对应的处理技术有Fenton法和臭氧氧化法，以下分别予以介绍。

①Fenton法

Fenton法是利用Fe2+的均相催化作用使强氧化剂H2O2催化分解产生的羟基自由基（HO·）氧化有机分子，从而使其降解成为小分子有机物或矿化为CO2和H2O等无机物。Fenton法是一种重要的高级化学氧化法，常用于废水的高级处理，以去除COD、色度和泡沫等。将Fenton法用于垃圾渗滤液的预处理，能有效提高垃圾渗滤液的可生化性，用Fenton法对生化后的垃圾渗滤液的深度处理，COD值可满足达标排放标准。

与其他氧化方法相比，Fenton试剂具有下列特点：

a.氧化能力强。羟基自由基是一种很强的氧化剂，其氧化电位（E）为2.80V，在已知的氧化剂中仅次于氟；具有较高的电负性或亲和能（569.3KJ），容易进攻电子云密度点，HO·具有加成作用，当有碳碳双键存在时，除非被进攻的分子具有高度活泼的碳氢键，否则，将发生加成反应。

b.过氧化氢分解速率快，氧化速率高。HO·与不同有机物的反应速率常数相差很小，而且都达到或超过了108L/（mol·s），反应异常迅速；同时，羟基自由基对有机物氧化的选择性很小，一般的有机物都可以氧化。

c.Fe（OH）2胶体能在低pH值范围内使用。而在低pH值范围内大多以分子态存在，比较容易去除，这也提高了有机物的去除效率。

d.方法控制简单。比较容易满足处理要求，既可以单独使用也可以与其他工艺联合使用，以降低成本，提高处理效果。

e.对废水中干扰物质的承受能力较强，操作与设备维护比较容易，使用范围比较广。

f.处理效率较高，处理过程中不引入其他杂质，不会产生二次污染。

由于Fenton法具有以上优点，现广泛用于以下四类废水的处理：难生物降解废水；含有少量难生物降解有机物的可生化废水；污染物生物降解的中间产物中具有抑制性的废水；生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水。

但是，该技术也存在许多问题，例如：由于Fe2+浓度大，处理后的水可能带有颜色；Fe2+与H2O2反应降低了H2O2的利用率；反应要求在较低pH值范围内进行等。这些缺陷在一定程度上影响了该技术的推广应用。

②臭氧氧化法

臭氧具有极强的氧化能力，仅次于F，能与多种有机物或官能团发生反应。臭氧在污水处理中有着广泛的作用，不仅在消毒杀菌及除臭等方面有明显的优势，对废水中的污染物，特别是难生物降解污染物有着很强的氧化分解能力。臭氧去除污染物有两条途径，氧化机理主要分为臭氧直接反应和臭氧分解产生羟基自由基的间接反应。直接反应速度较慢且有选择性，一般是进攻具有双键的有机物，是去除水中污染物的主要反应；间接反应产生的羟基自由基氧化电位高，氧化能力更强，反应速度快且无选择性。酸性条件下，臭氧对有机物的降解主要为直接反应；而碱性条件下，则是直接反应和间接反应协同作用。

臭氧氧化法由于具有氧化性强，占地面积小，降解速度快，易控制管理；对废水的脱色、消毒及除臭有良好的处理效果；可以破坏难降解有机物，去除COD；浮渣和污泥产生量较少，处理后臭氧易分解，不产生二次污染物等特点。现广泛应用于污水处理的以下几个方面：

a.去除铁和锰。天然水体中都含有不同含量的铁和锰，它们以可溶性的还原态存在，臭氧对Fe2+的氧化比Mn2+的氧化更容易进行，溶解性的铁和锰变成固态物质后，可以通过沉淀和过滤除去。对于有机成分少的水来说，完全氧化铁和锰的臭氧投加剂量接近于理论值0.43mgO3/mgFe和0.88mgO3/mgFe。

b.去除色度。臭氧氧化能力很强，脱色时不必向水中投加其他化学药剂，即可以使水得到深度脱色处理，其脱色的机理是臭氧及其产生的活泼自由基使燃料发色基团中的不饱和键（芳香基或共轭双键）断裂生成小分子量的酸和醛，生成低分子量的有机物，从而导致水体色度显著降低。一般认为，臭氧投加量为1～3mgO3/mgC时，基本上可以达到脱色的目的。

c.去除合成有机化合物。通过臭氧氧化反应可以降解多种有机微污染物，其中包括脂肪及其卤代物、芳香族化合物、酚类物质、有机胺化合物、染料等。臭氧对这些有机污染物的去除情况与有机物的结构以及臭氧投加量有关。

d.去除颗粒物。臭氧的助絮凝作用使小颗粒变成大颗粒，使溶解性的有机物形成胶体粒子，在后续的沉淀、浮选或过滤时提高TOC和浊度的去除率，加快絮凝沉降速度。

e.消毒及控制消毒副产物。臭氧在水处理中的应用是从利用它的消毒作用开始，目前臭氧仍是加药消毒法中最有效的消毒剂。利用臭氧的强氧化性，以预臭氧氧化取代预氯化，破坏形成三卤甲烷（Trihalomethanes，简称THMs）的前体物质（THMFP），同时原水的可生化性得到增强，与后续的过滤（颗粒活性炭过滤、砂滤）及生物处理相结合，能够达到减少氯化消毒出水中三卤甲烷类有机物生成的目的。

