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试论生活垃圾填埋场渗滤液处理工程实例

发表时间：2020/10/23 来源：《基层建设》2020年第19期作者：古明华

[导读] 摘要：在分析目前渗滤液处理单一工艺的基础上，提出组合工艺是可行的处理技术。

        东莞市恒泰建筑工程有限公司广东东莞 523000
        摘要：在分析目前渗滤液处理单一工艺的基础上，提出组合工艺是可行的处理技术。通过实例阐述了“混凝+氛吹脱+上流式厌氧污泥床（UASB）+缺氧+两段接触氧化+MBR+活性炭过滤+R0”组合工艺在垃圾渗滤液处理中的应用。实际运行结果表明，在进水平均COD为5.5 g/L、NH3-N的质量浓度为400 mg/L时，出水平均COD为5.36mg/L、NH3-N的质量浓度0.76 mg/L，水质可满足GB 16889-2008特殊限值要求，直接运行成本合计为19.37元/m3，可为我国生活垃圾填埋场渗滤液处理提供借鉴。
        关键词：生活垃圾；填埋场；渗滤液处理；工程实例
        引言
        随着城市发展，填埋垃圾量日益增加，填埋场库区不断扩大，垃圾渗滤液产量也随之增加。垃圾渗滤液成分复杂，含重金属和毒性有机物，难以生物降解，且水质水量变化大。若渗滤液处理不当，将导致严重的土壤、地下水、地表水污染。为妥善处理城市生活垃圾填埋场渗滤液提供借鉴，介绍一种“预处理-膜生物反应器（MBR）-纳滤（NF）-反渗透（RO）”组合处理工艺，其出水水质可满足 GB 16889-2008 中表 2 标准的要求。
        1   现有垃圾渗滤液处理工艺
        目前，垃圾渗滤液处理工艺主要包括回灌法、物化法和生物法等。回灌法是将未经处理的渗滤液回喷至垃圾填埋场，通过填埋体中的微生物多次降解实现净化。虽然回灌法不必投资污水处理构筑物，但是其局限于垃圾渗滤液产生量较少的干旱、半干旱地区。物化法主要包括混凝、氨吹脱、化学氧化和膜分离法等。物化法运营成本较高，主要用于渗滤液的预处理和深度处理。生物法是一种实际应用最为广泛的处理工艺，主要有好氧法和厌氧法 2 种。在好氧条件下，微生物将有机物分解为 CO2；在厌氧条件下，微生物将有机物分解为沼气（主要成分为 CH4和 CO2）。由于年轻填埋场的渗滤液 BOD 5/COD〉0.5，采用生物处理比较有效。随着运营时间的延长，渗滤液可生化性能变差，生物处理效果下降。
        在实际工程中，单一工艺难以满足排放标准，往往采用组合工艺处理垃圾渗滤液。潘军等对贵州省 2001－2012 年建设的 4 个垃圾填埋场渗滤液处理工艺进行调研。结果发现，单一的 A/O 工艺出水COD 为 1.700 ～2.0 g/L、NH3-N 的质量浓度 300 ～400 mg/L，出水应排向城市二级污水处理厂补充处理；A/O+ 超滤（UF）+ 纳滤（NF）+ 反渗透（RO）组合工艺出水 COD 为 50～80 mg/L、NH3-N 的质量浓度25～60 mg/L，出水 NH3-N 含量不能达到 GB 16889－2008 排放限值要求；MBR+UF/NF+RO 组合工艺出水 COD 为 30～70 mg/L、NH3-N 的质量浓度 10～30mg/L，达到 GB 16889－2008 一般限值要求，但未达到特殊限值要求。在实际运营过程中，因 MBR+UF/NF+RO组合工艺生物处理流程较短，膜分离系统负荷过重，膜堵塞问题频出，影响出水水质的稳定性。
        依据对四川省 3 个垃圾填埋场渗滤液处理工艺的调研结果可以发现，采用“预处理 + 生物处理 + 深度处理”组合工艺是一种可行的处理技术。
        2 工程实例工艺流程
        工程位于广东梅州，属温暖、潮湿的亚热带季风气候，多年平均气温 20 ℃，多年平均降雨量 1 202mm。工程总库容 1 468×103 m3，设计使用年限 32 a。2012 年投入试运营，属年轻填埋场。渗滤液设计处理量 150 m3/d，采用“混凝 + 氨吹脱 + 上流式厌氧污泥床（UASB）+ 缺氧 + 两段接触氧化 +MBR+ 活性炭过滤 +RO”处理工艺，进水COD 为 3～8 g/L、BOD5为 1～3.5 g/L、NH3-N 的质量浓度 300～1 600 mg/L。渗滤液处理工艺流程如图 1 所示。
        进水首先经混凝、沉淀预处理去除胶体颗粒和悬浮颗粒；然后经预留吹脱塔脱除游离氨，提高 C/N；吹脱塔出水进入 UASB 降解 COD，提高 BOD5/COD；UASB 出水经气浮作用后进入缺氧池，进行氨化和反硝化作用，进一步脱氮；缺氧池出水进入 2 段接触氧化池，进一步脱除 COD；接触氧化池出水进入 MBR强化降解 COD 和 NH3-N 硝化；MBR 出水一部分回流至缺氧池进行反硝化强化脱氮，一部分进入膜分离系统，净水经消毒后外排。工艺产生的污泥进入污泥浓缩池，经压滤后回填至垃圾填埋场。
        3 主要构筑物
        3.1 预留吹脱塔
        由于填埋场运营 5 a 后，NH3-N 含量升高，C/N 降低，对后续生物处理工艺具有抑制作用，因此预留吹脱塔脱除游离氨调节 C/N。吹脱塔配套酸、碱调节槽。向碱调节槽投加石灰乳调节 pH 至 11，游离氨经吹脱处理后进入酸调节槽，投加硫酸调节 pH 至 6～9。吹脱塔设计进水温度 25 ℃，气液体积比 2 500：1，外形尺寸准3.5 m×7.5 m，填料高度 600 mm；配套风机功率 7.5 kW，体积流量 10 580 m3/h。

