胡军红
广州永兴环保能源有限公司 广州 510070
摘要：针对某渗滤液处理厂原有设计处理工艺不满足处理老龄渗滤液水，造成MBR系统产水量降低，出水指标超标等问题，根据目前渗滤液水质水量特点、现有工艺处理过程中存在的技术难点进行工艺优化设计、浓缩液减量化应用、原有工艺控制部分优化等，达到目前复杂水质要求且系统抗水质波动性能好，反渗透产水水质满足循环水回用水补水标准，同时运营成本大幅度降。
关键词：垃圾渗滤液；物化处理；生化处理、COD、NH3-N、DD、TDS
1、渗滤液处理现状工艺分析
原设计400t/d垃圾渗滤液，采用UASB+MBR+DTRO处理工艺。设计进水参数：CODcr ≤38000mg/L、NH3-N≤2000mg/L、电导率≤16000μs/cm。目前处理填埋场渗滤液、焚烧厂渗滤液、厂区生产其它低浓度污水170 t/d废水；采用1:1配水及添加碳源方式处理老龄渗滤液200t/d。分析认为老龄渗滤液特点如下：① 渗滤液水质波动大；②有机物质量浓度低；③营养比例失衡；④氨氮质量浓度高等特点。老龄渗滤液水质严重超出设计值，当老龄渗滤液进水量超过200t/d时，会导致MBR系统超滤产水量下降至50%、反渗透出水氨氮和TDS超标，因此渗滤液处理厂需进行优化升级改造。了解渗滤液10年内随时间的变化规律，以更好地针对不同阶段及特性的渗滤液进行有效的治理。
2、填埋场老龄渗滤液水质特点分析研究
填埋场老龄渗滤液存在以下特点：
①渗滤液水质波动大。渗滤液水质随时间变化较大，渗滤液水质的时变化系数、日变化系数一般高达200%和300%，且老龄填埋场的水质随时间变化相对较大。
②有机物质量浓度低。其中腐殖酸为小分子有机酸和氨基酸又合成的大分子产物，是渗滤液中长期性的最主要有机污染物，通常有200—1500mg/L的腐殖酸不能生物降解。
③营养比例失衡。渗滤液中NH3-H浓度高，而磷元素缺乏。
④氨氮质量浓度高。一般小于3500mg/L，在1000-3000mg/L之间居多，其在厌氧垃圾填埋场内不会被去除，是渗滤液中长期性的最主要无机污染物。
⑤渗滤液水质变化随时间变化而变化。COD、BOD、可生化性随填埋时间的增长而下降并逐渐维持在较低水平，但NH3-N随填埋时间的增长而上升。
根据以上各类污水的特点分析，本项目生产污水属于高浓度有机污水，可生化性较差，生物毒性高，光靠生物处理也很难将之处理至二级甚至一级标准以下，一般来讲，渗滤液的 COD 中将近有 500~2000mg/L，无法用生物处理的方式处理。目前处理工艺不能满足渗滤液处理要求；深度处理过程中产生100t/d渗滤液浓缩液采取炉膛回喷焚烧及环保制浆两种途径消耗，要实现零排放压力较大且整体未做减量化处理；远期规划接收餐厨处理厂沼液300t/d；原渗滤液处理系统超出设计服役年限（5年）；结合以上原因引进成熟可靠的处理工艺逐步对渗滤液厂进行扩容改造，渗滤液零排放目标。
3、工艺难点分析研究
生化系统存在的一定的问题，现有处理系统采用一级硝化、反硝化脱氮工艺对氨氮及总氮进行处理，生化水力停留时间仅3.6d，容积偏小，难以满足现状渗滤液进水水质的需要。如接纳兴丰污水后，系统进水氨氮达到3500~4000mg/L，已经大大超过原有系统的设计处理能力，同时原水碳氮比严重失调，碳源严重不足，需要投加大量的碳源。而且现有生化系统停留时间过短，导致硝化反硝化反应不充分，出水氨氮及总氮指标无法达标。另外，过高浓度的氨氮进入生化系统进行处理，将对细菌有明显的抑制作用。
4、渗滤液处理工艺技术路线设计