臭氧技术在水处理过程中发挥着重要作用，但也存在着以下几点不足：臭氧利用率低，处理效果不稳定；耗能大，运行成本较高，对设备要求高，技术不够成熟；反应机理不明确，臭氧技术存在局限性；在低剂量和短时间内不能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的氧化进程等。这些问题都限制了臭氧在水处理中的应用。

（2）电化学氧化法

电化学氧化法又称电解法，它对污染物的去除通常是利用阳极的直接氧化作用和溶液中的间接氧化作用。阳极氧化基本原理可分为2个部分，即直接氧化和间接氧化。直接电化学氧化是指通过阳极氧化是使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质。在对非生物相的有机物和无机物，如苯酚、含氮有机污染物、渗滤液等的处理过程中，阳极直接氧化能发挥有效的降解作用。其作用的原理是通过电化学作用在溶液中产生轻基自由基（HO·），由于HO·具有很高的氧化还原电位（E0=2180V），具有很强的氧化活性，从而通过一系列的链式反应，破坏有机物结构，使有机物降解。间接电化学氧化则是通过阳极反应产生的具有强氧化作用的中间物质或发生阳极反应之外的中间反应，使污染物间接氧化，最终达到氧化降解污染物的目的。其作用原理是指添加于废水中的Cl-（NaCl）在阳极放出电子而生成初生态氯[Cl]，初生态氯[Cl]很不稳定，具有很强的氧化能力，可以与任何有机物发生氧化反应，从而氧化分解废水中有机物。在实际的电化学技术处理垃圾渗滤液过程中，电化学氧化和电化学还原往往是同时进行的，通过施加电流产生氧化还原反应去除污染物。

电解水处理系统的核心部件是一个电解反应器，考虑到稀土金属的催化活性以及电极的耐腐蚀性，目前电解法多采用不锈钢为阴极，贵金属（钛、钉合金或钛、钉、铱合金）为阳极。传统的电解反应器采用的是二维平板电极，这种反应器有效电极面积很小，传质问题不能很好地解决。在工业生产中，对电极反应速度要求较高，对于提高电解槽单位体积有效反应面积，增强传质效果和电流效率的要求促成了三维反应器的产生。流化床电极的板电极不同，有一定的立体构型，比表面积是平板电极的几十倍甚至上百倍，电解液在孔道内流动，电解反应器内的传质过程得到很大的改善。三维电解反应器（又称三微电极、立体电极、三元电极）是借鉴化学工程中反应器理论而设计的，通常分为固定床和流动床两大类，这是根据电极在床内的运动状态进行区分的。

电极材料是影响电化学技术处理垃圾渗滤液效果的重要因素，电极材料的选择决定了电化学反应的类型，而电化学氧化过程的关键在于阳极材料选择。常见的阳极材料有铁、铝等活泼金属，这些金属电极直接参与电化学反应，能够高效去除垃圾渗滤液中的污染物，但阳极易消耗，而且会产生大量含金属的污泥，可能引起二次污染。随着电化学氧化技术的发展出现了尺寸稳定阳极（Dimensionstable Anode，简称DSA），即不消耗阳极的电极。DSA是在较稳定的金属基体（Ti、Zr、Ta、Nb等）上固化一层微米或纳米级金属氧化物层（SnO2、IrO2、RuO2、PbO2等）的阳极，其表面上主要发生电化学间接氧化反应。

Panizza等利用PbO2阳极氧化处理垃圾渗滤液，COD由780mg/L降至160mg/L以下，通过分析紫外/可见光谱证明了COD的去除主要是依靠电化学过程将含氯物质转变为ClO-等强氧化性中间体，由这些中间体氧化去除污染物。

有文献报道，不同电极对COD的去除效率排序为：Sn、Pd、Ru氧化物涂层钛基电极>Rn氧化物涂层钛基电极>Pb氧化物涂层钛基电极>石墨电极。

Panizza等又利用Ti-Ru-Sn氧化物涂层电极、PbO2涂层电极、硼掺杂金刚石电极3种电极分别处理垃圾渗滤液（COD浓度为780mg/L，氨氮浓度为266mg/L），结果显示处理效果排序为：硼掺杂金刚石电极>PbO2涂层电极>Ti-Ru-Sn氧化物涂层电极，其中硼掺杂金刚石电极能够将渗滤液中的COD和氨氮完全去除。

陈青等以Ru-Ta/Ti三元电极为阳极，以不锈钢板为阴极，对垃圾渗滤液生物处理出水进行电化学处理实验，结果表明：COD初始浓度为243.2mg/L，在电压为7V，处理时间30min，pH=9，曝气量0.04m3/h条件下处理垃圾渗滤液，COD的去除率为75.5%。

蒲柳等采用RnO2涂层钛基电极为阳极，以钛板为阴极，对COD浓度942mg/L、氨氮浓度264mg/L的工业废水进行电化学氧化法处理，反应2h，废水中COD和氨氮去除率分别为77.8%和95.1%。

电化学氧化法有以下优点：过程中产生的HO·无选择地直接与废水中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染；能量效率高，电化学过程一般在常温常压下就可进行；既可作为单独处理技术，又可与其他处理技术相结合，如作为前处理技术，可以提高废水的生物降解性；电解设备及其操作一般比较简单，如果设计合理，费用并不昂贵，是一种环境友好技术。

