陜北地區(qū)垃圾填埋場滲濾液處理工藝實例分析

魏紅安 曹宇 薛鵬程

[摘要] 介紹了垃圾填埋場滲濾液的特點與常用處理技術(shù)，對陜北地區(qū)垃圾填埋場采用DTRO反滲透工藝做了詳細調(diào)查，滲濾液處理后均能達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）要求，并對工藝進行了技術(shù)參數(shù)對比和可行性分析，指出了實際運行中存在的問題。

[關(guān)鍵詞] 垃圾滲濾液；陜北地區(qū)；DTRO

垃圾滲濾液是一種成分復(fù)雜的高濃度有機廢水，主要來源于降水、生物降解水和垃圾本身的內(nèi)含水，如果不能妥善處理，會嚴重污染生態(tài)環(huán)境和危害人體健康。垃圾滲濾液的成分與垃圾種類、填埋方式、填埋時間、氣候等諸多因素有關(guān)，不僅水量變化大，而且變化無規(guī)律[1-2]。由于垃圾滲濾液水質(zhì)、水量的時間和地域變化性，不僅采用單一的處理方法不能滿足其處理要求，需要通過不同方法的優(yōu)化組合與靈活應(yīng)用才能進行有效地處理，而且適用于某一填埋場或某一地區(qū)填埋場滲濾液處理工藝方法往往不是普遍適用的技術(shù)，需要因地制宜采用不同的工藝[3]。

1 垃圾滲濾液水質(zhì)特征[3-5]

1.1 水質(zhì)復(fù)雜，危害性大

垃圾滲濾液中含有大量的有機物，含量較多的為烴類及其衍生物、酸酯類、酮醛類、醇酚類和酰胺類等。張?zhí)m英等人采用GC-MS-DS聯(lián)用技術(shù)鑒定出垃圾滲濾液中有93種有機化合物，其中22種被列入我國和美國EPA環(huán)境優(yōu)先控制污染物的黑名單中。此外，垃圾滲濾液中還含有10多種金屬和植物營養(yǎng)素（氨氮等），水質(zhì)成分十分復(fù)雜。

1.2 CODcr和BOD5濃度高

通常情況下，垃圾滲濾液中CODcr最高濃度達到90000mg/L，BOD5最高濃度達到38000mg/L，和城市污水相比濃度高。一般規(guī)律是，垃圾填埋初期滲濾液中BOD5/CODcr可達0.5以上，表現(xiàn)出良好的可生化性，隨著填埋時間的推移，BOD5/CODcr也隨之降低，可生化性變?nèi)酢?/p>

1.3 氨氮含量高

高濃度NH3-N是垃圾滲濾液重要水質(zhì)特征之一，且隨著填埋場年數(shù)的增加NH3-N濃度也隨之增加，到最后封場時濃度可高達10000mg/L，C/N的比值失調(diào)且磷元素缺乏，嚴重影響到微生物活性，給生化處理帶來一定的難度。

1.4 重金屬含量高

垃圾滲濾液中含有10多種重金屬離子，主要包括Fe、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg、Mn、Ni等。其中鐵的濃度可高達2050mg/L，鉛的濃度可高達12.3mg/L，鋅的濃度可高達130mg/L。重金屬含量與當(dāng)?shù)毓I(yè)廢棄物摻入比例緊密相關(guān)。在微酸環(huán)境下，滲濾液中重金屬溶出率偏高，一般在0.5%～5.0%。

2 垃圾滲濾液常用處理技術(shù)

2.1 土地處理[2-3， 6]

土地處理技術(shù)包括氧化塘、人工濕地及回灌。

⑴ 氧化塘技術(shù)是利用水塘天然自凈能力處理生活污水的方法。通常垃圾滲濾液中污染物較高，且土地資源有限，很難滿足氧化塘需要的大面積、低負荷的要求。

⑵ 人工濕地是近年來興起的一種滲濾液土地處理技術(shù)，是人為創(chuàng)造一個適宜水生生物和濕生植物生長的環(huán)境，經(jīng)預(yù)處理后的滲濾進入人工濕地系統(tǒng)處理。但該技術(shù)缺乏設(shè)計經(jīng)驗參數(shù)和規(guī)范，且處理負荷低，僅能起到輔助改善水質(zhì)的作用。

⑶ 回灌技術(shù)是目前垃圾填埋場最常用的滲濾液處理方法，原理是通過土壤顆粒的過濾、離子交換、吸附和沉淀作用去除滲濾液中的懸浮固體顆粒和溶解成分，同時將填埋場垃圾層作為一個填料的厭氧生物反應(yīng)器，利用其中的微生物達到降解有機物的目的。但受氣候條件限制，一般只應(yīng)用于干旱地區(qū)。

