综述：垃圾渗滤液的传统与等离子体处理技术综述：机理、挑战与前景

本综述系统评述了垃圾渗滤液（LFL）的传统与等离子体处理技术，重点分析了等离子体技术高效生成活性物种、去除难降解有机物和氨氮（NH4+-N）及化学需氧量（COD）的机制，并探讨了其能耗、可扩展性及病毒灭活应用前景。

　　

垃圾渗滤液（Landfill Leachate, LFL）的处理是一个长期存在的全球性环境挑战。这种毒性高、色深、恶臭的液体含有高浓度的难降解有机物、重金属、无机盐及其他有害物质，若直接排放将对水资源构成严重威胁。渗滤液的性质受多种因素影响，包括植被覆盖、地形、降雨模式、水文地质条件、填埋场操作及废物特性等。根据填埋年龄，LFL可分为年轻和年老两类：年轻LFL具有高化学需氧量（COD，30,000–60,000 mg·L^-1）、高生化需氧量（BOD，4,000–13,000 mg·L^-1）及较高的BOD/COD比值（0.4–0.7），表明可生物降解的挥发性脂肪酸（VFAs）是其主要成分；而年老LFL的COD降至<4,000 mg·L^-1，氨氮浓度升高至>400 mg·L^-1，BOD/COD比值降至<0.1，富含腐殖质，处理难度更大。

传统LFL处理方法主要包括生物、化学和物理方法，如回灌填埋场或分流至污水系统协同处理。化学沉淀作为一种预处理手段，可用于去除重金属和非生物降解有机物，但简单低成本的同时，将溶解离子转化为不溶性固体相。生物处理（好氧和厌氧过程）被视为最适宜的技术，但仍可能残留部分有机物。吸附是去除LFL中化学物质的常用技术，可降低有机物、COD和色度至生物处理可接受的水平。膜过程（如纳滤和反渗透）单独使用并不适合，多用于二级处理或与其他方法结合，但膜浓缩液是其最大缺点。高级氧化过程（Advanced Oxidation Processes, AOPs）作为后处理关键方法，依赖羟基自由基（•OH）的强氧化能力降解难降解有机物并降低COD和总有机碳（TOC），例如臭氧（O₃）与过氧化氢（H₂O₂）及紫外（UV）光的组合可实现高氧化速率，但化学氧化不能完全将有机物转化为水和二氧化碳，且可能形成可吸附有机卤化物（AOX），部分有机物被氧化为可生物降解中间体，需进一步生物处理。尽管物化处理有优势，但缺乏可扩展性、易处理性及环境影响问题促使寻求更环保、低成本、易用的替代方法。

近年来，大气非热等离子体和热等离子体被应用于废水处理。非热等离子体能产生大量化学活性物种，这些活性物种具有高反应潜力，可与废水中有机和无机化合物发生化学反应，且等离子体处理过程中的UV辐射增强了活性自由基的形成。热等离子体则通过两电极间高电位差建立的工作气体与高强度电弧的相互作用实现处理。等离子体技术在LFL处理领域的研究呈增长趋势，表明其作为一种强大且有用的方法。

本综述详细讨论了LFL处理的不同方法，包括化学混凝絮凝、电化学混凝、膜过程、生物降解、吸附和AOPs，并总体评估了这些方法的优缺点。重点突出了等离子体技术作为LFL处理的领先方法，深入探讨了其工作机制、基本原理、重要操作因素（如pH、电压、载气、电极材料）和不同反应器设计，这一主题在早期综述中覆盖较少。特别探索了等离子体过程在去除病毒、细菌甚至SARS-CoV-2中的新作用，并比较了等离子体方法在LFL处理中的应用。通过整合最新实验发现、比较反应器设计及分析关键影响因素，本综述不仅强调了等离子体在快速、可扩展和多目标消毒方面的潜力，还将混合等离子体系统确定为未来研究的有前途方向。

LFL处理方法方面，各种高效方法已被探索，研究集中于增强混凝絮凝、生物过程、吸附、AOPs和膜分离在LFL处理中的有效性，这些方法因可靠性、简单性、成本效益、缩短稳定时间、增加沼气生产和降低能耗而被广泛采用。

影响等离子体在LFL处理中性能的变量包括pH、施加电压、电极材料和载气等操作条件。等离子体反应器类型包括平衡等离子体（热和非热等离子体）和非平衡等离子体（冷等离子体和辉光放电），其中非平衡等离子体中电子、离子和气体温度存在高差异，偏离热力学平衡，而热等离子体是热力学稳定的。

等离子体反应器构建的进展旨在应对挑战并提供新解决方案以促进放大和增强工业适用性。专利中引入了用于大规模废水处理的大气压等离子体反应器，展示了通过先进反应器设计实现LFL强力预处理可增强等离子体过程的有效性。

等离子体基方法在病毒灭活方面显示出前景，研究表明病毒可在未经处理的污水（如LFL）中检测到，等离子体技术具有实现高水平消毒和处理病毒、肿瘤及耐药微生物（如抗生素）的强大能力。

能耗和可扩展性方面，工程评估需考虑处理效率、可扩展性、操作可靠性和生命周期成本。等离子体反应器因高压放电、载气流和冷却系统需求而需要大量能量输入，能耗因反应器类型而异，薄膜和介质阻挡配置在处理特定污染物方面表现出更高效率。

结论与展望部分指出，等离子体技术作为LFL处理的多功能快速方法，特别适用于可持续去除有机物、氨和新污染物，无需额外化学品，在环境条件下实现高COD和氨去除效率（通常超过80%），达到解毒和色度降低，污泥最少且二次污染减少。其可扩展性、能源效率和与混合配置的兼容性使等离子体方法成为可持续LFL管理的有前途解决方案。未来研究应关注标准化采样、小污染物分析和能源使用及碳排放报告，以选择最佳技术并创建可持续、可扩展的解决方案。