电化学氧化对垃圾渗滤液的处理效果受电极材料、垃圾渗滤液水质、处理装置的设计、运行条件（电压、电流、极板间距、pH值等）处理时间等因素影响，须充分理解电化学原理，分析水质，设计条件和设备，才能达到最优的处理效果。

（3）光催化氧化法

光催化氧化的原理是光辐射照射光敏材料而产生电子-空穴对，将水中的O2、H2O等氧化物转化为HO·、HO2·等自由基，这些自由基具有强氧化性，能有效地将大分子有机物氧化分解。其反应只需要光、催化剂和空气，处理成本相对较低。

光催化氧化常用的催化材料是TiO2，它是钛系最重要的产品之一，其化学性质稳定，在常温下几乎不与其他化合物作用，不溶于水、稀酸，微溶于碱和热硝酸。只有在长时间煮沸条件下才溶于浓硫酸和氢氟酸，不与空气中CO2、SO2、O2等产生反应。光化学性质也十分稳定，在紫外光照射下接触还原剂时，不会因为脱氧还原而被腐蚀。其生物学上是惰性的，不溶解、不水解、不参与新陈代谢、无急性或慢性毒性作用。

利用TiO2光催化氧化，可以有效地处理一些常规方法难以处理的有机污水。城市生活垃圾渗滤液是高浓度难降解有机污水，利用光催化氧化处理垃圾渗滤液，可以得到良好的处理效果。以TiO2催化剂的光催化氧化深度处理垃圾渗滤液，CODCr去除率为40%～50%，脱色率为70%～80%。

虽然光催化氧化处理效果好，但现在还基本停留在理论研究阶段，在实际运行时，还有许多问题有待解决，主要有以下几个方面：

①从实际应用角度出发，光催化反应器是光催化技术转化的核心问题，但当前多数研究主要进行污染物降解的可行性测试，对反应器的合理设计考虑不多，因此反应器的合理设计和类型缺乏足够理论依据。

②制备高效率的催化剂，提高催化剂的催化活性进一步完善催化剂的改性技术，金属离子、光活性物质加入催化剂中，或者将多种光催化剂复合，以提高光催化剂活性。另外，进一步研究制备超细易分散纳米材料，制备更高效的其他光催化剂。

③选择合适的载体，研究催化剂固定技术制备负载型催化剂，使其既能保护甚至提高TiO2的光催化活性，又能提供较强的结合度，以便回收重复使用；研究载体与光催化剂之间的相互作用，探讨固载过程中各个影响因素对光催化过程的影响；解决负载化所带来的传质受限的问题等。

④催化剂的分离与回收，基于半导体材料纳米化研究的趋势，有效使用及回收超细TiO2颗粒已成为此项技术转向工业化应用的迫切需要。

⑤高效率人造电光源的研制，目前发射光的激发能量偏低，在实际应用时存在有效功率过小的缺陷，因此，制作高效经济的人造光源有待进一步深入研究。

⑥与其他水处理技术联用的基础研究方面还需更多的理论支持，需更深入地研究其各自作用机理和相互协同机理。在应用研究上，对于各参数的影响情况还需做进一步的研究，以优化反应体系。

虽然光催化氧化技术发展不是很完善，还没有达到工业化的程度，但是由于反应条件温和、操作条件容易控制、氧化能力强、无二次污染，以及TiO2化学稳定性高、无毒等优点，光催化氧化技术仍是一项具有广泛应用前景的新型的水污染处理技术。

（4）活化过硫酸盐氧化法

过硫酸盐氧化法是国内外新兴起的一种高级氧化技术，是通过活化产生的硫酸根自由基（·）来降解有机污染物的一种技术。·的氧化电位为2.5～3.1V，其氧化性能超过了HO·，而且半衰期长，有足够的时间与有机污染物发生反应。·是通过活化过硫酸盐产生，主要活化方式包括热活化、紫外光活化以及过渡金属（Mn2+、Fe2+、Ag+等）和零价铁活化。

刘占孟等采用零价铁用于过硫酸盐的活化，进行垃圾渗滤液的深度处理，COD去除率高达71%，色度几乎完全去除，而且过硫酸钠对垃圾渗滤液的处理效果比过硫酸钾好。

李仲对比了多种过硫酸盐（PS）激发法来处理生化后的垃圾渗滤液，发现Fe/PS体系对COD和色度的去除效果尚可，而热活化法的结果是COD、色度和氨氮去除率高达94%以上，在紫外光/过硫酸盐（UV/PS）体系下，氨氮和色度几乎被全部去除，矿化度高达94%，其处理效果明显比其他体系更好。

付冬彬等对比研究了单独超声（US）、单独过硫酸盐（PS）、US-PS、热-PS和US-热-PS 5种反应体系对垃圾渗滤液的处理效果，考察了不同温度、PS投加量和pH值对US-热-PS体系处理垃圾渗滤液的影响。结果表明，与其他反应体系相比，US-热-PS体系对垃圾渗滤液中色度、COD、氨氮和UV254的处理效果最佳，该体系能够最大程度激活PS产生硫酸根自由基，进而氧化降解垃圾渗滤液中的污染物。在US-热-PS体系中，各指标的去除效果随着温度升高而提高，高温（50℃以上）更有利于PS的激活；PS投加量的增加能够促使体系产生更多的自由基，从而提高污染物的去除效果；酸性条件有利于色度、COD和UV254的去除，而碱性条件有利于氨氮的去除。