综合现有垃圾渗沥液的特性以及不同处理方法、工艺的比较，垃圾渗沥液处理系统工艺确定遵循如下原则：
（1）鉴于生物法的经济性与环保性，垃圾渗沥液中的绝大部份有机污染物(COD)和氨氮应采用生物法进行降解去除，尽量避免污染物的二次转移；
（2）由于随着填埋年限的增长，渗沥液的可生化性将逐步降低且碳氮比失调，设计充分考虑水质均质系统；
（3）结合严格的出水排放要求，单纯的生物法不能满足需要，结合物理法如膜技术对经过生物法处理后的残留污染物进行处理，即采用生物+物化的组合工艺。
5、渗滤液处理工艺系统性能及稳定性研究
按照设计水质进水进行系统调试，测试系统运行情况。包括：各单项设备无负荷及带负荷试车；各系统的联动调试；系统出力测试；环保指标测试达标等技术指标参数。
6、工艺技术路线设计
6.1设计进出水质及水量
6.1.1设计各进水水质及水量
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6.2几种技术路线介绍
（1）预处理（氨吹脱）+MBR+DTRO处理工艺：氨 吹脱池 降低氨氮，加药混沉池降低 钙镁，改造及 停用的调节池及 UASB 池为均质池、反消化及消化池 降解有机物和氨氮的 ，并充分消化利用原有的 TMBR(UF)和 和 TDRO 膜系统富裕能力和新增系统条件下，获得达标排放污水；RO浓水送至焚烧厂焚烧；清液回至 RO 前水箱再回收处理，满足工艺回收率 70%。
（2）UASB+MBR+DTRO处理工艺：改造及 停用的调节池及 UASB 池为均质池、反消化及消化池 降解有机物和氨氮的 ，并充分消化利用原有的 MBR(UF)和 和 TDRO 膜系统富裕能力和新增系统条件下，获得达标排放污水；RO 浓水送至焚烧厂焚烧；清液回至 RO 前水箱再回收处理，满足工艺回收率 70%。
（3）混凝沉淀+机械澄清+高效脱氮+DTRO+RO处理工艺：因填埋场 800 m3/d 渗滤液为垃圾填埋场老龄渗滤液，同时由于浓缩液长期回灌垃圾堆体或直接回流调节池，通过检测，其 NH3-N 含量在 4700mg/L~5500mg/L之间，TDS 含量在 38000mg/L~45000mg/L 之间，需充分考虑其水质的特殊性。考虑来自填埋场800 m3/d 的老龄渗滤液 TDS、氨氮含量高，利用原MBR+DTRO 工艺在生化系统高含盐量情况下，去除率及稳定性难以保证，产水量、出水达标不太可能，故设计保留原有 400m3/d 渗滤液处理系统，另新建 800m3/d 渗滤液处理系统单独处理兴丰填埋场老龄渗滤液处理系统，设计采用“混凝沉淀+机械澄清+高效脱氮+DTRO+RO”处理工艺。
（4）氨吹脱+MBR+DTRO处理工艺：由于接纳兴丰污水后，系统综合进水氨氮达到了3500~4000mg/L，已经大大超过原有系统的设计处理能力，同时原水碳氮比严重失调，若直接进入生化系统进行处理，将对细菌的活动产生抑制毒害作用。因此在进行生化处理前需进行一定的采用氨吹脱工艺预处理工艺。由于本项目的含氮量及TDS很高，好氧生物处理技术难以处理达标，因此仍需深度处理。通过将UASB反应池、厌氧污泥池、厌氧出水槽、均质池改造为硝化反硝化池后，总有效池容约为7200m3，若不进行脱氮预处理，改造后处理能力仅为660m3/d（即只可接纳兴丰污水约300m3/d），现有池容的限制也一定程度上佐证了预处理脱氮工艺段的必须性。通过预处理脱氮对氨氮的去除，将进水氨氮浓度控制在1000mg/L以内时，改造后的生化系统总处理能力可达1200m3/d。