2.2 生物處理

生物處理技術(shù)多種多樣，具有處理效果好、運行成本低等優(yōu)點，是目前垃圾滲濾液處理中采用最多的方法，主要包括厭氧處理、好氧處理以及厭氧-好氧聯(lián)合處理三種類型。尤其是厭氧-好氧聯(lián)合處理工藝，可有效去除COD、BOD、氨氮等高濃度有機污染物。

例如北京阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場采用"厭氧+氧化溝"的方法處理垃圾滲濾液[7]，杭州天子嶺垃圾填埋場采用"缺氧+好氧兩段活性污泥法"進行垃圾滲濾液的處理[8]。但根據(jù)調(diào)查，已建成的垃圾滲濾液污水處理普遍存在運行效果差的現(xiàn)象。主要是由于滲濾液廢水復(fù)雜多變的特性使得微生物不能適應(yīng)，滲濾液營養(yǎng)比例失調(diào)、重金屬含量過高都將抑制微生物活性，導(dǎo)致污泥培養(yǎng)不起來或培養(yǎng)好的污泥難以維持。早期滲濾液可生化性高，可以依靠一系列的生物處理方法處理，但到了后期還得采用必要的化學(xué)-物理的處理方法來處理[3]。

2.3 物化處理

目前，滲濾液處理采用的物化法主要有混凝沉淀、化學(xué)氧化、吸附、吹脫及膜分離等方法。

⑴ 混凝沉淀：是通過投加化學(xué)混凝劑與廢水中可溶性物質(zhì)反應(yīng)發(fā)生沉淀或混凝吸附細微懸浮物、膠體下沉，主要用于滲濾液中懸浮物、高分子有機物、重金屬的去除。

⑵ 化學(xué)氧化：是通過添加強氧化劑使廢水中的無機物及有機物氧化分解，從而降低了廢水的COD和BOD，以達到凈化目的。該法處理中老年垃圾滲濾液的去除效果良好，但成本較高。

⑶ 吸附法：主要用作除臭、去色、重金屬以及難生物降解有機物的去除，尤其對直徑在10-8～10-5cm或分子量在400以下的低分子溶解性有機物的吸附性較好。吸附法易受pH值、水溫及接觸時間等因素的影響。

⑷ 吹脫法：用于吹脫水中溶解氣體和某些揮發(fā)性物質(zhì)，針對中老年填埋場的滲濾液中營養(yǎng)比例失調(diào)，為調(diào)整C/N可對其進行氨吹脫預(yù)處理。目前氨吹脫主要形式有曝氣池和吹脫塔，去除滲濾液中的氨氮效果明顯，但處理產(chǎn)生的廢氣容易造成二次污染，且處理費用明顯較高[9]。

⑸ 膜分離法：是指在一定壓力差作用下，使高分子溶質(zhì)流過膜表面時被截留，與溶劑分離，從而達到水質(zhì)凈化的目的。近幾年膜處理技術(shù)在國內(nèi)垃圾滲濾液處理方面發(fā)展較快，通常采用的膜技術(shù)包括微濾、超濾、納濾和反滲透，其中以反滲透（RO）分離技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。膜技術(shù)對滲濾液的水質(zhì)處理效果明顯，且不受滲濾液水質(zhì)變化和氣候因素的影響，系統(tǒng)運行靈活，自動化程度高[10]。

在實際工程應(yīng)用中，單獨采用一種技術(shù)不可能做到達標排放，因此在使用時往往采取組合工藝對滲濾液進行處理。垃圾滲濾液處理推薦采用"預(yù)處理+生物處理+深度處理"組合工藝，以達到較好的處理效果。

3 滲濾液處理工藝實例

針對陜北地區(qū)干燥、少雨的氣候條件，選擇榆林市神木縣、府谷縣和榆陽區(qū)3個生活垃圾填埋場為例，同時選擇與陜北地區(qū)氣候相近的內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市（東勝區(qū)）生活垃圾填埋場、寧夏回族自治區(qū)吳忠市生活垃圾填埋場作為參考對象。

3.1 填埋場實際運行情況

各垃圾填埋場基本情況見表1。

3.2 滲濾液處理工藝

垃圾填埋場滲濾液處理的主流工藝為預(yù)過濾（砂濾/芯濾）+反滲透（DTRO），具體工藝流程示意見圖1。

垃圾滲濾液首先匯集在調(diào)節(jié)池，經(jīng)水量、水質(zhì)調(diào)節(jié)后再泵入原水罐，通過加酸調(diào)節(jié)pH以防止無機鹽類結(jié)垢，經(jīng)加壓后再進入砂式過濾器和芯式過濾器過濾降低SS濃度。根據(jù)實際情況，在進入芯式過濾器前加入適量阻垢劑防止結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，芯式過濾器為膜柱提供最后一道保護屏障。預(yù)處理后的滲濾液進入第一級DTRO系統(tǒng)，在膜組件中進行反滲透，產(chǎn)生的透過液進入第二級DTRO系統(tǒng)，第一級DTRO濃縮液排入濃縮液儲罐用于回灌填埋區(qū)；第二級DTRO系統(tǒng)透過液進入清水儲罐，濃縮液則回流進入第一級DTRO的進水端進一步處理。膜組件的清洗由系統(tǒng)根據(jù)壓差自動執(zhí)行，只需要在兩個清洗劑儲罐中分別置入酸性清洗劑和堿性清洗劑即可[11]。