过硫酸盐具有反应速度快、对目标污染物无选择性以及氧化彻底等优点，却存在副反应较多、氧化剂利用率低等问题，而且反应需要在酸性条件下才能进行。目前，针对过硫酸盐氧化的研究仍局限在模拟废水，对于实际废水的处理报道较少，采用这种氧化法处理垃圾渗滤液的生化尾水的研究尚处于起步阶段。

（5）超声波氧化法

超声波氧化法的反应机理是利用超声波使溶液产生空化气泡，空化气泡中的水分子被空化气泡崩溃时所产生的高温高压裂解，形成强氧化性自由基（HO·），氧化降解有机污染物，特别适用于降解有毒和难降解的有机物。然而，超声波技术的单独使用很难达到国家排放标准，常常需要与其他工艺耦合使用。

陈盈盈等利用超声波活化过氧化氢和过硫酸盐氧化老龄垃圾渗滤液，考察基于超声的高级氧化技术在垃圾渗滤液处理中的影响因素，探究这一方法在实际应用中所面临的挑战。实验以CODCr、UV254、色度以及氨氮作为渗滤液处理前后变化的指标，考察了温度、超声功率和pH值对渗滤液处理的影响。结果表明：超声功率和pH值对单独超声处理渗滤液无显著影响，而温度的升高可以促进超声与渗滤液的反应。从紫外光谱叠加曲线来看，单独超声可以有效改变渗滤液组分，但其氧化效果并不明显，所以单独超声并不适宜直接用于渗滤液的氧化；超声/过氧化氢体系在高温条件下可快速去除渗滤液中氨氮，并且在碱性条件下各指标去除率更高；超声/过硫酸盐体系对于氨氮的去除整体表现不佳，然而在酸性条件下各指标去除率表现更好；超声/过氧化氢/过硫酸盐联用时三者之间并无明显的促进作用，而试剂用量较大，不具备经济优势。最终得出结论：超声波氧化法具有显著加快反应进程的作用，有利于过硫酸盐的利用，但对于过氧化氢来说，超声有造成其过快分解为H2O和O2的风险。

Amir Hossein Mahvi等研究探讨了超声波工艺对生物降解性改善的影响。结果表明，作为一种较短的预处理系统，超声催化过程对基体进行了几次改质，从而显著提高了其生物降解性。

超声波氧化法具有设备简单、操作简易，并且不易产生二次污染等特点，但也存在氧化降解不彻底、能量利用率低、副反应较多等缺点。因此，超声波氧化法在实际应用中，通常是与其他的方法联用处理垃圾渗滤液，来降低成本，改善渗滤液的处理效果。

（6）超临界水氧化技术

超临界水氧化（Supercritical Water Oxidation，简称SCWO）技术是指在温度和压力高于水的临界温度（374.3℃）和压力（22.1MPa）的反应条件下，以超临界水为反应介质，以空气或氧气为氧化剂，将水中的有机污染物彻底氧化成CO2和H2O的过程。超临界水氧化反应完全彻底：有机碳转化为CO2，氢转化为H2O，卤素原子转化为卤离子，硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮气。而且超临界水氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似，在氧化过程中释放出大量的热量。

SCWO技术具有以下优点：效率高，处理彻底，有机物在适当的温度、压力和一定的保留时间下，能完全被氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物，有毒物质的清除率达99.99%以上，符合全封闭处理要求；由于SCWO是在高温高压下进行的均相反应，反应速率快，停留时间短（可小于1min），所以反应器结构简单，体积小；适用范围广，可以适用于各种有毒物质、废水废物的处理；不形成二次污染，产物清洁不需要进一步处理，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利用；当有机物含量超过20%时，就可以依靠反应过程中自身氧化放热来维持反应所需的温度，不需要额外供给热量，如果浓度更高，则放出更多的氧化热，这部分热能可以回收。

尽管SCWO技术具备了很多优点，但其高温高压的操作条件无疑对设备材质提出了严格的要求。另一方面，虽然已经在超临界水的性质和物质在其中的溶解度以及超临界水化学反应的动力学和机理方面进行了一些研究，但是这些与开发、设计和控制超临界水氧化过程必需的知识和数据相比，还远不能满足要求。在实际进行工程设计时，除了考虑体系的反应动力学特性以外，还必须注意一些工程方面的因素，例如腐蚀、盐的沉淀、催化剂的使用、热量传递等。

目前发现的耐超临界水氧化腐蚀性能最好的Ni基合金Inconel625和Hastelloy C-276在SCWO环境下的均匀腐蚀速率达到17.8mm/a，远高于作为设备结构材料要求的腐蚀速率（低于0.5mm/a），反应器和换热器的腐蚀问题成为直接制约SCWO技术大规模产业化应用的关键因素。美国General Atomics公司（GA）经过广泛研究，得出了解决腐蚀和盐沉积问题切实可行的方法。腐蚀问题的研究使得对材料在超临界水氧化条件下的性能有了深入认识。对于关键部位已选用先进材料和工程设计方案，并发展了相关专利处理盐沉淀问题。可以预见，随着人类社会的进步，利用超临界水氧化这种洁净、安全、节能、高效、高品质的绿色环保技术，将是未来工业化应用之一。