        图1 渗滤液处理工艺流程
        3.2 UASB 反应器
        污水自下而上通过 UASB 反应器，底部是高含量、高活性的污泥床，污泥床上部是低含量悬浮污泥层，大部分有机物经过厌氧发酵降解为沼气。UASB反应器由配水区、反应区、三相分离器、排水系统和排气系统 5 部分组成。UASB 反应器 1 座，有效容积 1 989 m3，COD 负荷 2.1 kg/（m3•d），HRT 为 47 h，外形尺寸准5.5 m×8.0 m。
        3.3 2段接触氧化池
        2 段接触氧化池前置缺氧池，发挥生物选择器的作用。2 段接触氧化池采用导流墙隔开，在隔池分别设置填料区，通过鼓风机进行曝气。与活性污泥法相比，接触氧化法抗水量和水质冲击；生物膜附着生长污泥停留时间（SRT）很长的硝化菌，强化硝化作用。接触氧化池单池外形 3 m×7.5 m×5 m，BOD5污泥负荷 0.50 kg/（kg•d），采用穿孔和微孔联合曝气方式，配套风机功率 140 kW，风量 104 m3/h。
        3.4 内置式 MBR 池
        MBR 是膜分离和活性污泥法相结合的水处理技术。应用平板膜代替活性污泥法的二沉池，节约用地。由于膜的拦截作用，SRT 和 HRT 彻底分离，可以有效截留 SRT 很长的硝化菌，强化去除 NH3-N；因 SRT 延长，有利于降解难降解有机物和促进污泥好氧消化。MBR 池 1 座，有效容积 45 m3，设计 HRT 为 6 h，外形尺寸 4.5 m×3.0 m×3.5 m。膜组件设计 4 组，单组面积 1.5 m2，浸没放置。
        3.5 膜分离系统
        膜分离系统的核心部件是 RO 装置，前置活性炭过滤器作为 RO 的预处理措施。RO 工艺分 2 级设置，每级各 3 套 RO 装置，工作压力 0.9～1.55 MPa，设计体积流量 7 m3/h；活性炭过滤器工作压力≤6 Pa，设计体积流量 8 m3/h，外形尺寸准1.2 m×2.5 m。
        4 运行效果及讨论
        渗滤液处理设施运行以来，采用水质在线自动监测仪记录了2013 年 7 月－2015 年 10 月出水 COD和 NH3-N 含量，如图 2 所示。由于渗滤液收集池容积很大，可以容纳旱季（1 月～5 月）的渗滤液，故在旱季处理设施不运行。整体而言，处理设施运行期间，出水 COD≤100mg/L，NH3-N 的质量浓度≤8 mg/L，满足 GB 16889－2008 一般限值要求。为提高出水水质的稳定性和可靠性，运行期间对处理设施进行了 2 次升级改造。