3.3 運行效果

垃圾填埋場滲濾液經(jīng)二級DTRO工藝處理前后水質(zhì)情況見表2。

根據(jù)垃圾填埋場滲濾液處理設(shè)施進、出口水質(zhì)監(jiān)測報告分析，對于不同填埋階段的垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)，二級DTRO系統(tǒng)對CODcr、BOD5、NH3-N等污染物的去除均能達到理想效果，對CODcr的去除率為97.5%～99.8%，對BOD5的去除率為99.2%～99.6%，對NH3-N的去除率為97.6%～99.9%，出水水質(zhì)滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）表2污染物排放濃度限值的要求。

3.4 工藝參數(shù)對比

DTRO反滲透處理工藝對污染物的去除率主要取決于膜的截留率，而與膜的截留率有關(guān)的系統(tǒng)運行參數(shù)主要有：進水電導(dǎo)率、懸浮物濃度、溫度、pH、膜通量以及水回收率等[12-13]。通過對比各垃圾填埋場滲濾液DTRO反滲透系統(tǒng)的運行參數(shù)，便可找出影響滲濾液處理效果的原因所在，見表3。

從工藝參數(shù)對比分析，DTRO反滲透系統(tǒng)在實際運行過程中，進水水質(zhì)懸浮物濃度超出設(shè)計要求的7.3倍，電導(dǎo)率和pH值也超出最佳運行工況范圍，由此導(dǎo)致的結(jié)果是水回收率大幅降低，并且出現(xiàn)了膜阻塞、頻繁更換膜組件等問題。

電導(dǎo)率是間接衡量滲濾液含鹽量的指標，主要反映滲濾液中的重金屬離子含量。進水水質(zhì)電導(dǎo)率和懸浮物濃度偏高，導(dǎo)致第一級DTRO反滲透膜的運行負荷增大，直接影響反滲透膜的使用壽命，對于在實際運行操作中，針對高電導(dǎo)率的滲濾液，可以通過優(yōu)化膜配置，調(diào)整第一級DTRO系統(tǒng)的膜通量、水回收率及膜柱數(shù)等參數(shù)以滿足處理要求。

pH值的高低對膜系統(tǒng)性能也有很大影響，垃圾滲濾液在進入DTRO之前需將pH值調(diào)為酸性，一方面可防止難溶無機鹽結(jié)垢，另一方面可使?jié)B濾液中游離氨與酸形成二價銨鹽，而DTRO對類似多價離子的截留率很高，可以提高氨的去除率。透過液的流量與pH值成反比，pH值越高，透過液流量越小，最終導(dǎo)致水回收率的下降。

3.5 DTRO處理工藝的可行性

陜北地區(qū)生活垃圾填埋場滲濾液采用二級DTRO工藝進行處理，出水水質(zhì)良好，各項指標均能滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）表2規(guī)定的排放限值要求，不受滲濾液可生化性、碳氮比變化的影響，在處理老齡垃圾填埋場滲濾液、北方寒冷干燥地區(qū)的滲濾液方面具有明顯優(yōu)勢。同時，DTRO反滲透系統(tǒng)具備運行靈活，可連續(xù)或間歇運行，安裝及維修簡單等優(yōu)點[14-15]。

陜北地區(qū)氣候干燥，蒸發(fā)量遠大于降雨量，適宜采用回灌的方式處理垃圾滲濾液濃縮液，DTRO反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生的濃縮液回灌填埋場，利用垃圾層作為生物反應(yīng)器可以實現(xiàn)有機物的消解，是滲濾液處理過程中一個經(jīng)濟可靠的環(huán)節(jié)。

4 結(jié)論

陜北地區(qū)垃圾填埋場滲濾液采用二級DTRO工藝進行處理，出水效果良好，各項指標均可達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）表2規(guī)定的排放限值要求。結(jié)合滲濾液濃縮液回灌，可以解決陜北地區(qū)垃圾滲濾液處理的問題。

DTRO系統(tǒng)運行過程中，在預(yù)處理達不到設(shè)計效果或運行管理不規(guī)范的情況下，反滲透膜容易受到污染，導(dǎo)致設(shè)備故障率較高，處理能力下降，滲濾液處理效果與設(shè)備的運行管理密切相關(guān)。

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