1.5.2.5　氨吹脱处理技术

垃圾渗滤液处理的氨吹脱技术主要是用来去除渗滤液中的高浓度的氨氮。垃圾渗滤液中的氨氮存在如下的化学平衡：，当用生石灰将渗滤液pH值调为11左右时，该化学平衡向左移动，渗滤液中的氨氮大多以NH3·H2O的形式存在，此时向渗滤液中自下而上通入空气，可将渗滤液中大部分NH3·H2O吹脱到空气中，从而去除渗滤液中的氨氮。

用于氨氮吹脱法的设备主要有吹脱池和吹脱塔。吹脱池占地面积大、效率低，吹脱出的氨氮常直接排入大气中，存在二次污染，工业应用较少。相比吹脱池，吹脱塔具有吹脱效率高、可回收氨气防止二次污染、操作简单、占地面积小等特点，因此工业上应用较广。吹脱塔又分为填料塔和筛板塔。填料塔具有结构简单、空气阻力小、分离效率高等优点，但抗堵性能较弱。常用填料有散堆填料和规整填料，散堆填料有鲍尔环、拉西环等，规整填料有丝网填料、波纹板填料等。筛板塔具有传质效率稳定、操作弹性大、清洗维护方便等优点，且具有一定的抗堵性。

Baris Calli等通过氨吹脱法去除垃圾渗滤液中的氨氮，在氨氮浓度为1260mg/L时，加入11g/L的石灰，12h后，氨氮去除率达到94%。

I.Ozturk等将垃圾渗滤液经厌氧预处理后，再用氨吹脱，当氨氮浓度为1025mg/L时，其去除率达到85%。

苏州七子山生活垃圾填埋场渗滤液pH=8.41，氨氮=732.2mg/L，当投加0.34%的生石灰，将pH值调至10进行吹脱试验时，吹脱后氨氮=86.64mg/L，氨氮吹脱去除率达到88.1%。

段文江等在山东某垃圾填埋场垃圾渗滤液处理工程设计中，采用吹脱法对渗滤液接触氧化后的出水进行脱氨氮处理。工程设计废水处理能力为120m3/d，氨氮吹脱塔尺寸为2.2m×10m，材质为PP，吸收塔尺寸为2.2m×4.5m，吹脱风机功率为30kW，进入氨氮吹脱塔废水pH值控制在10.5以上，渗滤液原水氨氮含量为2000～3000mg/L，吹脱塔出水氨氮控制在200mg/L以下；吹脱塔出水再利用A/O生物滤池+Fenton氧化进一步处理。工程实际运行后，排放尾水氨氮可达4.5～12.2mg/L，实现达标排放。

苏东辉等介绍了浙江某垃圾焚烧发电厂渗滤液处理工程，该项目采用曝气吹脱池对调节池出水进行氨氮吹脱，吹脱池尺寸为4m×5.7m×2.5m，HRT为12h，碱液调节pH值9.5～10.5；工程实际运行效果：调节池出水氨氮为1520～1600mg/L，吹脱出水氨氮为284～298mg/L，氨氮去除率为80.4%～81.7%；吹脱出水经后续ABR+两级A/O复合MBR组合工艺处理后，出水氨氮含量降至97mg/L，整个工艺的氨氮脱除率可达99.9%。

蔡圃等介绍了某生活垃圾填埋场渗滤液处理工程，采用的工艺为“混凝+氨吹脱+UASB+缺氧+两段接触氧化+MBR+活性炭过滤+RO”，设计处理能力为150m3/d；其中吹脱塔设计进水温度25℃，气液体积比2500∶1，外形尺寸为5m×7.5m，填料高度600mm，配套风机功率7.5kW，体积流量10580m3/h，废水pH值采用石灰调节至11，吹脱气中的氨气用硫酸溶液吸收；工程实际运行效果：进水氨氮浓度为400mg/L，系统出水氨氮浓度为0.76mg/L。

高浓度氨氮是垃圾渗滤液处理的一个难题，传统的生物脱氮过程在渗滤液处理中难以实现，而且氨氮的分子量很小，即使反渗透技术也不能将其大部分去除。目前只有氨的吹脱技术是去除垃圾渗滤液中氨氮较为可行的方法。虽然氨吹脱可去除渗滤液中大部分氨氮，但也会将渗滤液中硫化氢等恶臭气体吹脱出来，造成空气污染。此外，氨吹脱需要吹脱塔和调节pH值装置，这些装置增加了渗滤液的处理成本。

1.5.2.6　蒸干处理技术

蒸干处理技术主要通过加热使渗滤液中的水分子气化，然后不断除去气化的水蒸气，使这一过程得以连续进行。垃圾渗滤液蒸干处理时，水从渗滤液中分离，污染物残留在浓缩液中，水蒸气经冷凝后形成液体，从而实现了水分子和污染物质的分离。