(4) MBR +RO处理系统由生化池和超滤单元构成。MBR 生化池采用具备深度脱氮除碳的两级 A/O（反硝化、硝化）生物处理工艺，MBR 超滤单元采用外置式超滤单元组成。经过 MBR 处理后的出水中的 BOD、悬浮物、NH3-N、TP 能达到排放标准。而且难生化降解的有机物形成的 COD、色度、以及无机成分的 TN、总盐量仍然超标，出水没有悬浮物，因此设计采用深度膜处理工艺对超滤出水进行深度处理，去除难生化降解的有机物、总盐量。膜深度处理工艺采用“纳滤（NF）+反渗透（RO）”组合工艺。由于设计外置式膜生化反应器为两级脱氮，生物脱氮率超过 99%，超滤出水总氮已大大降低，但出水 TN 仍超标。经过 NF 处理，出水的色度、COD 均可达标，但 TN 和盐分仍会超标，需要后续的 RO进行处理。经过反渗透处理的清液可以达标排放。NF 的清液产率可达 85^%，反渗透的清液产率大于 70%。水解酸化池和 MBR 系统产生的剩余污泥排入污泥池，污泥池设置清液排出设置，进一步提高污泥的含固量。浓缩后的污泥由泵输送到离心污水脱水机进行脱水处理成为泥饼，泥饼含水率低于 80%，泥饼定期由运输至填埋场进行填埋处理。反渗透出水、蒸馏水达标回用。
结合原渗滤液处理工艺，综合考虑现有高浓度污水主体工艺路线为：“外置式MBR＋RO系统”。
6.3工艺流程如下图所示：
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现状调节池主要收集来自各处四部分的污水，由于渗沥液的水质变化幅度较大，本调节池的主要功能为调节水量及水质。随着填埋场填埋年限增加，填埋厂渗沥液碳氮比失调，可生化性变差，与其余三股污水混合后，可以提高该污水的生化性能，获得更高的碳氮比。
调节池内的渗沥液由生化进水泵提升通过布水系统进入外置式膜生化反应器，为保护后续的膜处理单元，在布水系统前设有过滤级别为600-1000um的袋式过滤器，以防止大颗粒固体物进入后续的处理单元。外置式膜生化反应器设有一级生物脱氮功能即由反硝化、硝化1、硝化2、外置式超滤单元组成。带有生物脱氮功能的外置式膜生化反应器生物脱氮率在90%以上。
经过外置式MBR处理的超滤出水的重金属、悬浮物等已经达到或接近排放标准。但是难生化降解的有机物形成的COD、总氮和色度仍然超标，出水没有悬浮物，因此设计采用RO对超滤出水进行深度处理，去除难生化降解的有机物及总氮，本项目原有一套DTRO集成设备，改造新增一套卷式RO集成设备，清液产率可达70%以上，出水可以达标排放。对于原有DTRO系统产率另作评估，上图暂按总体70%产率计算。
RO系统产生的浓缩液接至现状浓缩液池，回喷焚烧厂，RO系统产生清液接至现状清液池。MBR生化剩余污泥及低浓度污水系统产生混凝污泥采用叠螺脱水机机脱水，脱水产生的污泥含水率不高于80%，运至填埋库区填埋。
6.4主要工艺单元去除效果
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7、创新点及存在问题
7.1创新点
工艺满足水量变化大的特点，因此，在设计中需要对处理构筑物及设备参数考虑一定的余量，以使所选择的渗沥液处理工艺能适应一定范围内的水量变化。（2）工艺具有较强的抗冲击负荷能力，由于渗沥液水质随季节变化波动幅度较大，需要应对不同时期的高COD浓度和高氨氮浓度的渗沥液。（3）工艺具有高负荷处理能力，由于垃圾渗沥液属于高负荷有机废水，同时国家政策对于垃圾渗沥液处理出水水质要求越来越严格，因此，垃圾渗沥液处理工艺必须具有处理高负荷有机废水的能力。