        图2 渗滤液处理工艺运行效果
        2014 年 7 月，由于穿孔曝气方式使接触氧化池曝气不匀，导致出水水质不稳定，采取增加 1 套微孔曝气装置的措施。2015 年 9 月，为彻底脱除出水色度，进一步降低 COD，采取增加 RO 装置的措施。2 次改造效果明显，2014 年 7 月以后出水 COD 波动变小；2015 年 9 月以后出水感官清澈，COD≤20 mg/L，NH3-N 的质量浓度≤8 mg/L，满足 GB 16889－2008特殊限值要求。
        工程运营以后，减排成效显著。进水平均 COD为 5.5 g/L、NH3-N 的质量浓度为 400 mg/L，2015 年9 月增加 RO 系统后出水平均 COD 为 5.36 mg/L、NH3-N 的质量浓度 0.76 mg/L，每吨水减排 COD 5.495kg、NH3-N 0.399 kg。不考虑设备折旧、维修和监测等费用，直接运行成本合计为 19.37 元 /m3。其中，电价按丰水期（5～10 月）和枯水期（1－4 月、11－12 月）分别定价，丰水电价 0.58 元 /（kW•h），枯水电价 0.86 元 /（kW•h）。丰水期处理量占比 84%，枯水期占比 16%，综合电价0.62 元 /（kW•h）。运行电耗 18.84 kW•h/m3，折合动力费 11.68 元 /m3。药剂主要为酸碱调节剂、混凝剂等，运行费用为 5.18 元 /m3。配备工人 2 人，工资按1 200 元 / 月定额，折合人工费 2.51 元 /m3。
        5 结束语
        采用“氨吹脱 +UASB+ 缺氧 + 接触氧化 +MBR+活性炭过滤 +RO”组合工艺处理生活垃圾填埋场渗滤液，其出水水质可满足 GB 16889－2008 特殊限值要求。该工艺运用于垃圾渗滤液处理是切实可行的，具有占地面积小、出水水质优等优点，可为我国垃圾渗滤液的处理提供借鉴指导。
        参考文献：
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        [2]生活垃圾卫生填埋场运营项目智能化管理平台的研究[J].高青松，邓俊平，傅磊，宋丹. 市政技术.2015（06）
        [3]浅谈生活垃圾填埋场渗滤液处理工艺的选择[J].邱晓莹. 建材与装饰.2017（31）
        [4]机械蒸发处理垃圾渗滤液的试验研究[J].刘导明，张璐，王磊，李凯，黄凯兴. 工业安全与环保.2018（04）
        [5]浅析生活垃圾渗滤液来源变化及产生量控制[J].冉德超. 能源与环境.2017（06）
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