蒸干处理工艺可把渗滤液浓缩到原体积的2%～10%左右。蒸干工艺的能耗极高，但研究表明：一个典型的现代化填埋场的填埋气体用作蒸干的能量来源是可行的。因此，渗滤液的蒸发处理是可行的，并且能有效控制渗滤液和填埋气体量。同时，蒸发对渗滤液水质特性的变化不敏感。

德国巴伐利亚州采用二级蒸干法处理混合生活垃圾填埋场的渗滤液，结果表明：此法可去除92%的COD和94%的氨氮。

杨卉等以生物膜海绵为微生物载体和膨胀剂，餐厨垃圾为补充碳源，生物蒸发处理垃圾渗滤液两级DTRO浓缩液。同时优化了生物蒸发过程中的COD浓度、最佳通风速率和每轮的投加量。结果表明：生物蒸发处理垃圾渗滤液浓缩液是可行的，且COD浓度越高，生物蒸发效果越佳。

李济源等采用蒸发浓缩法处理早期、中期和晚期垃圾渗滤液，研究渗滤液的COD和TOC的蒸发规律，并对不同填埋龄渗滤液及蒸发分离出的冷凝液进行三维荧光特性分析。结果显示：早期垃圾渗滤液主要为小分子类有机物，不适合用蒸发法处理，对主要为大分子、难降解类物质的中晚期垃圾渗滤液较适合采用蒸发法处理。

刘导明等对生活垃圾填埋场渗滤液原水、MBR出水、NF浓缩液分别进行机械蒸发试验。结果表明：机械蒸发装置适合MBR产水、NF浓缩液的处理，回收率达到90%；COD和氨氮的去除率达到92%以上，达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）的表2标准。渗滤液原水则不适合用机械蒸发法处理。

王彩虹等介绍了机械蒸发（MVC）-离子交换（DI）铵回收工艺的原理及相关技术参数，该技术解决了常规渗滤液处理技术能耗高的问题，在去除氨氮的同时，实现铵盐的回收利用，具有流程简单、占地少、运行费用低等优点。工程出水水质良好，达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26—2001）第二时段一级排放标准要求。

渗滤液的蒸干处理技术也存在一些不足之处。pH值影响渗滤液中有机酸和氨的离解状态，从而改变它们的挥发程度。此外，蒸干处理系统的操作麻烦，易出现金属材料腐蚀等现象。在不能对填埋气体进行有效收集的填埋场，由于能耗较大，不宜采用蒸干技术处理垃圾渗滤液。

1.5.3　高级氧化技术的优化组合研究

近年来，由于不同垃圾渗滤液处理技术间的科学组合往往能够提高污染物的去除率，因而成为科研工作者们争相钻研的热点。其中主流的研究方向有：混凝沉淀-Fenton氧化法、混凝沉淀-臭氧氧化法、电化学-Fenton氧化法、电化学-臭氧氧化法、光催化-Fenton氧化法、光催化-电化学法等。下面分别予以举例介绍。

1.5.3.1　混凝沉淀-Fenton氧化法

目前，该工艺已广泛应用于垃圾渗滤液的实际处理中，下面通过工艺流程的讲解，介绍其去除污染物的机理。

实际工艺的氧化池包括5个区，分别是反应区、加碱回调区、混凝沉淀区、斜管沉淀区、污水排放区。在反应区内投加硫酸亚铁、双氧水、浓硫酸3种药剂。浓硫酸为反应提供酸性环境，硫酸亚铁和双氧水为反应原料。反应完成后投加氢氧化钠进行pH值回调，一方面保证了出水的微碱性，避免对管道的腐蚀；另一方面有利于三价铁离子与氢氧根形成氢氧化铁胶体，经过絮凝沉淀后去除，降低出水色度。回调区还投加粉末活性炭降低废水色度。混凝沉淀区投加絮凝剂去除胶体物质。在Fenton氧化过程中，会产生大小不一的絮凝物，主要是Fe2+/H2O2链反应过程中的铁水络合物，絮凝物由于体积微小，在废水处理中难以沉降，投加化学絮凝剂后能快速有效地去除微小的絮凝物，提高COD去除率。影响该组合工艺处理效果的主要因素有反应pH值、反应温度、Fenton试剂的配比以及化学絮凝剂的种类和投加量等。

张玉清、刘明华采用混凝沉淀-Fenton氧化处理垃圾渗滤液生化处理出水，通过单因素试验研究了混凝沉淀和Fenton氧化中各因素对去除CODCr的影响。试验结果表明，最佳混凝试验工艺条件为：复合混凝剂比例m（无机组分）∶n（有机组分）为4.0∶1、pH值为8.5、混凝剂投加量0.6g/L，CODCr的去除率可达到88.6%。Fenton氧化阶段，当体系pH值为4.0、H2O2投加量为16mg/L、FeSO4·7H2O投加量为6g/L、反应时间为110min时，CODCr去除率高达95.9%。