（4）工艺具有高氨氮处理能力，垃圾渗沥液氨氮浓度一般从数百到几千毫克每升不等，与城市污水相比，垃圾渗沥液的氨氮浓度高出数十至数百倍，同时现行标准要求出水的氨氮浓度很低，即处理工艺对氨氮的去除率达到约99%以上。由于高浓度的氨氮对生物处理系统有一定的抑制作用，传统的生化工艺满足不了要求上述要求。因此，垃圾渗沥液处理工艺需在生化工艺后再加上物化深度处理工艺，才能保障系统出水达标排放。（5）工艺尽可能的减少二次污染，由于单纯的物化方法如反渗透或化学方法仅仅能够将污染物转移，将产生大量的二次污染物，并没有彻底的降解污染物，而生物法则通过微生物作用将污染物降解转化为水、二氧化碳、氮气等，因此，无论从经济性还是环保性，生物法应得到充分的应用。同时，对垃圾渗沥液处理系统产生的剩余污泥、废弃、浓缩液等必须进行合理有效的处置，防止其给周边环境带来二次污染。（6）针对处理技术，解决渗滤液浓水的出路问题，并研究其回喷的最佳方式及最佳效果，以及带来的不同影响，为行业解决渗滤液浓水提供数据支持及研究示范。（7）创新性地利用现有设备，因地制宜地加装试验设备，节约成本。并在原有基础上进行改造，降低了建设成本。
7.2存在问题及展望
（1）工艺设计问题：污水处理工艺在环保指标达标的同时需考虑运营经济指标，本项目满负荷运行时吨废水处理成本50元；因渗滤液受垃圾含水率影响较大，污水厂接收渗滤液量减至400t/d时，系统运营成本大幅上升，电量占厂用电量2%，吨废水处理成本高达70元，设计阶段应考虑不同污水量不同节能处理工艺的配备。以及高耗电设备配备变频，方便工艺参数调整及节能降耗。
（2）浓缩液处置问题：填埋场污水处理厂浓缩液通常采用回灌处理，焚烧厂浓缩目前多数采用入炉回喷焚烧处理及环保制浆。某填埋场浓缩液采用MVR，浸没燃烧等处理工艺，存在臭气治理及投资及运营成本较高问题。厌氧氨氧化等生化处理技术无浓缩液产生，出水可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》。
（3）污水厂臭气治理原设计采用负压收集，然后采取生物除臭处理工艺进行处理，保证污水处理站的稳定达标排放本项目产生臭气执行《恶臭污染物排放标准（GB14554-93）浓度限值。此部分后面改为钢化玻璃密闭负压输送至锅炉焚烧处理，解决厂区异味问题，同时节能环保，设备维护及运营成本低。
（4）脱泥机因产生污泥送至本厂垃圾库焚烧处理，采用全自动叠螺脱水机，生化污泥含水率≦80%，含水率较板框、离心机高，但是运维成本较低，自动化程度高，只需调整好污泥量及加药浓度可保持24连续脱泥，同时絮凝配药系统改为全自动配药机。如果污水厂污泥需付费处理，含水率指标就有较严格要求。
8、结束语
我国垃圾渗滤液处理工作起步较晚，仍处于初级阶段。一般常规的生物处理工艺（包括MBR处理工艺），处理后的渗沥液CODCr只能达到600~1000mg/L，无法达到100mg/L以下。因此，仅仅依靠单一的处理工艺很难达到严格的出水要求。通常而言，垃圾渗沥液的基本处理工艺在充分利用生化处理的经济优越性的原则上，还需将几个不同的处理工艺单元进行优化组合，从而取得经济和社会生态的双重效益。且生活垃圾焚烧成为主要处理方式后，将大幅度缩减生活垃圾填埋量，故未来渗滤液产生量及处置规模存在一定的不确定。同时考虑人员和原材料价格变动引起的市场不确定性。
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作者简介：胡军红 2006年毕业于长沙理工大学应用化学专业，长期从事电厂化学及渗滤液处理专业工作。