林雨阳等采用絮凝-Fenton联合工艺对垃圾渗滤液进行处理实验，在垃圾渗滤液生化废水中加入FeCl3溶液，搅拌后加入一定质量的FeSO4·7H2O和H2O2，将pH值调到8后得到滤液。在pH值为7.42不变的条件下，随着FeCl3溶液的增加，絮凝出水的COD和色度大幅度减小后逐渐平稳，而总磷、氨氮变化不大，趋于平稳。这是由于三氯化铁水解和聚合生成带正电荷的多核聚合物，可以吸附和中和带负电的胶体颗粒，使溶液中的胶体颗粒脱稳，形成较大的絮体，在重力作用下沉降并卷扫其他胶体颗粒一起沉淀。实验结果表明，采用絮凝-Fenton联合工艺处理后的出水，COD、总磷、氨氮、色度指标符合《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）的排放浓度限值要求，可去除95%以上的COD、99%以上的色度。其工艺优化条件为：絮凝剂用量1g/L、双氧水用量2g/L、硫酸亚铁与双氧水摩尔比1∶3、Fenton反应时间3h。

1.5.3.2　混凝沉淀-臭氧氧化法

传统意义上的预臭氧-混凝工艺，预臭氧氧化和混凝在一个单元内同时进行，在一个系统中具有互混性。而臭氧-混凝耦合工艺中的混凝剂对臭氧氧化的促进机制主要是通过金属盐混凝剂及其水解产物作为臭氧氧化的催化剂，引起链式反应，促进臭氧分解产生氧化性更强、选择性更低的HO·，形成高级氧化机制，从而进一步氧化有机污染物。

廖书林等以垃圾中转站渗滤液为研究对象，分析了混凝-臭氧氧化工艺对渗滤液中COD和色度的影响。结果表明：在pH=11.2，FeCl3加量为900mg/L，臭氧反应时间为20min，臭氧流量为35mg/L的优化条件下，垃圾中转站渗滤液的COD、色度分别可去除78.39%与95.34，BOD5/COD由反应之前的0.152提升到了0.415，可生化性明显改善。

黄小琴以垃圾渗滤液MBR出水为研究对象，采用聚铁混凝-臭氧催化氧化-曝气生物滤池（BAF）组合工艺进行深度处理。结果表明：聚合硫酸铁（PFS）对渗滤液的混凝效果优于聚合氯化铝（PAC）和三氯化铁（FC），且在投加量为1400mg/L、初始pH值为6.0、PAM投加量为4mg/L时获得最佳处理效果；含锰催化剂能有效提高臭氧氧化能力，臭氧最佳投加量为150mg/L，适宜pH值为7～8；曝气生物滤池（BAF）停留时间为6h时，出水CODCr低于100mg/L，达到了《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB 16889—2008）表2的排放标准。

1.5.3.3　电化学-Fenton氧化法

电化学法（电解法）和Fenton法的组合工艺，又称电Fenton法。它的基本原理是在酸性溶液中，通过电解的方式，O2先在阴极通过两电子还原反应生成H2O2，生成的H2O2迅速与溶液中外加的或Fe阳极氧化生成的Fe2+反应生成HO·和Fe3+，利用HO·无选择性的强氧化能力达到对难降解有机物去除的目的，Fe3+又能在阴极被还原成Fe2+，从而使氧化反应循环进行。此外，电极可对水中的阴阳离子产生定向的吸附和凝聚作用，从而也具有一定的絮凝沉降效果。电Fenton法的实质是把用电化学法产生的Fe2+和H2O2作为Fenton试剂的持续来源。电Fenton法克服了普通Fenton法有机物矿化程度不高，H2O2消耗量大造成成本升高，难以实用化的缺点；较光Fenton法具有自动产生H2O2的机制较完善、H2O2利用率高、有机物降解因素多（除HO·的间接氧化作用外，还有阳极的直接氧化，电混凝和电絮凝作用）等优点。

Annabel Fernandes等使用碳毡氟化物和氟化硼金刚石阳极研究了电Fenton法对反渗透浓缩垃圾渗滤液的去除效果，结果表明，当pH值等于3，水体溶解态铁离子浓度为61mg/L时，有机物和氮的去除率降低，电流强度增大，在实验条件下最大电流为1.4A条件，反应8h，COD去除率超过40%。

何祥等应用活性炭载Ti颗粒作为粒子电极的三维电-Fenton系统处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液。通过单因素实验确定最佳反应条件并分析各因素对纳滤浓缩液处理效果的影响。在电流密度为15mA/cm2，Fe投加量为1.0mmol/L，极板间距为10cm，粒子电极投加量为10g/L的最佳反应条件下处理100min后，COD、UV254的去除率分别为72.4%与62.8%，B/C由0.002提升至0.15，处理后的浓液生物毒性明显降低。此外，应用三维电-Fenton系统处理后的NF浓缩液出水总磷以及重金属浓度满足国家排放标准要求。

1.5.3.4　电化学-臭氧氧化法

电化学-臭氧联用技术作为一种新型的高级氧化技术，不仅能快速地降解水中普通生物难降解的有机污染物，还能降解使用其他化学方法难以降解的顽固性有机污染物。电化学-臭氧联用技术在常温常压条件下，通过对臭氧与电化学技术的联合使用，使得水中有机污染物的降解效率远大于两者单独作用之和。视反应条件而定，耦合效应是通过电化学技术与臭氧技术的联合，水中生成了远大于两者单独处理水污染时的羟基自由基，以此来达到净化水的目的。另外，耦合效应还表现为电化学反应与之在降解有机污染物时的协同作用，显著缩短了有机污染物被彻底矿化所需的时间，提高水处理的效率。

李怀森以江村沟垃圾渗滤液厂产生的污泥脱水液为研究对象，采用COD去除率、氨氮去除率为降解指标，利用二维电极法、三维电极法及三维电极法联合臭氧工艺处理污泥脱水液。利用三维荧光光谱及GC-MS分析了原水及三种处理方法处理后的水样，结果表明：三种方法对荧光有机物均有较好的去除效果，其中三维电极法相比于二维电极法对于Ⅳ区（可溶解性微生物代谢产物）有更强的去除效果，通过三维电极联合臭氧处理后，Ⅴ区（类腐殖质酸类有机物）去除效果明显增强。三维电极联合臭氧处理后水样中的有机物含量明显下降，有机污染物降解更彻底。

Mina Ghahrchi等做了一项电催化臭氧氧化提高垃圾渗滤液生物降解性的研究，旨在研究一体化均相催化臭氧氧化及电化学工艺对提高垃圾填埋场生物可降解性的效果。本实验是在实验室规模上对实际填埋场渗滤液进行的试验研究。变量为电流密度（O3/H2O2-42.1mA/cm2）、臭氧浓度（100～400mg/h）、初始pH值（3～9）、反应时间（1～6h）。在臭氧浓度为1.42mA/m2、臭氧浓度为400mg/h、初始pH值为3、反应时间3h的条件下，臭氧氧化-电化学一体化工艺将COD和BOD分别去除到3381.9mg/L和1521.8mg/L。在最佳条件下，生物降解指数从0.27提高到0.45。结果表明，电催化-臭氧氧化工艺对垃圾渗滤液的可生化性指标有显著影响，可以提高垃圾渗滤液处理的去除效率。

1.5.3.5　光催化-Fenton氧化法

光催化和Fenton法的组合工艺。光照可大大提高Fenton体系的有机污染物降解效果，然而研究表明，对Fenton体系起促进作用的仅是占太阳光3%～5%的紫外光，所以此法又称紫外-Fenton氧化法（UV-Fenton）。在UV光照条件下，H2O2可直接分解成HO·，Fe3+水解羟基化的Fe（OH）2+较为容易转化为Fe2+，促进Fe2+与Fe3+之间的循环，提高药剂的利用率。

Daiana Seibert等研究了不同螯合剂（EDTA，草酸，柠檬酸）对光Fenton法处理垃圾渗滤液去除效果的影响，结果表明，使用EDTA，pH=6，Fe浓度为100mg/L，消耗275mmol/LH2O2和8kJ/L的紫外光照能量时，垃圾渗漏处理效果最好，实现了脱色和80%UV254的去除。

Jianshu Zhao等做了一项关于分析紫外-Fenton法在常温常压下对经生物预处理后的垃圾渗滤液中的难降解有机物进行纳滤浓缩的可行性的研究。为了探索其有效性，进行了中试规模的研究。中试结果表明，UV-Fenton法可以有效地处理COD含量不同的渗滤液纳滤液。生物降解性分析、荧光激发发射矩阵结合平行因子分析和气相色谱-质谱分析进一步验证了UV-Fenton法去除难降解有机污染物和提高渗滤液纳滤生化性能的有效性。

杨运平等采用UV/TiO2与Fenton试剂法的联合工艺处理垃圾渗滤液，考察了反应温度、pH值、TiO2投加量、H2O2用量等对去除率和脱色率的影响，比较了单一的Fenton法、UV/TiO2法和UV/TiO2/Fenton法处理垃圾渗滤液的效果。结果表明：反应温度越高，对垃圾渗滤液中的去除率和脱色率也越高；pH=4时处理效果较好，pH值过低会抑制HO·的产生，pH值过高则水中胶体不易被去除，且Fe2+易失去催化活性；TiO2投加量需适当，TiO2过量会引起光散射，降低紫外光辐射效率，过量的H2O2会引发自由基链反应终止；UV/TiO2与Fenton试剂耦合，可促进TiO2表面羟基化，提高HO·的生成效率，加快自由基的链传递，提高对污染物的降解速率。

1.5.3.6　光催化-电化学法

光电催化氧化技术是在电化学氧化基础之上，添加光催化物质，在电化学反应过程中施加光照，氧化反应得以增强。例如，利用TiO2在紫外光照射下产生光电子的反应机理，将TiO2固化在电极表面，电化学反应过程中施加紫外光照射。光电催化氧化技术具有处理效果好、污泥产生量少、运行成本低的优点。

魏晓云等利用混凝和光电催化氧化结合的工艺处理垃圾渗滤液的膜滤浓缩液，实验结果表明，被光电催化氧化处理的有机物，其结构被迅速破坏，COD浓度由初始的4700mg/L降低至650mg/L。

王超以TiO2/Ti光电极为阳极，不锈钢为阴极，紫外灯为光源，利用光电催化氧化技术处理反渗透浓水，着重分析了COD，氨氮、色度及UV254的去除情况，同时借助紫外-可见分光光度计（UV-VIS）吸收光谱、三维荧光光谱分析和凝胶色谱分析对反渗透浓水中溶解性有机物的变化进行分析。结果表明，在电流密度为2.0mA/cm2，紫外灯光强度为30μW/cm2的条件下，处理150min后，COD的去除率为92.06%，氨氮浓度从44.61mg/L下降至2.84mg/L，色度去除率达到100%，UV254去除率为74.22%。